Δυναμικό κατωφλίου

Το δυναμικό κατωφλίου είναι η ελάχιστη μετατόπιση στο δυναμικό της μεμβράνης (η διαφορά δυναμικού μεταξύ της εξωτερικής και της εσωτερικής επιφάνειας της μεμβράνης) στην οποία η αποπόλωση της μεμβράνης φτάνει σε ένα κρίσιμο επίπεδο επαρκές για την εμφάνιση δυναμικού δράσης διάδοσης (AP). Το κατώφλι εκπόλωσης είναι η τιμή του δυναμικού της μεμβράνης στη μεμβράνη, η οποία είναι απαραίτητη για την εμφάνιση ΑΡ.

Το δυναμικό κατωφλίου εξαρτάται από τις ιδιότητες της μεμβράνης και το μήκος του διεγέρσιμου ιστού. Στα νεύρα και τις μυϊκές ίνες, τα δυναμικά κατωφλίου είναι περίπου -50 mV, ενώ στους σκελετικούς μύες είναι ελαφρώς υψηλότερα. Στις νευρικές ίνες, ο ουδός εκπόλωσης είναι ελαφρώς υψηλότερος από ότι στις μυϊκές ίνες, γεγονός που οφείλεται στις ιδιότητες της μεμβράνης.

Όταν ο ιστός εκτίθεται σε ηλεκτρικό ερέθισμα, το δυναμικό κατωφλίου αλλάζει ανάλογα με τη δύναμη και τη διάρκεια της διέγερσης. Με μια επαρκώς μακροπρόθεσμη επίδραση του ερεθίσματος, το δυναμικό κατωφλίου μπορεί να αλλάξει προς την υπερπόλωση, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε αναστολή της νευρωνικής δραστηριότητας.

Υπάρχουν πολλοί τρόποι μελέτης των ιδιοτήτων των μεμβρανών, αλλά ο πιο σημαντικός και κατατοπιστικός από αυτούς είναι η μέθοδος που βασίζεται στην καταγραφή των ηλεκτρικών χαρακτηριστικών τους, ιδιαίτερα του δυναμικού ηρεμίας και του δυναμικού δράσης. Η ποτενσιομετρία είναι μια μέθοδος για την καταγραφή της κατανομής των στατικών δυναμικών σε μια μεμβράνη όταν εφαρμόζεται σταθερό ηλεκτρικό πεδίο σε αυτήν και για τη μέτρηση των ρευμάτων ροής που σχετίζονται με αυτήν. Τυπικές καμπύλες και χαρακτηριστικά γραφήματα σχεδιάζονται με βάση την εξάρτηση της πτώσης του δυναμικού της μεμβράνης από το εφαρμοζόμενο πεδίο κοντά στο δυναμικό ισορροπίας. Τα αρχικά τμήματα αυτών των εξαρτήσεων προσεγγίζονται με συναρτήσεις στις οποίες διακρίνονται δύο παραμετρικές συνιστώσες. Το πρώτο είναι ένα κανονικό (ή διάχυση) στοιχείο με τη μορφή ενός συνηθισμένου υπερβολικού ημιτονοειδούς (εφαπτομένης), κανονικοποιημένο στην τιμή της αντίστασης της μεμβράνης, το δεύτερο χαρακτηρίζει το μέγεθος του πεδίου που προκαλεί το κρίσιμο επίπεδο αποπόλωσης να φτάσει στη διάχυση περιοχή αποκλεισμού. Συνήθως, η πρώτη παράμετρος ονομάζεται δυναμικό μεμβράνης και η δεύτερη ονομάζεται δυναμικό κατωφλίου. Το δυναμικό της μεμβράνης που μετράται μεταξύ δύο θραυσμάτων μεμβράνης σε επαφή μεταξύ τους ονομάζεται δυναμικό διαμεμβράνης. Σε περιπτώσεις που ο αισθητήρας είναι βυθισμένος στο εσωτερικό περιεχόμενο ενός κυττάρου ή ιστού (μικροηλεκτρόδια), ονομάζεται ενδοκυτταρικός ή διάμεσος. Το κύριο καθήκον του κατωφλίου δυναμικού στην ηλεκτροφυσιολογική ανάλυση μεμβράνης είναι η δημιουργία και η συγκριτική αξιολόγηση της σχέσης μεταξύ της ροής ιόντων μεμβράνης και της τάσης μεμβράνης.