Medical Instrumentation Report 4 (1등) 2009103862 이민주 2009105162 은슬기 2006200421 이동규 2009103863 이상정 Medical Instrumentation Report 4

Index Nerve Cell – Neuron Sensory Nerve Resting State RMP Electric Field 내에서 이온의 이동 Diffusion에 의한 이온의 이동 Nernst Equation Active State

Nerve Cell – Neuron Nerve cell은 Pulse 형태의 action potential(신호)을 전송한다. Synapse Nerve cell은 Pulse 형태의 action potential(신호)을 전송한다. Axon은 없는 것도, 짧은 것도, 길이가 1m인 것도 있다. 1개의 Neuron이 평균 1000개의 Synapse를 구성한다.

Nerve Cell – Neuron Synapse 많은 Presynapse Potential의 합이 문턱치를 초과하면 새로운 action potential 발생 !!!!

Sensory Nerve 전압 발생 외부자극 전압신호 전달 외부에서 자극이 주어지면 sensory nerve cell에서 전압을 발생하고, 이 전압신호는 Nerve neuron들의 Dendrite를 통해 타고 들어가 axon을 통해 뇌까지 전달된다.

입구 쪽에서 action potential이 많이 생긴다!! Sensory Nerve EXAMPLE) Cochlear (달팽이관) <목소리 주파수 스펙트럼> 안쪽으로 갈수록 고주파에 민감`(고주파를 감지) f 달팽이관 입구 청신경 달팽이관 안쪽 바깥쪽으로 갈수록 저주파 에 민감(저주파를 감지) 입구 쪽에서 action potential이 많이 생긴다!!

Resting State K+ Na+ <extracellular fluid> Cl- Cl- How?? <Intracellular fluid> K+ Cl- K+ diffusion Na+ K+ Cl- Na+ Na+ Sodium-Potacium Pump Cl- K+ Cl- K+ K+ 생명의 유지한다는 것 => Membrane 안팎의 농도 차이를 유지한다는 것!! How?? 세포는 세포막전위를 유지하기 위해서 Sodium-Potacium Pump를 가동시켜 K+를 세포 안에 많게 그리고 Na+를 세포 밖으로 보낸다. 이때 에너지가 필요한데 이를 가리켜 능동수송이라 한다.

RMP (Resting Membrane Potential) - 신경, 근육 등의 세포막내외에서 흥분 상태가 아닌 상태의 전위차. - 유리미소전극에서 세포 내 전위를 측정 시 신경이나 근육세포의 형질 막 사이에 -80~-90mV의 세포내 음(-)의 막전위가 존재하는데, 이를 정지전위라 한다.

RMP (Resting Membrane Potential) Explain in picture   Diffusion Coulomb Force + -  

RMP (Resting Membrane Potential) Explain in graph Vm t   신경섬유에 역치 이상의 자극이 가해지지 않아 전기신호가 전달되지 않은 상태에서 막전위는 음전위로 유지. 휴지기에서 막전위 값을 나타낸다.

RMP (Resting Membrane Potential) Electric field   + - F   Drift Velocity

Electric Field 내에서 이온의 이동 x V (전압) + - E Coulomb Force에 의한 이온이동      

Electric Field 내에서 이온의 이동   A  

Diffusion에 의한 이온이동 확산에 의해 이동하는 이온의 개수 [s] : 아보가드로 수 : 확산계수 이 두 상수는 이온의 종류, 용액의 종류에 따라 정해진다. (–)부호는 농도가 가장 빨리 줄어드는 방향을 의미한다. x [S] : K이온의 농도 확산에 의한 물질이동은 항상 고농도에서 저농도의 방향으로 이루어진다.

Nernst Equation 앞의 두 식의 결과로 Resting Membrane Potential(RMP)을 유도해보자. 이온의 전체 이동량은 . 즉, Coulomb Force로 인한 이동과 Diffusion에 의한 이동의 합이라 할 수 있다. 식을 풀어 쓰면 다음과 같다. : 페러데이 상수 : 이상기체 상수 : 볼트만 상수

Nernst Equation Resting Membrane state에서 이온의 출입은 equilibrium 이다. 즉, 이어야 한다. Membrane - + Diffusion Coulomb in out

Active State Action potential이 발생했을 때 gNa gK Permeability Vm : membrane potential 세포막 내의 전압 rm Na이온 펌프 gNa VT : 자극에 의해 상승 K이온 펌프 gK VRMP Depolarization Hyperpolarization Repolarization

Action Potential Explain in graph Sodium channel 닫힌다. 처음 막 전위는 (전달 과정) 처음 막 전위는 -70mV~-60mV 정도로 유지 (전달 과정) Depolarization : action potential 생겨 세포 밖에 있던 Na+가 Sodium channel을 통해 안으로 들어오는 것. Sodium channel 닫힌다. Sodium-Potacium Pump : 미토콘드리아에서 ATP->ADP+에너지를 만드는 과정. 그때의 에너지를 사용해 Na+는 밖으로 다시 나가고 K+는 다시 안으로 들어온다. resting state

Active State Explain in picture ⇒ 자극 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - (전달 과정) - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + ⇒ + + - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + - - + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Action potential이 들어오면 axon에서는 다음과 같은 과정을 통해 Action potential을 전달한다.

Active State 앞의 자극이 불응기이기 때문이다. 자극이 생겼을 때 뒤에 오는 action potential이 다시 앞으로 전해지지 않는 이유는?? 불응기 앞의 자극이 불응기이기 때문이다.

THANK YOU!!