В чем разница между градиентным потенциалом и потенциалом действия?

Краткий ответ
Потенциал действия — это бинарное событие типа «все или ничего», а градуированный потенциал — это аналоговый сигнал.

Предыстория
Потенциалы действия, однажды инициированные, в основном представляют собой события типа «все или ничего». Амплитуды, по общему признанию, могут быть переменными, но в основном именно частота спайков имеет отношение к нейронному коду (Gerstner et al ., 1997) .

Напротив, градуированные потенциалы кодируют информацию в основном по амплитуде . Ярким примером значения градиентных потенциалов является функция внутренних волосковых клеток улитки (внутреннего уха). Механорецепторы на волосковых клетках открываются при отклонении в одну сторону, а закрываются в другую. Это важно, так как это свойство деполяризует клетку на одной фазе входной синусоиды, а гиперполяризует клетку на последующей фазе. Кроме того, более сильный (громкий) ввод увеличивает реакцию, в то время как более мягкий стимул вызывает меньшую реакцию (рис. 1). В слуховом нерве этот градуированный потенциал преобразуется в частоту спайков (рис. 2). По сути, волосковая клетка и система слухового нерва представляют собой аналого-цифровой преобразователь.

^{Рис. 1. Кохлеарный микрофон: градуированный потенциал, амплитуда которого увеличивается с увеличением громкости. Источник: Хуаристи и Мартинес-Конде, 2014 г.}

^{Рис. 2. В слуховом нерве амплитуда кодируется как скорость потенциала действия (спайка), низкие частоты – как частота повторения пачек. Источник: Нью-Йоркский университет .}

Ссылки
- Gerstner et al ., PNAS (1997); 94 (24): 12740–1
- Хуаристи и Мартинес-Конде, Acta Otorrinolaringol Española (2014); 65 (04)

Градуированные потенциалы инициируются стимулом, величина которого варьируется в зависимости от силы стимула. (Чем сильнее раздражитель, тем больше открытых каналов открывается, вызывая большую деполяризацию). Градуированные потенциалы возникают в дендритах, телах клеток и сенсорных рецепторах. Градуированные потенциалы рассеиваются по мере удаления от стимула.

С другой стороны, потенциалы действия возникают, когда градуированные потенциалы достигают холмика аксона при определенном уровне деполяризации (около -55 мВ). Это открывает ворота активации, позволяя натрию проникнуть в мембрану. Это событие типа «все или ничего», когда порог срабатывает, мембрана быстро деполяризуется примерно до +30 мВ.

Я мог бы просто сэкономить ваше время и показать вам эту таблицу: