การส่งสัญญาณทางประสาท: อิเล็กตรอนและไซแนปส์

คำศัพท์

English	ความหมาย
action potential/ˈækʃn pəˈtenʃl/	ศักย์งาน
synapse/ˈsɪnæps/	ซินาปส์

อะไรจะอธิบายการสังเกตนี้ได้?

กระตุ้นที่แรงขึ้นสามารถเพิ่มความถี่ของ impulso ได้ในขณะที่แต่ละ action potential มีขนาดคล้ายกัน
เริ่มต้นด้วยการทำนาย ระบุปริมาณหรือลักษณะที่คุณจะเปรียบเทียบ แล้วตัดสินใจว่าหลักฐานอะไรที่จะแยกแยะคำอธิบายสองแบบได้

สร้างโมเดล

Action potential คือการเปลี่ยนแปลงสั้นๆ ของศักย์เยื่อหุ้มเซลล์ที่เกี่ยวข้องกับช่องไอออนที่ควบคุมด้วยไฟฟ้า การดีโพลาไรซ์ตามด้วยการรีโพลาไรซ์จะ propagated ตามแนว neuron ที่ synapse ทางเคมี การปล่อยสารสื่อประสาทสามารถเปลี่ยนศักย์เยื่อหุ้มเซลล์ของเซลล์ถัดไป
Action potential: การเปลี่ยนแปลงที่ propagating สั้นๆ ของศักย์เยื่อหุ้มเซลล์; Synapse: จุดเชื่อมต่อสำหรับการสื่อสารระหว่างเซลล์

การส่งสัญญาณประสาท: สัญญาณไฟฟ้าและซินาปส์: แผนภาพตัวอย่างการทำงานเดิม

ฝึกฝน

ความเข้มของกระตุ้นส่งผลต่อระบบส่งสัญญาณแบบทุกหรือไม่มีเลยได้อย่างไร

Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today

ผ่านความถี่ของอิเล็กตรอนหรือการรวมกลุ่ม
โดยการให้ impulse ทุกตัวมีขนาดไม่จำกัด
โดยการกำจัด gradien ไอออนทั้งหมดออก

ฝึกฝน

จับคู่แต่ละคำศัพท์เทคนิคกับความหมายที่แม่นยำ

Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today

เลือกไม้จิ้มฟันหนึ่งอัน แล้วเลือกจุดหมายปลายทาง เลือกไม้จิ้มฟันสองอันเพื่อสลับกัน กด Escape เพื่อยกเลิกการเลือก คุณสามารถลากไม้จิ้มฟันได้

การเปลี่ยนแปลงศักย์ไฟฟ้าของเยื่อหุ้มเซลล์อย่างสั้นๆ ที่แพร่กระจาย ⟦number⟧

จุดเชื่อมต่อสำหรับการสื่อสารระหว่างเซลล์

ศักย์งาน
ซินาปส์ (synapse)

เลือกหลักฐานมาทดสอบสมมติฐาน

หลักการทั้งหมดหรือไม่มีเลย (all-or-none) ใช้กับ action potential เดียว ข้อมูลกระตุ้นสามารถถูกเข้ารหัสด้วยความถี่และการระดมกำลัง Myelination อนุญาตให้ saltatory conduction ระหว่างโหนดแทนที่จะทำให้ไอออนเคลื่อนที่ผ่านไมเอลินได้อย่างอิสระ
ตีความ trace แรงดัน-เวลา ที่จัดเตรียมให้และเปรียบเทียบช่วงเวลา ระบุ threshold, ระยะ rising และ recovery ก่อนที่จะอธิบายไอออน ใช้แบบจำลองในห้องเรียนแทนการกระตุ้นไฟฟ้าในคน

ฝึกฝน

นิสัยสองอย่างใดทำให้การตรวจสอบหรือแบบจำลองในกรณีนี้รองรับได้มากขึ้น?

Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today

ระบุเงื่อนไขและข้อสมมติที่ใช้
บันทึกการวัดหรือหลักฐานที่สนับสนุนข้อสรุป
ซ่อนผลลัพธ์ที่ไม่สอดคล้องโดยไม่บันทึกเหตุผล
treating one measurement as proof of every wider claim

ทำงานจากปริมาณที่ทราบค่า

ระบุค่าที่ทราบและหน่วยของมัน เลือกความสัมพันธ์โดยพิจารณาว่าข้อสมมติฐานสอดคล้องกับเคสนี้ แล้วจัดรูปสมการก่อนแทนค่า
ข้อมูลที่ทราบ: 30 สัญญาณไฟฟ้าเกิดขึ้นใน 0.50 วินาที ความถี่ = จำนวน/เวลา = 30/0.50 = 60 Hz นี่คือความถี่ของสัญญาณไฟฟ้า ไม่ใช่การประมาณความเร็วในการแพร่กระจาย

Example

24 impuls occur ใน 0.40 วินาที. จงหาความถี่ของ impuls ใช้ลำดับเดียวกัน: ปริมาณที่ทราบ → โมเดล → ความสัมพันธ์ → การแทนค่า → หน่วยและการตีความ

ฝึกฝน

24 อิเล็กตรอนเกิดขึ้นใน 0.40 วินาที จงหาความถี่ของอิเล็กตรอน。

Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today

ตรวจสอบข้อสรุปและขอบเขต

Neurotransmitter กระจายผ่าน synaptic cleft; Action potential ไม่ได้ jump ผ่านช่องว่างของเหลวอย่างสมบูรณ์ Input ที่กระตุ้นไม่รับประกันว่า postsynaptic cell จะถึง threshold
กลับไปที่การสังเกตเดิม อธิบายว่าผลลัพธ์นี้สนับสนุนสิ่งใด มีเงื่อนไขใดบ้าง และเป็นอย่างไรในการทดสอบคำอธิบายอื่นที่ขัดแย้งกัน

Watch out

กระตุ้นที่แรงขึ้นจะทำให้ action potential แต่ละตัวมีขนาดใหญ่ขึ้นเสมอ ข้ออ้างนี้ไม่ถูกต้อง: Action potentials เป็น all-or-none: เมื่อถึง threshold สัญญาณจะมีขนาดคงที่ที่กำหนดโดย gradien ของไอออน กระตุ้นที่แรงขึ้นเพิ่มความถี่ของสัญญาณ ไม่ใช่แอมพลิจูด

Key idea

การส่งสัญญาณของประสาท: สัญญาณและซินาปส์: หลักการแบบทั้งหมดหรือไม่มีเลย (all-or-none) ใช้กับแอคชันโพเทนเชียลรายตัว ข้อมูลจากสิ่งกระตุ้นสามารถเข้ารหัสได้ด้วยความถี่และการระดมเซลล์ การมีเมยลินช่วยให้เกิดการนำแบบกระโดดระหว่างโหนด แทนที่จะทำให้ไอออนเคลื่อนที่ผ่านเมยลินได้อย่างอิสระ

ฝึกฝน

กระตุ้นที่แรงกว่าจะทำให้ action potential แต่ละตัวมีขนาดใหญ่ขึ้นเสมอ

Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today