Medical Instrumentation Homework Team 7 : 1등 전현재 남형규 조성준 송정용 이혜수

Contents Nerve cell Synapse Membrane Na-K Pump R.M.P.(Resting Membrane Potential) Action Potential Graph

Nerve cell Nerve cell = Neuron Axon은 없는 것도 있고, 짧은 것도 있고, 길이가 1m 에 달하는 것도 있다. Pulse 형태의 Action potential 전달 Axon 의 굵기는 10um 정도 이다. Dendnite 의 굵기는 25um 정도다. 출처 : http://ifoom.springnote.com/pages/3053670

Synapse Many pre Synapse potential 의 합이 문턱치를 초과하면 새로운 action potential발생 1개의 neuron 이 평균 개의 Synapse를 구성 출처 : http://ifoom.springnote.com/pages/3035134?print=1

Sensory Nerve cell Input 의 경우(Sensory neuron) 전압발생 외부자극 전압신호전달

Motor Nerve cell Output 의 경우 Synapse Muscle Brain

Membrane 투과적 특성은 protein 때문에 바뀐다. Protein 이 Channel 역할을 하기 때문이다. 6~8nm 출처 : http://paper6-textcube.blogspot.com/2009/11/cell-membrane.html

Na-K Pump 출처 : http://www.sbirc.ed.ac.uk/cyril/cp_neurophysio2.html

Na-K Pump Na-K Pump 에서 가장 기본적인 단계를 Resting state라고 한다. Resting state 에서는 K membrane 상태를 가진다. 이 말은 안쪽에 K 이온이 많이 분포되어 있다는 말이다.바깥쪽 에는 Na 이온이 분포가 되어있다. Resting state 에서 안쪽 바깥쪽 모두 전기적으로 중성을 띈다. 중성인 이유는 안쪽 바깥쪽에 Cl 이온이 있어서 중성을 띈다.

Na-K Pump Na-K Pump 가 작동할 때 생기는 전위차 그래프 - 끊임없이 Energy가 필요. Vm Depolarization Repolarization A VRMP=-60mV Hyperpolarization Action potential

K+ Na+ R.M.P. R.M.P. (Resting Membrane Potential) K+ Na+ Resting state Extracellulan fluid Cl- K+ Na+ Cl- Cl- K+ Cl- K+ K+ Na+ Cl- K+ K+ Na+ Na-K Pump (ATP -> ADP+E) Coulomb force Intracellulan fluid Diffusion

R.M.P. ① Electric field 내에서 이온의 이동. (Coulomb force 에 의한 이온 이동) V (전압) Electric field Coulomb force + - 전자의 전하량 이온의 평균속도 x Ex) E = -▽V

Electric field E = -▽V = 10axV/m + - V 10V 0V 10 V(x) = -10x+10 E = 10axV/m x 0.5 E = -▽V = 10axV/m 10V + - V(0) = 10V V(1) = 0V Boundary condition

Electric field + + + + + + + + + - - 도체 내에서 자유전자가 이동하려는 속도 Drift velocity mobility

▽(Gradient) A 기울기가 가장 심한 구간 Vav (x,y) △t의 시간 동안에 A를 통과하는 이온의 개수. 부피 농도 mobility

Electric field 내에서 이온의 이동 식 단위 시간당 A단면을 지나가는 단위 면적당 이온의 갯수 Avogardro number Mole/liter

R.M.P. ② Diffusion에 의한 이온의 이동 Diffusion : 이온이 농도가 높은데서 낮은데로 이동, 극성이 상관 없다. [s] + - Diffusion constant x T : 절대온도 B : Boltzmann constant

이온 이동의 합 : Faraday constant

+ 이온 이동의 합 + Resting Membrane 에서 이온 이동의 합 in out - + F F d membrane d membrane Continue next page

이온 이동의 합

Action Potential Graph permeability Vm : membrane potential rm Depolarization Repolarization VT VRMP Action potential stimulus Hyperpolarization gNa : Na+에 대한 막의 전도성 gk : K+ 에 대한 막의 전도성

자극에 의한 Graph 생성 V1 V2 V3 V4 V5 자극 < - - + + + + + + + + + + + + + + - - + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - > 전류방향 > + + - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + < 위에 보이는 원은 자극을 줌으로써 극이 바뀌어 전류의 방향을 나타낸 것이다. 이러한 전달 형식을 통하여 뇌까지 어떤 자극을 받았는지 보내준다. 이런 전달이 그래프로는 어떻게 표현이 되어지는지 다음페이지에서 알아보자.

자극에 의한 Graph 생성 옆에 그래프에서 V1, V2, V3, V4는 V1 앞 페이지에서 각 위치를 나타낸 것이다. 각 위치마다 어떤 그래프가 출력이 어떠한 식으로 되는지를 알아볼 수 있다. V1의 위치에서 최고점에 올라섰을 때 V2의 위치에서 시작이 된다는 것을 알 수 있다. 이러한 방법으로 우리 신체에 있는 모든 자극은 뇌까지 이동을 한다. V1 V2 V3 V4

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