人类大脑中的神经元会使用电能向其他神经元发送电化学信号吗?

时间:2021-07-29 09:10:02   作者:
要理解的最重要的一点是,动作电位或尖刺与沿着金属线的电流是不同的。最好把它看成是行进中的电导变化,而不是行进中的电流。电流实际上垂直于信号的流动方向。

神经元消耗的能量部分用于维持内外之间的电压差。动作电位构成了这个电压的瞬态扰动,它引起带电离子的流入和流出。

细胞代谢产生的能量部分用于激活通道,这些通道将离子泵入细胞内外。这是一个gif图,说明了钠钾泵是如何工作的:

人类大脑中的神经元会使用电能向其他神经元发送电化学信号吗?

钠钾泵在神经元内保持着电化学梯度(如图蓝绿色所示)。右下角的紫色分子是ATP,提供能量来激活泵。每泵入两个带正电荷的钾离子(蓝色),就泵出三个带正电荷的钾离子(红色),使神经元外部的正电荷更多。

因此,神经元中的电能(或者更准确地说,电位)是消耗生化能(ATP)的结果。

下图显示了当动作电位通过细胞膜时,正常稳定的电压是如何被破坏的。电压的极性暂时倒转。

人类大脑中的神经元会使用电能向其他神经元发送电化学信号吗?

一旦电干扰到达轴突末端或钮扣(按钮),电压依赖事件触发囊泡释放。小泡是神经递质的小膜包。当囊泡与神经元膜结合时,就会发生囊泡释放,使神经递质的释放进入突触间隙。

这是一个囊泡释放的动画gif,显示了一个囊泡释放一些神经递质分子(蓝点):

人类大脑中的神经元会使用电能向其他神经元发送电化学信号吗?

当神经递质与突触后神经元(即位于突触接收端的神经元)上的受体结合时,受体会暂时性地改变它们的形状和功能,允许离子冲进或冲出。兴奋性突触引起突触后神经元电压净增加,而抑制性突触引起突触净降低。谷氨酸是最常见的兴奋性神经递质,GABA是最常见的抑制性神经递质。其他神经递质有兴奋或抑制作用,也有涉及第二信使系统的更复杂的作用。如果神经元电压的整体增加足够大,就会触发一个动作电位。

这种“电化学”过程是大多数神经元相互传递信号的方式。较不常见的方法是通过称为间隙结的结构进行直接电耦合。
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