Czym jest informacja?
Informacja jest zawsze związana ze środowiskiem materialnym i wystepuje w postaci pewnego zaburzenia środowiska. Wynikaja z tego 2 konsekwencje wazne dla ukl nerwowego:
Do przekazania informacji, srodowisko musi spelniac warunek - być w stanie spoczynkowym, zerowym. Jeżeli przypadkowe zaklocenia maja amplitude wyzsza niż amplituda danej informacji, to nie będzie można było wyroznic tej informacji. Stad tez potrzebny jest stan spoczynku.
W miarę rozchodzenia się informacji, sila sygnalu maleje w związku z opornoscia danego srodowiska. Stad tez amplituda tego zaburzenia (informacji) maleje.
2 podstawowe kody zapisu informacji:
analogowy - zmiana zapisywana jako amplituda
cyfrowy - zmiana zapisywana jako czestotliwosci (liczba zaburzen srodowiska)
System cyfrowy jest mniej wrazliwy na rozne zaburzenia srodowiska. Stad masowe przechodzenie na tego typu systemy.
Obydwa typy zmian są narazone na zmiane amplitudy (zanik, zmniejszenie). Dekrement amplitudy.
W przypadku analogowego systemu bardzo trudne jest wyroznienie jaki był sygnal wyjsciowy po zmniejszeniu amplitudy wynikajacej z przejscia informacji przez dane srodowisko, rodzaj i zlozoznosc zaburzen.
W przypadku informacji cyfrowej zasada jest taka sama. Również dochodzi do dekrementu amplitudy, lecz w tym systemie amplituda nas nie interesuje, także tak dlugo jak amplituda nie jest rowna zero, mozemy bez trudu stwierdzic, ze przesylana informacja jest np. 5 lub 2. Sygnal, amplituda nie może zejsc ponizej wartosci wykrywalnej. Ryzyko jest przy dluzszych drogach przechodzenia informacji.
Porządek ortodromowy - porządek przekazywania potencjalu poprzez dendryty, następnie cialo komorki (perykarion) i akson.
Wzgorek aksonalny (najblizsza perykarionowi część aksonu).
Skoro mamy wiele dendrytow a jeden akson, to w obrebie ciala komorki (glownie tutaj) dokonuje się analiza i integracja informacji z wszystkich dendrytow a następnie wysylany wniosek poprzez akson. Cechą charakterystyczna funkcji aksonu jest znaczna odleglosc przesyłania sygnału.
Kod analogowy może lepiej odzwierciedlac zjawisko analogowe. Jeśli będzie zamiana sygnalu analogowego w cyfrowy, zawsze dojdzie do strat w informacji. Zalezy to od czestosci probkowania, a musialaby być nieskonczona by odzwierciedlic perfekcyjnie sygnal, co jest niemozliwe.
Klasycznie (najczesciej) w dendrytach mamy kod analogowy, w perykarionie również, natomiast w aksonie wystepuje kod cyfrowy (duza odleglosc)
Komorki pseudobiegunowe - kody cyfrowe również w dendrytach, wtedy tez wystepuja dlugie dendryty.
Kod analogowy dociera do wzgorka aksonalnego, tam jest przeksztalcany na cyfrowy i przekazywany do aksonu i gdy tylko dotrze do konca aksonu, zamieniany jest z powrotem na kod analogowy.
BLONA KOMORKOWA
Funkcje:
izolacyjna ( dwuwarstwa fosfolipidowa)
komunikacyjna (białka, glikokaliks)
Fosfolipidy automatycznie wrecz wrzucone do wody przyjmuja strukturę dwuwarstwy fosfolipidowej.
Dwuwarstwa jest selektywna, generalnie dyfunduja czasteczki male i pozbawione ładunku - woda, tlen, tlenek azotu. Jony pomimo małej wielkosci, nie przechodzą przez tę warstwę. Ta dwuwarstwa jest bardzo dobrym izolatorem elektrycznym.
Wyróżniamy również plynnosc dwuwarstwy fosfolipidowej.
Temp srodowiska wieksza niż zero jest jednoznaczna z ruchami Browna czasteczek zwiazanymi z energią cieplną czasteczek, co np. powoduje plynnosc dwuwarstwy fosfolipidowej. Jedynie w organizmach stalocieplnych ta ruchliwosc, plynnosc jest utrzymywana na stalym poziomie. Etanol uplynnia blone, zwieksza ruchliwosc. Cholesterol powoduje zmniejszenie ruchliwosci, wiazania fosfolipidow. Stosunek wiazan nasyconych do nienasyconych w lancuchach reszt kwasow tluszczowych.
Funkcja komunikacyjna - białka
pompy jonowe, szczegolnie gesto wystepuje pompa sodowo-potasowa
jeśli w ewolucji zostaja niezmienione pewne struktury, to znaczy, ze są to kluczowe struktury. Nazywamy to konserwatyzmem ewolucyjnym. Caly czas zachodza w ewolucji zmiany genetyczne, ale nie w tych strukturach np. pompa sodowo-potasowa. Te osobniki u których taka zmiana wystapila, umieraly.
