Miksi sähköiset hermoimpulssit eivät voi liikkua elektronein

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

TKK:n professori Iiro Jääskeläinen väittää parhaillaan YLE:n "Psykologian sanakirjassa", että hermoimpulssit aivoissa voivat liikkua vain ioneina, eli sähköisesti varatttuina molekyyleinä, eivät elektroneina kuten sähköjohdossa, tai vedessä, ja niin ollen myös veressä. Miksi noin muka olisi, miten asia on "varmistettu"? Miten on "osoitettu", että aivosolut olisivat täydellisesti sähköeritetty toisistaan muualla kuin synapsien liittymissä? Halutaanko tuolla "tiedolla" (johon ainakaan minä en tältä istumalta usko!) mahdollisesti "todistaa" jotakin? Jos elekronit eivät voi lainkaan liikkua molekyylien välillä, eivät molekyylit voi ionioituakaan, näin ainakin minä ymmärrän, enkä käsitä, miten asia muutoin voisi olla...

Sivut

Kommentit (49)

Vierailija

Jaa, voisko kyse olla siitä, että aivot toimivat jännite-eroilla ja aivot on täynnä ionipumppuja.

Aviosoluissa hermoimplussi sattuu kulkemaan natriumioneina aivosolun aksionia eli pientä putkea pitkin synapsille. Aksioni on eristetty putki. Eristeenä toimii myeliinituppi joka on erikoistunut solukalvo joka muodostuu pääasiassa rasvoista. Tolosmainos: omega-3:a nassuun.

Tossa myeliinistä lisää ala Wikipedia:
Myeliinituppi on rakenteelllisesti ja toiminnallisesti erikoistunut solukalvon rakenne, jossa gliasolun membraani kiertyy hermosolun aksonin (viejähaarakkeen) ympärille spiraalimaisesti. Myeliinituppi mahdollistaa hermoimpulssin nopeamman kulun toimimalla eristeenä ja keskittämällä aksonin solukalvon (aksolemman) depolarisaation Ranvierin solmuihin, joissa on erityisen suuri konsentraatio jänniteriippuvaisia natriumkanavia. Keskushermostossa myeliinitupen muodostavat oligodendrosyytit ja ääreishermostossa Schwannin solut.

No joo, tää oli samanlaista mietintää kuin sinulla. En osaa vastata tuohon. Miksei aksionin sisällä voisi kulkea elektroni...oikosulun vaara?

Vierailija
crusaron uusi tuleminen
Jaa, voisko kyse olla siitä, että aivot toimivat jännite-eroilla ja aivot on täynnä ionipumppuja.

Aviosoluissa hermoimplussi sattuu kulkemaan natriumioneina aivosolun aksionia eli pientä putkea pitkin synapsille. Aksioni on eristetty putki. Eristeenä toimii myeliinituppi joka on erikoistunut solukalvo joka muodostuu pääasiassa rasvoista. Tolosmainos: omega-3:a nassuun.




Onko kyseessä mahdollisesti sama rakenne kuin hermotuppiverkko, perineuronal net?

Tässä on kyllä ihan eri aineita kuin myeliinejä tai muita rasvoja:

http://www.cnr.it/istituti/?LO=01000000 ... cation/pdf

Tossa myeliinistä lisää ala Wikipedia:

Myeliinituppi on rakenteelllisesti ja toiminnallisesti erikoistunut solukalvon rakenne, jossa gliasolun membraani kiertyy hermosolun aksonin (viejähaarakkeen) ympärille spiraalimaisesti. Myeliinituppi mahdollistaa hermoimpulssin nopeamman kulun toimimalla eristeenä ja keskittämällä aksonin solukalvon (aksolemman) depolarisaation Ranvierin solmuihin, joissa on erityisen suuri konsentraatio jänniteriippuvaisia natriumkanavia. Keskushermostossa myeliinitupen muodostavat oligodendrosyytit ja ääreishermostossa Schwannin solut.

No joo, tää oli samanlaista mietintää kuin sinulla. En osaa vastata tuohon. Miksei aksionin sisällä voisi kulkea elektroni...oikosulun vaara?

Minua eivät niinkään kiinnosta aksonin sisäpuolella kuin sen ulkopuolella sekä ulos ja sisään kulkevat elektronit.

Kokeet näyttäisivät osoittavan, että tuon glykosaminoglykaani-sokeritupen hajottaminen kemiallisesti lääkeaineella hävittää kyseisten neuronien paikkeille ehdollistuneen, hyvinkin perustavanlaatuisen tiedon, kuten silmien ja näköaistin ohjaamiseen liittyvän. Hermotuppiverkko kuitenkin korjaantuu aiheuttamatta mitään elimellistä eli aivokoneistoa koskevaa vahinkoa, ja sen jälkeen alue pystyy keräämään uutta ehdollistunutta tietoa. Se vanha on kuitenkin menetetty, paitsi että sen vaikutukset muualla saattavat tietysti "takaisinheijastua" informaatioverkon yhden "linkin" entisten "tehtävien" osittaisena palautumisena.

