Основное свойство возбуждающего постсинаптического потенциала. Возбуждающие и тормозные постсинаптические потенциалы (впсп и тпсп)

Тормозные синапсы открывают в основном хлорные каналы, что позволяет ионам хлора легко проходить через мембрану. Чтобы понять, как тормозные синапсы тормозят постсинаптический нейрон, нужно вспомнить, что мы знаем о потенциале Нернста для ионов Сl-. Мы рассчитали, что он равен примерно -70 мВ. Этот потенциал отрицательнее, чем мембранный потенциал покоя нейрона, равный -65 мВ. Следовательно, открытие хлорных каналов будет способствовать движению отрицательно заряженных ионов Сl- из внеклеточной жидкости внутрь. Это сдвигает мембранный потенциал в направлении более отрицательных значений по сравнению с покоем приблизительно до уровня -70 мВ.

Открытие калиевых каналов позволяет положительно заряженным ионам К+ двигаться наружу, что приводит к большей отрицательности внутри клетки, чем в покое. Таким образом, оба события (вход ионов Сl- в клетку и выход ионов К+ из нее) увеличивают степень внутриклеточной отрицательности. Этот процесс называют гиперполяризацией. Увеличение отрицательности мембранного потенциала по сравнению с его внутриклеточным уровнем в покое тормозит нейрон, поэтому выход значений отрицательности за пределы исходного мембранного потенциала покоя называют тормозным постсинаптическим потенциалом (ТПСП).

На рисунке показано влияние активации тормозных синапсов , позволяющих ионам Сl-входить в клетку и/или ионам К+ выходить из нее, на мембранный потенциал. При этом он сдвигается от значения -65 мВ до более отрицательного значения -70 мВ. Этот мембранный потенциал на 5 мВ отрицательнее, чем в покое, и, следовательно, проведение нервного сигнала через синапс тормозит ТПСП, равный -5 мВ.

Пресинаптическое торможение

Кроме постсинаптического торможения , вызываемого тормозными синапсами, действующими на мембране нейрона, часто происходит торможение другого типа, которое развивается на пресинаптических терминалях, прежде чем сигнал достигает синапса. Этот тип торможения, называемый пресинаптическим торможением, осуществляется следующим путем.

Причиной пресинаптического торможения является выделение тормозного медиатора на наружную поверхность пресинаптических нервных волокон, прежде чем их собственные окончания достигнут поверхности постсинаптического нейрона. В большинстве случаев тормозным медиатором является ГАМК. При этом развивается специфический эффект, связанный с открытием анионных каналов, что позволяет большому числу ионов СГ диффундировать в терминальное волокно. Отрицательные заряды этих ионов тормозят синаптическое проведение, нейтрализуя большую часть возбуждающего эффекта положительно заряженных ионов Na+, которые также входят в терминальные волокна, когда здесь возникает потенциал действия.

Пресинаптическое торможение происходит во многих сенсорных путях нервной системы. Смежные сенсорные волокна часто взаимно тормозят друг друга, что сводит к минимуму боковое распространение и смешивание сигналов в чувствительных трактах.

Медиатор, находящийся в пузырьках, выделяется в синаптическую щель с помощью экзоцитоза Его выделение происходит небольшими порциями – квантами . Небольшое количество квантов выходит из окончания и в состоянии покоя. Когда нервный импульс, т.е. ПД, достигает пресинаптического окончания, происходит деполяризация его пресинаптической мембраны. Открываются ее кальциевые каналы и ионы кальция входят в синаптическую бляшку. Начинается выделение большого количества квантов нейромедиатора. Молекулы медиатора диффундируют через синаптическую щель к постсинаптической мембране и взаимодействуют с её хеморецепторами. В результате образования комплексов медиатор-рецептор, в субсинаптической мембране начинается синтез так называемых вторичных посредников (в частности, цАМФ). Эти посредники активируют ионные каналы постсинаптической мембраны. Поэтому такие каналы называют хемозависимыми или рецепторуправляемыми. Т.е. они открываются при действии ФАВ на хеморецепторы. В результате открывания каналов изменяется потенциал субсинаптической мембраны. Такое изменение называется постсинаптическим потенциалом.

В ЦНС возбуждающими являются холин-, адрен-, дофамин-, серотонинергические синапсы и некоторые другие. При взаимодействии их медиаторов с соответствующими рецепторами, открываются хемозависимые натриевые каналы. Ионы натрия входят в клетку через субсинаптическую мембрану. Происходит ее местная или распространяющаяся деполяризация. Эта деполяризация называется возбуждающим постсинаптическим потенциалом (ВПСП).

Тормозными являются глицин- и ГАМК-ергические синапсы. При связывании медиатора с хеморецепторами, активируются калиевые или хлорные хемозависимые каналы. В результате ионы калия выходят из клетки через мембрану.

Величина ВПСП и ТПСП определяется количеством квантов медиатора, выделившихся из терминали, а, следовательно, частотой нервных импульсов. Т.е. синаптическая передача не подчиняется закону "все или ничего". Если количество выделившегося возбуждающего медиатора достаточно велико, то в субсинаптической мембране может генерироваться распространяющийся ПД. ТПСП, независимо от количества медиатора не распространяется за пределы субсинаптической мембраны.

ВОПРОС 26. Понятие о нервном центре, его функциях и свойствах

Н. центр – совокупность структур ЦНС, координированная деятельность которых обеспечивает регуляцию отдельных функций организма или определенный рефлекторный акт. Функциональный нервный центр может быть локализован в разных анатомических структурах. Например дыхат центр представлен нервными клетками, расположенными в спинном, продолговатом, промежуточном мозге, коре головного мозга.

