Excitabilidad en Neuronas (en Inglés, pero muy útil)

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  • 7/29/2019 Excitabilidad en Neuronas (en Ingls, pero muy til)

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    Functions of nervous system

    Sensory neurons CNS Motor neurons

    Perception Integration Action

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    Structure of a Neuron Cell body

    Dendrites

    Conduct impulses toward cell body

    Axon

    Carries electrical impulse away fromcell body

    May be covered by Schwann cells

    Forms discontinuous myelin sheathalong length of axon

    Synapse

    Contact points between axon of oneneuron and dendrite of anotherneuron

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    Structure of a Chemical Synapse

    Synaptic cleft

    Signal passes from pre-

    synaptic to post-

    synaptic cell

    neurotransmitter

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    Two types of signaling

    pathways

    Cell surface receptors

    Intracellular (nuclear)receptors

    Signal Concentration

    < 10-8M

    High receptor Affinity

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    Resting Potential

    Resting potential

    Donnan Equilibrium

    -70mV

    Determined by balance

    between sodium andpotassium concentrations

    Sodium/Potassium pumps

    Separate sodium andpotassium channel proteins

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    Sodium gradient

    Potassium gradient

    Electrochemical gradient

    Positive

    charge

    Negative

    charge

    Resting

    Potential

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    Sodium potassium dependant ATPase

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    An Action Potential

    So what changes during an action

    potential?

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    Squid Giant axon

    t

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    o um entersnerve during

    AP

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    Goldman Equation I

    E=Potential across membrane

    R=Universal gas constant

    T= Absolute temperature oK

    z=Charge

    F=Faradays constant

    At 25oC, RT/ZF = 25

    During Resting potential PK=1 (i=400mMo=20)

    PNa=0.0013 (i=50 o=440)

    PCl= 0.0017 (i=90 o=560)

    So what is the Resting potential?

    E=RTzF

    (PK[K]o)+(PNa[Na]o)+(PCl[Cl]i)

    (PK[K]i)+(PNa[Na]i)+(PCl[Cl]o)loge

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    Goldman Equation II

    During Action Potential

    PK=1 (i=400mM o=20)

    PNa=100 (i=50 o=440)

    PCl= 0.0017 (i=90 o=560)

    What is the potential across the membrane?

    E=RTzF

    (PK[K]o)+(PNa[Na]o)+(PCl[Cl]i)

    (PK[K]i)+(PNa[Na]i)+(PCl[Cl]o)loge

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    Ion Channels

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    Several types of ion channel

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    Potassium channel

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    Potenti

    al

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    Sodium Channel Blockers

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    Potassium Channel Blockers

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    u K d

    Nerve conduction velocities

    u=velocity

    K=constant

    d=diameter

    True for non-

    myelinatedneurons

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    Myelin sheath

    Cat motor neuron

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    Myelinated neuron velocity is

    dependent upon size

    However, related to inter-node distance,

    not diameter

    Inter-node distance greater in large

    axons

    Non-myelinated neuron velocity related

    to square root of diameter

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    Neurotransmitters

    Must be released by

    pre-synaptic cell

    Must elicit effect on

    post-synaptic cell

    Agonists should work

    the same way

    Must be removed after

    action

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    Deactivation of Acetylcholine

    Enzyme.

    Acetylcholinesterase

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    Chemically gated ion channel

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    Acetylcholine gated ion channel Pore formed by

    5 homologous

    subunits

    Ringed by -

    helices

    (leucines)forming gate

    Acetylcholine

    binding

    changes gate

    conformation

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    Calcium ions cause vesicle transport

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    Axon Hillock

    Determines

    sensitivity to

    stimulation

    High number of

    ion channels

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    Effect of ion channel density on

    membrane threshold

    To generate an AP, a certain

    number of sodium ions must

    cross membrane Determined by number of open

    sodium ion channels

    Ion channels have varying

    voltage sensitivities (normal

    distribution)

    Potential mV#

    ofc

    hannelsopened

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    Threshold dependent upon ion

    channel density

    Cell One (Red)

    1,000 channels per mm2

    Must generate enough potential

    to open 1/10th

    Cell Two (Blue)

    10,000 channels per mm2

    Must generate enough potential

    to open 1/100th

    Potential mV#

    ofchannelsop

    ened

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    Axon Hillock

    Determines

    sensitivity to

    stimulation

    High number of

    ion channels

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    Spatial summation

    Excitatory input

    Integration of

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    Integration of

    excitatory and

    inhibitory inputs

    Spatial summation

    Excitatory and

    Inhibitory input

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    Temporal summation

    Allows integration of

    signals in time

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    Nerves define stimulus strength by the number of impulsesgenerated

    Increased pre-synaptic input elevates post-synaptic potential athillock

    Leads to elevated rate of AP generation down axon

    Can be modulated for accommodation