Постсинаптический потенциал - Postsynaptic potential

Постсинаптические потенциалы - это изменения мембранного потенциала постсинаптического окончания химического синапса . Постсинаптические потенциалы - это ступенчатые потенциалы , и их не следует путать с потенциалами действия, хотя их функция заключается в инициировании или подавлении потенциалов действия. Они вызваны тем, что пресинаптический нейрон высвобождает нейротрансмиттеры из терминального бутона на конце аксона в синаптическую щель . Нейромедиаторы связываются с рецепторами на постсинаптическом окончании, которым может быть нейрон или мышечная клетка в случае нервно-мышечного соединения . Их вместе называют постсинаптическими рецепторами, поскольку они находятся на мембране постсинаптической клетки.

Роль ионов

Один из способов, которым рецепторы могут реагировать на связывание с нейротрансмиттером, - это открытие или закрытие ионного канала, позволяя ионам проникать в клетку или покидать ее. Именно эти ионы изменяют мембранный потенциал. Ионы подвержены двум основным силам: диффузии и электростатическому отталкиванию . Ионы будут стремиться к своему равновесному потенциалу , то есть состоянию, когда сила диффузии нейтрализует силу электростатического отталкивания. Когда мембрана находится в состоянии равновесия, движение ионов больше не происходит. Два важных уравнений , которые могут определить мембранные разности потенциалов на основе концентрации ионов являются Нернста Уравнение и Голдман уравнение .

Связь с потенциалами действия

Нейроны имеют потенциал покоя около -70 мВ. Если открытие ионного канала приводит к чистому увеличению положительного заряда через мембрану, говорят, что мембрана деполяризована , поскольку потенциал приближается к нулю. Это возбуждающий постсинаптический потенциал (ВПСП), поскольку он приближает потенциал нейрона к его порогу срабатывания (около -55 мВ).

Если, с другой стороны, открытие ионного канала приводит к чистому увеличению отрицательного заряда, это сдвигает потенциал дальше от нуля и называется гиперполяризацией . Это тормозящий постсинаптический потенциал (IPSP), так как он изменяет заряд через мембрану, чтобы быть дальше от порога срабатывания.

Нейротрансмиттеры по своей природе не являются возбуждающими или тормозящими: разные рецепторы одного и того же нейромедиатора могут открывать разные типы ионных каналов.

ВПСП и IPSP представляют собой временные изменения мембранного потенциала, а ВПСП, возникающие в результате высвобождения передатчика в одном синапсе, обычно слишком малы, чтобы вызвать спайк в постсинаптическом нейроне. Однако нейрон может получать синаптические входы от сотен, если не тысяч, других нейронов с различным количеством одновременных входных сигналов, поэтому комбинированная активность афферентных нейронов может вызывать большие колебания мембранного потенциала или подпороговые колебания мембранного потенциала . Если постсинаптическая клетка достаточно деполяризована, возникает потенциал действия . Например, в низкопороговых спайках деполяризация кальциевым каналом Т-типа происходит при низкой отрицательной деполяризации мембраны, в результате чего нейрон достигает порогового значения. Потенциалы действия не оцениваются; это ответы "все или ничего".

Прекращение

Постсинаптические потенциалы прекращаются, когда нейротрансмиттер отсоединяется от своего рецептора. После этого рецептор может вернуться в свое предыдущее структурное состояние. Ионные каналы, которые были открыты рецептором, когда к нему был привязан нейромедиатор, теперь закрываются. Как только каналы закрываются, ионы возвращаются в свое равновесное состояние, а мембрана возвращается к своему равновесному потенциалу.

Алгебраическое суммирование

Постсинаптические потенциалы подлежат суммированию, пространственно и / или временно.

Пространственное суммирование : если клетка получает входные данные в двух синапсах, которые находятся рядом друг с другом, их постсинаптические потенциалы складываются. Если клетка получает два возбуждающих постсинаптических потенциала, они объединяются, так что мембранный потенциал деполяризуется суммой двух изменений. Если есть два тормозных потенциала, они также суммируются, и мембрана гиперполяризуется на эту величину. Если клетка получает как тормозной, так и возбуждающий постсинаптические потенциалы, они могут нейтрализоваться, или один может быть сильнее другого, и мембранный потенциал изменится на разницу между ними.

Временное суммирование : когда ячейка получает входные данные, близкие друг к другу по времени, они также суммируются, даже если из одного и того же синапса. Таким образом, если нейрон получает возбуждающий постсинаптический потенциал, а затем пресинаптический нейрон срабатывает снова, создавая другой ВПСП, то мембрана постсинаптической клетки деполяризуется на все ВПСП.

Смотрите также

внешние ссылки