Időállandó (neurofiziológia)

Az idő (vagy membrán) állandó egy olyan állandó, amely leírja a neuron membrán elektromos tulajdonságainak hatását az elektromos jel áthaladására. Görög betűvel (tau) jelölve. $\tau$

Használat

A sejtmembrán elektromos potenciál kinetikájának leírása

A sejtmembrán elektromos tulajdonságainak következménye, hogy amikor elektromos áram halad át rajta, annak elektromos potenciálja nem változik azonnal. Például, ha kívülről téglalap alakú áramimpulzust alkalmazunk (lásd az 1. ábrát), a membrán több ezredmásodperc alatt fokozatosan depolarizálódik, majd az impulzus vége után fokozatosan újrapolarizálódik. A reakció ilyen lassulása annak a ténynek köszönhető, hogy az elektrolit oldatban lévő sejtmembrán ( citoplazma és extracelluláris környezet) az elektromos kondenzátor tulajdonságait szerzi meg . Egy olyan sejt idealizált esetére, amelynek membránpotenciálja a felület minden pontján azonos, a V membránpotenciál értékét egy t időpontban (V t ) a következő egyenlet szerint számítjuk ki:

V_{t}\ =\ V_{\infty }(1-e^{-t/\tau })\,

abban az időszakban, amikor a membránpotenciál emelkedik, és

V_{t}\ =\ V_{\infty }e^{-t/\tau }\,

abban az időszakban, amikor a potenciál csökken, vagyis az áramimpulzus vége után.

Ezekben az egyenletekben t az impulzus kezdete után eltelt idő (a méret ezredmásodperc), az idő vagy membrán állandó (a méret ezredmásodperc), V ∞ (a méret millivolt) a membrán maximális értékének értéke. potenciál, amely a következőképpen számítható ki: $\tau$

V_{\infty }\ =\ r_{m}I\,

ahol rm a membrán elektromos ellenállása megaohmban, I az áramerősség pikoamperben .

Az időállandó az idegsejt elektromos tulajdonságaitól is függ, és ez a függőség így írható le

\tau \ =\ r_{m}c_{m}\,

ahol c m a sejtmembrán elektromos kapacitása pikofaradokban. Ugyanakkor az r m és c m értéke nagymértékben függ a cella méretétől: a nagy cellák általában alacsony r m értékkel és magas c m értékkel rendelkeznek , és fordítva. , ezt figyelembe véve a neurofiziológiában a membrán elektromos kapacitását gyakran használják a sejtek relatív méretének összehasonlítására.

Az időállandó fizikai jelentése tehát egy olyan időtartam, amelyben a membránpotenciál (V t ) növekedése elegendő ahhoz, hogy elérje az 1-1 / e értéket V ∞ -tól , vagyis 63%-ot, és amikor esik, az 1 / e érték V ∞ -tól , vagy 37% (lásd 1. ábra). Azaz minél nagyobb a membránállandó értéke, annál lassabban változik a sejt elektromos potenciálja. $\tau$

Az elektromos áram kinetikájának leírása a sejtmembránon

Az előző esethez hasonlóan a membránállandót az idegsejt által a gerjesztés hatására generált elektromos áram jellemzésére használjuk. Ebben az esetben a fizikai jelentése az az idő, amely szükséges ahhoz, hogy a generált áram maximális értékének 63%-a (növekedésével), illetve a maximális érték 37%-a - esésével - elérje (lásd 2. ábra). Ez utóbbi esetben receptor deaktivációs állandónak is nevezik (ha az áram megszűnése a neurotranszmitternek a receptorról való disszociációjával jár ), vagy deszenzitizációs állandónak (ha a neurotranszmitter kapcsolatban marad a receptorokkal, de ezek mégis deszenzibilizáció miatt hagyja abba az áramtermelést). $\tau$ $\tau$

Irodalom

Hodgkin, AL snd WAH Rushton (1938) Egy rákféle idegrost elektromos állandói. Proc. R. Soc. London. 133:444-479.
Johnston, D. és SM-S. Wu (1995): Foundations of Cellular Neurophysiology. Cambridge, MA: MIT Press.
Rall, W. (1977) Magvezető elmélet és neuronok kábel tulajdonságai. In Handbook of Physiology, Section 1: The Nervous System, Vol. 1: Neuronok sejtbiológiája. ER Kandel (szerk.). Bethesda, MD: American Physiological Society, pp. 39-98.