В зависимости от выполняемой функции различают:

чувствительные нервные центры;

нервные центры вегетативных функций;

двигательные нервные центры и др.

Свойства :

2)Иррадиация возбуждения . В н центрах изменяется направление распространения возбуждения в зависимости от силы раздражителя и функционального состояния центральных нейронов. Увеличение силы раздражителя приводит к расширению области вовлекаемых в возбуждение центральных нейронов – т. е. иррадиации возбуждения.

3)Суммация возбуждения . Процесс пространственной суммации афферентных потоков возбуждения от разл участков рецептивного поля облегчается благодаря наличию на мембране н клетки сотен и тысяч синаптичаских контактов. Процесс временной суммации в ответ на многократное возбуждение одних и тех же рецепторов обусловлены суммацией ВПСП на постсинаптической мембране.

ПОЯСНЯЮ : По́стсинапти́ческий потенциа́л (ПСП) - это вре́менное изменение потенциала постсинаптической мембраны в ответ на сигнал, поступивший с пресинаптического нейрона. Различают:

возбуждающий постсинаптический потенциал (ВПСП), обеспечивающий деполяризацию постсинаптической мембраны, и

тормозный постсинаптический потенциал (ТПСП), обеспечивающий гиперполяризацию постсинаптической мембраны.

Отдельные ПСП обычно невелики по амплитуде и не вызывают потенциалов действия в постсинаптической клетке, однако в отличие от потенциалов действия они градуальны и могут суммироваться. Выделяют два варианта суммации:

временная - объединение пришедших по одному каналу сигналов (при поступлении нового импульса до затухания предшествующего)

пространственная - наложение ВПСП соседних синапсов

4) Наличие задержки .

5)Высокая утомляемость . Длительное повторное раздражение рецептивного поля рефлекса приводит к ослаблению рефлекторной реакции вплоть до исчезновения. Это связано с деятельностью синапсов: истощение запаса медиатора, уменьшаются энергетических ресурсы, происходит адаптация постсинаптического рецептора к медиатору.

6)Тонус . В покое определенное количество нервных клеток находится в состоянии постоянного возбуждения и генерирует фоновые импульсные токи.

7)Пластичность . Функциональная подвижность нервного центра может модифицировать картину осуществляемых рефлекторных реакций.

8)Конвергенция . Нервные центры высших отделов мозга - мощные коллекторы афферентной информации. В них содержится много нервных клеток, реагирующих на разные стимулы (свет, звук и др.)

9) Интеграция в нервных центрах . Для осуществления сложных координированных приспособительных реакций организма происходит образование функциональных объединений нервных центров.

10) Свойство доминанты . Доминантный очаг – временно господствующий очаг повышенной возбудимости в н центре. В нем устанавливается определенный уровень стационарного возбуждения, способствующий суммированию ранее подпороговых возбуждений и переводу на оптимальный для данных условий ритм работы. Домин. Очаг угнетает соседние очаги возбуждения.

11) Цефализация н. системы . Тенденция к перемещению функций регуляции и координации в головные отделы ЦНС.

ВОПРОС 27. Явление суммации возбуждения в нервных центрах, ее виды, значение, механизм. Свойства ВПСП и их роль в формировании суммации. (Примечане автора: Ребят, я извеняюсь за эту хрень, но это все что я могла найти. В учебнике не нашла)

Суммация возбуждения. В работе нервных центров значительное место занимают процессы пространственной и временной суммации возбуждения, основным нервным субстратом которой является постсинаптическая мембрана. Процесс пространственной суммации афферентных потоков возбуждения облегчается наличием на мембране нервной клетки сотен и тысяч синаптических контактов. Процессы временной суммации обусловлены суммацией ВПСП на постсинаптической мембране.

В нервном волокне каждое одиночное раздражение (если оно не подпороговой и не свехпороговой силы) вызывает один импульс возбуждения. В нервных же центрах, как показал впервые И.М.Сеченов, одиночный импульс в афферентных волокнах обычно не вызывает возбуждения, т.е. не передается на эфферентные нейроны. Чтобы вызвать рефлекс необходимо быстрое нанесение допороговых раздражений одно за другим. Это явление получило название временной или последовательной суммации. Ее сущность состоит в следующем. Квант медиатора, выбрасываемого окончанием аксона при нанесении одного допорогового раздражения, слишком мал для того, чтобы вызвать возбуждающий постсинаптический потенциал, достаточный для критической деполяризации мембраны. Если же к одному и тому же синапсу идут быстро следующие один за другим допороговые импульсы, происходит суммирование квантов медиатора, и наконец его количество становится достаточным для возникновения возбуждающего постсинаптического потенциала, а затем и потенциала действия. Кроме суммации во времени, в нервных центрах возможна пространственная суммация. Она характеризуется тем, что если раздражать одно афферентное волокно раздражителем допороговой силы, то ответной реакции не будет, а если раздражать несколько афферентных волокон раздражителем той же допороговой силы, то возникает рефлекс, так как импульсы, приходящие с нескольких афферентных волокон суммируются в нервном центре.

Возбуждающий постсинаптический потенциал . В синапсах, в которых осуществляется возбуждение постсинаптической структуры, обычно происходит повышение проницаемости для ионов натрия. По градиенту концентрации Na+ входят в клетку, что вызывает деполяризацию постсинаптической мембраны. Эта деполяризация получила название: возбуждающий постсинаптический потенциал – ВПСП. ВПСП относится к локальным ответам и, следовательно, обладает способностью к суммации. Выделяют временную и пространственную суммацию.

