POTENSI AKSI: PROPAGASI DAN FASE - GEOGRAFÍA - 2025

The potensial aksi adalah fenomena listrik atau kimia berumur pendek yang terjadi di neuron otak kita. Dapat dikatakan bahwa itu adalah pesan yang dikirim oleh neuron ke neuron lain.

Potensi aksi diproduksi di dalam tubuh sel (nukleus), juga disebut soma. Ini berjalan melalui seluruh akson (ekstensi neuron, mirip dengan kabel) sampai mencapai ujungnya, yang disebut tombol terminal.

Potensi aksi pada akson tertentu selalu memiliki durasi dan intensitas yang sama. Jika akson bercabang menjadi proses lain, potensial aksi membagi, tetapi intensitasnya tidak berkurang.

Ketika potensial aksi mencapai tombol terminal neuron, mereka mengeluarkan bahan kimia yang disebut neurotransmiter. Zat ini menggairahkan atau menghambat neuron yang menerimanya, mampu menghasilkan potensial aksi di neuron tersebut.

Banyak hal yang diketahui tentang potensial aksi neuron berasal dari eksperimen dengan akson cumi-cumi raksasa. Mudah dipelajari karena ukurannya, karena memanjang dari kepala ke ekor. Mereka melayani agar hewan itu bisa bergerak.

Potensi membran neuron

A. Tampilan skematis dari potensi aksi yang ideal. B. Catatan nyata dari potensi aksi. Sumber: id: Memenen / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

Neuron memiliki muatan listrik yang berbeda di dalam daripada di luar. Perbedaan ini disebut potensial membran .

Ketika sebuah neuron berada dalam potensi istirahat , itu berarti bahwa muatan listriknya tidak diubah oleh potensi sinaptik eksitatori atau penghambat.

Di sisi lain, ketika potensi lain mempengaruhinya, potensi membran dapat dikurangi. Ini dikenal sebagai depolarisasi .

Sebaliknya, ketika potensi membran meningkat sehubungan dengan potensi normalnya, fenomena yang disebut hiperpolarisasi terjadi .

Ketika pembalikan potensial membran yang sangat cepat terjadi secara tiba-tiba, potensial aksi terjadi . Ini terdiri dari impuls listrik singkat, yang diterjemahkan menjadi pesan yang berjalan melalui akson neuron. Ini dimulai di tubuh sel, mencapai tombol terminal.

Impuls saraf bergerak ke akson

Yang penting, agar potensial aksi terjadi, perubahan listrik harus mencapai ambang batas, yang disebut ambang eksitasi . Ini adalah nilai potensial membran yang harus dicapai agar potensial aksi terjadi.

Skema sinapsis kimia

Potensi aksi dan perubahan tingkat ion

Permeabilitas membran neuron selama potensial aksi. Dalam keadaan istirahat (1), ion natrium dan kalium tidak dapat melewati membran, dan neuron memiliki muatan negatif di dalamnya. Depolarisasi (2) dari neuron mengaktifkan saluran natrium, memungkinkan ion natrium melewati membran neuron. Repolarisasi (3), dimana saluran natrium menutup dan saluran kalium terbuka, ion kalium melintasi membran. Dalam periode refraktori (4), potensial membran kembali ke keadaan istirahat saat saluran kalium menutup. Sumber: Permeabilitas Membran Neuron Selama Potensi Aksi.pdf dan Potensi aksi, CThompson02

Dalam kondisi normal, neuron siap menerima natrium (Na +) di dalamnya. Namun, membrannya tidak terlalu permeabel terhadap ion ini.

Selain itu, "pengangkut natrium-kalium" yang terkenal memiliki protein yang ditemukan di dalam membran sel yang bertanggung jawab untuk menghilangkan ion natrium darinya dan memasukkan ion kalium ke dalamnya. Secara khusus, untuk setiap 3 ion natrium yang diekstraksi, ia memasukkan dua ion kalium.

Transporter ini menjaga kadar natrium tetap rendah di dalam sel. Jika permeabilitas sel meningkat dan lebih banyak natrium yang masuk secara tiba-tiba, potensi membran akan berubah secara radikal. Ternyata, inilah yang memicu potensi aksi.

Secara khusus, permeabilitas membran terhadap natrium akan meningkat, ini memasuki neuron. Sementara, pada saat yang sama, hal ini akan memungkinkan ion kalium meninggalkan sel.

Bagaimana perubahan permeabilitas ini terjadi?

Sel telah tertanam di membrannya banyak protein yang disebut saluran ion . Ini memiliki bukaan di mana ion dapat masuk atau keluar sel, meskipun tidak selalu terbuka. Saluran ditutup atau dibuka sesuai dengan acara tertentu.

Ada beberapa jenis saluran ion, dan masing-masing biasanya dikhususkan untuk menghantarkan jenis ion tertentu secara eksklusif.

Misalnya, saluran natrium terbuka dapat melewatkan lebih dari 100 juta ion per detik.

Bagaimana potensi aksi diproduksi?

