Постсинаптический потенциал
Постсинаптические потенциалы — это изменения мембранного потенциала постсинаптического окончания химического синапса . Постсинаптические потенциалы представляют собой градуированные 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 терминале, которым может быть нейрон или мышечная клетка в случае нервно-мышечного соединения . Их все вместе называют постсинаптическими рецепторами, поскольку они находятся на мембране постсинаптической клетки.
Роль ионов
[ редактировать ] |
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 подвергаются действию двух основных сил: диффузии и электростатического отталкивания . Ионы будут стремиться к своему равновесному потенциалу , то есть к состоянию, в котором сила диффузии компенсирует силу электростатического отталкивания. Когда мембрана достигает равновесного потенциала, чистого движения ионов больше нет. Двумя важными уравнениями, которые могут определить разность мембранных потенциалов на основе концентрации ионов, являются уравнение Нернста и уравнение Гольдмана . [1] [2]
Связь с потенциалами действия
[ редактировать ]Нейроны имеют потенциал покоя около -70 мВ. Если открытие ионного канала приводит к увеличению положительного заряда на мембране, говорят, что мембрана деполяризована , поскольку потенциал приближается к нулю. Это возбуждающий постсинаптический потенциал (ВПСП), поскольку он приближает потенциал нейрона к 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 (ТПСП), поскольку он меняет заряд на мембране, чтобы он находился дальше от порога срабатывания.
Нейромедиаторы по своей сути не являются возбуждающими или тормозящими: разные рецепторы одного и того же нейромедиатора могут открывать разные типы ионных каналов. [3]
ВПСП и ТПСП представляют собой временные изменения мембранного потенциала, а ВПСП, возникающие в результате высвобождения медиатора 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 разным количеством одновременных входов, поэтому совместная активность афферентных нейронов может вызывать большие колебания мембранного потенциала или подпороговые колебания мембранного потенциала . Если постсинаптическая клетка достаточно деполяризована, потенциал действия возникает . Например, при низкопороговых спайках деполяризация кальциевого канала Т-типа происходит при низких отрицательных деполяризациях мембраны, в результате чего нейрон достигает порога. Потенциалы действия не оцениваются; это ответы «все или ничего».
Прекращение действия
[ редактировать ]Постсинаптические потенциалы начинают прекращаться, когда нейромедиатор отделяется от своего рецептора. Затем рецептор может вернуться в свое предыдущее структурное состояние. Ионные каналы, которые были открыты рецептором, когда с ним был связан нейромедиатор, теперь закрываются. Как только каналы закрываются, ионы возвращаются в свое равновесное состояние, а мембрана возвращается к равновесному потенциалу.
Алгебраическое суммирование
[ редактировать ]Постсинаптические потенциалы подлежат суммированию в пространстве и/или во времени.
Пространственное суммирование : если клетка получает входные данные от двух синапсов, расположенных 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 уравновешиваться или один может быть сильнее другого, и мембранный потенциал будет меняться на разницу между ними.
Временное суммирование : когда ячейка получает входные данные, близкие 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 снова срабатывает, создавая еще один ВПСП, то мембрана постсинаптической клетки деполяризуется суммой ВПСП.
См. также
[ редактировать ]- Потенциал действия
- Электрофизиология
- Уравнение Гольдмана
- Мембранный потенциал
- Уравнение Нернста
- Нейрон
- нейротрансмиссия
- Постсинаптический
- Синапс
- Потенциал торцевой пластины
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Постсинаптические + потенциалы Национальной медицинской библиотеки США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Хенли, Кейси (01 января 2021 г.). «Постсинаптические потенциалы» .
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Пауэлл, Кэролин Л.; Браун, Ангус М. (01 марта 2021 г.). «Пересмотр классического эксперимента: проницаемость мембраны меняется во время потенциала действия» . Достижения в области физиологического образования . 45 (1): 178–181. дои : 10.1152/advan.00188.2020 . ISSN 1043-4046 .
- ^ Спитцер, Николас К. (2015). «Переключение нейромедиаторов? Неудивительно» . Нейрон . 86 (5). Эльзевир Б.В.: 1131–1144. дои : 10.1016/j.neuron.2015.05.028 . ISSN 0896-6273 . ПМЦ 4458710 .