Роль в суммации ;

Принцип временной суммации - заключается в том, что импульсы поступают к пресинаптическому окончанию с периодом меньшим, чем период ВПСП.

Сущность пространственной суммации заключается в одновременной стимуляции постсинаптической мембраны синапсами, расположенными близко друг от друга. В этом случае ВПСП каждого синапса суммируются.

Если величина ВПСП достаточно велика и достигает критического уровня деполяризации (КУД), то генерируется ПД. Однако не все участки мембраны обладают одинаковой способностью к генерации ВПСП. Так, аксонный холмик, являющийся начальным сегментом аксона относительно сомы, имеет приблизительно в 3 раза более низкий порог электрического раздражения. Следовательно, синапсы, расположенные на аксональном холмике, обладают большей возможностью к генерации ПД, чем синапсы дендритов и сомы. От аксонального холмика ПД распространяется в аксон, а также ретроградно в сому.

ВОПРОС 28.Явление трансформации ритма возбуждений в нервных центрах и его механизмы. Роль ВПСП и кольцевых связей в ЦНС . (Прим; Такая же херня что и с предыдущим вопросом - I’m sorryL)

Лат. transformatio - преобразование, превращение - одно из свойств проведения возбуждения в центре, заключающееся в способности нейрона изменять ритм приходящих импульсов. Особенно четко проявляется трансформация ритма возбуждения при раздражении афферентного волокна одиночными импульсами. На такой импульс нейрон отвечает серией импульсов. Это обусловлено возникновением длительного возбуждающего постсинаптического потенциала (роль ВПСП ), на фоне которого развивается несколько ликов (спайков- пиковых потенциалов). Другой причиной возникновения множественного разряда импульсов являются следовые колебания мембранного потенциала. Когда его величина достаточно велика, следовые колебания могут привести к достижению критического уровня деполяризации мембраны и обусловливают появление вторичных спайков. В нервных центрах может происходить и трансформация силы импульсов: слабые импульсы усиливаются, а сильные ослабевают.

ВОПРОС 29. Посттетаническая потенциация в нервных центрах.(Тут мало – но это все что было в учебнике)

Это интегративный феномен. При раздражении афферентного нерва стимулами с низкой частотой можно получить рефлекс определенной интенсивности. Если затем этот нерв подвергать высокочастотному ритмическому раздражению, то повторное редкое ритмическое раздражение приведет к резкому усилению реакции.

ВОПРОС 30. Одностороннее проведение возбуждения в нервных центрах. Роль синаптических структур .

Одностороннее проведение возбуждения . В рефлекторной дуге, включающей н центры, процесс возбуждения распространяется в одном направлении (от входа по афферентным путям к центру, затем по эфферентным путям к эффектору).

Роль синаптических структур .

В отличие от нервных и мышечных волокон, для которых характерен закон двухстороннего проведения, в синапсе возбуждение распространяется только в одном направлении – от пресинаптической клетки к постсинаптической.

31.Высокая утомляемость нервных центров :

Утомление -ослабление рефлекторной реакции вплоть до ее полного исчезновения, происходящее под действием длительного повторного раздражения рецептивного поля рефлекса. Высокая утомляемость связана с деятельностью синапсов, в которых запасы медиатора истощаются,уменьшаются энергетические ресурсы. а также высокая утомляемость нервных центров происходит из-за адаптации постсинаптических рецепторов к медиаторам.

32.тонус нервных центров и его механизмы:

Тонус -наличие определённой фоновой активности нервного центра. То есть,в покое, в отсутствие внешних раздражителей определенное количество нервных клеток находится в состоянии постоянного возбуждения, генерирует фоновые импульсные потоки. например, во сне в высших отделах мозга остаётся некоторое количество фоновоактивных нервных клеток, определяющих тонус соответствующего нервного центра.

Возбуждающие синапсы

В данных синапсах на постсинаптическое мембране при взаимодействии медиатора с мембранными рецепторами происходит повышение проницаемости мембраны для ионов калия и натрия. В результате ионных токов развивается местная деполяризация, которая называется возбуждающим постсинаптическим потенциалом (ВПСП). ВПСП обладает всеми свойствами местного возбуждения. Имеет небольшую амплитуду, т. е. является подпороговым, и для сдвига МПП нейрона до КУД необходима суммация ВПСП. Суммация ВПСП может происходить в двух формах: временной и пространственной. При временной суммации увеличение амплитуды ВПСП происходит за счет возрастания частоты ПД в афферентном волокне. Происходит суммация ВПСП в одном синапсе. При пространственной суммации рост амплитуды ВПСП происходит при одновременном возникновении возбуждения в близко расположенных синапсах.

Тормозные синапсы

Располагаются, как правило, на соме нейронов. При действии медиатора на мембранные рецепторы постсинаптической мембраны в ней открываются калиевые и (или) хлорные каналы, что вызывает гиперполяризацию, которая называется тормозным постсинаптическим потенциалом (ТПСП). Возбудимость нейрона при этом понижается, т. к. МПП удаляется от КУД.

Таким образом, интегративная деятельность нейрона - это суммация ТПСП и ВПСП во времени и пространстве. При повышении активности возбуждающих синапсов нейрон увеличивает частоту ПД, а при активации тормозных синапсов понижает ее.

Интегративная деятельность нейрона

Нервный центр - это совокупность нейронов разных уровней ЦНС, деятельность которых осуществляет регуляцию функций. Это функциональное, а не анатомическое образование, и в основе его деятельности лежат возбуждающие и тормозные нейронные сети. Принципы функционирования нервных сетей одинаковы во всех нервных центрах.