Neuron mengirimkan informasi secara elektrokimia. Ini berarti bahan kimia menghasilkan sinyal listrik.

Bahan kimia ini memiliki muatan listrik, itulah sebabnya disebut ion. Yang terpenting dalam sistem saraf adalah natrium dan kalium, yang memiliki muatan positif. Selain kalsium (2 muatan positif) dan klor (satu muatan negatif).

Perubahan potensi membran

Langkah pertama agar potensial aksi terjadi adalah perubahan potensial membran sel. Perubahan ini harus melebihi ambang eksitasi.

Secara khusus, terjadi penurunan potensial membran, yang disebut depolarisasi.

Pembukaan saluran natrium

Akibatnya, saluran natrium yang tertanam di membran terbuka, memungkinkan natrium masuk ke neuron secara masif. Ini didorong oleh gaya difusi dan tekanan elektrostatis.

Karena ion natrium bermuatan positif, mereka menyebabkan perubahan cepat pada potensial membran.

Pembukaan saluran kalium

Membran akson memiliki saluran natrium dan kalium. Namun, yang terakhir dibuka kemudian, karena kurang sensitif. Artinya, mereka membutuhkan tingkat depolarisasi yang lebih tinggi untuk terbuka dan itulah mengapa mereka membuka nanti.

Penutupan saluran natrium

Ada saatnya potensi tindakan mencapai nilai maksimumnya. Sejak periode ini, saluran natrium diblokir dan ditutup.

Mereka tidak bisa lagi membuka lagi sampai membran mencapai potensi istirahatnya lagi. Akibatnya, tidak ada lagi natrium yang bisa masuk ke neuron.

Penutupan saluran kalium

Namun saluran kalium tetap terbuka. Ini memungkinkan ion kalium mengalir melalui sel.

Karena difusi dan tekanan elektrostatis, karena interior akson bermuatan positif, ion kalium didorong keluar dari sel. Dengan demikian, potensial membran memulihkan nilai biasanya. Sedikit demi sedikit, saluran kalium menutup.

Keluarnya kation ini menyebabkan potensial membran memulihkan nilai normalnya. Ketika ini terjadi, saluran kalium mulai menutup kembali.

Segera setelah potensial membran mencapai nilai normalnya, saluran kalium menutup sepenuhnya. Beberapa saat kemudian, saluran natrium diaktifkan kembali dalam persiapan depolarisasi lain untuk membukanya.

Akhirnya, pengangkut natrium-kalium mengeluarkan natrium yang telah masuk dan memulihkan kalium yang tertinggal sebelumnya.

Bagaimana informasi menyebar melalui akson?

Bagian dari neuron. Sumber: Tidak ada penulis yang dapat dibaca mesin. NickGorton ~ commonswiki diasumsikan (berdasarkan klaim hak cipta)

Akson terdiri dari bagian neuron, perpanjangan seperti kabel dari neuron. Mereka bisa jadi terlalu panjang untuk memungkinkan neuron yang secara fisik berjauhan untuk terhubung dan mengirim informasi satu sama lain.

Potensial aksi menjalar di sepanjang akson dan mencapai tombol terminal untuk mengirim pesan ke sel berikutnya. Jika kita mengukur intensitas potensial aksi dari berbagai area akson, kita akan menemukan bahwa intensitasnya tetap sama di semua area.

Semua atau tidak ada hukum

Ini terjadi karena konduksi aksonal mengikuti hukum fundamental: hukum semua atau tidak sama sekali. Artinya, potensi aksi diberikan atau tidak. Setelah dimulai, ia bergerak melalui seluruh akson ke ujungnya, selalu mempertahankan ukuran yang sama, tidak bertambah atau berkurang. Selanjutnya, jika akson bercabang, potensial aksi membagi, tetapi ukurannya tetap dipertahankan.

Potensi aksi dimulai dari ujung akson yang menempel pada soma neuron. Mereka biasanya melakukan perjalanan hanya dalam satu arah.

Potensi tindakan dan perilaku

Anda mungkin bertanya-tanya pada titik ini: jika potensi aksi adalah proses semua atau tidak sama sekali, bagaimana perilaku tertentu seperti kontraksi otot terjadi yang dapat bervariasi di antara berbagai tingkat intensitas? Ini terjadi oleh hukum frekuensi.

Hukum frekuensi

Yang terjadi adalah potensi aksi tunggal tidak secara langsung memberikan informasi. Sebaliknya, informasi ditentukan oleh frekuensi pelepasan atau laju pembakaran akson. Yaitu, frekuensi terjadinya potensi aksi. Ini dikenal sebagai "hukum frekuensi".

Dengan demikian, potensi aksi frekuensi tinggi akan menyebabkan kontraksi otot yang sangat intens.

Hal yang sama berlaku untuk persepsi. Misalnya, stimulus visual yang sangat cerah, untuk ditangkap, harus menghasilkan "firing rate" yang tinggi pada akson yang menempel pada mata. Dengan cara ini, frekuensi potensial aksi mencerminkan intensitas stimulus fisik.

