Синаптический потенциал
Синаптический потенциал относится к разности потенциалов в постсинаптической мембране, которая возникает в результате действия нейротрансмиттеров на синапсе нейрона. [ 1 ] Другими словами, это «входящий» сигнал, который получает нейрон. Существует две формы синаптического потенциала: возбуждающий и ингибирующий. Тип произведенного потенциала зависит как от постсинаптического рецептора, точнее, от изменений в проводимости ионных каналов в пост -синаптической мембране и природа высвобождаемого нейротрансмиттера. Возбуждающие пост-синаптические потенциалы (EPSP) деполяризуют мембрану и перемещают потенциал ближе к порогу для потенциала действия получения . Ингибирующие постсинаптические потенциалы (IPSP) гиперполяризуют мембрану и перемещают потенциал дальше от порога, уменьшая вероятность возникновения потенциала действия. [ 2 ] Возыскательный пост синаптический потенциал, скорее всего, будет осуществляться нейротрансмиттером глутаматом и ацетилхолином, в то время как ингибирующий пост синаптический потенциал, скорее всего, будет осуществляться нейротрансмиттеров гамма-аминобитирической кислотой (ГАБА) и глицин. [ 3 ] Чтобы деполяризовать нейрон достаточно, чтобы вызвать потенциал действия, должно быть достаточно EPSP для деполяризации постсинаптической мембраны от его мембранного потенциала покоя до его порога и уравновешивания одновременных IPSP, которые гиперполяризуют мембрану. В качестве примера рассмотрим нейрон с покоящейся мембранной потенциалом -70 мВ (милливолты) и порогом -50 мВ. Он должен быть поднят на 20 мВ, чтобы пройти порог и выпустить потенциал действия. Нейрон будет учитывать все многие входящие возбуждающие и ингибирующие сигналы посредством суммирующей нейронной интеграции, и, если результат будет увеличиваться на 20 мВ или более, возникнет потенциал действия.
Как EPSP, так и IPSPS зависят от высвобождения нейротрансмиттеров из терминальной кнопки пресинаптического нейрона. Первая фаза генерации синаптического потенциала одинакова как для возбуждающих, так и для ингибирующих потенциалов. В качестве потенциала действия проходит через пресинаптический нейрон, деполяризация мембраны вызывает открытие кальциевых каналов, управляемых напряжением. Следовательно, ионы кальция попадают в клетку, способствуя заполненным нейротрансмиттером везикул, чтобы перейти к кнопке терминала. Эти пузырьки сливаются с мембраной, выпуская нейротрансмиттер в синаптическую расщелину. Затем высвобождаемый нейротрансмиттер связывается с его рецептором на постсинаптическом нейроне, вызывающем возбуждающий или ингибирующий ответ. EPSP на постсинаптическом нейроне возникают в результате основного возбуждающего нейротрансмиттера, глутамата, связывающегося с соответствующими рецепторами на постсинаптической мембране. Напротив, IPSP индуцируется связыванием ГАМК (гамма-аминобутирическая кислота) или глицин. [ 4 ]
Синаптические потенциалы небольшие, и многие из них необходимы для складывания, чтобы достичь порога . Это означает, что одного EPSP/IPSP обычно недостаточно, чтобы вызвать потенциал действия. Двумя способами, которыми синаптические потенциалы могут добавить, чтобы потенциально сформировать потенциал действия, являются пространственным суммированием и временным суммированием . [ 5 ] Пространственное суммирование относится к нескольким возбуждающим стимулам из разных синапсов, сходящихся на одном и том же постсинаптическом нейроне в то же время, чтобы достичь порога, необходимого для достижения потенциала действия. Временное суммирование относится к последовательным возбуждающим стимулам в том же месте постсинаптического нейрона. Оба типа суммирования являются результатом объединения многих возбуждающих потенциалов; Разница заключается в том, поступают ли множественные стимулы из разных мест одновременно (пространственное) или в разное время от одного и того же местоположения (временного). Суммирование упоминалось как «нейротрансмиттер, индуцированный перетягивание каната» между возбуждающими и ингибирующими стимулами. Независимо от того, объединяются ли эффекты в пространстве или во времени, они являются аддитивными свойствами, которые требуют много стимулов, действующих вместе для достижения порога. Синаптические потенциалы, в отличие от потенциалов действия, быстро разлагаются, когда они уходят от синапса. Это относится как к возбуждающим, так и для ингибирующих постсинаптических потенциалов.
Синаптические потенциалы не являются статичными. Концепция синаптической пластичности относится к изменениям синаптического потенциала. [ 6 ] Синаптический потенциал может стать сильнее или слабее с течением времени, в зависимости от нескольких факторов. Количество выпущенных нейротрансмиттеров может сыграть большую роль в будущей силе потенциала этого синапса. Кроме того, рецепторы на пост-синаптической стороне также играют роль, как в их числах, так и в физической ориентации. Некоторые из этих механизмов основаны на изменениях как пресинаптических, так и постсинаптических нейронов, что приводит к длительной модификации синаптического потенциала. [ 7 ] Сила изменений в синаптических потенциалах в разных синапсах должна регулироваться должным образом. В противном случае деятельность по всему нейронному кругу станет неконтролируемой. [ 8 ]
В последние годы было проведено множество исследований о том, как продлить эффекты синаптического потенциала, и, что более важно, как улучшить или уменьшить его амплитуду. Усиление синаптического потенциала будет означать, что потребуется меньше, чтобы иметь тот же или больший эффект, который может иметь далеко идущие медицинские применения. Исследование указывает на то, что это долгосрочное потенцирование или в случае ингибирующих синапсов долгосрочная депрессия синапса происходит после длительной стимуляции двух нейронов одновременно. Известно, что долгосрочное потенцирование играет роль в памяти и обучении, что может быть полезно при лечении таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера.