Одним из общих принципов является суммация. Суммация возбуждения в нервном центре является проявлением интегративной деятельности нейрона.

Временная (последовательная) суммация - увеличение синаптического притока по одному афферентному входу. Развивающиеся с коротким интервалом ВПСП суммируются, что вызывает пороговый сдвиг МПП и генерацию ПД. Этот вид суммации наблюдается при увеличении силы раздражителя и возрастания частоты ПД в афферентных волокнах.

Пространственная (одновременная) суммация - увеличение синаптического притока при одновременной активации нескольких синаптических входов. ВПСП возникают одновременно в большом количестве близко расположенных синапсов. Этот вид суммации наблюдается при увеличении рецептивного поля рефлекса, что приводит к сокращению латентного времени рефлекса.

(межклеточной передачи сигнала).

Тормозящие (ингибирующие) пресинаптические нейроны выделяют в синапс тормозные нейромедиаторы (например, такие, как ГАМК , глицин , серотонин , в зависимости от типа нейрона). Эти тормозные нейромедиаторы затем связываются с соответствующими специфическими «тормозными» постсинаптическими рецепторами. В результате активации этих тормозных рецепторов происходят изменения в активности постсинаптического нейрона, в частности открываются или закрываются ионные каналы (например, каналы ионов хлора в случае ГАМК-А рецептора или каналы ионов калия в случае 5-HT 1A -рецептора). Это приводит к изменению электрической проводимости мембраны постсинаптического нейрона. Генерируется электрический ток, который изменяет постсинаптический потенциал - постсинаптическая мембрана становится более электроотрицательной (более отрицательно заряженной). Если исходный потенциал мембраны находится между порогом покоя и порогом возникновения потенциала действия, то в результате воздействия этого ингибирующего потенциала может произойти деполяризация клетки. Тормозные постсинаптические потенциалы также приводят к изменению проницаемости мембраны для ионов хлора, поскольку в результате изменения потенциала мембраны изменяется электростатическая сила, воздействующая на хлорные каналы. Для измерения постстинаптических потенциалов в возбуждающих и тормозных синапсах могут использоваться микроэлектроды.

В целом, результирующий постсинаптический потенциал клетки зависит от комбинации факторов: типы и комбинации рецепторов и ионных каналов клетки, одновременно подвергающихся воздействию, характер воздействий (агонистический или антагонистический), исходный постсинаптический потенциал клетки, реверсный потенциал, порог возниковения потенциала действия, проницаемость ионных каналов клетки для тех или иных ионов, а также градиент концентрации ионов внутри и снаружи клетки. Вся эта совокупность факторов в конечном счёте и определяет, будет ли клетка в состоянии возбуждения или в состоянии покоя либо даже угнетения. Тормозные постсинаптические потенциалы всегда направлены на то, чтобы снизить (сделать более электроотрицательным) мембранный потенциал клетки и удержать его ниже порога возникновения потенциала действия. Таким образом, тормозный постсинаптический потенциал может рассматриваться как своего рода «временная гиперполяризация» клетки. Тормозные и возбуждающие постсинаптические потенциалы конкурируют друг с другом на множестве синаптических терминалей нейрона. Их суммация и предопределяет то, будет или не будет потенциал действия, сгенерированный пресинаптической клеткой в конкретном синапсе, повторен (регенерирован) подобным же потенциалом действия на постсинаптической мембране. Эта же суммация всех имеющихся потенциалов предопределяет и то, какой будет реакция постсинаптической клетки на очередной, «ещё один», тормозный или возбуждающий сигнал, не достигающий сам по себе величины потенциала действия. Некоторые типичные нейромедиаторы, вовлечённые в генерацию тормозных постсинаптических потенциалов - это ГАМК и глицин, и - во многих, но не во всех, случаях (в зависимости от типа рецептора) - серотонин.

Энциклопедичный YouTube

1 / 1

✪ Neuronal synapses (chemical) | Human anatomy and physiology | Health & Medicine | Khan Academy

