WAT IS CELLULAIRE PRIKKELBAARHEID? - BIOLOGIE - 2026

De prikkelbaarheid is een eigenschap van cellen waardoor ze op stimulatie kunnen reageren door snelle veranderingen in membraanpotentiaal. Deze worden geproduceerd door de stroom van ionen door het plasmamembraan.

De term "cellulaire prikkelbaarheid" wordt gewoonlijk geassocieerd met de cellen die het zenuwstelsel vormen, neuronen genaamd. Er is echter recent bewijs dat prikkelbaarheid in astrocyten aantoont, dankzij veranderingen in het cytosol in termen van calciumionenconcentraties.

Bron: pixabay.com

Dankzij het actieve transport en de permeabiliteit van biologische membranen hebben ze een bio-elektrisch potentieel. Dit kenmerk is wat de elektrische prikkelbaarheid van cellen definieert.

Historisch perspectief

De eerste modellen die beweerden de rol van ionen en het genereren van elektrische signalen in het lichaam te integreren, voerden aan dat neuronen vergelijkbaar waren met een buis waardoor stoffen dat opgeblazen of leeggelopen spierweefsel liepen.

In 1662 gebruikte Descartes principes van hydraulica om een ​​mogelijk model van de werking van het zenuwstelsel te beschrijven. Later, met de bijdragen van Galvani, werd geconcludeerd dat elektriciteit in staat was om spieren op te wekken en contracties te veroorzaken.

Alessandro Volta was tegen deze ideeën en voerde aan dat de aanwezigheid van elektriciteit niet te wijten was aan stoffen, maar aan de metalen die Galvani in zijn experiment gebruikte. Voor Volta moest elektriciteit worden toegepast op spieren, en zijn getuigenis wist de academici van die tijd te overtuigen.

Het kostte vele jaren om de theorie van Galvini te bewijzen, waarbij spieren de bron van elektriciteit waren. In 1849 werd een apparaat gemaakt met een gevoeligheid die nodig is om de opwekking van elektrische stromen in spieren en zenuwen te kwantificeren.

Prikkelbare cellen

Traditioneel wordt een exciteerbare cel gedefinieerd als een entiteit die een actiepotentiaal kan voortplanten, gevolgd door een mechanisme - hetzij chemisch of elektrisch - van stimulatie. Verschillende soorten cellen zijn prikkelbaar, voornamelijk neuronen en spiercellen.

Exciteerbaarheid is meer een algemene term, geïnterpreteerd als het vermogen of het vermogen om de beweging van ionen door het celmembraan te reguleren zonder de noodzaak om een ​​actiepotentiaal te verspreiden.

Wat maakt een cel prikkelbaar?

Het vermogen van een cel om elektrische signalen te geleiden, wordt bereikt door karakteristieke eigenschappen van het celmembraan te combineren met de aanwezigheid van vloeistoffen met hoge zoutconcentraties en van verschillende ionen in de celomgeving.

Celmembranen bestaan ​​uit twee lipidenlagen, die als een selectieve barrière fungeren voor het binnendringen van verschillende moleculen in de cel. Onder deze moleculen bevinden zich ionen.

In de membranen zitten ingebedde moleculen die functioneren als regulatoren van de doorgang van moleculen. Ionen hebben pompen en eiwitkanalen die het binnenkomen en verlaten van de cellulaire omgeving bemiddelen.

De pompen zijn verantwoordelijk voor de selectieve beweging van de ionen, waardoor een concentratiegradiënt wordt ingesteld en gehandhaafd die past bij de fysiologische toestand van de cel.

Het resultaat van de aanwezigheid van ongebalanceerde ladingen aan beide zijden van het membraan wordt een ionengradiënt genoemd en resulteert in een membraanpotentiaal - die wordt gekwantificeerd in volt.

De belangrijkste ionen die betrokken zijn bij de elektrochemische gradiënt van de membranen van neuronen zijn natrium (Na ⁺ ), kalium (K ⁺ ), calcium (Ca ²⁺ ) en chloor (Cl ^- ).

Exciteerbaarheid in neuronen

Wat zijn neuronen?

