Нейробиология поведения. Работа нейрона

• Объяснение проблемы объяснения памяти на клеточном уровне.  

• Решение сделать лирическое отступление и рассмотреть работу нейронных клеток.  

• Цель - понять, как нейроны запоминают информацию.  

• Два нейрона передают информацию друг другу.  

• Первый нейрон выделяет нейромедиатор, который связывается с рецепторами второго нейрона.  

• Открытие натриевых каналов и вход ионов натрия в клетку.  

• Ионы натрия движутся за счет градиента концентрации.  

• Электрический потенциал помогает ионам натрия входить в клетку.  

• Электрохимический потенциал объясняет, как ионы натрия попадают в клетку.  

• Бернштейн предложил упрощенную модель клетки.  

• В клетке много ионов калия, которые стремятся выйти по градиенту концентрации.  

• Возникновение равновесного потенциала, когда калий выходит и заходит обратно.  

• Теория объясняет отрицательный заряд клетки.  

• Практическая проверка показала, что заряд клетки ближе к минус семидесяти милливольт.  

• Необходимость учета других ионов для точного объяснения.  

• Бернштейн проверил роль хлора в заряде клетки.  

• Хлор заходит в клетку, создавая отрицательный заряд.  

• Равновесный потенциал для хлора также близок к минус восьмидесяти пяти милливольт.  

• Натрий заходит в клетку по градиенту концентрации, занося положительный заряд.  

• Если бы не было других ионов, клетка заряжалась бы положительно.  

• Натрий помогает создать равновесный потенциал около минус семидесяти милливольт.  

• Потенциал покоя важен для поддержания стабильности клетки.  

• В разных клетках организма потенциал покоя может отличаться.  

• В нейронах он составляет минус семьдесят милливольт, в кардиомиоцитах минус девяносто, а в эпителиях минус двадцать.  

• Потенциал покоя стабилен, но ионы активно двигаются.  

• Натрий хочет плюс сорок, а калий минус восемьдесят пять.  

• Если не компенсировать индивидуальные токи, клетка погибнет.  

• Натрий-калиевый насос компенсирует индивидуальные токи ионов.  

• Он использует энергию АТФ для перекачки ионов натрия и калия.  

• Насос работает по кругу, возвращая ионы на свои места.  

• Насос важен для поддержания стабильности потенциала покоя.  

• Яды, такие как сердечные гликозиды, блокируют его работу.  

• Эти яды могут привести к остановке сердца и мозга.  

• Ландыш и пустырник содержат яды, блокирующие натрий-калиевый насос.  

• Эти яды используются для защиты растений и животных.  

• В высоких концентрациях они могут быть опасны для человека.  

• Клетка использует натрий-калиевый насос для компенсации токов.  

• Калий постоянно выходит из клетки через каналы утечки.  

• Каналы утечки работают без АТФ, в отличие от насосов.  

• Каналы утечки позволяют калию выходить из клетки, поддерживая её заряд.  

• Это помогает клетке функционировать при недостатке АТФ.  

• Каналы утечки обеспечивают стабильность клетки на несколько часов.  

• Натриевые каналы в норме закрыты, но открываются при воздействии медиатора.  

• В аксоне натриевые каналы реагируют на изменение потенциала.  

• Натриевые каналы в аксоне требуют значительного изменения потенциала для активации.  

• Натриевые каналы в дендритах открываются при воздействии медиатора.  

• В аксоне натриевые каналы открываются при изменении потенциала.  

• Натриевые каналы имеют ворота активации и деактивации для контроля тока натрия.  

• Натрий помогает передавать информацию в аксоне.  

• Натрий постоянно подпитывает аксон, обеспечивая его работу.  

• Это позволяет аксону передавать информацию и учиться.  

• Простые механизмы нейронных сетей обеспечивают сложную когнитивную деятельность.  

• Рассудочная деятельность присутствует у многих животных с простыми нервными системами.  

• Лекция о когнитивной деятельности у человека и животных состоится во вторник.  

• Подробности о билетах и записи на лекции в описании к видео и на слайде.  

• Вопросы по открытым лекциям можно задавать в комментариях.  

• Подписывайтесь на канал и ставьте лайки.  

• Натриевые каналы имеют две створки: м-ворота для быстрого открытия и аж-ворота для быстрого закрытия.  