Субтитры

Я думаю, мы уже имеем правильное представление о том, как сигнал передается вдоль отростка нейрона. Мы видели, что несколько дендритов, может быть этот и этот, и еще один, были возбуждены, в них, вероятно, возник потенциал действия. Когда мы говорим, что дендрит возбужден, мы имеем в виду, что при этом открываются некоторые виды каналов. Это является пусковым сигналом. Открытый канал позволяет ионам войти внутрь клетки или, в некоторых случаях, ионы, наоборот, выходят из клетки наружу. В таких случаях запускается торможение. Но давайте рассмотрим случай, когда ионы входят внутрь клетки электротоническим способом. Вход ионов в клетку изменяет заряд или разность потенциала на мембране клетки. Если благодаря этим совместным эффектам изменение разности потенциала мембраны около аксонального бугорка достаточно велико и достигает порога, то натриевые каналы, расположенные здесь, откроются, и натрий войдет внутрь клетки. В этой ситуации потенциал становится более положительным. Калиевые каналы открываются для того, чтобы вернуть потенциал к исходному значению, но в данный момент потенциал более положительный, что электротонически влияет на соседний натриевый канал. И опять возникает ситуация, когда натриевые ионы входят в клетку, и таким образом сигнал распространяется по отростку нейрона. Теперь возникает естественный вопрос, что происходит в местах контакта нейронов? Мы говорили, что этот дендрит получил пусковой сигнал или был возбужден. В большинстве случаев он получает пусковой сигнал или бывает возбужден другим нейроном. Иногда это может быть что-то еще. В нашем примере, когда аксон возбуждается, он возбуждает другую клетку. Это может быть мышечная клетка или, в большинстве случаев, аксон возбуждает другой нейрон. Как он это делает? Итак, это терминаль аксона. Недалеко от него может находиться дендрит другого нейрона. Это другой нейрон имеет собственный аксон и сому. Аксон должен каким-то образом передать пусковой сигнал на дендрит. Как это происходит? Каким образом сигнал переходит с одного нейронального аксона на дендрит соседнего нейрона? На самом деле сигнал не всегда переходит с аксона на дендрит, но такой вариант наиболее типичен. Также сигнал может передаваться с аксона на аксон, с дендрита на дендрит, с аксона на сому нейрона, но давайте сосредоточимся на передаче сигнала с аксона на дендрит, так как это наиболее традиционный способ, с помощью которого нейроны передают информацию от одной клетки к другой. Теперь давайте увеличим эту часть рисунка. Я увеличу во много раз этот кусочек, обведенный квадратиком. Это терминаль аксона. И теперь давайте увеличим всю эту область. Теперь мы увеличим область дендрита соседнего нейрона, и я поверну весь рисунок. Хотя, на самом деле, мне даже не надо ничего поворачивать. Сейчас я нарисую терминаль аксона. Допустим терминаль выглядит примерно так. Я во много раз ее увеличиваю. Это терминаль аксона данного нейрона. Это внутренняя часть нейрона. А здесь находится дендрит. Я рисую дендрит рядом с терминалью аксона. Теперь мы увеличим всю эту область. Это дендрит соседнего нейрона. Это внутренняя часть первого нейрона. Возникший в первом нейроне потенциал действия распространяется по аксону. Постепенно, возможно, здесь (я не знаю, сможем ли мы увеличить эту область) или здесь, потенциал действия повлияет на электрический потенциал мембраны и сделает его достаточно положительным для того, чтобы открыть натриевый канал. Возможно, я очень близок к тому, что происходит в действительности. Этот канал находится здесь. Он открывается, и ионы натрия входят в клетку. Затем все и начинается. В клетке есть калий, который может выйти из нее, но в настоящий момент натрий находится внутри, и возникший положительный заряд запускает другой канал, а тот может запустить другой натриевый канал, если дальше есть еще один натриевый канал. Но на конце аксона находятся кальциевые каналы. Я нарисую их розовым цветом. Это кальциевый канал, который обычно закрыт. Это кальциевый ионный канал. Кальций имеет заряд +2. Кальциевый канал обычно закрыт, но он управляется потенциалом. Когда потенциал становится достаточно большим, то канал открывается и ионы кальция входят в клетку. Это очень напоминает работу потенциал-управляемого натриевого канала в том смысле, что когда потенциал становится положительным в области ворот, канал открывается. Таким образом, кальциевые ионы с зарядом +2 входят в клетку. Сейчас вы можете у меня спросить, почему ионы кальция входят в клетку? У них положительный заряд. Вы можете напомнить мне, что я только что сказал, что потенциал клетки стал положительным в результате вхождения внутрь клетки ионов натрия. Почему ионы кальция будут входить в клетку? Причина, по которой кальций будет входить в клетку, состоит в том, что у клетки есть ионные кальциевые насосы, аналогичные тем насосам, которые откачивают натрий из клетки и накачивают калий внутрь клетки. Кальциевые насосы почти идентичны натрий-калиевым насосам, о которых я вам рассказывал, но они имеют дело с ионами кальция. В мембране есть специальные белки. Это фософолипидный слой мембраны. Я нарисую два слоя, чтобы вы понимали, что мембрана - двухслойная. Я нарисую это таким образом. Так это будет выглядеть ближе к действительности, хотя все вместе это выглядит не очень реалистично. Это билипидный слой мембраны. Вы уже, наверно, поняли, но я хочу нарисовать, чтобы прояснить этот момент. В мембране находятся кальциевые ионные насосы, которые являются разновидностью АТФаз, так же, как и натрий-калиевые насосы. Одна молекула АТФ связывается с белком, ион кальция связывается с этим же белком в другом месте. Фосфат отщепляется от АТФ, и энергии, освобожденной благодаря этому, достаточно для изменения конформации белка, что приводит к выталкиванию ионов кальция наружу. Существенно то, с каким участком связывается кальций, и в зависимости от этого при открытии канала кальций может только войти в клетку. Все это очень похоже на работу натрий-калиевого насоса, но неплохо знать, что в состоянии покоя концентрация ионов кальция снаружи очень высока, и движение ионов кальция управляется АТФ. Концентрация кальция снаружи значительно больше, чем внутри, и перемещение ионов кальция осуществляется этими ионными насосами. Таким образом, потенциал действия, достигший терминали, запускает не другой натриевый канал, а открывает ворота кальциевого канала, и ионы кальция входят в терминаль аксона. Теперь ионы кальция связываются с другими белками. Но перед тем, как я перейду к другим белкам, мы должны получить представление о том, что происходит в месте контакта. Я, кажется, уже использовал слово "синапс", а, может быть, и нет. Место, где этот аксон встречается с дендритом, называется синапсом. Вы можете представить это как место соединения, контакта или касания. Этот нейрон называется пресинаптическим. Я напишу это