پتانسیل آرامش: اختلاف پتانسیل الکتریکی (-70mV) در غشای یاخته عصبی در حالت استراحت

پتانسیل آرامش: باتری کوچک درون نورون‌ها

نورون چیست و چرا به پتانسیل آرامش نیاز دارد؟

سلول‌های عصبی یا نورون‌ها^۴، واحدهای پایه‌ای سیستم عصبی هستند که مسئول دریافت، پردازش و انتقال اطلاعات در بدن می‌باشند. برای درک بهتر، یک نورون را مانند یک خط تلفن بسیار پیشرفته در نظر بگیرید. این خط تلفن برای اینکه بتواند پیامی را دریافت یا ارسال کند، باید همیشه «آماده به کار» باشد. پتانسیل آرامش در واقع همان حالت آماده‌به‌کار بودن نورون است. این وضعیت، انرژی اولیه‌ای را فراهم می‌کند که نورون برای شلیک کردن و فرستادن سیگنال به نورون بعدی به آن نیاز دارد. بدون این پتانسیل، نورون مانند یک گوشی تلفن مرده است که قادر به برقراری هیچ ارتباطی نیست.

اجزای کلیدی تشکیل‌دهنده پتانسیل آرامش

برای تشکیل این باتری کوچک، چند جزء اصلی با هم همکاری می‌کنند:

نقش پمپ سدیم-پتاسیم و کانال‌های یونی

حالا ببینیم این اجزا چگونه با هم کار می‌کنند. پمپ سدیم-پتاسیم بازیگر اصلی این داستان است. این پمپ دائماً در حال کار است و با مصرف ATP^۵ (سوخت سلول)، سه یون سدیم را از داخل سلول به بیرون پرتاب می‌کند و همزمان، دو یون پتاسیم را از بیرون به داخل می‌آورد. نتیجه این کار چیست؟

• در خارج از سلول، غلظت یون‌های سدیم (Na+) بسیار بالا می‌شود.
• در داخل سلول، غلظت یون‌های پتاسیم (K+) بسیار بالا می‌شود.

اما داستان به همین جا ختم نمی‌شود. یون‌های پتاسیم که در داخل سلول انباشته شده‌اند، از طریق کانال‌های نشتی به آرامی به بیرون نشت می‌کنند. از آنجایی که یون‌های پتاسیم بار مثبت دارند، خروج آن‌ها از سلول باعث می‌شود داخل سلول نسبت به خارج آن، بار منفی پیدا کند. این همان چیزی است که منجر به ایجاد پتانسیل آرامش حدود 70mV- می‌شود.

یک مثال ملموس: پتانسیل آرامش مانند یک سد برق‌آبی

برای درک بهتر، یک سد برق‌آبی را تصور کنید. در پشت سد، حجم عظیمی از آب (مانند یون‌های پتاسیم در داخل سلول) جمع شده است. این آبِ پشت سد، انرژی پتانسیل زیادی دارد، اما هنوز جریان ندارد. این حالت مشابه پتانسیل آرامش است؛ یک انرژی ذخیره شده و آماده برای استفاده. وقتی دروازه‌های سد باز می‌شوند (مانند باز شدن کانال‌های سدیمی در هنگام تحریک عصبی)، آب با فشار بسیار زیادی به بیرون جاری می‌شود و انرژی پتانسیل به انرژی جنبشی تبدیل می‌شود. به طور مشابه، وقتی یک نورون تحریک می‌شود، پتانسیل آرامش (انرژی ذخیره شده) به یک سیگنال الکتریکی سریع به نام پتانسیل عمل^۶ تبدیل می‌شود که در طول نورون حرکت می‌کند.

اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم

پاورقی

^۱ پتانسیل آرامش (Resting Potential)
^۲ پمپ سدیم-پتاسیم (Sodium-Potassium Pump)
^۳ یون (Ion)
^۴ نورون (Neuron)
^۵ ATP: آدنوزین تری‌فسفات، مولکول اصلی ذخیره و انتقال انرژی در سلول‌ها.
^۶ پتانسیل عمل (Action Potential)