Hiperpolarizarea este o modificare a potențialului de membrană al celulei, ceea ce o face mai negativă. Acesta este opusul depolarizării . Suprimă potențialele de acțiune prin creșterea stimulului necesar pentru a muta potențialul de membrană la pragul potențialului de acțiune .
Hiperpolarizarea este adesea cauzată de un flux de K+ (cation) prin canalele ionice K+ sau un influx de Cl- (anion) printr-un alt canal de Cl- . Pe de altă parte, influxul de cationi, cum ar fi Na+ prin canalele Na+ sau Ca2+ prin canalele Ca2+, suprimă hiperpolarizarea. Dacă celula are curenți de Na + sau Ca2 + în repaus, atunci inhibarea acestor curenți va duce și la hiperpolarizare. Acest răspuns al canalului ionic dependent de tensiune este modul în care se obține starea de hiperpolarizare. Neuronintră într-o stare de hiperpolarizare imediat după generarea unui potenţial de acţiune. Deoarece neuronul este hiperpolarizat, acesta se află într-o perioadă refractară , care durează aproximativ 2 milisecunde, timp în care neuronul nu poate genera potențiale de acțiune ulterioare. ATPazele sodiu-potasiu redistribuie ionii K+ și Na+ până când potențialul membranei revine la potențialul său de repaus de aproximativ -70 milivolți , moment în care neuronul este din nou gata să transmită un alt potențial de acțiune. [unu]
Canalele ionice dependente de tensiune răspund la modificările potențialului membranei. Canalele ionice precum potasiul, clorura și sodiul sunt componente cheie în generarea potențialului de acțiune, precum și în hiperpolarizare. Aceste canale funcționează prin selectarea unui ion pe baza atracției sau repulsiei electrostatice, permițând ionului să se lege de canal. [2] Aceasta eliberează molecula de apă atașată de canal și ionul trece prin por. Canalele de sodiu dependente de tensiune se deschid ca răspuns la un stimul și se închid din nou. Aceasta înseamnă că canalul este fie deschis, fie nu, parțial nu există o cale deschisă. Uneori, canalul se închide, dar poate fi redeschis imediat, ceea ce se numește channel gating , sau poate fi închis fără a fi deschis imediat, ceea ce se numește inactivare a canalului .
La potențialul de repaus , ambele canale de sodiu și potasiu se închid, dar pe măsură ce membrana celulară se depolarizează, canalele de sodiu dependente de tensiune încep să se deschidă, iar neuronul începe să se depolarizeze , creând o buclă de feedback de curent cunoscută sub numele de Modelul Hodgkin - Huxley . [2] Cu toate acestea, ionii de potasiu ies în mod natural din celulă, iar dacă evenimentul inițial de depolarizare nu a fost suficient de semnificativ, neuronul nu generează un potențial de acțiune. Cu toate acestea, dacă toate canalele de sodiu sunt deschise, neuronul devine de zece ori mai permeabil la sodiu decât la potasiu, rezultând o depolarizare rapidă a celulei până la un vârf de +40 mV. [2] La acest nivel, canalele de sodiu încep să devină inactivate și canalele de potasiu dependente de tensiune încep să se deschidă. Această combinație de canale de sodiu închise și canale de potasiu deschise face ca neuronul să se repolarizeze și să devină negativ din nou. Neuronul continuă să se repolarizeze până când celula atinge ~ -75 mV, [2] care este potențialul de echilibru al ionilor de potasiu. Acesta este punctul în care neuronul este hiperpolarizat, între -70 mV și -75 mV. După hiperpolarizare, canalele de potasiu se închid și permeabilitatea naturală a neuronului la sodiu și potasiu permite neuronului să revină la potențialul său de repaus de -70 mV. În timpul perioadei refractare , care are loc după hiperpolarizare, dar înainte ca neuronul să revină la potențialul său de repaus, neuronul este capabil să declanșeze un potențial de acțiune datorită capacității de a deschide canalele de sodiu, cu toate acestea, pe măsură ce neuronul este mai negativ, devine mai dificil de atins. pragul potentialului de actiune.
Canalele HCN sunt activate prin hiperpolarizare.
Hiperpolarizarea este o modificare a potențialului membranei. Oamenii în neuroștiință îl măsoară folosind tehnica patch-clamp . Folosind această metodă, ei pot înregistra curenți de ioni care trec prin canale individuale. Acest lucru se face cu o micropipetă de sticlă, numită și pipetă , cu diametrul de 1 micrometru. Există o zonă mică care conține câteva canale ionice, iar restul sunt închise, făcându-l un punct de intrare pentru curent. Folosirea unui amplificator și a unei cleme de tensiune, care este un circuit electronic de feedback, permite experimentatorului să mențină potențialul membranei la un punct fix, iar clema de tensiune măsoară apoi mici modificări ale curentului. Curenții de membrană care provoacă hiperpolarizare sunt fie o creștere a curentului extern, fie o scădere a curentului de intrare. [2]