название. Всегда хорошо иметь небольшой запас терминов под рукой. А это постсинаптический нейрон. Пространство между двумя нейронами, между этим аксоном и этим дендритом, называется синаптической щелью. Это очень небольшое пространство. Мы сейчас говорим о химическом синапсе. Обычно, когда люди говорят о синапсе, они говорят о химическом синапсе. Существуют также электрические синапсы, но я не буду останавливаться на них. Химический синапс - это наиболее распространенный вариант синапса. Синаптическая щель в химических синапсах равна примерно 20 нанометрам, что очень мало. Диаметр клетки в среднем обычно колеблется от 10 до 100 микрон. Микрон равен 10 в минус 6 степени метра. Нанометр соответственно равен 10 в минус 9 степени метра. То есть это очень маленькое расстрояние. В этом есть смысл, посмотрите, какими большими выглядят клетки по сравнению с небольшой щелью между ними. Итак, это очень узкая щель. У пресинаптического нейрона в терминале находятся везикулы. Помните, что такое везикулы? Это пузырьки, окруженные мембраной, которые находятся внутри клетки. У нас есть везикулы в терминале. Мембраны везикул также состоят из фосфолипидных слоев. Вы можете рассматривать везикулы как контейнеры. Я нарисую один такой пузырек. Они могут содержать в себе молекулы, которые называют нейротрансмиттерами. Я нарисую нейротрансмиттеры зеленым цветом. В везикулах содержатся молекулы нейротрансмиттеров. Возможно, вы слышали это слово раньше. На самом деле, множество веществ, которые люди используют для лечения депрессии или других состояний, относящихся к состоянию мозга, влияют на синтез или на действие трансмиттеров. Я не буду вдаваться в детали, но везикулы содержат нейротрансмиттеры. Когда кальциевые каналы открываются (они потенциал- управляемые и открываются при изменении потенциала в положительную сторону), ионы кальция входят внутрь. Затем кальций связывается с белками, которые удерживают везикулы у мембраны. Эти маленькие везикулы прикреплены к пресинаптической мембране или к мембране аксональной терминали, вот здесь. Эти белки называют якорными белками. SNARE - английская аббревиатура, но это слово также означает "удерживать", что хорошо подходит в данном случае, так как эти белки в буквальном смысле "заякоривают" везикулы к мембране. В этом заключается функция этих белков. Когда ионы кальция входят в клетку, они связываются с этими белками, прикрепляются к белкам и изменяют их конформацию таким образом, что белки подтаскивают везикулы ближе к мембране и раздвигают обе мембраны, что приводит к их слиянию. Я увеличу эту часть рисунка, чтобы было понятнее, что на самом деле происходит. После того, как ионы кальция связались с белками (так все выглядело до того, как ионы кальция вошли в клетку), якорные белки подтягивают везикулы близко-близко к пресинаптической мембране. После этого везикула и пресинаптическая мембрана выглядит таким образом. Здесь находятся якорные белки. Я рисую не совсем точно так, как это выглядит в клетке, но эта картинка дает представление о том, как это происходит. Якорные белки подтягивают мембраны друг к другу, затем раздвигают их так, чтобы они могли соединиться. Самое главное последствие этого события - причина, по которой все и происходит - освобождение нейротрасмиттеров из везикул прямо в синаптическую щель. Нейротрансмиттеры, находившиеся внутри везикулы, попадают в синаптическую щель. Этот процесс называется экзоцитозом. Можно сказать, что это процесс выхода веществ из цитоплазмы пресинаптического нейрона. Возможно, вы слышали какие-то из названий нейротрансмиттеров, например, серотонин, дофамин, эпинефрин (или адреналин). Адреналин является также и гормоном, но он действует и как нейротрансмиттер. Норэпинефрин (или норадреналин) - тоже одновременно и гормон, и нейротрансмиттер. .Возможно, вы слышали эти слова раньше. Как бы то ни было, эти вещества освобождаются в синаптическую щель и связываются с мембраной постсинаптического нейрона или этого дендрита. Допустим, они связываются здесь, здесь и здесь. Они связываются со специальными белками на поверхности этой мембраны, но главным результатом этого связывания является открытие ионных каналов. Таким образом этот нейрон возбуждает этот дендрит. Когда эти нейротрансмиттеры связываются с этой мембраной, возможно, открываются натриевые каналы. Возможно, это вызовет открытие натриевого канала. В этом случае натриевый канал не потенциал-управляемый, а лиганд-управляемый. Нейротрансмиттер открывает натриевый канал, затем ионы натрия входят в клетку, что мы уже обсуждали ранее, когда говорили об исходном сигнале. Вход ионов натрия соответствует возникновению возбуждения. Клетка становится более положительно заряженной. Если она достаточно положительно заряжена, то в этой точке аксонального бугорка электротонически увеличивается потенциал. Если рядом находится другой нейрон (как в рассмотренном случае), этот нейрон тоже возбуждается. Вот как это происходит. Сигнал может быть также тормозным. Можно представить, что вместо запуска натриевого ионного канала, происходит открытие калиевого ионного канала. Если происходит открытие калиевого ионного канала, то концентрационный градиент ионов калия заставит калий выходить из клетки. Таким образом, в случае калия положительный заряд уходит из клетки. Помните, я использовал для обозначения ионов калия треугольники. Если положительный заряд выходит из клетки, то содержимое нейрона становится менее положительным. Таким образом, достичь порог возникновения потенциала действия станет труднее, так как для этого понадобится большее изменение потенциала в положительную сторону. Надеюсь, я не запутал вас этими объяснениями. Этот контакт, если следовать первому описанию, которое я дал, возбуждающий. Когда терминаль нейрона возбуждается потенциалом действия, ионы кальция входят внутрь. В результате, везикулы изливают свое содержимое в синаптическую щель, а затем освобожденные нейротрансмиттеры открывают натриевые каналы и стимулируют нейрон. Если нейротрансмиттер открывает калиевые каналы, то он тормозит нейрон. Так работают синапсы. Я хотел было сказать, что существуют миллионы синапсов, но это было бы неправильно. Синапсов триллионы. По самым точным оценкам в коре головного мозга от 100 до 500 триллионов синапсов. Это только в коре головного мозга. Причина, почему у нас так много синапсов, заключается в том, что один нейрон может образовывать множество синапсов. Вы можете представить, что у этой нарисованной клетки синапс может быть здесь, и здесь, и здесь. Даже один нейрон может образовывать сотни и тысячи синапсов. Этот нейрон может иметь синапс с этим нейроном, и с этим, и с этим. Итак, у нас много много контактов. Именно синапсы делают нас сложными существами, именно они заставляют нас действовать характерным для человеческого разума образом. Надеюсь, что вам этот видеоурок показался полезным.

