Τι είναι η υπερπολοποίηση;

Η υπερπολοποίηση εμφανίζεται όταν η διαφορά στο ηλεκτρικό δυναμικό μεταξύ δύο πλευρών μιας κυτταρικής μεμβράνης αλλάζει σημαντικά, με αποτέλεσμα ένα μεγάλο ηλεκτρικό δυναμικό κατά μήκος της μεμβράνης.Συγκεκριμένα, η τιμή του ηλεκτρικού δυναμικού σε όλη τη μεμβράνη γίνεται πιο αρνητική, πράγμα που σημαίνει ότι το φορτίο στο εσωτερικό της μεμβράνης του κυττάρου είναι πιο αρνητική από το φορτίο στο εξωτερικό της μεμβράνης.Αυτή η διαδικασία παρατηρείται συνήθως στη νευροεπιστήμη, καθώς οι νευρώνες ενεργοποιούνται μέσω διεργασιών που περιλαμβάνουν αλλαγές στο ηλεκτρικό δυναμικό.Το αντίθετο της υπερπόλωσης είναι η αποπόλωση, στην οποία το δυναμικό ενός κυττάρου γίνεται πιο θετικό, πράγμα που σημαίνει ότι υπάρχει σημαντικά λιγότερο αρνητικό φορτίο μέσα στην κυτταρική μεμβράνη. Οι ηλεκτροχημικές διεργασίες είναι γενικά υπεύθυνες για την εμφάνιση υπερπολώματος μεταξύ των κυτταρικών μεμβρανών.Οι συγκεντρώσεις διαφόρων χημικών ουσιών σε διαφορετικές πλευρές μιας μεμβράνης μπορούν να προκαλέσουν ηλεκτρική δυνατότητα ανάπτυξης σε όλη τη μεμβράνη.Γενικά, όταν το ηλεκτρικό δυναμικό φτάσει σε ένα συγκεκριμένο σημείο, θα ξεκινήσει κάποια βιολογική διαδικασία, όπως η πυροδότηση ενός νευρώνα.Μετά από αυτό το σημείο, η μεμβράνη τείνει να επιστρέψει στο δυναμικό ανάπαυσης ή το ηλεκτρικό δυναμικό πριν από οποιαδήποτε ερεθίσματα προκάλεσε την εμφάνιση του ηλεκτροχημικού συμβάντος.Στους νευρώνες, αυτή η διαδικασία συμβαίνει συνεχώς.Τα ερεθίσματα προκαλούν την πόλωση σε μια μεμβράνη και όταν ο βαθμός αυτής της πόλωσης διασχίζει ένα συγκεκριμένο όριο, ο νευρώνας πυρπολώνει και επιστρέφει στο δυναμικό ανάπαυσης του.Μόλις φτάσει στο κατώφλι, το ηλεκτρικό δυναμικό αυξάνεται δραστικά, επιτρέποντας στον νευρώνα να στείλει ένα ηλεκτρικό σήμα σε άλλα μέρη του σώματος.Η υπερπολικότητα συμβαίνει μετά από αυτή την ακίδα στο δυναμικό.Το ηλεκτροχημικό δυναμικό γίνεται εν συντομία αρνητικό, πέφτοντας κάτω από το δυναμικό ανάπαυσης, πριν επιστρέψει στο δυναμικό ανάπαυσης.Συνήθως, αυτό το στάδιο υπερπολώματος διαρκεί μόνο ένα σύντομο κλάσμα ενός δευτερολέπτου.

Η υπερπολοποίηση και τα ηλεκτρικά δυναμικά σε όλες τις μεμβράνες γενικά περιλαμβάνουν τη μεταφορά ηλεκτρονίων σε ιόντα.Ένα ιόν είναι ένα άτομο που έχει είτε θετικό είτε αρνητικό φορτίο.Τα ιόντα καλίου και χλωρίου εμπλέκονται συνήθως σε ηλεκτροχημικά δυναμικά.Οι σχετικές συγκεντρώσεις τους καθορίζουν το μέγεθος του ηλεκτροχημικού κυτταρικού δυναμικού.Στο στάδιο ηρεμίας, το κάλιο βρίσκεται μέσα στην κυτταρική μεμβράνη.Μετά την έκθεση σε ένα ερέθισμα, το κάλιο βιασύνη και τα αρνητικά ιόντα χλωρίου ρέουν στο κύτταρο μέσω της μεμβράνης.Περιστασιακά, τα ιόντα νατρίου και ασβεστίου προκαλούν ηλεκτροχημικά κυτταρικά δυναμικά σε κυτταρικές μεμβράνες επίσης.