Войти
График, показывающий влияние ВПСП и IPSP на мембранный потенциал. Синаптический потенциал относится к разности потенциалов на постсинаптической мембране, которая возникает в результате действия нейротрансмиттеров в синапсе нейронов. Другими словами, это «входящий» сигнал, который получает нейрон. Есть две формы синаптического потенциала: возбуждающий и тормозной. Тип создаваемого потенциала зависит как от постсинаптического рецептора, в частности от изменений проводимости ионных каналов в постсинаптической мембране, так и от природы высвобождаемого нейромедиатора. Возбуждающие постсинаптические потенциалы (ВПСП) деполяризуют мембрану и перемещают потенциал ближе к порогу для генерирования потенциала действия. Тормозящие постсинаптические потенциалы (IPSP) гиперполяризуют мембрану и перемещают потенциал дальше от порогового значения, снижая вероятность возникновения потенциала действия. Возбуждающий постсинаптический потенциал, скорее всего, будет осуществляться нейротрансмиттерами глутаматом и ацетилхолином, в то время как ингибирующий постсинаптический потенциал, скорее всего, будет осуществляться нейротрансмиттерами гамма-аминомасляной кислотой (ГАМК) и глицином. Чтобы деполяризовать нейрон в достаточной степени, чтобы вызвать потенциал действия, должно быть достаточно ВПСП, чтобы деполяризовать постсинаптическую мембрану от ее мембранного потенциала покоя до ее порогового значения и уравновесить одновременные IPSP, которые гиперполяризуют мембрану. В качестве примера рассмотрим нейрон с мембранным потенциалом покоя -70 мВ (милливольт) и порогом -50 мВ. Его необходимо поднять на 20 мВ, чтобы преодолеть порог и сработать потенциал действия. Нейрон будет учитывать все многочисленные входящие возбуждающие и тормозящие сигналы посредством суммативной нейронной интеграции, и если результатом будет увеличение на 20 мВ или более, возникнет потенциал действия.
Генерация как ВПСП, так и IPSP зависит от высвобождения нейротрансмиттеров из терминальной кнопки пресинаптического нейрона. Первая фаза генерации синаптического потенциала одинакова как для возбуждающего, так и для тормозного потенциалов. Когда потенциал действия проходит через пресинаптический нейрон, деполяризация мембраны вызывает открытие потенциалзависимых кальциевых каналов. Следовательно, ионы кальция проникают в клетку, продвигая везикулы, заполненные нейротрансмиттерами, к конечной кнопке. Эти везикулы сливаются с мембраной, высвобождая нейромедиатор в синаптическую щель. Освободившийся нейротрансмиттер затем связывается со своим рецептором на постсинаптическом нейроне, вызывая возбуждающий или тормозной ответ. ВПСП на постсинаптическом нейроне возникают в результате связывания основного возбуждающего нейромедиатора, глутамата, с его соответствующими рецепторами на постсинаптической мембране. Напротив, IPSP индуцируются связыванием ГАМК (гамма-аминомасляная кислота) или глицина.
Синаптические потенциалы невелики, и для достижения порогового значения их необходимо суммировать. Это означает, что одного EPSP / IPSP обычно недостаточно для запуска потенциала действия. Двумя способами, которыми синаптические потенциалы могут складываться, потенциально образуя потенциал действия, являются пространственное суммирование и временное суммирование. Пространственное суммирование относится к нескольким возбуждающим стимулам из разных синапсов, сходящимся к одному и тому же постсинаптическому нейрону в одно и то же время, чтобы достичь порога, необходимого для достижения потенциала действия. Временное суммирование относится к последовательным возбуждающим стимулам в одном и том же месте постсинаптического нейрона. Оба типа суммирования являются результатом сложения многих возбуждающих потенциалов; разница заключается в том, приходят ли несколько стимулов из разных мест в одно и то же время (пространственное) или в разное время из одного и того же места (временное). Суммирование называют «перетягиванием каната, вызванным нейротрансмиттерами» между возбуждающими и тормозящими стимулами. Независимо от того, комбинируются ли эффекты в пространстве или во времени, они оба являются аддитивными свойствами, которые требуют, чтобы множество стимулов действовали вместе, чтобы достичь порога. Синаптические потенциалы, в отличие от потенциалов действия, быстро деградируют по мере удаления от синапса. Это касается как возбуждающих, так и тормозных постсинаптических потенциалов.
Синаптические потенциалы не статичны. Понятие синаптической пластичности относится к изменениям синаптического потенциала. Синаптический потенциал со временем может становиться сильнее или слабее, в зависимости от нескольких факторов. Количество выпущенных нейротрансмиттеров может сыграть большую роль в будущей силе потенциала этого синапса. Кроме того, рецепторы на постсинаптической стороне также играют роль как по их количеству, так и по составу и физической ориентации. Некоторые из этих механизмов зависят от изменений как пресинаптических, так и постсинаптических нейронов, что приводит к длительной модификации синаптического потенциала. Сила изменений синаптических потенциалов в нескольких синапсах должна регулироваться должным образом. В противном случае активность всей нейронной цепи станет неконтролируемой.
В последние годы было проведено множество исследований о том, как продлить действие синаптического потенциала и, что более важно, как увеличить или уменьшить его амплитуду. Повышение синаптического потенциала будет означать, что для получения такого же или большего эффекта потребуется меньшее количество, что может иметь далеко идущие медицинские применения. Исследования показывают, что это долгосрочное потенцирование или, в случае тормозных синапсов, долгосрочное угнетение синапса происходит после продолжительной стимуляции двух нейронов одновременно. Известно, что долгосрочное потенцирование играет важную роль в памяти и обучении, что может быть полезно при лечении таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера.
Создание синаптического потенциала связано с теориями, лежащими в основе разности потенциалов и тока через проводник. Когда потенциал действия срабатывает в дендритном отростке, где потенциал действия инициируется от пресинаптического терминала к постсинаптическому окончанию. Этот потенциал действия затем переносится по длине дендрита, а затем распространяется по длине аксона, чтобы получить пресинаптический терминал, чтобы затем увековечить процесс. Фактически, этот процесс протекает гораздо сложнее, чем может показаться на первый взгляд. Потенциал действия на самом деле возникает из-за синаптического потенциала через мембрану нейрона. Разница потенциалов между нейроном внутри и снаружи нейрона - это то, что заставит этот процесс произойти, как только он будет запущен.
Во-первых, нам нужно понять, как реальный нейрон создает это различие на своей мембране. Во-первых, он делает это за счет сильной зависимости от ионов как в ячейке, так и за ее пределами. Ион калия (K +) является наиболее важным ионом для этого процесса установки мембранного потенциала, который представляет собой разность потенциалов во внутренней и внешней частях нейрона. Второй по важности ион - это натрий (Na +), и этот ион наиболее заметен вне клетки. Когда есть большая концентрация ионов натрия вне ячейки и большая концентрация ионов калия внутри ячейки, это вызовет небольшой отрицательный заряд внутри ячейки. Это различие через мембрану - это то, что нейрон использует для фактического выполнения работы по отправке сообщений от аксонного холма нейрона на всем пути вниз к пресинаптическому окончанию, а затем к постсинаптическому окончанию из-за высвобождения нейротрансмиттера в синаптическую щель..