Компоненты

Типы

Эта система работает таким образом, что тормозные постсинаптические потенциалы суммируются во времени с подпороговыми или надпороговыми возбуждающими потенциалами, в результате чего уменьшается результирующий постсинаптический потенциал. Эквивалентные по модулю возбуждающие (положительные) и тормозные (отрицательные) постсинаптические потенциалы дают в сумме нейтральное состояние, взаимно отменяя действие друг друга на клетку. Баланс между возбуждающими и тормозными постсинаптическими потенциалами очень важен для интеграции клеткой всей поступающей от различных возбуждающих и тормозных синапсов электрической и химической информации.

Дополнительные факторы

Размер нейрона также может влиять на эффект, который оказывает на клетку тормозной постсинаптический потенциал. Простое и мгновенное временное суммирование постсинаптических потенциалов имеет место быть в нейронах сравнительно небольшого размера, тогда как в крупных нейронах большее количество синапсов, метаботропных и ионотропных рецепторов, а также наличие длинных аксонов и большее расстояние от синапсов до тела нейрона позволяет нейронам ещё некоторое время продолжать электрическое и химическое общение с другими нейронами (то есть пребывать в состоянии возбуждения), несмотря на наличие тормозных потенциалов на удалённых от тела синапсах, пока тормозящий сигнал «путешествует» до тела клетки.

Ингибиторные молекулы

ГАМК является весьма распространённым тормозным нейромедиатором (нейромедиатором, воздействие которого приводит к генерации тормозного постсинаптического потенциала) в нервной системе и сетчатке млекопитающих. ГАМК-рецепторы являются пентамерами, наиболее часто состоящими из трёх разных субъединиц (α, β, γ), хотя существуют и несколько других субъединиц (δ,ε, θ, π, ρ) и возможных конфигураций ГАМК-рецептора. Открытые каналы селективно проницаемы для ионов хлора или калия (в зависимости от типа рецептора) и позволяют этим ионам проходить через мембрану. Если электрохимический потенциал возникающего при этом ионного тока более отрицателен, чем порог возникновения потенциала действия, то возникающее как следствие этого ионного тока (который сам есть следствие активации ГАМК-рецептора) изменение электрического заряда (потенциала) мембраны и её проводимости приводит к тому, что результирующий постсинаптический потенциал становится ниже (более электроотрицательным), чем порог возникновения потенциала действия, и это снижает вероятность постсинаптического нейрона сгенерировать потенциал действия. Молекулы и рецепторы глицина действуют во многом сходным образом и в нервной системе, и в сетчатке.

Ингибирующие рецепторы

Существует два типа ингибирующих рецепторов:

Ионотропные рецепторы

Ионотропные рецепторы (также известные как открываемые лигандом ионные каналы) играют важную роль в быстрой генерации тормозных постсинаптических потенциалов. Нейромедиатор связывается со специфическим доменом рецептора - так называемым сайтом или доменом связывания лиганда (ligand-binding site or domain ) рецептора, расположенным на наружной стороне поверхностной мембраны клетки (обращённым в синаптическую щель). Это приводит к изменению пространственной конфигурации рецептора и к открытию в нём ионного канала, который образуется внутри эндомебранного (проходящего сквозь мембрану) домена рецептора. В результате возникает быстрый входящий или исходящий ток ионов - внутрь или наружу клетки. Ионотропные рецепторы способны продуцировать очень быстрые изменения постсинаптического потенциала - в течение миллисекунд после генерации потенциала пресинаптической клеткой. Ионные каналы способны влиять на амплитуду и временные характеристики потенциала действия клетки в целом. Ионотропные ГАМК-рецепторы, сопряженные с каналами ионов хлора, являются мишенью действия многих лекарств, в частности барбитуратов, бензодиазепинов, ГАМК-аналогов и агонистов, ГАМК-антагонистов, таких, как пикротоксин. Алкоголь также модулирует ионотропные ГАМК-рецепторы.

Метаботропные рецепторы

Метаботропные рецепторы, большинство из которых относятся к семейству G-белок-связанных рецепторов, не содержат встроенных в их структуру ионных каналов. Вместо этого они содержат внеклеточный домен связывания лиганда (ligand-binding domain ) и внутриклеточный домен связывания с первичным эффекторным белком, которым наиболее часто бывает G-белок . Связывание агониста с метаботропным рецептором приводит к такому изменению конфигурации рецептора, при котором активируется первичный эффекторный белок. Так, например, в случае G-белка активация связанного с ним рецептора приводит к диссоциации β- и γ- субъединиц G-белка в виде βγ-димера и к активации ими ряда «добавочных» внутриклеточных сигнальных путей (в частности en:GIRK - вторичного эффектора. Повышение или снижение активности протеинкиназы А запускает нисходящий эффекторный каскад вплоть до эффекторов N-го порядка. В частности, открываются или закрываются ионные каналы.