Oleh karena itu, hukum semua atau tidak sama sekali dilengkapi dengan hukum frekuensi.

Bentuk pertukaran informasi lainnya

Potensi aksi bukan satu-satunya kelas sinyal listrik yang terjadi di neuron. Misalnya, mengirimkan informasi melintasi sinaps memberikan impuls listrik kecil di membran neuron yang menerima data.

Skema sinapsis. Sumber: Thomas Splettstoesser (www.scistyle.com)

Kadang-kadang sedikit depolarisasi yang terlalu lemah untuk menghasilkan potensial aksi dapat sedikit mengubah potensial membran.

Namun, perubahan ini secara bertahap berkurang saat bergerak melalui akson. Dalam jenis transmisi informasi ini, baik saluran natrium maupun kalium tidak membuka atau menutup.

Jadi, akson bertindak seperti kabel bawah laut. Ketika sinyal ditransmisikan melaluinya, amplitudonya berkurang. Ini dikenal sebagai konduksi ke bawah, dan ini terjadi karena karakteristik akson.

Potensi aksi dan mielin

Akson dari hampir semua mamalia tercakup dalam mielin. Artinya, mereka memiliki segmen yang dikelilingi oleh zat yang memungkinkan konduksi saraf, membuatnya lebih cepat. Kumparan mielin mengelilingi akson tanpa membiarkan cairan ekstraseluler mencapainya.

Mielin diproduksi di sistem saraf pusat oleh sel yang disebut oligodendrosit. Sedangkan pada sistem saraf tepi diproduksi oleh sel Schwann.

Segmen mielin, yang dikenal sebagai selubung mielin, dipisahkan satu sama lain oleh area akson yang terbuka. Area ini disebut nodul Ranvier dan bersentuhan dengan cairan ekstraseluler.

Potensial aksi ditransmisikan secara berbeda dalam akson tak bermielin (yang tidak tercakup dalam mielin) dibandingkan akson bermielin.

Potensial aksi dapat berjalan melalui membran aksonal yang tertutup mielin karena sifat-sifat kawat. Akson dengan cara ini, melakukan perubahan listrik dari tempat di mana potensial aksi terjadi ke simpul Ranvier berikutnya.

Perubahan ini sedikit berkurang, tetapi cukup kuat untuk menyebabkan potensi aksi di node berikutnya. Potensi ini kemudian dipicu atau diulangi di setiap node Ranvier, mengangkut dirinya sendiri ke seluruh area mielin ke node berikutnya.

Konduksi potensial aksi semacam ini disebut konduksi garam. Namanya berasal dari bahasa Latin “saltare”, yang berarti “menari”. Konsepnya karena impuls seolah melompat dari satu simpul ke simpul lainnya.

Keuntungan dari konduksi garam untuk mentransmisikan potensial aksi

Jenis mengemudi ini memiliki kelebihan. Pertama-tama, hemat energi. Transporter natrium-kalium menghabiskan banyak energi untuk menarik kelebihan natrium dari dalam akson selama potensial aksi.

Transporter natrium-kalium ini terletak di area akson yang tidak tercakup oleh mielin. Namun, dalam akson bermielin, natrium hanya bisa masuk ke simpul Ranvier. Karena itu, natrium yang masuk jauh lebih sedikit, dan karena itu, lebih sedikit natrium yang harus dipompa keluar, sehingga pengangkut natrium-kalium harus bekerja lebih sedikit.

Manfaat lain dari myelin adalah kecepatan. Potensial aksi dilakukan lebih cepat dalam akson bermielin, karena impuls "melompat" dari satu simpul ke simpul lainnya, tanpa harus melewati seluruh akson.

Peningkatan kecepatan ini menyebabkan hewan berpikir dan bereaksi lebih cepat. Makhluk hidup lain, seperti cumi-cumi, memiliki akson tanpa mielin yang bertambah cepat karena ukurannya bertambah. Akson cumi-cumi memiliki diameter besar (sekitar 500 µm), yang memungkinkannya bergerak lebih cepat (sekitar 35 meter per detik).

Namun, pada kecepatan yang sama potensial aksi bergerak di akson kucing, meskipun ini memiliki diameter hanya 6 µm. Apa yang terjadi adalah akson ini memang mengandung mielin.

Akson bermielin dapat melakukan potensial aksi dengan kecepatan sekitar 432 kilometer per jam, dengan diameter 20 µm.

Referensi

1. Potensi Tindakan. (sf). Diperoleh pada 5 Maret 2017, dari Hyperphysics, Georgia State University: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.
2. Carlson, NR (2006). Fisiologi perilaku Edisi ke-8 Madrid: Pearson.
3. Chudler, E. (nd). Lampu, Kamera, Potensi Aksi. Diperoleh pada 5 Maret 2017, dari University of Washington: fakultas.washington.edu.
4. Tahapan Potensi Tindakan. (sf). Diperoleh pada 5 Maret 2017, dari Boundless: boundless.com.