DNA:han verrattuna glykosaminoglykaaniketjun informaatiokapasiteetti eli kaksikantainen logaritmi mahdollisten vaihtoehtojen määrästä on n. 3.5-kertainen PER JAOKE eli DNA:lla emäspari, eli "askelma", glykosamiinilla alkeissokeri. (Toisin sanoen 10-jaokkeisen glykosminoglykaanimolekyylin informaatiokapasiteetti 35-kertainen 10-askelmaiseen NDA-pätkään nähden, ja mahdollisten eri vaihtoehtojen määrä 3.5^10 -kertainen, eli rajaton verrattuna genettiseen informaatioon! Ja joka solun pinnalla on vähän omansa GAG:t. Olennaisempaa saattaa kuitenkin olla glykosamiinien kyky haarautua, jos niillä ehdollistumisen kanssa on laajemmin tekemistä. (Tunnetuin glykosamiini on kitiini, mikä jo riittää takaamaan että kyseisten yhdisteiden kemiaa ja biokemiaa taatusti tutkitaan maailmalla...)

Vierailija

Tähän olisi ehkä tullut vastauksia nopeammin, jos ketju olisi ollut Kemia, fysiikka ja matematiikka -osastolla.

Lyhyesti: Iiro puhuu asiaa.

Elektronit ovat varauksenkuljettajia metalleissa ja eräissä muissa johteissa (puolijohteissa, johtavissa polymeereissä, ...) mutta eläimissä ei ole tietääkseni mitään näistä. Joissakin biologisissa prosesseissa elektronit voivat ehkä kuljettaa varausta lyhyen matkaa (esim. jonkun molekyylin sisällä), mutta vähänkään pidemmillä matkoilla ja aivoissa erityisesti vapaita elektroneja ei yksinkertaisesti ole varauksenkuljettajiksi.

Aivoissa kaikkia virtoja kuljettavat ionit (pääasiassa kai natrium-, kalium-, kalsium- ja kloridi-ionit) kahdella eri mekanismilla. Toisessa (jota sanotaan passiiviseksi) solun sisään päässeet ionit liikkuvat lämpöliikkeen (ja ehkä pienessä määrin myös sähkövarauksen?) vaikutuksesta ja kuljettavat samalla sähkövirtaa. Tämä on tyypillinen mekanismi hermosolun tuojahaarakkeissa eli dendriiteissä.

Toinen (aktiivinen) mekanismi perustuu jänniteherkkien ionikanavien ketjureaktioon, jossa solukalvon läpi kulkeva ionivirta tuottaa sähkökentän, joka avaa lähellä olevia jänniteherkkiä ionikanavia, jonka seurauksena solukalvon läpi alkaa kulkea ionivirta, joka tuottaa sähkökentän, joka avaa lähellä olevia ... Tämä on tyypillinen mekanismi viejähaarakkeissa eli aksoneissa, mutta joissakin tuojahaarakkeissa tämä mekanismi on myös käytössä passiivisen mekanismin ohella.

Aksonien myeliini nopeuttaa ketjureaktiota siten, että aksonissa on pitkiä pätkiä eristettä, joka estää ionien virtaamisen solukalvon läpi, ja eristepätkien välissä kapeita rakoja (niitä Ranvierin solmuja, joihin aiemmin viitattiin), johon ionivirta keskittyy. Ketjureaktio hyppää aina eristepätkän yli ja etenee siksi nopeammin kuin dendriiteissä tai myelinisoitumattomissa aksoneissa.

Molemmat mekanismit edellyttävät, että solukalvon ionikanavien läpi kulkee sopivia ioneja, kun kanava avataan. Ionit joutuvat kulkemaan sähkökenttää vastaan ja tämä edellyttää konsentraatioeroja solukalvon sisä- ja ulkopuolen välillä. Tällainen vastavirtaan uiminen johtuu lämpöliikkeestä, joka pyrkii tasoittamaan pitoisuuseroa, ja on sukua osmoottiselle paineelle, jossa molekyylit yrittävät väen vängällä mennä pienemmästä paineesta suurempaan, jos konsentraatio on isompi pienemmän paineen puolella. Hermosolut joutuvat tekemään koko ajan töitä pumpatessaan ioneja konsentraatiogradientteja vastaan.

Summa summarum: luonnostaan aivoissa ei kulje elektroneja. Jos aivoihin työnnetään metallijohde, siinä tietysti kulkee elektorien kuljettama virta. Aivojen läpilyöntijännite on sen verran iso, että aivokudoksessa elektoneja ei kulje (tai jos kulkee niin lopputuloksena on plasmaa, jota ei enää aivoksi tunnista lahjakkainkaan patologi).

Vierailija
Päivystävä dosentti
Tähän olisi ehkä tullut vastauksia nopeammin, jos ketju olisi ollut Kemia, fysiikka ja matematiikka -osastolla.

Lyhyesti: Iiro puhuu asiaa.

Elektronit ovat varauksenkuljettajia metalleissa ja eräissä muissa johteissa (puolijohteissa, johtavissa polymeereissä, ...) mutta eläimissä ei ole tietääkseni mitään näistä. Joissakin biologisissa prosesseissa elektronit voivat ehkä kuljettaa varausta lyhyen matkaa (esim. jonkun molekyylin sisällä), mutta vähänkään pidemmillä matkoilla ja aivoissa erityisesti vapaita elektroneja ei yksinkertaisesti ole varauksenkuljettajiksi.

