potencjały bioelektryczne

potencjały bioelektryczne,

biol. napięcia elektr. (różnice potencjałów) występujące w narządach organizmu między środowiskami przedzielonymi błoną półprzepuszczalną, nazywane potencjałami błonowymi, albo rozprzestrzeniające się w polu elektr. otaczającym grupy pobudzonych komórek, zw. potencjałami polowymi.

Potencjały błonowe odgrywają rolę w pobudliwości komórek oraz w przenoszeniu impulsów we włóknach nerwowych; istnieją gdy między środowiskami występuje różnica stężenia kationów i anionów — nośników ładunków dodatnich i ujemnych. Wnętrze większości komórek ma potencjał ujemny względem otoczenia, ponieważ zawiera aniony białkowe, które ze względu na wielkość cząsteczek nie mogą wydostać się na zewnątrz przez nieprzepuszczalną dla nich błonę komórkową; błona komórkowa jest zatem elektrycznie spolaryzowana. Wielkość potencjału błonowego jest regulowana gł. przez stężenie kationów nieorg. — sodu (Na⁺), potasu (K⁺). Na zewnątrz komórki nerwowej znajduje się kilkanaście razy więcej jonów Na⁺ niż w jej wnętrzu, natomiast w cytoplazmie występuje większe stężenie jonów K⁺, których elektrododatnie ładunki częściowo zobojętniają elektroujemne ładunki anionów białkowych. W efekcie, gdy komórka nie jest ani pobudzona, ani hamowana, przejawia elektroujemny potencjał spoczynkowy (np. o wartości –70 mV w neuronach ruchowych rdzenia kręgowego). Stężenie jonów w komórce może się zmieniać, gdy zostaną otwarte kanały jonowe w błonie komórkowej. Dochodzi wtedy do przepływu jonów, czyli prądu elektr. (prąd czynnościowy), między wnętrzem komórki a jej otoczeniem. Gdy do cytoplazmy wejdzie z zewnątrz pewna liczba jonów Na⁺, jej potencjał błonowy się obniży, czyli stanie się mniej elektroujemny. Stan taki nazywamy depolaryzacją. Odwrotnie, gdy cytoplazmę opuści pewna liczba jonów K⁺, jej potencjał się zwiększy, czyli stanie się bardziej elektroujemny. Stan taki nazywa się hiperpolaryzacją. Depolaryzacja cytoplazmy neuronu wiąże się zazwyczaj z jego pobudzeniem i powstaniem potencjału czynnościowego, hiperpolaryzacja zaś z hamowaniem. Potencjały polowe są efektem zsumowanej aktywności elektr. wielu komórek. W układzie nerwowym rozróżnia się potencjały spontaniczne — np. tworzące fale w elektroencefalogramie, oraz potencjały wywołane — np. powstające w okolicy słuchowej kory mózgu pod wpływem krótkich bodźców akustycznych, a także potencjały towarzyszące zjawiskom psychicznym — np. występujące w okolicy obszaru słuchowego mowy podczas słuchania zdań niepoprawnych semantycznie.