Hyperpolarizace je změna membránového potenciálu buňky, což ji činí negativnější. Toto je opak depolarizace . Potlačuje akční potenciály zvýšením podnětu potřebného k přesunu membránového potenciálu na práh akčního potenciálu .
Hyperpolarizace je často způsobena odtokem K+ (kationtu) přes K+ iontové kanály nebo přílivem Cl- (aniontu) přes jiný Cl- kanál . Na druhé straně příliv kationtů, jako je Na+ přes Na+ kanály nebo Ca2+ přes Ca2+ kanály, hyperpolarizaci potlačuje. Pokud má buňka v klidu proudy Na + nebo Ca2 +, pak inhibice těchto proudů povede také k hyperpolarizaci. Tato napěťově řízená odezva iontového kanálu je způsob, jakým je dosaženo stavu hyperpolarizace. Neuron vstupuje do stavu hyperpolarizace ihned po vygenerování akčního potenciálu. Protože je neuron hyperpolarizován, nachází se v refrakterní periodě , která trvá přibližně 2 milisekundy, během níž neuron nemůže generovat následné akční potenciály. Sodno-draselné ATPázy redistribuují ionty K+ a Na+, dokud se membránový potenciál nevrátí na svůj klidový potenciál asi -70 milivoltů , v tomto okamžiku je neuron opět připraven přenést další akční potenciál. [jeden]
Napěťově řízené iontové kanály reagují na změny membránového potenciálu. Iontové kanály, jako je draslík, chlorid a sodík, jsou klíčovými složkami při vytváření akčního potenciálu a také při hyperpolarizaci. Tyto kanály fungují tak, že vybírají iont na základě elektrostatické přitažlivosti nebo odpuzování, což umožňuje iontu navázat se na kanál. [2] Tím se uvolní molekula vody připojená ke kanálu a iont projde pórem. Napěťově řízené sodíkové kanály se otevírají v reakci na podnět a znovu se uzavírají. To znamená, že kanál je buď otevřený nebo ne, částečně není otevřená cesta. Někdy se kanál uzavře, ale může být okamžitě znovu otevřen, čemuž se říká channel gating , nebo může být uzavřen, aniž by byl okamžitě otevřen, což se nazývá inaktivace kanálu .
V klidovém potenciálu se oba napěťově řízené sodíkové i draslíkové kanály uzavřou, ale jak se buněčná membrána depolarizuje, napěťově řízené sodíkové kanály se začnou otevírat a neuron se začíná depolarizovat , čímž vzniká proudová zpětná vazba známá jako Hodgkinův model – Huxley . [2] Draselné ionty však přirozeně opouštějí buňku, a pokud počáteční depolarizační událost nebyla dostatečně významná, neuron nevytváří akční potenciál. Pokud jsou však všechny sodíkové kanály otevřené, neuron se stane desetkrát propustnějším pro sodík než pro draslík, což má za následek rychlou depolarizaci buňky na vrchol +40 mV. [2] Na této úrovni se sodíkové kanály začnou inaktivovat a napěťově řízené draslíkové kanály se začnou otevírat. Tato kombinace uzavřených sodíkových kanálů a otevřených draslíkových kanálů způsobuje, že se neuron repolarizuje a stává se opět negativním. Neuron pokračuje v repolarizaci, dokud buňka nedosáhne ~ −75 mV, [2] což je rovnovážný potenciál draselných iontů. Toto je bod, ve kterém je neuron hyperpolarizován, mezi -70 mV a -75 mV. Po hyperpolarizaci se draslíkové kanály uzavřou a přirozená permeabilita neuronu pro sodík a draslík umožňuje neuronu vrátit se ke svému klidovému potenciálu -70 mV. Během refrakterní periody , ke které dochází po hyperpolarizaci, ale předtím, než se neuron vrátí do svého klidového potenciálu, je neuron schopen spustit akční potenciál díky schopnosti otevřít sodíkové kanály, ale jelikož je neuron negativnější, je obtížnější jej dosáhnout. práh akčního potenciálu.
HCN kanály jsou aktivovány hyperpolarizací.
Hyperpolarizace je změna membránového potenciálu. Neurovědci to měří pomocí techniky patch-clamp . Pomocí této metody mohou registrovat iontové proudy procházející jednotlivými kanály. To se provádí pomocí skleněné mikropipety, nazývané také pipeta , o průměru 1 mikrometr. Existuje malá oblast, která obsahuje několik iontových kanálů a zbytek je uzavřen, což z ní činí vstupní bod pro proud. Použití zesilovače a napěťové svorky, což je elektronický zpětnovazební obvod, umožňuje experimentátorovi udržovat membránový potenciál v pevném bodě a napěťová svorka pak měří drobné změny proudu. Membránové proudy, které způsobují hyperpolarizaci, jsou buď zvýšením vnějšího proudu, nebo snížením příchozího proudu. [2]