Нейроны тратят большую часть своей энергии на питание ионных насосов для поддержания химических градиентов, обеспечивающих их электрическую активность. Чтобы иметь отрицательный потенциал покоя, нейроны пропускают калий через мембрану, что мне кажется ужасной тратой энергии. Я хотел бы знать, какую пользу получает нейрон в обмен на эту, казалось бы, ненужную метаболическую нагрузку.
Я не спрашиваю , как достигается потенциал покоя. Меня также не интересует тривиальный ответ: потенциалзависимые каналы сконфигурированы так, чтобы требовался переход через порог -40 мВ или около того, чтобы активировать потенциал действия. Мне кажется, что этот порог произволен; если бы не было преимуществ в поддержании этого градиента, тогда нейроны эволюционировали бы, чтобы избежать его.
Любые идеи? Или еще лучше, указатели на места, где на этот вопрос уже был дан ответ?
Мое лучшее предположение на данный момент выглядит так: общий диапазон доступных напряжений более или менее фиксирован от -90 до +50 мВ. Мы не хотим подходить слишком близко к любому концу, поскольку каналы становятся менее эффективными вблизи своих потенциалов разворота, поэтому, возможно, эффективный диапазон больше похож на от -70 до +30 (чтобы выйти за пределы этого диапазона, мы должны пожертвовать скоростью). В этом диапазоне 100 мВ мы оставляем нижние 30 мВ или около того для интеграции ВПСП, а остальные 60 мВ - для потенциалов действия. Теперь, если бы потенциал покоя был равен 0 мВ, доступный динамический диапазон для интегрирования и выброса был бы намного меньше, что, вероятно, приводит к увеличению шума на выходе.
Практически все клетки животных поддерживают ионный баланс, вызывая потенциал покоя около -70 мВ, чтобы поддерживать свою внутреннюю среду, включая pH, концентрацию ионов, осмотическое давление и объем. ( Lodish, Molecular Cell Biology ) Нейроны развились из существующих типов клеток, и маловероятно, что затраты на поддержание потенциала покоя в нейроне могли бы привести к эволюции всей альтернативной системы, обеспечивающей гомеостаз, поддерживаемый существующей системой.
Обратите внимание, что деполяризация мембраны в любом конкретном месте во время импульса очень короткая, поэтому воздействие потоков ионов оказывает лишь ограниченное влияние на общую внутреннюю среду клетки, за исключением необходимости корректировки ионными насосами соответствующих потерь. Неясно также, как могла бы возникнуть волнообразная характеристика нервного импульса, если бы мембрана не несла ненулевой потенциал; не было бы накопленной энергии (в виде градиентов ионов), доступной для быстрого распространения импульса через мембрану.
Еще один момент, который следует учитывать, заключается в том, что, возможно, 15% энергии нейрона, потраченные на замену вытекающих ионов, могут иметь некоторую скрытую пользу. В этой статье предполагается, что нейроны на самом деле могут быть настроены на утечку с большей скоростью, чем если бы она была минимизирована.
Йонска
Йонска