Aivoissa kaikkia virtoja kuljettavat ionit (pääasiassa kai natrium-, kalium-, kalsium- ja kloridi-ionit) kahdella eri mekanismilla. Toisessa (jota sanotaan passiiviseksi) solun sisään päässeet ionit liikkuvat lämpöliikkeen (ja ehkä pienessä määrin myös sähkövarauksen?) vaikutuksesta ja kuljettavat samalla sähkövirtaa. Tämä on tyypillinen mekanismi hermosolun tuojahaarakkeissa eli dendriiteissä.

Toinen (aktiivinen) mekanismi perustuu jänniteherkkien ionikanavien ketjureaktioon, jossa solukalvon läpi kulkeva ionivirta tuottaa sähkökentän, joka avaa lähellä olevia jänniteherkkiä ionikanavia, jonka seurauksena solukalvon läpi alkaa kulkea ionivirta, joka tuottaa sähkökentän, joka avaa lähellä olevia ... Tämä on tyypillinen mekanismi viejähaarakkeissa eli aksoneissa, mutta joissakin tuojahaarakkeissa tämä mekanismi on myös käytössä passiivisen mekanismin ohella.

Aksonien myeliini nopeuttaa ketjureaktiota siten, että aksonissa on pitkiä pätkiä eristettä, joka estää ionien virtaamisen solukalvon läpi, ja eristepätkien välissä kapeita rakoja (niitä Ranvierin solmuja, joihin aiemmin viitattiin), johon ionivirta keskittyy. Ketjureaktio hyppää aina eristepätkän yli ja etenee siksi nopeammin kuin dendriiteissä tai myelinisoitumattomissa aksoneissa.

Molemmat mekanismit edellyttävät, että solukalvon ionikanavien läpi kulkee sopivia ioneja, kun kanava avataan. Ionit joutuvat kulkemaan sähkökenttää vastaan ja tämä edellyttää konsentraatioeroja solukalvon sisä- ja ulkopuolen välillä. Tällainen vastavirtaan uiminen johtuu lämpöliikkeestä, joka pyrkii tasoittamaan pitoisuuseroa, ja on sukua osmoottiselle paineelle, jossa molekyylit yrittävät väen vängällä mennä pienemmästä paineesta suurempaan, jos konsentraatio on isompi pienemmän paineen puolella. Hermosolut joutuvat tekemään koko ajan töitä pumpatessaan ioneja konsentraatiogradientteja vastaan.

Summa summarum: luonnostaan aivoissa ei kulje elektroneja. Jos aivoihin työnnetään metallijohde, siinä tietysti kulkee elektorien kuljettama virta. Aivojen läpilyöntijännite on sen verran iso, että aivokudoksessa elektoneja ei kulje (tai jos kulkee niin lopputuloksena on plasmaa, jota ei enää aivoksi tunnista lahjakkainkaan patologi).

Minkäslaista sähköisyyttä aivosähkökäyrä EEG siiten mittaa?

Vierailija
RJK
Päivystävä dosentti
Tähän olisi ehkä tullut vastauksia nopeammin, jos ketju olisi ollut Kemia, fysiikka ja matematiikka -osastolla.

Lyhyesti: Iiro puhuu asiaa.

Elektronit ovat varauksenkuljettajia metalleissa ja eräissä muissa johteissa (puolijohteissa, johtavissa polymeereissä, ...) mutta eläimissä ei ole tietääkseni mitään näistä. Joissakin biologisissa prosesseissa elektronit voivat ehkä kuljettaa varausta lyhyen matkaa (esim. jonkun molekyylin sisällä), mutta vähänkään pidemmillä matkoilla ja aivoissa erityisesti vapaita elektroneja ei yksinkertaisesti ole varauksenkuljettajiksi.

Aivoissa kaikkia virtoja kuljettavat ionit (pääasiassa kai natrium-, kalium-, kalsium- ja kloridi-ionit) kahdella eri mekanismilla. Toisessa (jota sanotaan passiiviseksi) solun sisään päässeet ionit liikkuvat lämpöliikkeen (ja ehkä pienessä määrin myös sähkövarauksen?) vaikutuksesta ja kuljettavat samalla sähkövirtaa. Tämä on tyypillinen mekanismi hermosolun tuojahaarakkeissa eli dendriiteissä.

Toinen (aktiivinen) mekanismi perustuu jänniteherkkien ionikanavien ketjureaktioon, jossa solukalvon läpi kulkeva ionivirta tuottaa sähkökentän, joka avaa lähellä olevia jänniteherkkiä ionikanavia, jonka seurauksena solukalvon läpi alkaa kulkea ionivirta, joka tuottaa sähkökentän, joka avaa lähellä olevia ... Tämä on tyypillinen mekanismi viejähaarakkeissa eli aksoneissa, mutta joissakin tuojahaarakkeissa tämä mekanismi on myös käytössä passiivisen mekanismin ohella.

