Simulador de potencial de ação
Equações desta simulação
| V | potencial de membrana (dentro menos fora) | em repouso fica em −65 mV; um potencial de ação o leva a cerca de +40 mV por um milissegundo | |
|---|---|---|---|
| C_m | capacitância da membrana | 1 µF/cm²: a fina camada lipídica armazena carga como um capacitor | |
| I_stim | Corrente de estímulo I_stim (µA/cm²) | injetada enquanto dura o pulso | |
| g_Na, g_K, g_L | condutâncias máximas | 120, 36 e 0,3 mS/cm² no axônio gigante da lula, ajustadas pela fração de canais funcionando | |
| I_Na, I_K | correntes de sódio e potássio | negativa é para dentro: o sódio entra na subida, o potássio sai na descida |
Com os valores atuais:
| E_Na | potencial de equilíbrio do sódio | o Na⁺ é cerca de 8 vezes mais concentrado fora, então é puxado para dentro até o interior chegar a cerca de +50 mV | |
|---|---|---|---|
| E_K | potencial de equilíbrio do potássio | o K⁺ é cerca de 24 vezes mais concentrado dentro, então seus canais puxam a voltagem para −77 mV | |
| T | Temperatura T (°C) | aumenta um pouco RT ÷ F e acelera cada comporta 3 vezes a cada 10 °C |
Com os valores atuais:
| m | comporta de ativação do sódio | abre rápido quando a voltagem sobe: a retroalimentação positiva que produz o potencial de ação | |
|---|---|---|---|
| h | comporta de inativação do sódio | fecha mais devagar e fica fechada por alguns ms: o período refratário | |
| n | comporta de ativação do potássio | abre devagar e traz a voltagem de volta, passando abaixo do repouso | |
| φ | fator de temperatura 3^((T − 6,3) ÷ 10) | Hodgkin e Huxley mediram a 6,3 °C |
| I_limiar | encontrado testando estímulos | um potencial de ação é tudo ou nada: abaixo do limiar a membrana se recupera, acima dele o potencial de ação completo dispara, seja qual for o estímulo |
|---|
Com os valores atuais:
Como usar o simulador de potencial de ação
- A membrana começa em repouso, perto de −65 mV, e recebe um pulso de estímulo. Os canais de sódio (azuis) abrem, os íons amarelos de Na⁺ entram, a voltagem dispara, depois os canais de potássio (laranja) abrem e os íons roxos de K⁺ saem e a trazem de volta. A faixa da membrana brilha em vermelho durante o potencial de ação.
- Baixe a corrente de estímulo abaixo do limiar mostrado sob o desenho e clique em Estimular: a voltagem sobe um pouco e volta sem potencial de ação. Acima dele, o potencial de ação completo dispara toda vez, seja qual for a força. É a lei do tudo ou nada.
- Marque Repetir o estímulo e aumente a frequência para ver o período refratário: acima de algumas centenas de pulsos por segundo a membrana não consegue disparar para cada um. Bloqueie os canais de sódio (TTX) ou de potássio (TEA), ou aqueça a membrana, e veja a forma do potencial de ação mudar nos gráficos da voltagem, das comportas e das correntes.
Perguntas frequentes
O que causa um potencial de ação?
Os canais de sódio dependentes de voltagem. Uma pequena despolarização abre alguns deles; o sódio entra e despolariza mais a membrana, o que abre mais: uma retroalimentação positiva que leva a voltagem em direção ao potencial de equilíbrio do sódio, cerca de +50 mV. Em menos de um milissegundo os canais de sódio se inativam e os canais de potássio, mais lentos, se abrem, então o potássio sai e a voltagem cai, por um instante abaixo do repouso.
O que é o limiar?
A voltagem, ou o estímulo, a partir da qual a entrada de sódio supera as correntes de potássio e de vazamento que se opõem a ela, e a retroalimentação positiva assume. Aqui ele é dado como a menor corrente de estímulo que dispara um potencial de ação com a duração de pulso escolhida; um pulso mais curto precisa de uma corrente maior.
O que é o período refratário?
Por cerca de um milissegundo depois de um potencial de ação nenhum estímulo consegue disparar outro, porque os canais de sódio estão inativados (a comporta h está fechada): o período refratário absoluto. Por mais alguns milissegundos é preciso um estímulo mais forte que o normal, enquanto h se recupera e os canais de potássio ainda estão abertos: o período refratário relativo. Ele limita a rapidez com que um neurônio dispara e faz os potenciais de ação andarem num só sentido pelo axônio.
O que são as equações de Hodgkin-Huxley?
O modelo que Alan Hodgkin e Andrew Huxley ajustaram em 1952 às suas medições no axônio gigante da lula, que lhes valeu o Prêmio Nobel. Ele trata a membrana como um capacitor com condutâncias de sódio, potássio e vazamento em paralelo, cujas comportas m, h e n abrem e fecham com taxas que dependem da voltagem. A simulação integra as equações, com os parâmetros originais, em passos de 0,01 ms.
Diz que o WebGL está desativado.
A visualização 3D precisa de WebGL, que todo navegador atual tem. Ele pode ser desativado pela aceleração de hardware desligada nas configurações do navegador, ou por um driver gráfico muito antigo. Ligue a aceleração de hardware ou tente outro navegador.
Alguma coisa é enviada?
Não. A simulação é desenhada pelo seu próprio navegador com WebGL; nada é enviado a lugar nenhum, e ela continua funcionando offline depois que a página carrega.