Postsynaptisches Potenzial - Postsynaptic potential

Postsynaptische Potentiale sind Veränderungen des Membranpotentials des postsynaptischen Terminals einer chemischen Synapse . Postsynaptische Potenziale sind abgestufte Potenziale und sollten nicht mit Aktionspotenzialen verwechselt werden, obwohl ihre Funktion darin besteht, Aktionspotenziale zu initiieren oder zu hemmen. Sie werden durch das präsynaptische Neuron verursacht, das Neurotransmitter aus dem terminalen Bouton am Ende eines Axons in den synaptischen Spalt freisetzt . Die Neurotransmitter binden an Rezeptoren am postsynaptischen Terminal, das im Falle einer neuromuskulären Verbindung ein Neuron oder eine Muskelzelle sein kann . Diese werden zusammenfassend als postsynaptische Rezeptoren bezeichnet, da sie sich auf der Membran der postsynaptischen Zelle befinden.

Die Rolle der Ionen

Eine Möglichkeit, wie Rezeptoren auf die Bindung durch einen Neurotransmitter reagieren können, besteht darin, einen Ionenkanal zu öffnen oder zu schließen, der es Ionen ermöglicht, in die Zelle einzutreten oder sie zu verlassen. Es sind diese Ionen, die das Membranpotential verändern. Ionen unterliegen zwei Hauptkräften, der Diffusion und der elektrostatischen Abstoßung . Ionen tendieren zu ihrem Gleichgewichtspotential , das ist der Zustand, in dem die Diffusionskraft die Kraft der elektrostatischen Abstoßung aufhebt. Wenn sich eine Membran auf ihrem Gleichgewichtspotential befindet, gibt es keine Nettobewegung von Ionen mehr. Zwei wichtige Gleichungen, die Membranpotentialunterschiede basierend auf Ionenkonzentrationen bestimmen können, sind die Nernst-Gleichung und die Goldman-Gleichung .

Beziehung zu Aktionspotentialen

Neuronen haben ein Ruhepotential von etwa –70 mV. Wenn die Öffnung des Ionenkanals zu einer Nettozunahme positiver Ladung über die Membran führt, wird die Membran als depolarisiert bezeichnet , da das Potenzial sich Null nähert. Dies ist ein exzitatorisches postsynaptisches Potenzial (EPSP), da es das Potenzial des Neurons näher an seine Auslöseschwelle (etwa –55 mV) bringt.

Führt die Öffnung des Ionenkanals hingegen zu einem Nettogewinn an negativer Ladung, verschiebt dies das Potential weiter von Null weg und wird als Hyperpolarisation bezeichnet . Dies ist ein hemmendes postsynaptisches Potenzial (IPSP), da es die Ladung über die Membran weiter von der Zündschwelle entfernt ändert.

Neurotransmitter sind nicht von Natur aus erregend oder hemmend: Verschiedene Rezeptoren für denselben Neurotransmitter können verschiedene Arten von Ionenkanälen öffnen.

EPSPs und IPSPs sind vorübergehende Veränderungen des Membranpotentials, und EPSPs, die aus einer Transmitterfreisetzung an einer einzelnen Synapse resultieren, sind im Allgemeinen viel zu klein, um einen Spike im postsynaptischen Neuron auszulösen. Ein Neuron kann jedoch synaptische Eingaben von Hunderten, wenn nicht Tausenden anderer Neuronen mit unterschiedlichen gleichzeitigen Eingaben erhalten, so dass die kombinierte Aktivität afferenter Neuronen große Schwankungen des Membranpotentials oder unterschwellige Membranpotentialoszillationen verursachen kann . Wenn die postsynaptische Zelle ausreichend depolarisiert ist, tritt ein Aktionspotential auf. Beispielsweise treten bei niederschwelligen Spitzen Depolarisationen durch den T-Typ Calciumkanal bei niedrigen negativen Membrandepolarisationen auf, was dazu führt, dass das Neuron die Schwelle erreicht. Aktionspotentiale werden nicht bewertet; sie sind Alles-oder-nichts-Antworten.

Beendigung

Postsynaptische Potentiale werden beendet, wenn sich der Neurotransmitter von seinem Rezeptor löst. Der Rezeptor kann dann in seinen vorherigen Strukturzustand zurückkehren. Ionenkanäle, die der Rezeptor bei der Bindung des Neurotransmitters geöffnet hatte, schließen sich nun. Sobald die Kanäle geschlossen sind, kehren die Ionen in ihre Gleichgewichtszustände zurück und die Membran wird auf ihr Gleichgewichtspotential zurückgeführt.

Algebraische Summation

Postsynaptische Potentiale unterliegen einer räumlichen und/oder zeitlichen Summation.

Räumliche Summation : Wenn eine Zelle an zwei nahe beieinander liegenden Synapsen Input empfängt, addieren sich ihre postsynaptischen Potenziale. Wenn die Zelle zwei exzitatorische postsynaptische Potentiale empfängt, verbinden sie sich, so dass das Membranpotential durch die Summe der beiden Änderungen depolarisiert wird. Liegen zwei Hemmpotentiale vor, summieren sie sich ebenfalls, und die Membran wird um diesen Betrag hyperpolarisiert. Wenn die Zelle sowohl hemmende als auch erregende postsynaptische Potenziale empfängt, können sie sich aufheben oder eines kann stärker sein als das andere, und das Membranpotenzial ändert sich um die Differenz zwischen ihnen.

Zeitliche Summation : Wenn eine Zelle zeitlich nahe beieinander liegende Eingaben empfängt, werden sie auch addiert, selbst wenn sie von derselben Synapse stammen. Wenn also ein Neuron ein erregendes postsynaptisches Potential erhält und dann das präsynaptische Neuron erneut feuert, wodurch ein weiteres EPSP entsteht, dann wird die Membran der postsynaptischen Zelle durch die Gesamtheit der EPSPs depolarisiert.

Siehe auch

Externe Links