Aksonien myeliini nopeuttaa ketjureaktiota siten, että aksonissa on pitkiä pätkiä eristettä, joka estää ionien virtaamisen solukalvon läpi, ja eristepätkien välissä kapeita rakoja (niitä Ranvierin solmuja, joihin aiemmin viitattiin), johon ionivirta keskittyy. Ketjureaktio hyppää aina eristepätkän yli ja etenee siksi nopeammin kuin dendriiteissä tai myelinisoitumattomissa aksoneissa.

Molemmat mekanismit edellyttävät, että solukalvon ionikanavien läpi kulkee sopivia ioneja, kun kanava avataan. Ionit joutuvat kulkemaan sähkökenttää vastaan ja tämä edellyttää konsentraatioeroja solukalvon sisä- ja ulkopuolen välillä. Tällainen vastavirtaan uiminen johtuu lämpöliikkeestä, joka pyrkii tasoittamaan pitoisuuseroa, ja on sukua osmoottiselle paineelle, jossa molekyylit yrittävät väen vängällä mennä pienemmästä paineesta suurempaan, jos konsentraatio on isompi pienemmän paineen puolella. Hermosolut joutuvat tekemään koko ajan töitä pumpatessaan ioneja konsentraatiogradientteja vastaan.

Summa summarum: luonnostaan aivoissa ei kulje elektroneja. Jos aivoihin työnnetään metallijohde, siinä tietysti kulkee elektorien kuljettama virta. Aivojen läpilyöntijännite on sen verran iso, että aivokudoksessa elektoneja ei kulje (tai jos kulkee niin lopputuloksena on plasmaa, jota ei enää aivoksi tunnista lahjakkainkaan patologi).




Minkäslaista sähköisyyttä aivosähkökäyrä EEG sitten mittaa?

No niin, tuli kaksoisviesti.

Veri ainakin kuljettaa sähköä. Ja veri ulottuu hiussuoniston kautta joka solun tuntumaan. Jollakin tavalla kaikkien aistinten samanaikausesti aktivoimien alueiden tai solujen välille täytyy syntyä yhteys, joka vielä "kuvautuu" koneistoon siten, että nuo aktivoitumiset aiheuttaneiden signaalien ärsykkynnys mm. laskee, jos ne esiintyvät yhdessä. Jos on hyvin vakiintunut signaalikompleksi, jotakin tilapaäisesti puuttuvaa ärsykettä osataan jopa ehdollistuneesti hakeakin. Yksinkertaisnta aoli olettaa, että tuollainen yhteys muodostuisi jännite-eron ja sen aiheuttaman heikon sähkövirran muodossa. Aktivoituneessa aluessa sähkövarauksensa purkavat neuronit sopivat tähän kuvioon erinomaisesti. Sen luulisi kuitenkin olevan tiedontallennuksen tai -luvun energianlähde enemmänkin kuin itse mekanismi. Kullakin solulla on oman taajuisensa signaali, jonka se sähkövarauksensa purkaessaan lähettää liikkeelle.

Vierailija
RJK
TKK:n professori Iiro Jääskeläinen väittää parhaillaan YLE:n "Psykologian sanakirjassa", että hermoimpulssit aivoissa voivat liikkua vain ioneina, eli sähköisesti varatttuina molekyyleinä, eivät elektroneina kuten sähköjohdossa, tai vedessä, ja niin ollen myös veressä. Miksi noin muka olisi, miten asia on "varmistettu"? Miten on "osoitettu", että aivosolut olisivat täydellisesti sähköeritetty toisistaan muualla kuin synapsien liittymissä? Halutaanko tuolla "tiedolla" (johon ainakaan minä en tältä istumalta usko!) mahdollisesti "todistaa" jotakin? Jos elekronit eivät voi lainkaan liikkua molekyylien välillä, eivät molekyylit voi ionioituakaan, näin ainakin minä ymmärrän, enkä käsitä, miten asia muutoin voisi olla...

Hermosoluilla on itsessään pieni sähkövaraus, joka laukeaa synapsin lauetessa. Perussyy taitaa olla siinä että nykyinen ratkaisu on nopea. Myeliinituppi eristää sähköisesti yksittäisen hermosolun toisista, "vuotaminen" olisi impulssien välittämisen kannalta aika epäfunktionaalista. Perussääntö on että kaikki tai ei mitän.

Vierailija
RJK
Minkäslaista sähköisyyttä aivosähkökäyrä EEG siiten mittaa?

EEG mittaa kai lähinnä dendriittien "passivisten" virtojen synnyttämää sähkökenttää. Aktiivinen mekanismi ei aiheuta ulospäin näkyvää merkittävää nettovirtaa, koska virta kulkee solukalvoa kohtisuoraan ja aksonien geometrian vuoksi nämä virrat kumoavat toisensa paikallisesti. Esimerkiksi aivokuorella on paljon pyramidisolujen tuojahaarakkeita, joissa virrat kulkevat aivokuoren pintaa vastaan kohtisuoraan. Geometria on siis sellainen, että virrat summautuvat yhteen ja miljoonista pienistä virroista syntyy mitattava nettovirta.