Energochlonnosc struktury jest drugim czynnikiem, stwierdzajacym o uzytecznosci danej struktury, w innym wypadku zostalby wyeliminowany w procesie ewolucji. Pompy zuzywaja w niektorych neuronow pompy te mogą zuzywac nawet do 2/3 calej energii danej komorki.
3 atomy sodu na zewnatrz, 2 atomy potasu do wewnatrz. Konsekwencje funkcjonowania tej pompy:
dotyczy to skladu komorki (zmniejszenie stezenia jonow sodu wewnatrz komorki)
zachowanie rownowagi osmotycznej w komorce
ladunek, pomniejseznie ladunku o jeden jon dodatni wewnatrz komorki (Wyrzucanie wody z komorki)
Pompy dzialaja konstytutywnie - caly czas, i mogą zmieniac tempo obrotow. Jest to transport aktywny, ale ilosci jonow.
Kanaly jonowe
bialka integralne blony, posiadają otwor (kanal) przez które przechodza jony, jest to transport bierny, niekonstytutywny. Bodzce zewnetrzne mogą powodowac zmiany konformacji kanałów.
Kanały:
potecjałozalezne
mechaniczne
ligandozalezne - bialka allosteryczne
inne (np. termozalezne, wyciekowe) - mechanizm dzialania nie do konca jasny, natomiast kanaly wyciekowe pozostaja otwarte caly czas, w wyjatkowych sytuacjach są zamykane
Kanaly charakteryzuja się jak pompy wysoka selektywnoscia. Populacja kanałow reaguje na wielkosc bodzca proporcjonalnie - im większy bodziec, tym większy procent kanalow zmieni swoja konformacje z zamknietej na otwarta. Wpływ na to ma również temperatura, zmieni ona % otwratych kanalow. Endotermicznosc sprzyja.
Zmiana w strukturze 3 i 4 rzedowej dwuwarstwy fosfolipidowej powoduja powyzsze zjawisko (doczytac).
W stanie spoczynku do blony przylozony jest potencjal spoczynkowy wystepujacy przy braku dzialania bodzca na komorke oraz komorka samoczynnie nie generuje samoczynnie zmian potencjalu, jest to ok. -70 mV.
Depolaryzacja (mniej minusowa wartosc), hyperpolaryzacja (bardziej minusowa wartosc)
Gradient stezen jonow potasowych: sporo jonow wewnatrz komorki, malo zewnatrz.
Rozumowanie teleologiczne (teleos - koniec) - rozumowanie uzasadniajace procesy poprzez ich skutek czy cel
Rozumowanie mechanicystyczne - rozumowanie by poznac mechanizm podstawowy dzialania pewnego procesu
Prawa dyfuzji - wektor sily będzie skierowany w strone miejsca, gdzie stezenie danych czasteczek jest mniejsze.
Prawa Coulomba uzyjemy tutaj - jednoimienne się odpychaja, rozne się przyciagaja. Pojedynczy potas więc będzie przyciagany dokomorkowo (sumaryczny ujemny ladunek wewnatrz komorki).
Ladunki znosza się gdy do blony komorkowej przylozony jest potencjal rownowagi danego jonu (potasu tutaj) to sila elektryczna będzie rownowazyla sile chemiczna.
Potencja rownowagi - taki potencjal przylozony do blony przepuszczalnej dla danego jonu, który generuje sile elektryczna, rownowazaca sile chemiczna wynikajaca z gradientu stezen tego jonu w poprzek blony.
Siła chemiczna w trakcie malych, krotkoterminowych przeplywow jonow jest stała, natomiast łatwo może zmienic się sila elektryczna.
Brak regulacji poziomu jonow potasu wzdluz blony komorek glejowych jest jednym z powodow wystapienia atakow padaczkowych.
Nadmiar potasu można wstrzyknac do kroplowki zabijemy pacjenta. Po smierci stan wraca do normy, jest więc to cicha smierc.
Jon potasowy odgrywa najwieksza role w stabilizacji potencjalu spoczynkowego. Wynika to z cechy strukturalnej blony - w blonie wystepuje duza gestosc wyciekowych kanalow potasowych, ale również sodowego i chlorkowego. Najwięcej ich jest dla jonu potasowego. Stad tez waga tego jonu w tym mechanizmie.
W rzeczywistosci wartosc potencjalu spoczynkowego nie jest rowny z sila chemiczna. Wystepuja również wartosci pochodzace z kanalow wyciekowych.
Rownanie nernsta opisuje potencjal przy ktorym sila chemiczna jest rownowazona prze sile elektrostatyczna.
Rozwinieciem rownania Nernsta jest rownanie Goldmana uwzgledniajace stezenia innych jonow oraz stopien przepuszczalnosci blony dla roznych jonow. Dzieki temu otrzymamy rzeczywiste, a nie przyblizone wartosci danego potencjalu ( jak w przypadku rownania nernsta).
W domu zastanowic się nad:
co się stanie jeżeli w stanie spoczynkowym (prawidzwym, nie urpszoczonym - goldmanowskim) otworza się nafgle dodatkowe kanaly potasowe albo dodatkowe kanaly sodowe, co się stanie z potencjalem blony i jaki będzie tego efekt.