Impuls nerwowy to potencjał czynnościowy, czyli krótkotrwała zmiana ładunku elektrycznego błony neuronu, która przesuwa się wzdłuż aksonu. Powstaje, gdy bodziec przesunie potencjał błony do progu pobudzenia – wtedy otwierają się kanały sodowe, jony Na+ wnikają do komórki i błona ulega depolaryzacji. Następnie jony K+ wypływają z komórki i przywracają ujemny ładunek wnętrza – to repolaryzacja. Między neuronami impuls przekazywany jest przez synapsy, najczęściej za pomocą neuroprzekaźnika.
Neuron – komórka przewodząca impulsy
Podstawową jednostką układu nerwowego jest neuron. Zbudowany jest z:
- ciała komórki z jądrem,
- dendrytów – krótkich, rozgałęzionych wypustek, które odbierają sygnały i przewodzą je do ciała komórki,
- aksonu (neurytu) – zwykle jednej, długiej wypustki, która przewodzi impulsy od ciała komórki do kolejnych komórek; wiele aksonów pokrywa osłonka mielinowa z przewężeniami Ranviera,
- zakończeń aksonu tworzących synapsy.
Neurony odbierają bodźce (lub sygnały od innych komórek), przewodzą je i przekazują dalej. Bodziec to zmiana w środowisku zewnętrznym lub wewnętrznym (np. światło, dźwięk, nacisk, zmiana temperatury), która może wywołać reakcję.
Potencjał spoczynkowy
W stanie spoczynku błona neuronu jest spolaryzowana: jej zewnętrzna strona jest naładowana dodatnio, a wewnętrzna – ujemnie. Różnica potencjałów między stronami błony to potencjał spoczynkowy, wynoszący ok. −70 mV (wnętrze względem zewnątrz).
Polaryzacja wynika z nierównego rozmieszczenia jonów:
- na zewnątrz komórki jest dużo jonów Na+ i Cl−,
- wewnątrz – dużo jonów K+ oraz ujemnie naładowanych białek i fosforanów,
- pompa sodowo-potasowa (Na+/K+-ATPaza) stale usuwa z komórki 3 jony Na+ i wprowadza 2 jony K+, zużywając ATP,
- błona w spoczynku jest znacznie bardziej przepuszczalna dla K+ niż dla Na+ – jony potasu częściowo „wyciekają” na zewnątrz, co pogłębia ujemny ładunek wnętrza.
Powstawanie potencjału czynnościowego
Gdy bodziec działa na neuron, zmienia się przepuszczalność błony. Jeżeli depolaryzacja osiągnie próg pobudzenia (ok. −55 mV), powstaje potencjał czynnościowy:
| Etap | Co się dzieje? | Potencjał błony |
|---|---|---|
| Depolaryzacja | otwierają się bramkowane napięciem kanały sodowe; jony Na+ gwałtownie napływają do wnętrza komórki | z ok. −70 mV do ok. +30 mV – wnętrze staje się dodatnie |
| Repolaryzacja | kanały sodowe się zamykają, otwierają się kanały potasowe; jony K+ wypływają z komórki | powrót do wartości ujemnych |
| Hiperpolaryzacja | kanały potasowe zamykają się z opóźnieniem, więc na chwilę wypływa więcej K+ | chwilowo poniżej −70 mV |
| Powrót do spoczynku | pompa sodowo-potasowa utrzymuje właściwe stężenia jonów po obu stronach błony | ok. −70 mV |
Potencjał czynnościowy podlega zasadzie „wszystko albo nic”: bodziec podprogowy nie wywołuje impulsu, a każdy bodziec progowy lub silniejszy wywołuje impuls o tej samej wielkości. O sile bodźca informuje więc nie wielkość impulsów, lecz ich częstotliwość.
Bezpośrednio po wytworzeniu impulsu błona przez krótki czas jest niepobudliwa – to okres refrakcji. Dzięki niemu impuls biegnie tylko w jednym kierunku i nie „cofa się”.