Sekaannusta aiheutti ilmeisesti se, että ajattelit sähkövirran ja elektronien liikkeen olevan sama asia? Näinhän ei ole, vaan sähkövirtaa on minkä tahansa varattujen hiukkasten liikettä (varaus siirtyy = sähkö virtaa). Sähkövirtaa voi ajaa sähköpotentiaalien ero ja kääntäen sähkövirta synnyttää potentiaalieron. Aivojen tapauksessa sähkövirtaa ajaa ionien konsentraatioero, joka synnyttää sähkövirran, joka synnyttää potentiaalieron. Tämä taas ajaa sekundäärivirtoja, jotka pyrkivät kumoamaan potentiaalieron. EEG-elektrodeihin syntyvä virta on myös tällainen sekundäärivirta, ja koska elektrodit ovat metallia, niissä virtaa tosiaan kuljettavat elektronit. Sekundäärivirtoja syntyy myös aivokudokseen, koska siinä on varauksenkuljettajia, mutta nämä ovat ioneja, eivät elektroneja.

Sähkövirta aiheuttaa myös magneettikentän. Dendriiteissä kulkevia virtoja (ionivirtoja) mittaillaan nykyään myös TKK:lla kehitetyllä MEG:llä (magnetoenkefalografia vs. elektroenkefalografia). Sen resoluutio on huomattavasti parempi kuin EEG:n koska kallo ja ympäröivät kudokset eivät vääristä magneettikenttää toisin kuin sähkökenttää.

Vierailija
Päivystävä dosentti
RJK
Minkäslaista sähköisyyttä aivosähkökäyrä EEG siiten mittaa?

EEG mittaa kai lähinnä dendriittien "passivisten" virtojen synnyttämää sähkökenttää. Aktiivinen mekanismi ei aiheuta ulospäin näkyvää merkittävää nettovirtaa, koska virta kulkee solukalvoa kohtisuoraan ja aksonien geometrian vuoksi nämä virrat kumoavat toisensa paikallisesti. Esimerkiksi aivokuorella on paljon pyramidisolujen tuojahaarakkeita, joissa virrat kulkevat aivokuoren pintaa vastaan kohtisuoraan. Geometria on siis sellainen, että virrat summautuvat yhteen ja miljoonista pienistä virroista syntyy mitattava nettovirta.

Sekaannusta aiheutti ilmeisesti se, että ajattelit sähkövirran ja elektronien liikkeen olevan sama asia? Näinhän ei ole, vaan sähkövirtaa on minkä tahansa varattujen hiukkasten liikettä (varaus siirtyy = sähkö virtaa). Sähkövirtaa voi ajaa sähköpotentiaalien ero ja kääntäen sähkövirta synnyttää potentiaalieron. Aivojen tapauksessa sähkövirtaa ajaa ionien konsentraatioero, joka synnyttää sähkövirran, joka synnyttää potentiaalieron. Tämä taas ajaa sekundäärivirtoja, jotka pyrkivät kumoamaan potentiaalieron. EEG-elektrodeihin syntyvä virta on myös tällainen sekundäärivirta, ja koska elektrodit ovat metallia, niissä virtaa tosiaan kuljettavat elektronit. Sekundäärivirtoja syntyy myös aivokudokseen, koska siinä on varauksenkuljettajia, mutta nämä ovat ioneja, eivät elektroneja.

Sähkövirta aiheuttaa myös magneettikentän. Dendriiteissä kulkevia virtoja (ionivirtoja) mittaillaan nykyään myös TKK:lla kehitetyllä MEG:llä (magnetoenkefalografia vs. elektroenkefalografia). Sen resoluutio on huomattavasti parempi kuin EEG:n koska kallo ja ympäröivät kudokset eivät vääristä magneettikenttää toisin kuin sähkökenttää.

Mitenkähän se mahtaisi olla noiden gykosaminoglykaanien elektronienkuljetuskyky, ja ionien varastoimiskyky?

Niiden tapaan alkeissokeriktejuista muodostuva mutta huomattavasti yksinkertaisempi selluloosa reagoi happojen kanssa alkoholin tai emäksen tapaan, ja syntyy esimerkiksi nitroselluloosaa, joka sitten saattaa kyllä räjähdysmäisesti hajota. Glykosamiinimuistuttaa nitroselluloosaa vieläkin enemmän kuin tavallista selluloosaa. Tuollaisessa ionisidoksesa pitää minun ymäärtääkseni molekyylissä voida liikkua vapaita elektroneja.

Vierailija

Olisi kyllä hauskaa jos kuulisi jotain konkreettista, esim signaali/kohinasuhteet, siirtofunktiot, nousuajat yms

Jos aivot tai muut solut toimii jännitteillä, niin eristys/johtavuus ei ole merkittävä asia silloin jos virta on pieni. Kapasitanssi latautuu tappiin joka tapauksessa, tosin hitaammin, jos on eriste.

Täydellistä eristettä ei ole, joten kaikki eristeet varautuu maksimiarvoonsa aina, ennemmin tai myöhemmin.

Tuo 70mV on pelottavan pieni luku. Semmoinen jännite indusoituu aika pienestä voimakaapelista muutaman metrin päähän.

Vierailija
Päivystävä dosentti
RJK
Minkäslaista sähköisyyttä aivosähkökäyrä EEG siiten mittaa?

