Hermoimpulssi

Hermoimpulssi, eli aktionpotentiaali, on nopeasti etenevä sähköinen signaali, jota syntyy neuronin solukalvon tilan muutoksesta. Signaali mahdollistaa tiedon välittämisen sensorisista reseptoreista aivoihin sekä viestinnän lihasten ja rauhasten välillä. Aktionpotentiaali on lyhytkestoinen, all-or-nothing -ilmiö, joka syntyy, kun solukalvon jännite saavuttaa kynnysarvon ja ionikanavat avautuvat.

Lepotila on noin −70 millivoltia (mV). Kynnysarvo on noin −55 mV. Depolarisaation aikana voltage-gated Na+-kanavat avautuvat ja Na+-ionit virtaavat soluun, jolloin solunsisäinen tilanne muuttuu positiiviseksi. Na+-kanavat sulkeutuvat ja K+-kanavat avautuvat, jolloin K+ virtaa ulos ja solu palautuu negatiiviseksi (repolarisaatio). Tämän jälkeen voi seurata lyhyt hyperpolarisaatio. Refraktaarinen ajanjakso estää impulssin kulun takaisin ja varmistaa signaalin suuntautumisen eteenpäin.

Impulssi etenee aksoneissa paikallisena sähköisenä virtana, ja nopeus riippuu aksonin koosta ja myelinoinnista. Myeliininen alue nopeuttaa signaalin etenemistä, koska impulssi “hyppää” Ranvierin myelinisaatioalueiden välillä, mikä tunnetaan saltatorisena johtumisena. Unmyelinisoidut axonit johtavat impulssit hitaammin (noin 0,5–2 m/s), kun taas suurten myelinisoitujen axonien nopeudet voivat olla jopa 100–120 m/s.

Synapsissa impulssi ei siirry sähköisesti; sen sijaan aktionpotentiaali saa presynaptisen terminaalin Ca2+-kanavat avautumaan ja neurotransmittereita vapautuu synapsirakkuloista. Vapautuneet molekyylit sitoutuvat reseptoreihin postsynapsisella solulla ja aiheuttavat joko depolarisaation tai hyperpolarisaation, jolloin seuraava solu voi aktivoitua.

Näiden mekanismien ymmärrys on keskeistä neurologiassa ja fysiologiassa. Johtumisnopeutta mitataan usein hermojuonteissa johtumisnopeutena (NCV) kliinisissä tutkimuksissa. Hermoimpulssin häiriöt voivat ilmetä monin tavoin, esimerkiksi demyelinoituneissa sairauksissa tai aksonivaurioissa, mikä heikentää viestien nopeutta ja tarkkuutta.