Neuron

Ion concentraties (mM) K+ Na+ Cl- Ca2+ inside 140 10 4 0.0002 outside 145 110 2 Ev.Pot. (mV) -90 +67 -83 +116

Evenwichtpotentiaal voor calcium +120 mV ECa +70 mV ENa 0 mV calcium ion: z = +2 Vrust -80 mV -90 mV EK

Synaps ligand gestuurd kanaal

Neuraal netwerk

ElectroEncephaloGram + -

Hodgkin-Huxley model Vext Vint

Model van ionkanaal Nernst vergelijking Ionstroom is afhankelijk van conductance en driving force Conductance gion is conductance per kanaal (γ) × aantal kanalen (N) × kans dat kanaal open is (p) Maximum conductance: Gion = γ × N

Dynamica van ionkanaal αp is opening rate βp is closing rate Steady-state: openen en sluiten van kanalen is in evenwicht Oplossing van differentiaalvergelijking met τp de tijdconstante

Hodgkin-Huxley vergelijkingen Cm: membraancapaciteit GNa, GK, GL: maximum conductances INa, IK, IL VNa, VK, VL: evenwichtspotentialen INa, IK, IL m,h: gating variables voor INa n: gating variable voor IK

Nobel prize 1963 Sir Alan Lloyd Hodgkin Sir Andrew Huxley

Hodgkin & Huxley experiments Giant squid neuron

Hodgkin-Huxley vergelijkingen Potentiaal V representeert de afwijking van de rustpotential, dus Vmem = Vrest + V Steady-state waarde en tijdconstante van gating variabelen worden bepaald m.b.v. voltage-clamp technieken Opening rate αp en closing rate βp zijn afhankelijk van V en worden bepaald door te fitten op experimentele data

Hodgkin-Huxley: gating variabelen m,h,n [-] Potentiaal [mV]

Hodgkin-Huxley: tijdconstanten Potentiaal [mV]

Hodgkin-Huxley: actiepotentiaal Tijd [ms]

Hodgkin-Huxley: ionstromen Tijd [ms]

Hodgkin-Huxley: gating variabelen Tijd [ms]

Hodgkin-Huxley: actiepotentialen Tijd [ms]

Hodgkin-Huxley: prikkelvoortgeleiding Potentiaal [mV] Tijd [ms]

Actiepotentiaal van hartcel Snelle natriumstroom INa depolarisatie Langzame calcium stroom ICa plateau Langzame kalium stroom IK repolarisatie S. Nattel, Nature 2002;415:219-226

Actiepotentiaal ventrikel ENa EK 3 msec Actiepotentiaal ventrikel ECa ENa upstroke plateau repolarisatie +20 mV +20 mV Ca-instroom en K-uitstroom K-uitstroom Na-instroom -90 mV EK 100 msec (RMP)

Hartspiercel

Ion concentraties (mM) K+ Na+ Cl- Ca2+ inside 140 10 4 0.0002 outside 145 110 2 Ev.Pot. (mV) -90 +67 -83 +116

Evenwichtpotentiaal voor calcium +120 mV ECa +70 mV ENa 0 mV calcium ion: z = +2 Vrust -80 mV -90 mV EK

Ca2+ calcium en contractie Collee 5 + Calcium Induced Calcium Release Force (nN) 100 msec Collee 5

Ionstromen inwaarts/ depolariserend uitwaarts/ repolariserend

Geleidingssysteem van het hart sinusknoop linkerboezem rechterboezem AV knoop bundel van His rechterkamer bundelvertakkingen linkerkamer Purkinje systeem

Prikkelvoortgeleiding in het hart linkerboezem sinusknoop bundel van His rechterboezem bundelvertakkingen AV knoop linkerkamer Purkinje systeem rechterkamer

Prikkelvoortgeleiding in het hart Electrocardiogram (ECG) College 5 8E020 Inleiding Meten tijd (ms) Malmivuo & Plonsey, 1995

Prikkelvoortgeleiding in het hart sinusknoop Electrocardiogram (ECG) College 5 8E020 Inleiding Meten tijd (ms) Malmivuo & Plonsey, 1995

Prikkelvoortgeleiding in het hart sinusknoop boezems Electrocardiogram (ECG) College 5 8E020 Inleiding Meten tijd (ms) Malmivuo & Plonsey, 1995

Prikkelvoortgeleiding in het hart sinusknoop boezems AV knoop Electrocardiogram (ECG) College 5 8E020 Inleiding Meten tijd (ms) Malmivuo & Plonsey, 1995

Prikkelvoortgeleiding in het hart sinusknoop boezems AV knoop bundel van His Electrocardiogram (ECG) College 5 8E020 Inleiding Meten tijd (ms) Malmivuo & Plonsey, 1995

Prikkelvoortgeleiding in het hart sinusknoop boezems AV knoop bundel van His bundelvertakkingen Electrocardiogram (ECG) College 5 8E020 Inleiding Meten tijd (ms) Malmivuo & Plonsey, 1995

Prikkelvoortgeleiding in het hart sinusknoop boezems AV knoop bundel van His bundelvertakkingen Purkinje systeem Electrocardiogram (ECG) College 5 8E020 Inleiding Meten tijd (ms) Malmivuo & Plonsey, 1995

Prikkelvoortgeleiding in het hart sinusknoop boezems AV knoop bundel van His bundelvertakkingen Purkinje systeem kamers (endocard) Electrocardiogram (ECG) College 5 8E020 Inleiding Meten tijd (ms) Malmivuo & Plonsey, 1995

Prikkelvoortgeleiding in het hart sinusknoop boezems AV knoop bundel van His bundelvertakkingen Purkinje systeem kamers (endocard) kamers (epicard) Electrocardiogram (ECG) College 5 8E020 Inleiding Meten tijd (ms) Malmivuo & Plonsey, 1995

Gap junctions College 5

grotere deeltjes kleine ionen Gap junctions

- - - - - - Voortgeleiding + + + + + + sterke koppeling zwakke koppeling

Excitability recovered Refractaire periode +20mv Excitability recovered threshold -90mv Inexcitable Period 250 ms

Hartspiercel

Nobel prize 1963 Sir Alan Lloyd Hodgkin Sir Andrew Huxley