Симуляция потенциала действия
Модель Ходжкина–Хаксли
Интерактивная песочница на основе экспериментов на гигантском аксоне кальмара Loligo (Hodgkin & Huxley, 1952)
Мембранный потенциал
ПД-67.3 мВИонные каналы
ПокойСтруктура Na⁺-канала
ЗАКРЫТm-ворота закрыты — канал в покое, ждёт деполяризации
Проводимости
Концентрации ионов
Равновесные потенциалы
Стимул
Блокаторы каналов
ТТХ — тетродотоксин (блокирует Na⁺ каналы). ТЭА — тетраэтиламмоний (блокирует K⁺ каналы).
Модель Ходжкина–Хаксли
теорияМодель Ходжкина–Хаксли (1952) — математическая модель генерации потенциала действия, основанная на экспериментах на гигантском аксоне кальмара Loligo при температуре 6.3 °C. Алан Ходжкин и Эндрю Хаксли получили за эту работу Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1963 г.
Концентрации ионов соответствуют типичному млекопитающему нейрону ([Na⁺]вне = 145 мМ, [K⁺]вне = 5 мМ). Скоростные функции α, β воротных переменных (m, h, n) взяты из оригинальной работы HH. Для адаптации к млекопитающим концентрациям (сдвиг Vпокоя ≈ −67 мВ вместо −65 мВ у кальмара) применяется сдвиг напряжения Vshift = +5 мВ в аргументах скоростных функций — стандартная практика в вычислительной нейрофизиологии. EL = −50.7 мВ — фиксированный параметр, аналогично оригинальной модели HH (EL = −49.4 мВ).
Имеют два независимых воротных механизма: активационные (m) и инактивационные (h). При деполяризации m-ворота открываются за ~0.1 мс, пропуская Na⁺ внутрь клетки. Затем h-ворота закрываются (инактивация), прекращая вход Na⁺. Канал не может открыться, пока мембрана не реполяризуется — это основа абсолютного рефрактерного периода.
Имеют один воротный механизм (n). Открываются медленнее, чем Na⁺-каналы (~0.5 мс), и достигают максимальной проводимости во время реполяризации. K⁺ выходит из клетки по электрохимическому градиенту, возвращая мембранный потенциал к отрицательным значениям. Закрываются медленно, что вызывает гиперполяризацию.
Активный транспортный белок, который за счёт энергии гидролиза АТФ выкачивает 3 иона Na⁺ из клетки и закачивает 2 иона K⁺ внутрь против их электрохимических градиентов. Поддерживает постоянство концентраций ионов в покое. В модели Х-Х не моделируется явно — его эффект вкладывается в утеночную проводимость gL и равновесный потенциал EL.
Уравнение Нернста связывает концентрации иона по разные стороны мембраны с его равновесным потенциалом. Меняйте концентрации и наблюдайте, как меняется Eион. Температура берётся из параметров симуляции (6.3 °C).