Синаптический потенциальный механизм
[ редактировать ]То, как создается синаптический потенциал, включает в себя теории различий в потенциале и токе через проводник. Когда потенциал действия стреляет в дендритный позвоночник, где потенциал действия инициируется из пресинаптического терминала в пост -синаптический терминал. Затем этот потенциал действия переносятся по длине дендрита, а затем распространяется по длине аксона, чтобы привлечь пресинаптический терминал, а затем увековечить процесс. [ 9 ] То, как этот процесс на самом деле происходит, является более сложным, чем может показаться на первый взгляд. Потенциал действия фактически происходит из -за синаптического потенциала через мембрану нейрона. Разница потенциалов между внутренней частью нейрона и внешней стороны нейрона - это то, что приведет к тому, что этот процесс будет происходить после его начала. [ 3 ]
Во -первых, нам должно потребоваться понимание того, как фактический нейрон создает эту разницу в своей мембране. Сначала это происходит, имея сильную зависимость от ионов как в ячейке, так и за пределами клетки. Ионовый калий (K+) является наиболее важным ионом для этого процесса установки мембранного потенциала, который разница в потенциале во внутренней и внешней части нейрона. [ 10 ] Вторым по величине ионом является натрий (Na+), и этот ион наиболее заметен за пределами клетки. При большей концентрации ионов натрия за пределами клетки и большую концентрацию ионов калия внутри клетки это приведет к тому, что в клетке присутствует небольшой отрицательный заряд. Эта разница в мембране - это то, что нейрон использует для фактического выполнения работы по отправке сообщений с холма аксона нейрона вплоть до пресинаптического терминала, а затем до постсинаптического терминала из -за высвобождения нейротрансмиттера в синаптическое расщепление Полем [ 3 ]
Смотрите также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Синаптический потенциал» . FreeDictionary.com . Получено 2019-10-23 .
- ^ Purves, Dale; Августин, Джордж Дж.; Фицпатрик, Дэвид; Кац, Лоуренс С.; Ламантия, Энтони-Самуэль; Макнамара, Джеймс О.; Уильямс, С. Марк (2001). «Возбуждающие и ингибирующие постсинаптические потенциалы» . Нейробиология. 2 -е издание .
- ^ Jump up to: а беременный в Альбертс, Брюс, автор. (2018-11-19). Основная клеточная биология . ISBN 9780393680393 Полем OCLC 1105823850 .
{{cite book}}:|last=Имеет общее имя ( справка ) CS1 Maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Mel, BW (2001-01-01), «Нейроны и дендриты: интеграция информации» , в Smelser, Neil J.; Baltes, Paul B. (Eds.), Международная энциклопедия социальных и поведенческих наук , Pergamon, pp. 10600–10605, ISBN 9780080430768 Получено 2019-09-24
- ^ "Синапсы" .
- ^ Цукер, Роберт С.; Regehr, Wade G. (март 2002 г.). «Краткосрочная синаптическая пластичность». Ежегодный обзор физиологии . 64 (1): 355–405. doi : 10.1146/annurev.physiol.64.092501.114547 . ISSN 0066-4278 . PMID 11826273 .
- ^ Люшер, Кристиан; Маленка, Роберт С. (2012). «Рецептор NMDA-зависимого долгосрочного потенцирования и долгосрочной депрессии (LTP/LTD)» . Перспективы Cold Spring Harbor в биологии . 4 (6): A005710. doi : 10.1101/cshperspect.a005710 . ISSN 1943-0264 . PMC 3367554 . PMID 22510460 .
- ^ Эббот, LF; Нельсон, Сача Б. (2000). «Синаптическая пластичность: укрощение зверя». Nature Neuroscience . 3 (11): 1178–1183. doi : 10.1038/81453 . ISSN 1546-1726 . PMID 11127835 . S2CID 2048100 .
- ^ Кандель, Эрик Р. (2020). Неупомянутый ум: что необычные мозги говорят нам о себе . Робинсон. ISBN 978-1472140869 Полем OCLC 1089435075 .
- ^ Ling, G.; Джерард, RW (декабрь 1949 г.). «Нормальный мембранный потенциал лягушек Сарториуса». Журнал клеточной и сравнительной физиологии . 34 (3): 383–396. doi : 10.1002/jcp.1030340304 . ISSN 0095-9898 . PMID 15410483 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Mel, BW (2001-01-01), Smelser, Neil J.; Baltes, Paul B. (Eds.), «Нейроны и дендриты: интеграция информации», Международная энциклопедия социальных и поведенческих наук , Pergamon, с. 10600–10605, ISBN 9780080430768 , Получено 2019-09-24
- Nicoll, Ra & Roche, KW (2013). Долгосрочное потенцирование. Очистить лук. Нейрофармакология, 7418-22.
- Журнал нейробиологии. Увеличенная активность белкового белка, связывающая элемент CAMP, увеличивает возбудимость нейронов, долгосрочное потенцирование гиппокампа и классическое кондиционирование глазных мышей у мышей, ведущих на предупреждение. Агнес Груарт, Ева Бенито, Хосе М. Дельгадо-Гарсия и Ангел Барко.
- Нейробиология. Второе издание. Purves D., Augustine GJ, Fitzpatrick D и др., Редакторы. Sunderland (MA): Sinauer Associates, 2001.
- https://michaeldmann.net/mann13.html
- Мэтьюз, Гэри (1999-11-05). Введение в нейробиологию . Джон Уайли и сыновья, включенные. п. 243. ISBN 9780632044146 .