אנטומיה של המוח: האות העצבי

תאי העצב מתקשרים זה עם זה באמצעות אותות חשמליים המכונים פוטנציאל הפעולה. על גבי הממברנה של תאי העצב יש תעלות שמאפשרות לחלקיקים טעונים חשמלית, המכונים "יונים", להיכנס או לצאת מהתא. באמצעות התעלות האלו נוצר הפרש במתח החשמלי בין שני הצדדים של דופן התא, והשינויים במתח הזה יכולים ליצור זרם חזק של יונים בין שני צדי הממברנה, ובכך להעביר גל של פעילות חשמלית בתא העצב.

האות החשמלי נע לאורך האקסון - מבנה מאורך של תא העצב שמעביר אותות חשמליים, בדומה לחוט חשמל. בקצה האקסון האות החשמלי גורם לחומרים כימיים שנקראים "מוליכים עצביים" להידחף אל עבר הממברנה של התא, ולהשתחרר אל התאים הסמוכים. שחרור המוליכים העצביים יכול כך לעורר זרמים חשמליים גם בתאי העצב הסמוכים לו. עוצמתו של פוטנציאל הפעולה אינה משתנה, אלא פועל כמעין אות דיגיטלי - או שהוא קיים או שלא - ואין מצבי ביניים.

הסרטון מסביר את פוטנציאל הפעולה: כיצד הוא נוצר, ואיך הוא עובר לאורך האקסון:

בסרטון הוזכר שלב "התקופה הרפרקטורית", בו תעלות הנתרן מפסיקות להיות פעילות. לתעלות הנתרן מחוברים מעין "פקקים" קטנים שחוסמים אותן בזמן שהן סגורות, ולא מאפשרים לנתרן לעבור במשך פרק זמן מסוים לאחר שנוצר פוטנציאל הפעולה. בזכות המנגנון הזה האות העצבי נע רק בכיוון אחד - התעלות שבהן עבר האות לאחרונה אינן יכולות להיפתח שוב בפרק הזמן הזה, אלא רק התעלות שנמצאות בכיוון שאליו פוטנציאל הפעולה לא הגיע עדיין.

התקופה הרפרקטורית יוצרת גם חסם עליון לתדר שבו יכול תא עצב להעביר פוטנציאלי פעולה. כלומר, יש גבול עליון למספר הפוטנציאלים שיכולים לעבור באקסון בשנייה. משך התקופה הרפרקטורית יכול להשתנות מתא עצב אחד לאחר, אך ככלל, היא אורכת בין אלפית השנייה לכמה אלפיות השנייה. מכאן נובע שתא העצב יכול להעביר לכל היותר כמה מאות פוטנציאלי פעולה בשנייה.

מאחר שלכל פוטנציאלי הפעולה בתא יש אותה משרעת (עוצמה), התדירות שלהם היא האמצעי העיקרי שבו מועבר ומנותח המידע במערכת העצבים. כלל אצבע שנכון לרוב התאים הוא שככל שעוצמת הגירוי עולה כך עולה גם התדירות של פוטנציאלי הפעולה הנוצרים בתא.

עם זאת, יש סוגים מסוימים של תאים, כמו חלק מהתאים בעין, שמושפעים מעוצמת הגירוי. התאים ברשתית העין, שנקראים פוטורצפטורים, מתמירים את האור המגיע לעין לאות עצבי. עוצמת הקלט היא למעשה עוצמת האור, או כמות הפוטונים המופעלים על כל תא עצב בעין. ניתוח המידע בנוגע לעוצמת האור בתאים האלה לא נעשה באמצעות פוטנציאלי פעולה - אלא על ידי שינוי של מתח הממברנה שלהם. כלומר, בשונה מרוב תאי העצב, הקידוד במקרה זה הוא אנלוגי – במקום אותות בינאריים של "הכל או כלום" - מתקבל מידע ישיר המעיד על עוצמת הקלט.

למרות התכונה הייחודית הזו, המידע מהעין אינו נשאר אנלוגי כשהוא מגיע למוח. שם, תאים אחרים מתרגמים את השינויים במתח הממברנה לפוטנציאלי פעולה בתדירויות שונות.

להמשך קריאה וצפיה בסרטוני הסדרה:

• אנטומיה של המוח: מבוא
• אנטומיה של המוח: אספקת הדם למוח
• אנטומיה של המוח: גזע המוח
• אנטומיה של המוח: דיאנצפלון, תלמוס והיפותלמוס
• אנטומיה של המוח: המוח הקטן
• אנטומיה של המוח: הנוזל המוח-שדרתי
• אנטומיה של המוח: הנוירון
• אנטומיה של המוח: חוט השדרה
• אנטומיה של המוח: פיזיולוגיה, גליה, וגליוציטים