EEG mittaa kai lähinnä dendriittien "passivisten" virtojen synnyttämää sähkökenttää. Aktiivinen mekanismi ei aiheuta ulospäin näkyvää merkittävää nettovirtaa, koska virta kulkee solukalvoa kohtisuoraan ja aksonien geometrian vuoksi nämä virrat kumoavat toisensa paikallisesti. Esimerkiksi aivokuorella on paljon pyramidisolujen tuojahaarakkeita, joissa virrat kulkevat aivokuoren pintaa vastaan kohtisuoraan. Geometria on siis sellainen, että virrat summautuvat yhteen ja miljoonista pienistä virroista syntyy mitattava nettovirta.

Sekaannusta aiheutti ilmeisesti se, että ajattelit sähkövirran ja elektronien liikkeen olevan sama asia?




En välttämättä.

Näinhän ei ole, vaan sähkövirtaa on minkä tahansa varattujen hiukkasten liikettä (varaus siirtyy = sähkö virtaa).



Noin vaikuttaisi olevan. Tuon mukaan kuitenkin liikkuva kaasukin "kuljettaisi mukanaan sähkövirtaa", mutta varattuja ionien siältämän kasun liikkestä noin ei ylensä sanota. (Ja ne yksittäiset varauksethan siellä sitten vipeltävät suuresti toisin kuin kaasu kokonaisuutena, suunnattomasti suuremmalla nopeudella.)

Sähkövirtaa voi ajaa sähköpotentiaalien ero ja kääntäen sähkövirta synnyttää potentiaalieron. Aivojen tapauksessa sähkövirtaa ajaa ionien konsentraatioero, joka synnyttää sähkövirran, joka synnyttää potentiaalieron.



Nyt en kyllä ymmärrä: eikö ionien konsetraation ero syynnytä potetiaalieroa? Paitsi tietysti jos on täysin "tasaparit" ioneissa, ja pelkkä konsentraatio poikkeaa. Mutta sittenkään ei taaskaan välttämättä ole kyse "makroskoopisesta" sähkövirrasta... Tuossa tapauksessa syntyy muita, osmoottisia "paineita".

Tämä taas ajaa sekundäärivirtoja, jotka pyrkivät kumoamaan potentiaalieron. EEG-elektrodeihin syntyvä virta on myös tällainen sekundäärivirta, ja koska elektrodit ovat metallia, niissä virtaa tosiaan kuljettavat elektronit. Sekundäärivirtoja syntyy myös aivokudokseen, koska siinä on varauksenkuljettajia, mutta nämä ovat ioneja, eivät elektroneja.

Sähkövirta aiheuttaa myös magneettikentän. Dendriiteissä kulkevia virtoja (ionivirtoja) mittaillaan nykyään myös TKK:lla kehitetyllä MEG:llä (magnetoenkefalografia vs. elektroenkefalografia). Sen resoluutio on huomattavasti parempi kuin EEG:n koska kallo ja ympäröivät kudokset eivät vääristä magneettikenttää toisin kuin sähkökenttää.

Vierailija
RJK
Veri ainakin kuljettaa sähköä.

Juu, kyllähän veri johtaa sähköä, mutta ei sekään elektroneina virtaa.

RJK
Päivystävä dosentti
Näinhän ei ole, vaan sähkövirtaa on minkä tahansa varattujen hiukkasten liikettä (varaus siirtyy = sähkö virtaa).



Noin vaikuttaisi olevan. Tuon mukaan kuitenkin liikkuva kaasukin "kuljettaisi mukanaan sähkövirtaa", mutta varattuja ionien siältämän kasun liikkestä noin ei ylensä sanota. (Ja ne yksittäiset varauksethan siellä sitten vipeltävät suuresti toisin kuin kaasu kokonaisuutena, suunnattomasti suuremmalla nopeudella.)

Niin se on. Jos kaasulla on nettovaraus, sen virtaus todella tuottaa sähkövirran. Tosin silloin kai kaasua yleensä sanottaisiin plasmaksi. Olet varmaan kuullut aurinkotuulten aiheuttamista mageneettisista myrskyistä ja revontulia nähnytkin...

Jos kaasumolekyylit ovat neutraaleja, kuten ne huoneen lämmössä tuppaavat olemaan, positiivisten ja negatiivisten varausten tuottamat virrat kumoavat toisensa.

RJK
Päivystävä dosentti
Sähkövirtaa voi ajaa sähköpotentiaalien ero ja kääntäen sähkövirta synnyttää potentiaalieron. Aivojen tapauksessa sähkövirtaa ajaa ionien konsentraatioero, joka synnyttää sähkövirran, joka synnyttää potentiaalieron.

Nyt en kyllä ymmärrä: eikö ionien konsetraation ero syynnytä potetiaalieroa? Paitsi tietysti jos on täysin "tasaparit" ioneissa, ja pelkkä konsentraatio poikkeaa. Mutta sittenkään ei taaskaan välttämättä ole kyse "makroskoopisesta" sähkövirrasta... Tuossa tapauksessa syntyy muita, osmoottisia "paineita".

