Ambang Batas, Prinsip Semua-atau-Tidak Sama Sekali, dan Periode Refrakter

Tiga sifat yang saling terkait mengatur kapan dan seberapa sering akson menembak. Ambang batas adalah tegangan membran di mana depolarisasi menjadi berkelanjutan; prinsip semua-atau-tidak sama sekali berarti bahwa setiap stimulus suprathreshold menghasilkan potensial aksi penuh dengan amplitudo tetap; dan periode refrakter adalah interval setelah lonjakan di mana membran tidak dapat, atau hanya dengan susah payah, menembak lagi. Bersama-sama, mereka menetapkan keandalan dan frekuensi maksimum sinyal saraf.

Definition

Ambang batas adalah potensial membran kritis di mana arus natrium ke dalam pertama kali melebihi arus ke luar dan memicu potensial aksi regeneratif; prinsip semua-atau-tidak sama sekali menyatakan bahwa stimulus suprathreshold menghasilkan lonjakan stereotip dengan amplitudo tetap; dan periode refrakter adalah interval absolut di mana tidak ada lonjakan kedua yang dapat ditimbulkan dan interval relatif di mana stimulus yang lebih kuat dari normal diperlukan.

Scope

Topik ini menjelaskan ambang batas, respons semua-atau-tidak sama sekali, serta periode refrakter absolut dan relatif, dan bagaimana masing-masing mengikuti kinetika saluran berpintu tegangan. Ini juga mencatat di mana dalam neuron potensial aksi dimulai. Ini adalah fisiologi referensi, bukan panduan klinis.

Core questions

• Apa yang menentukan ambang batas untuk memicu potensial aksi?
• Mengapa potensial aksi bersifat semua-atau-tidak sama sekali daripada bertingkat dengan kekuatan stimulus?
• Keadaan molekuler saluran berpintu tegangan apa yang menghasilkan periode refrakter absolut dan relatif?
• Di mana sepanjang neuron potensial aksi biasanya dimulai?

Key concepts

• Potensial ambang batas
• Prinsip semua-atau-tidak sama sekali
• Periode refrakter absolut
• Periode refrakter relatif
• Inaktivasi dan pemulihan saluran natrium
• Segmen awal akson sebagai tempat inisiasi
• Pembatasan laju penembakan

Mechanisms

Ambang batas adalah tegangan di mana arus natrium ke dalam yang regeneratif sedikit melebihi arus kalium dan arus bocor ke luar, sehingga depolarisasi lebih lanjut menjadi penguatan diri; di bawahnya, depolarisasi meluruh, sedangkan pada atau di atasnya, lonjakan penuh akan terjadi. Karena peningkatan bersifat regeneratif, ukurannya tidak berskala dengan kekuatan stimulus, menghasilkan respons semua-atau-tidak sama sekali. Setelah peningkatan, saluran natrium diinaktivasi dan tidak dapat terbuka kembali sampai membran merepolarisasi, menghasilkan periode refrakter absolut; saat saluran pulih dan sementara konduktansi kalium tetap tinggi, stimulus yang lebih besar dari normal diperlukan untuk mencapai ambang batas, yaitu periode refrakter relatif. Pada banyak neuron, ambang batas terendah berada pada segmen awal akson, karena kepadatan saluran natrium yang tinggi, yang karenanya merupakan tempat inisiasi potensial aksi yang biasa.

Clinical relevance

Ambang batas dan refrakteritas membatasi frekuensi penembakan dan menjelaskan mengapa konduksi dapat gagal ketika saluran diubah atau diblokir; keduanya mendasari interpretasi pengujian eksitabilitas. Entri ini adalah materi referensi deskriptif dan bukan dasar untuk diagnosis atau pengobatan individu.

Evidence & guidelines

Sifat-sifat ini berasal dari kinetika saluran Hodgkin-Huxley dan dari studi selanjutnya tentang inisiasi potensial aksi pada segmen awal akson pada neuron mamalia; ini adalah temuan mekanistik daripada pedoman klinis.

History

Karakter semua-atau-tidak sama sekali dari impuls saraf diakui dalam elektrofisiologi awal abad kedua puluh dan diberi penjelasan mekanistik oleh model Hodgkin-Huxley, di mana ambang batas dan refrakteritas muncul langsung dari aktivasi, inaktivasi, dan pemulihan saluran natrium. Pekerjaan selanjutnya melokalisasi inisiasi potensial aksi ke segmen awal akson dan mengaitkannya dengan distribusi subtipe saluran natrium spesifik.

Key figures

• Alan Hodgkin
• Andrew Huxley
• Bruce Bean
• Greg Stuart

Seminal works

• hodgkin-huxley-1952
• kole-stuart-2012
• hu-2009

Frequently asked questions

Mengapa potensial aksi bersifat semua-atau-tidak sama sekali?

Setelah ambang batas terlampaui, influks natrium bersifat penguatan diri, sehingga lonjakan mencapai amplitudo penuh dan tetap terlepas dari seberapa jauh di atas ambang batas stimulus; stimulus subthreshold sama sekali tidak menghasilkan lonjakan.

Apa yang menyebabkan periode refrakter absolut?

Selama dan sesaat setelah lonjakan, saluran natrium berpintu tegangan diinaktivasi dan tidak dapat terbuka kembali sampai membran merepolarisasi, sehingga tidak ada potensial aksi kedua yang dapat dipicu tidak peduli seberapa kuat stimulusnya.