Neuronen zijn zenuwcellen die verantwoordelijk zijn voor het verwerken en verzenden van chemische en elektrische signalen.

Ze leggen verbindingen tussen hen, synapsen genoemd. Structureel hebben ze een cellichaam, een lang proces dat het axon wordt genoemd, en korte processen die beginnen bij het soma dat dendrieten wordt genoemd.

Neurale prikkelbaarheid

De elektrische eigenschappen van neuronen, waaronder pompen, vormen het "hart" van neuronale prikkelbaarheid. Dit vertaalt zich in het vermogen om zenuwgeleiding en communicatie tussen cellen te ontwikkelen.

Met andere woorden, een neuron is "prikkelbaar" dankzij de eigenschap dat het zijn elektrische potentiaal verandert en het doorgeeft.

Neuronen zijn cellen met een aantal bijzondere kenmerken. De eerste is dat ze gepolariseerd zijn. Dat wil zeggen, er is een onbalans tussen de herhaling van de ladingen, als we de buitenkant en de binnenkant van de cel vergelijken.

De variatie van dit potentieel in de tijd wordt het actiepotentiaal genoemd. Niet zomaar een stimulus is in staat neurale activiteit uit te lokken, het moet een "minimum hoeveelheid" hebben die een limiet, de zogenaamde excitatiedrempel, overschrijdt - volgens de alles-of-niets-regel.

Als de drempel is bereikt, vindt de mogelijke reactie plaats. Vervolgens ervaart het neuron een periode waarin het niet prikkelbaar is, zoals een refractaire periode.

Dit heeft een bepaalde duur en gaat over in hyperpolarisatie, waar het gedeeltelijk prikkelbaar is. In dit geval heeft u een krachtigere stimulus nodig dan de vorige.

Prikkelbaarheid bij astrocyten

Wat zijn astrocyten?

Astrocyten zijn talrijke cellen die zijn afgeleid van de neuro-ectodermale lijn. Ook wel astroglia genoemd, omdat dit de meest talrijke gliacellen zijn. Ze nemen deel aan een groot aantal functies die verband houden met het zenuwstelsel.

De naam van dit type cel is afgeleid van het sterrenbeeld. Ze zijn direct verbonden met neuronen en de rest van het lichaam, en vormen een grens tussen het zenuwstelsel en de rest van het lichaam, via de gap junctions.

Astrocytische prikkelbaarheid

Historisch gezien werd aangenomen dat astrocyten eenvoudigweg fungeerden als een ondersteuningsfase voor neuronen, waarbij de laatste de enige leidende rol spelen bij het orkestreren van zenuwreacties. Dankzij nieuw bewijs is dit perspectief geherformuleerd.

Deze gliacellen hebben een intieme relatie met veel van de hersenfuncties en hoe de hersenen reageren op activiteit. Naast deelname aan de modulatie van deze evenementen.

Er is dus prikkelbaarheid in astrocyten, die is gebaseerd op variaties van het calciumion in het cytosol van de cel in kwestie.

Op deze manier kunnen astrocyten hun glutamaterge receptoren activeren en reageren op de signalen die worden uitgezonden door neuronen die zich in een nabijgelegen regio bevinden.

Referenties

1. Chicharro, JL en Vaquero, AF (2006). Oefening psychologie. Panamerican Medical Ed.
2. Cuenca, EM (2006). Grondbeginselen van fysiologie. Redactioneel Paraninfo.
3. Parpura, V., en Verkhratsky, A. (2012). De prikkelbaarheid van astrocyten: van receptoren tot gliotransmissie. Neurochemie internationaal, 61 (4), 610-621.
4. Prijs, DJ, Jarman, AP, Mason, JO, & Kind, PC (2017). Hersenen bouwen: een inleiding tot neurale ontwikkeling. John Wiley & Sons.
5. Schulz, DJ, Baines, RA, Hempel, CM, Li, L., Liss, B., & Misonou, H. (2006). Cellulaire prikkelbaarheid en de regulatie van functionele neuronale identiteit: van genexpressie tot neuromodulatie. Journal of Neuroscience, 26 (41) 10362-10367.