Otetaan yksinkertainen esimerkki: lipidikalvon muodostama nesterakkula, jonka sisällä on kaliumkloridiliuos ja ulkopuolella natriumkloridiliuos (pikkuhitusia kaliumkloridia ulkopuolella ja natriumkloridia sisäpuolella). Oletetaan molempien konsentraatiot samoiksi, jolloin kloridi-ionien konsentraatiot ovat molemmilla puolilla samat. Oletetaan, että kalvo ei aluksi päästä läpi mitään ioneja. Kalvopotentiaali on 0 V.

Sitten avataan kalvoon kanavia, jotka päästävät läpi ainoastaan kaliumioneja. Jos otetaan yksittäinen kaliumioni, sillä on yhtä suuri mahdollisuus mennä kanavasta sisään tai ulos. Koska kaliumin konsentraatio on paljon suurempi kalvon sisällä, ulos yrittäjiä on paljon enemmän ja kaliumin nettovirtaus on rakkulasta ulos. Koska kaliumionit ovat positiivisesti varattuja, sähkövirta kulkee (määritelmän mukaan) rakkulasta ulos ja rakkulan sisäpuolen sähköpotentiaali laskee verrattuna ulkopuoleen ja kalvon yli syntyy jännite. Jännite pyrkii työntämään kaliumioneja rakkulan sisään. Kun jännite kasvaa, yksittäisen kaliumionin on todennäköisempää mennä rakkulan sisään kuin tulla ulos. Jossain vaiheessa jännite kasvaa niin suureksi, että konsentraatioeron aiheuttama epätasapainon sisään ja ulos menevien ionien määrässä kumoutuu: kaliumin nettovirta pysähtyy. (Periaatteessa systeemi tarvitsee äärettömän ajan päästäkseen tasapainoon, mutta jossain vaiheessa lämpöliikkeen aiheuttamat satunnaiset vaihtelut kalvopotentiaalissa ovat suuremmat kuin jäljellä oleva matka tasapainopotentiaaliin, eli käytännön kannalta aika on äärellinen.) Varsin mitätön määrä kaliumioneja pystyy tuottamaan merkittävän jännitteen, joten konsentraatio ei oleellisesti muutu.

Suljetaan nyt kaliumkanavat ja avataan kalvoon toisenlaisia kanavia, jotka päästävät läpi vain natriumioneja. Koska natriumionien konsentraatio on suurempi rakkulan ulkopuolella, tasapainopotentiaali onkin toiseen suuntaan: rakkulan sisäpuolen potentiaali kasvaa ulkopuolta suuremmaksi. Koska taaskin suhteellisen pieni määrä natriumioneja pystyy muuttamaan potentiaalia merkittävästi, natriumin konsentraatiot eivät paljonkaan muuttuneet.

Prosessia voi toistaa: rakkulan sisäosan potentiaali laskee, kun suljetaan natriumkanavat ja avataan kaliumkanavat. Sisäosan potentiaali nousee, kun avataan natriumkanavat ja suljetaan kaliumkanavat.

Jos missä tahansa vaiheessa suljetaan sekä natrium että kaliumkanavat, mutta avataan kolmannen tyyppiset kanavat, jotka päästävät läpi vain kloridi-ioneita, kalvon yli vaikuttava jännite häviää (lähes kokonaan), koska kloridi-ionien konsentraatio on molemmilla puolilla yhtä suuri ja tasapainopotentiaali on siis 0 V (oletus oli taas, että konsentraatio ei muutu niin paljoa, että se muuttaisi tasapainopotentiaalia).

Tietokilpailukysymys: mitä tapahtuu, kun erityyppisiä kanavia avataan yhtä aikaa?

Elävä hermosolu tekee koko ajan töitä pitääkseen yllä ionien konsentraatioeroja: se pumppaa natrium-, kalsium- ja kloridi-ioneja ulos ja kaliumioneja sisään. Näin hermosolu pystyy muuttamaan jännitettään availemalla ja sulkemalla erityyppisiä ionikanavia.

Jos yksityiskohdat vielä jaksavat kiinnostaa, Wikipedian artikkelit kalvopotentiaalista ja aktiopotentiaalin synnystä ehkä auttavat eteenpäin.

Vierailija
Päivystävä dosentti
RJK
Veri ainakin kuljettaa sähköä.

Vaan ioneina?

Pitäisi jostakin tarkistaa, että eivät MYÖS vapaina elekroneina. Ero nopeudessa on suuri.

Vierailija
RJK
RJK
Veri ainakin kuljettaa sähköä.

Vaan ioneina?

Pitäisi jostakin tarkistaa, että eivät MYÖS vapaina elekroneina. Ero nopeudessa on suuri.


Ok, tuo siis ilmeisesti on ongelman ydin. Ajattelit, että aivoissa on pakko liikkua elektroneja, koska ionit eivät voisi välittää viestejä riittävän nopeasti? Samoin veressä, koska jos nappaa johdoista käsillä kiinni, sydän saa tietää silmänräpäyksessä oliko johdoissa jännite.

