مقاومت محوری و ویژگیهای کابل غیرفعال آکسونها
پیش از باز شدن هر کانال وابسته به ولتاژ، آکسون مانند یک کابل الکتریکی نشتیدار عمل میکند. نظریه کابل، آکسون را به عنوان یک رسانای مرکزی در نظر میگیرد که مقاومت داخلی (محوری یا طولی)، مقاومت غشایی و ظرفیت غشایی آن با هم تعیین میکنند که چگونه یک پتانسیل موضعی در طول آن منتشر شده و کاهش مییابد. این ویژگیهای غیرفعال، زمینه را برای پتانسیل عمل فعال فراهم میکنند و تعیین میکنند که سیگنالهای زیر آستانه تا چه حد و با چه سرعتی حرکت میکنند.
Definition
ویژگیهای کابل غیرفعال، آکسون را به عنوان یک رسانای مرکزی توصیف میکنند که در آن مقاومت محوری (طولی درونسلولی)، مقاومت غشایی و ظرفیت غشایی، انتشار الکتروتونیک پتانسیل را تعیین میکنند؛ ثابت طول، فاصلهای را تعیین میکند که در آن یک پتانسیل پایدار کاهش مییابد و ثابت زمانی، سرعت پاسخ پتانسیل غشا به جریان را تعیین میکند.
Scope
این موضوع به ویژگیهای الکتریکی غیرفعال آکسون میپردازد: مقاومت محوری، مقاومت و ظرفیت غشایی، ثابت طول و ثابت زمانی، و چگونگی کنترل انتشار الکتروتونیک و تأثیرگذاری بر هدایت. این موضوع آکسون را به عنوان یک رسانای مرکزی در نظر میگیرد و فیزیولوژی مرجع است، نه راهنمای بالینی.
Core questions
- در نظر گرفتن آکسون به عنوان یک کابل الکتریکی به چه معناست؟
- چگونه مقاومت محوری، مقاومت غشایی و ظرفیت، ثابتهای طول و زمان را تعیین میکنند؟
- چگونه ویژگیهای کابل غیرفعال بر سرعت هدایت تکانه تأثیر میگذارند؟
- چرا قطر فیبر بزرگتر، مقاومت محوری را کاهش داده و سرعت هدایت را افزایش میدهد؟
Key concepts
- مقاومت محوری (طولی)
- مقاومت غشایی
- ظرفیت غشایی
- ثابت طول (لامبدا)
- ثابت زمانی (تاو)
- انتشار الکتروتونیک (غیرفعال)
- مدل رسانای مرکزی
Key theories
- نظریه کابل (رسانای مرکزی)
- رویکردی که آکسون را به عنوان یک رسانای استوانهای با مقاومت محوری، مقاومت غشایی و ظرفیت غشایی توزیعشده در نظر میگیرد که از آن ثابت طول، ثابت زمانی و وابستگی هدایت به هندسه استخراج میشود.
Mechanisms
جریان تزریق شده در یک نقطه از آکسون بین جریان طولی از طریق سیتوپلاسم، در برابر مقاومت محوری، و نشت به بیرون از طریق مقاومت غشایی، در حالی که ظرفیت غشایی را شارژ میکند، تقسیم میشود. تعادل مقاومت محوری و غشایی، ثابت طول را تعیین میکند، فاصلهای که در آن یک پتانسیل حالت پایدار به حدود 37 درصد از مقدار خود کاهش مییابد؛ مقاومت محوری کم یا مقاومت غشایی بالا، ثابت طول بیشتری و انتشار دورتر را به همراه دارد. حاصلضرب مقاومت و ظرفیت غشایی، ثابت زمانی را تعیین میکند که سرعت تغییر پتانسیل غشا در پاسخ به جریان را مشخص میکند. از آنجا که مقاومت محوری با افزایش سطح مقطع فیبر کاهش مییابد، آکسونهای با قطر بزرگتر دارای ثابت طول بیشتر و انتشار غیرفعال سریعتر هستند که همراه با جریانهای فعالی که توسط هاجکین و هاکسلی توصیف شدهاند، باعث میشود پتانسیلهای عمل را سریعتر هدایت کنند. بنابراین، نظریه کابل، هندسه آکسون و ویژگیهای غشایی را به سیگنالدهی زیر آستانه و سرعت هدایت مرتبط میکند.
Clinical relevance
ویژگیهای کابل توضیح میدهند که چرا قطر فیبر و عایق غشایی بر سرعت هدایت تأثیر میگذارند و چرا انتشار سیگنال غیرفعال در طول مسافت محدود است. این مدخل، یک ماده مرجع توصیفی در مورد بیوفیزیک طبیعی است و مبنایی برای تصمیمگیریهای بالینی فردی نیست.
Evidence & guidelines
این چارچوب از تحلیلهای رسانای مرکزی (کابل) فیبرهای عصبی و از اندازهگیریهای بیوفیزیکی زیربنای مدل هاجکین-هاکسلی نشأت میگیرد؛ اینها رویکردهای مکانیکی و نظری هستند تا دستورالعملهای بالینی.
History
تحلیل کابل فیبرهای بیولوژیکی ریشه در نظریه کابل تلگراف قرن نوزدهم دارد که در قرن بیستم با عصب تطبیق داده شد. رویکرد راشتون در سال 1951 به عصب میلیندار، چگونگی تأثیر اندازه فیبر بر هدایت را رسمی کرد و رال بعدها نظریه رسانای مرکزی را به هندسه شاخهدار نورونها گسترش داد و نظریه کابل را به بنیادی برای درک هم ادغام غیرفعال و هم انتشار تکانه تبدیل کرد.
Key figures
- William Rushton
- Alan Hodgkin
- Andrew Huxley
- Wilfrid Rall
Related topics
Seminal works
- rushton-1951
- hodgkin-huxley-1952
Frequently asked questions
- ثابت طول یک آکسون چیست؟
- این فاصله ای است که در آن یک پتانسیل پایدار و غیرفعال منتشر شده به حدود 37 درصد از اندازه اولیه خود کاهش مییابد؛ زمانی که مقاومت محوری کم یا مقاومت غشایی بالا باشد، افزایش مییابد و به سیگنالها اجازه میدهد تا دورتر منتشر شوند.
- چرا آکسونهای ضخیمتر سریعتر هدایت میکنند؟
- سطح مقطع بزرگتر، مقاومت محوری داخلی را کاهش میدهد و ثابت طول را افزایش میدهد تا دپولاریزاسیون بیشتر و سریعتر منتشر شود و ناحیه بعدی غشا را به آستانه برساند.