Гигантский аксон кальмара

Гигантский аксон кальмара — очень большой (до 1,5 мм в диаметре; обычно около 0,5 мм) аксон , который контролирует часть системы движения струи воды у кальмара . Впервые он был описан Л. У. Уильямсом ^[1] в 1909 году, ^[2] но это открытие было забыто, пока английский зоолог и нейрофизиолог Дж. З. Янг не продемонстрировал функцию аксона в 1930-х годах во время работы в Stazione Zoologica в Неаполе , Морской биологической ассоциации в Плимуте и Морской биологической лаборатории в Вудс-Холе . ^[3]^[4] Кальмары используют эту систему в основном для совершения коротких, но очень быстрых движений в воде.

На нижней стороне тела кальмара, между головой и мантией, находится сифон , через который вода может быстро выталкиваться быстрыми сокращениями мышц стенки тела животного. Это сокращение инициируется потенциалами действия в гигантском аксоне. Потенциалы действия распространяются быстрее в аксоне с большим диаметром, чем в меньшем, ^[5] и кальмары развили гигантский аксон, чтобы улучшить скорость своей реакции побега . Увеличенный радиус аксона кальмара уменьшает внутреннее сопротивление аксона, поскольку сопротивление обратно пропорционально площади поперечного сечения объекта. Это увеличивает постоянную пространства ( ), что приводит к более быстрой локальной деполяризации и более быстрому проведению потенциала действия ( ). ^[6] $\lambda ={\sqrt {(r\times \rho _{m})/(2\times \rho _{i})}}$ $E=E_{o}e^{-x/\lambda }$

В своей отмеченной Нобелевской премией работе, раскрывающей ионный механизм потенциалов действия, Алан Ходжкин и Эндрю Хаксли провели эксперименты на гигантском аксоне кальмара, используя длинноплавникового прибрежного кальмара в качестве модельного организма . ^[7] Премию они разделили с Джоном Эклзом . Большой диаметр аксона предоставил Ходжкину и Хаксли большое экспериментальное преимущество, поскольку он позволил им вставить электроды фиксации напряжения внутрь просвета аксона.

Хотя аксон кальмара очень большой в диаметре, он не миелинизирован , что существенно снижает скорость проводимости. Скорость проводимости типичного аксона кальмара диаметром 0,5 мм составляет около 25 м/с. Во время типичного потенциала действия в аксоне каракатицы Sepia giant приток натрия в количестве 3,7 пмоль/см ² (пикомолей на сантиметр ² ) компенсируется последующим оттоком калия в количестве 4,3 пмоль/см ^{2 .}^[8]

Смотрите также

Ссылки

^ Кингсли, Дж. С. (1913). «Некролог. Леонард Вустер Уильямс». The Anatomical Record . 7 : 33–38. doi :10.1002/ar.1090070202.
^ Уильямс, Леонард Вустер (1909). Анатомия обыкновенного кальмара: Loligo pealii, Lesueur. Лейден, Голландия: Библиотека и типография покойного Э. Дж. Брилла. стр. 74. OCLC 697639284 – через Интернет-архив.
↑ Young, JZ (апрель 1938 г.). «Функционирование гигантских нервных волокон кальмара». Journal of Experimental Biology . 15 (2): 170–185. doi : 10.1242/jeb.15.2.170 – через The Company of Biologists Ltd.
↑ Young, JZ (июнь 1985 г.). «Головоногие и нейронаука». Biological Bulletin . 168 (3S): 153–158. doi :10.2307/1541328. JSTOR 1541328.
^ Первс, Дейл; Августин, Джордж Дж.; Фицпатрик, Дэвид; Кац, Лоуренс К.; ЛаМантия, Энтони-Сэмюэль; Макнамара, Джеймс О.; Уильямс, С. Марк (2001). «Повышенная скорость проводимости в результате миелинизации». Нейробиология. 2-е издание. Сандерленд, Массачусетс.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
^ Холмс, Уильям (2014). «Уравнение кабеля». В Jaeger, Dieter; Jung, Ranu (ред.). Энциклопедия вычислительной нейронауки. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Springer. doi :10.1007/978-1-4614-7320-6. ISBN 978-1-4614-7320-6. S2CID 29482994 . Получено 30 августа 2020 г. .
^ Hodgkin AL, Huxley AF (август 1952 г.). «Количественное описание мембранного тока и его применение к проводимости и возбуждению в нерве». Журнал физиологии . 117 (4): 500–44. doi :10.1113/jphysiol.1952.sp004764. PMC 1392413. PMID 12991237 .
^ Плонси, Роберт; Барр, Роджер С. (2007). Биоэлектричество: количественный подход (3-е изд.). Нью-Йорк, Нью-Йорк: Springer. стр. 109. ISBN 978-0-387-48864-6.