Przewodzenie impulsu wzdłuż aksonu
Napływ jonów Na+ w jednym miejscu depolaryzuje sąsiedni fragment błony, który także wytwarza potencjał czynnościowy – impuls przesuwa się jak fala, na zasadzie „efektu domina”.
| Włókna bezrdzenne (bez mieliny) | Włókna rdzenne (z osłonką mielinową) | |
|---|---|---|
| Sposób przewodzenia | ciągły – depolaryzacja obejmuje kolejno każdy fragment błony | skokowy – impuls „przeskakuje” między przewężeniami Ranviera |
| Szybkość | mała (ok. 0,5–2 m/s) | duża (do ok. 120 m/s) |
| Zużycie energii | większe | mniejsze – jony przemieszczają się tylko w przewężeniach |
Szybkość przewodzenia rośnie także wraz ze średnicą aksonu – dlatego np. kałamarnice mają aksony olbrzymie, a kręgowce osiągają dużą szybkość dzięki mielinie.
Przekazywanie impulsu w synapsie
Rys. Aneta Skawińska
Synapsa to miejsce połączenia neuronu z inną komórką (neuronem, komórką mięśniową lub gruczołową). W synapsie chemicznej wyróżniamy błonę presynaptyczną, szczelinę synaptyczną i błonę postsynaptyczną. Przebieg przekazania impulsu:
- Impuls dociera do zakończenia aksonu.
- Otwierają się kanały wapniowe – jony Ca2+ napływają do zakończenia aksonu.
- Pęcherzyki synaptyczne łączą się z błoną presynaptyczną i uwalniają neuroprzekaźnik (mediator), np. acetylocholinę, do szczeliny synaptycznej (egzocytoza).
- Neuroprzekaźnik łączy się z receptorami błony postsynaptycznej – otwierają się kanały jonowe i w komórce postsynaptycznej powstaje zmiana potencjału.
- Neuroprzekaźnik jest szybko usuwany – rozkładany przez enzymy (np. acetylocholina przez acetylocholinoesterazę) lub wychwytywany z powrotem do zakończenia aksonu.
Synapsy mogą być pobudzające (wywołują depolaryzację błony postsynaptycznej) lub hamujące (wywołują hiperpolaryzację). Przekazanie impulsu przez synapsę chemiczną trwa nieco dłużej niż przewodzenie wzdłuż aksonu – to tzw. opóźnienie synaptyczne. Synapsa chemiczna przewodzi impuls tylko w jednym kierunku.
Istnieją też rzadsze synapsy elektryczne, w których błony komórek łączą się bezpośrednio przez kanały (połączenia szczelinowe), a impuls przechodzi bez opóźnienia i w obu kierunkach.
Najczęstsze błędy na maturze
- „Repolaryzację wywołuje pompa sodowo-potasowa” – repolaryzacja wynika z wypływu K+ przez kanały potasowe; pompa utrzymuje gradient stężeń w dłuższej perspektywie.
- „Silniejszy bodziec daje silniejszy impuls” – zgodnie z zasadą „wszystko albo nic” zmienia się częstotliwość impulsów, a nie ich wielkość.
- Kierunek przewodzenia w neuronie – dendryty przewodzą do ciała komórki, akson od ciała komórki.
- Mylenie depolaryzacji z hiperpolaryzacją – depolaryzacja to zmniejszenie (aż do odwrócenia) różnicy potencjałów, hiperpolaryzacja – jej pogłębienie.
Podsumowanie
W spoczynku błona neuronu jest spolaryzowana (ok. −70 mV) dzięki pompie sodowo-potasowej i różnej przepuszczalności dla jonów. Bodziec progowy wywołuje potencjał czynnościowy: napływ Na+ (depolaryzacja), a potem wypływ K+ (repolaryzacja). Impuls przesuwa się wzdłuż aksonu – szybciej we włóknach z mieliną – a w synapsie chemicznej przekazywany jest za pomocą neuroprzekaźnika.
Zobacz też: Tkanka nerwowa · Budowa i funkcje mózgu · Odruchy warunkowe i bezwarunkowe · Autonomiczny układ nerwowy · Biologia do matury – wszystkie działy
Notatka rozbudowana i zaktualizowana w październiku 2026 r.
Testy i zadania maturalne z odpowiedziami: Układ nerwowy →
Wszystkie notatki z biologii do matury: Biologia do matury – przewodnik po działach →