Ингибирующие метаботропные рецепторы связаны всегда с ингибирующим подтипом G-белка, то есть с G i . Таким образом, они угнетают активность аденилатциклазы и снижают концентрацию циклического АМФ, эффективно угнетая тем самым активность протеинкиназы А. Помимо этого, они активируют входящий поток ионов калия через GIRK , активированный βγ-димером G-белка, и угнетают активность кальциевых каналов, что вызывает гиперполяризацию клетки. Именно таким образом устроены метаботропные ГАМК-рецепторы (гетеродимеры R1 и R2 субъединиц). Сходным образом устроен и 5-HT1A-рецептор .

Метаботропные ингибирующие рецепторы генерируют медленные тормозные постсинаптические потенциалы (длительностью от миллисекунд до минут). Они могут активироваться одновременно с ионотропными (с некоторыми типами ионотропных рецепторов они могут формировать «рецепторный дуплет» - гетеродимер) в одном и том же синапсе, что позволяет одному и тому же синапсу генерировать как быстрые, так и медленные тормозные потенциалы.

Постсинаптический потенциал

По́стсинапти́ческий потенциа́л (ПСП) - это вре́менное изменение потенциала постсинаптической мембраны в ответ на сигнал, поступивший с пресинаптического нейрона. Различают:

• возбуждающий постсинаптический потенциал (ВПСП), обеспечивающий деполяризацию постсинаптической мембраны, и
• тормозный постсинаптический потенциал (ТПСП), обеспечивающий гиперполяризацию постсинаптической мембраны.

ВПСП приближает потенциал клетки к пороговому значению и облегчает возникновение потенциала действия , тогда как ТПСП, напротив, затрудняет возникновение потенциала действия. Условно вероятность запуска потенциала действия можно описать как потенциал покоя + сумма всех возбуждающих постсинаптических потенциалов - сумма всех тормозных постсинаптических потенциалов > порог запуска потенциала действия .

Отдельные ПСП обычно невелики по амплитуде и не вызывают потенциалов действия в постсинаптической клетке, однако в отличие от потенциалов действия они градуальны и могут суммироваться. Выделяют два варианта суммации :

• временная - объединение пришедших по одному каналу сигналов (при поступлении нового импульса до затухания предшествующего)
• пространственная - наложение ВПСП соседних синапсов

Механизм возникновения ПСП

При поступлении потенциала действия к пресинаптическому окончанию нейрона происходит деполяризация пресинаптической мембраны и активация потенциал-зависимых кальциевых каналов. Кальций начинает поступать внутрь пресинаптического окончания и вызывает экзоцитоз везикул , наполненных нейромедиатором. Нейромедиатор выбрасывается в синаптическую щель и диффундирует к постсинаптической мембране. На поверхности постсинаптической мембраны медиатор связывается со специфическими белковыми рецепторами (лиганд-зависимыми ионными каналами) и вызывает их открытие.

Различают следующие ПСП:

1. Спонтанные и миниатюрные ПСП
2. Потенциал концевой пластинки
3. Вызванные ПСП

Литература

• Савельев А. В. Моделирование функциональной нейронной самоорганизации при посттетанической потенциации // Журнал проблем эволюции открытых систем, Казахстан, Алматы, 2004, № 1, с. 127-131.

См. также

Ссылки

Примечания

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Постсинаптический потенциал" в других словарях:

Постсинаптический потенциал возбуждающий - – потенциал, возникающий в результате локальной деполяризации постсинаптической мембраны при действии на нее возбуждающего медиатора, ВПСП (возбуждающий постсинаптический потенциал) …

Постсинаптический потенциал тормозной - – потенциал, возникающий в результате локальной гиперполяризации постсинаптической мембраны при действии на нее тормозного медиатора, ТПСП (тормозной постсинаптический потенциал) … Словарь терминов по физиологии сельскохозяйственных животных

ПОСТСИНАПТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ ТОРМОЖЕНИЯ

- (ВПСП) потенциал, возникающий в результате локальной деполяризации постсинаптической мембраны при действии на нее возбуждающего медиатора … Большой медицинский словарь

- (ТПСП) потенциал, возникающий в результате локальной гиперполяризации постсинаптической мембраны при действии на нее тормозного медиатора … Большой медицинский словарь

Постсинаптический потенциал (ПСП) - – любое изменение в мембранном потенциале постсинаптического нейрона. ПСП вызывается веществами медиаторами, выделяемыми пресинаптическими терминальными бляшками. ПСП возбуждения представляют собой состояния деполяризации, снижающие порог… …

ПОСТСИНАПТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ (ПСП) - Вообще, любое изменение в мембранном потенциале постсинаптического нейрона. ПСП вызываются веществами медиаторами, выделяемыми пресинаптическими терминальными бляшками. Постсинаптические потенциалы возбуждения (ПСПВ) представляют собой… … Толковый словарь по психологии

ВОЗБУЖДАЮЩИЙ ПОСТСИНАПТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ - См. постсинаптический потенциал … Толковый словарь по психологии

потенциал постсинаптический - кратковременное (от десятков миллисекунд до секунды) колебание мембранного потенциала, возникающее в результате воздействия медиатора на постсинаптическую мембрану нервной клетки. * * * Биоэлектрический потециал, возникающий под воздействием… … Энциклопедический словарь по психологии и педагогике

- (ПКП) возбуждающий постсинаптический потенциал, возникающий в нервно мышечном синапсе при передаче возбуждения с нерва на мышцу … Большой медицинский словарь