• М-ворота открываются при изменении потенциала, а аж-ворота закрываются при избытке натрия.  

• Канал имеет пору для прохождения ионов и селективный фильтр для пропуска натрия.  

• М-ворота состоят из спирали и пупырышка, которые открываются при изменении потенциала.  

• При изменении потенциала м-ворота открываются, позволяя натрию войти в клетку.  

• Если натрия много, м-ворота не могут удержать его, и он быстро входит в клетку.  

• Аж-ворота закрываются при избытке натрия, блокируя его вход в клетку.  

• Это предотвращает повреждение клетки и позволяет натрию двигаться в сторону аксона.  

• Возвращение канала в исходное состояние требует последовательных действий: сначала вернуть спираль, затем убрать пробку.  

• Это занимает время, называемое периодом абсолютной рефрактерности, что позволяет натриевой волне уйти.  

• Реальный натриевый канал состоит из центральной поры и четырех подпорок.  

• Подпорки и поры состоят из альфа-спиралей, которые формируют домены и стенки поры для ионов.  

• В натриевом канале четыре домена, каждый из шести альфа-спиралей.  

• Селективные фильтры находятся между пятой и шестой спиралью каждого домена.  

• Ворота активации находятся в четвертой спирали каждого домена и закрываются при отрицательном заряде клетки.  

• Петля между третьим и четвертым доменами заряжена положительно и закрывает проход для натрия при положительном заряде клетки.  

• Эта петля работает мгновенно, чтобы быстро закрыть канал.  

• Селективные фильтры определяют ионы по количеству электронов и протонов.  

• Проблема в том, что слишком большие или маленькие ионы могут пройти через фильтр.  

• Ионы окружены молекулами воды, образуя гидратную шубу.  

• Селективные фильтры распознают ионы по расположению водородов в гидратной шубе.  

• Яд тетродотоксин блокирует натриевые каналы, используя водородные связи.  

• Водородные связи образуются между водородами тетродотоксина и кислородиками селективного фильтра.  

• Натрий окружен гидратной шубой, которая притягивается к селективному фильтру.  

• Селективный фильтр работает как слепой гардеробщик, распознавая ионы по расположению водородов.  

• Батрахотоксин блокирует ворота активации, не давая им закрыться.  

• Батрахотоксин снимает гидратную шубу с натрия, проходящего в клетку.  

• Батрахотоксин замещает селективный фильтр, снимая гидратную шубу и не давая воротам активации закрыться.  

• Эволюция создала сложные механизмы для блокировки натриевых каналов.  

• Потенциал покоя аксона составляет минус 70 мВ.  

• Во время потенциала действия мембрана деполяризуется до нуля.  

• Натрий входит в клетку, вызывая резкое изменение заряда.  

• Натрий не может быть выкачан из клетки, так как это замедлит процесс.  

• Для снижения заряда используются калиевые каналы.  

• Калиевые каналы открываются, позволяя калию выходить из клетки.  

• Калиевые каналы состоят из четырех субъединиц, а не доменов.  

• Четвертая альфа-спираль открывает канал, позволяя калию выходить.  

• Закрытие канала происходит медленно, так как все четыре субъединицы должны вернуться на место.  

• Натриевые каналы закрываются быстро, калиевые медленно.  

• Натриевые каналы имеют селективный фильтр для натрия, калиевые для калия.  

• Оба канала имеют ворота, но калиевые закрываются медленно, что влияет на график потенциала действия.  

• Фаза деполяризации: движение к нулю и выше, работа за счет натрия.  

• Фаза реполяризации: возврат к норме, использование калиевых каналов.  

• Калий начинает выходить из клетки, вызывая закругление на графике.  

• Калийные каналы закрываются медленно, что приводит к гиперполяризации.  

• Гиперполяризация требует повторной реполяризации для восстановления потенциала покоя.  

• Деполяризация, гиперполяризация и реполяризация создают сложный график.  

• Калийные каналы увеличивают период относительной рефрактерности.  

• Это позволяет натриевой волне уехать подальше, что полезно для работы клетки.  

• Относительная рефрактерность позволяет гибко настраивать работу нейрона.  

• Волна потенциала действия движется по аксону за счет натрия и калия.  

• В конце аксона происходит выделение медиаторов, что важно для передачи информации и обучения.  

• Обсуждение выделения медиаторов и их роли в обучении будет на следующей неделе.