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/ Illusion - Is Seeing Really Believing? / Illusion - Is Seeing Really Believing (1998)(Marshall Media)[Mac-PC].iso / pc / illusion / hub_fie.cxt / 00022_Field_frep09.txt < prev    next >
Text File  |  1996-12-30  |  3KB  |  117 lines
  1.  
  2.     In this sequence of events 
  3. constituting an impulse, in 
  4. which pores open, ions cross, 
  5. and the membrane potential 
  6. changes and changes back, the 
  7. number of ions that actually 
  8. cross the membrane--sodium 
  9. entering and potassium 
  10. leaving--is miniscule, not 
  11. nearly enough to produce a 
  12. measurable change in the 
  13. concentrations of ions inside 
  14. or outside the cell. In several 
  15. minutes a nerve might fire a 
  16. thousand times, however, and 
  17. that might be enough to change 
  18. the concentrations, were it not 
  19. that the pump is meanwhile 
  20. continually ejecting sodium 
  21. and bringing in potassium so as 
  22. to keep the concentrations at 
  23. their proper resting levels. The 
  24. reason that during an impulse 
  25. such small charge transfers 
  26. result in such large potential 
  27. swings is a simple matter of 
  28. electricity: the capacitance of 
  29. the membrane is low, and 
  30. potential is equal to charge 
  31. transferred divided by 
  32. capacitance.
  33.  
  34.     A depolarization of the 
  35. membrane--making it less 
  36. positive-outside than it is at 
  37. rest--is what starts up the 
  38. impulse in the first place. If, 
  39. for example, we suddenly insert 
  40. some sodium ions into the 
  41. resting fiber, causing a small 
  42. initial depolarization, a few 
  43. sodium pores open as a 
  44. consequence of that 
  45. depolarization but because 
  46. many potassium pores are 
  47. already open, enough potassium 
  48. can flow out to compensate and 
  49. quickly restore the membrane 
  50. to its resting state. But suppose 
  51. that the initial charge transfer 
  52. is so large, and so many sodium 
  53. pores open, that more charge is 
  54. brought in by sodium than can 
  55. be removed by potassium: the 
  56. membrane will then depolarize 
  57. still further. This will cause 
  58. even more sodium pores to 
  59. open, and still more 
  60. depolarization, and so on, in a 
  61. regenerative, explosive 
  62. process. When all the sodium 
  63. pores have opened that can 
  64. open, the membrane potential 
  65. is reversed in sign, relative to 
  66. the resting potential: instead of 
  67. being 70 millivolts, positive 
  68. outside, it becomes 40 
  69. millivolts, negative outside.
  70.  
  71.     The reduction in potential 
  72. across the membrane, with 
  73. ultimate reversal of potential, 
  74. doesn't take place all at once 
  75. along the fiber's length, 
  76. because transfer of charge 
  77. requires time. It starts in one 
  78. place and spreads along the 
  79. fiber at a rate of 0.1 to 10 or so 
  80. meters per second. At any 
  81. instant there will be one active 
  82. region of charge reversal, 
  83. perhaps several inches long, 
  84. and this reversal will be 
  85. traveling away from the cell 
  86. body, with still unopened 
  87. channels ahead of it and 
  88. reclosed channels, temporarily 
  89. incapable of reopening, behind.
  90.  
  91.     This event constitutes the 
  92. impulse. You can see that the 
  93. impulse is not at all like the 
  94. current in a copper wire. No 
  95. electricity or ions or anything 
  96. tangible travels along the 
  97. nerve, just as nothing travels 
  98. from handle to point when a 
  99. pair of scissors closes. (Ions do 
  100. flow in and out, just as the 
  101. blades of the scissors move up 
  102. and down.) It is the event, the 
  103. intersection of the blades of the 
  104. scissors or the impulse in the 
  105. nerve, that travels.
  106.  
  107.     Because it takes some time 
  108. before sodium channels are 
  109. ready for another opening and 
  110. closing, the highest rate at 
  111. which a cell or axon can fire 
  112. impulses is about 800 per 
  113. second. Such high rates are 
  114. unusual, and the rate of firing 
  115. of a very active nerve fiber is 
  116. usually more like 100 or 200 
  117. impulses per second.