Signaalit onneksi etenevät nopeammin kuin sähkövirtaa kuljettavat hiukkaset. Sähkömagneettisen kentän välittäjähiukkanen on fotoni, joka siis tietysti kulkee valon nopeudella. Jos vasemman käsen sormessa joku ioni liikahtaa, oikean käden sormen ionit saavat tiedon tästä valon nopeudella.

http://en.wikipedia.org/wiki/Electricit ... ic_current

Wikipedia
An electric current is a flow of electric charge, and its intensity is measured in amperes. Examples of electric currents include metallic conduction, where electrons flow through a conductor or conductors such as a metal wire, and electrolysis, where ions (charged atoms) flow through liquids. The particles themselves often move quite slowly, while the electric field that drives them propagates at close to the speed of light. See electrical conduction for more information.

Katso myös
http://en.wikipedia.org/wiki/Electrical ... ic_charges

Vierailija
Päivystävä dosentti
RJK
RJK
Veri ainakin kuljettaa sähköä.

Vaan ioneina?

Pitäisi jostakin tarkistaa, että eivät MYÖS vapaina elekroneina. Ero nopeudessa on suuri.


Ok, tuo siis ilmeisesti on ongelman ydin. Ajattelit, että aivoissa on pakko liikkua elektroneja, koska ionit eivät voisi välittää viestejä riittävän nopeasti? Samoin veressä, koska jos nappaa johdoista käsillä kiinni, sydän saa tietää silmänräpäyksessä oliko johdoissa jännite.

Signaalit onneksi etenevät nopeammin kuin sähkövirtaa kuljettavat hiukkaset. Sähkömagneettisen kentän välittäjähiukkanen on fotoni, joka siis tietysti kulkee valon nopeudella. Jos vasemman käsen sormessa joku ioni liikahtaa, oikean käden sormen ionit saavat tiedon tästä valon nopeudella.

http://en.wikipedia.org/wiki/Electricit ... ic_current

Wikipedia
An electric current is a flow of electric charge, and its intensity is measured in amperes. Examples of electric currents include metallic conduction, where electrons flow through a conductor or conductors such as a metal wire, and electrolysis, where ions (charged atoms) flow through liquids. The particles themselves often move quite slowly, while the electric field that drives them propagates at close to the speed of light. See electrical conduction for more information.



Katso myös
http://en.wikipedia.org/wiki/Electrical ... ic_charges

Siinä aloitusviestin YLE:n "Psykologian sanakirja" -ohjelmassa ei henkästy sanaakaan fotoneista, vaan annettiin sellainen kuva, että ainoat vaihtoehdot neuraalisten signaalien kuljettamiseksi ovat ionit ja elektronit. Elektronit voivat parhaimmillaan porhaltaa noin 3% valonnopeudesta ns. katodisäteissä. Johtimissa niiden rata ei kuitenkaan ole suora. Mutta yksi fotonikin aiheuttaa atomiin absorboituessaan viritystilan muutoksen, elektronin siitymisen "kuorelta toiselle", ja tämä muutta atomin liittymistodennäköisyyttä kemiallisesti muihin atomeihin. Tämä riittää pieneen uudelleenjärjestelyyn, esimerkiksi glukosaminoglykaaniketjun katkeamiseen. Avaruuden suurienergiaisista fotoneista kohdistuva ultraviolettisäteily pommittaa vastaavalla menetelmällä kumisen traktorinrenkaan vetykaasuksi ja hiilipölyksi, kun on muutama sata vuotta aikaa, eikä tarvitsen minkään muiden hajottavien tekijöiden vaikuttaa. Että kyllä niitä mekanismeja riittää. Ultraviolettia edelleen kovemmat röntgenkvantit ovat sitten niitä, jotka aiheuttavat DNA-mutaatioita. Tuolla tavalla ei kuitenkaan esimerkiksi lueta tallennettua informaatiota. Siihen tarvitaan energisempiä ja samalla hitaampia paukkuja.

Ehdollistumista välittävät signaalit kulkevat aivokuoren pinnan alapuolella, koska ne yhdistävät mitkä tahansa aktiiviset representaatiot, sekoittamatta tähän niiden VÄLISELLÄ alueella vaikuttavaa informaatiota. Periaatteessa sähkökenttää kuljettava aine vosi olla veri, koska se kuljettaa asiaan vaikuttavia välittäjä- ja muitakin aineita, kuten vaikka endrfiineja (ja nikotiinia). Muitakin kandidaatteja kuitekin on kuten suoraan nuo hermotuppiverkot. Informaation "luenta" tapahtuu epäilimättä aksonien sisäistä tietä.

Sellainen "selitys" muuten, että jotakin tapahtuu "Keenistä", on se sitten ajattelua tai mitä hyvänsä, ei selittäisi tieteelisesti yhtään mitään, vaikka se olisikin "totta" (JOTA SE SIIS KUITENKAAN EI OLE!), se olisi samantasoinen selitys kuin että "munuaiset puhdistavat geenistä verta". Munuaiset eivät puhdista sitä verta GEENEILLÄÄN, eivätkä tunnista niillä vahingollisia aineita, vaan täydentävät niistä omia rakennekemikaalejaan, ihan kuten aivotkin. Ei sillä tiedolla osaisi välttää munuaisia tuhoavia aineita, saati että sillä tiedolla joku tekisi joitakin "remontteja" toisten munuaisiin. Ei SILLÄ TAVALLA kysymys ajattelun ja tajunnan luonteesta tule ikinä "loppuunlallatetuksi", kuten jotkut näyttävän luulevan...

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat