Πληροφορίες

Τι είναι ένα ενιαίο μετασυναπτικό δυναμικό;

Τι είναι ένα ενιαίο μετασυναπτικό δυναμικό;


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Διαβάζω την εργασία Συνεργατικά υποδίκτυα μοριακά παρόμοιων ενδονευρώνων στο νεοφλοιό ποντικιού και έχω συναντήσει τον όρο: "Ενοποιητικό (διεγερτικό ή ανασταλτικό) μετασυναπτικό δυναμικό". Ξέρω τι είναι ένα διεγερτικό (ή ανασταλτικό) μετασυναπτικό δυναμικό. Αλλά σε τι αναφέρεται το ενιαίο;

Ευχαριστώ!


Τι είναι ένα ενιαίο μετασυναπτικό δυναμικό; - Βιολογία

Η IT πιστεύεται γενικά ότι η συναπτική μετάδοση πραγματοποιείται από μια ποσοτική απελευθέρωση ουσιών πομπών, όπως έχει αποδειχθεί για τη νευρομυϊκή σύνδεση 1 . Η ποσοτική φύση της συναπτικής μετάδοσης στο κεντρικό νευρικό σύστημα είναι πιο δύσκολο να διερευνηθεί, ένας λόγος είναι ότι πολλές προσυναπτικές ίνες συνήθως συνεισφέρουν στο EPSP (διεγερτικό μετασυναπτικό δυναμικό), ενώ στη νευρομυϊκή σύνδεση ολόκληρο το αποτέλεσμα προκαλείται από μία μόνο προσυναπτική ίνα. Το Έτσι, στις κεντρικές συνάψεις, η συνολική συναπτική δράση θα πρέπει να περιγράφεται τόσο ως προς τον αριθμό των ενιαίων EPSP (το EPSP που συνεισφέρεται από μια μοναδική προσυναπτική ίνα) όσο και ως προς την ποσοτική σύνθεση κάθε ενιαίου EPSP. Στους κινητικούς νευρώνες, οι ωθήσεις σε προσαγωγούς Ia (προσαγωγές ατράκτου μεγάλου μυός) προκαλούν συνήθως μικρές ενιαίες EPSPs με χαμηλή ποσοτική περιεκτικότητα 2 , αλλά έχουν βρεθεί επίσης μεγαλύτερες μονάδες Ia EPSP με ποσοτική περιεκτικότητα «πιθανώς μέχρι δέκα ή δεκαπέντε» 3 .


Διεγερτικές συνάψεις

Ο νευροδιαβιβαστής στις διεγερτικές συνάψεις εκπολώνει η μετασυναπτική μεμβράνη (ενός νευρώνα σε αυτό το διάγραμμα). Παράδειγμα: ακετυλοχολίνη (Αχ)

  • Η δέσμευση της ακετυλοχολίνης με τους υποδοχείς της στο μετασυναπτικό κύτταρο ανοίγει τον δεσμευτή κανάλια νατρίου.
  • Αυτά επιτρέπουν την εισροή ιόντων Na +, μειώνοντας το δυναμικό της μεμβράνης.
  • Αυτό το μειωμένο δυναμικό μεμβράνης ονομάζεται an διεγερτικό μετασυναπτικό δυναμικό ή EPSP.
  • Εάν η εκπόλωση της μετασυναπτικής μεμβράνης φτάσει στο κατώφλι, α δυνατότητες δράσης δημιουργείται στο μετασυναπτικό κύτταρο.

Μακροχρόνια κατάθλιψη (LTD)

Μακροχρόνια κατάθλιψη (LTD) είναι ουσιαστικά το αντίστροφο του LTP: είναι μια μακροπρόθεσμη αποδυνάμωση μιας συναπτικής σύνδεσης. Ένας μηχανισμός που είναι γνωστό ότι προκαλεί LTD περιλαμβάνει επίσης υποδοχείς AMPA. Σε αυτή την περίπτωση, το ασβέστιο που εισέρχεται μέσω των υποδοχέων NMDA εκκινεί έναν διαφορετικό καταρράκτη σηματοδότησης, ο οποίος έχει ως αποτέλεσμα την απομάκρυνση των υποδοχέων AMPA από τη μετασυναπτική μεμβράνη, όπως απεικονίζεται στο σχήμα 1. Η μείωση των υποδοχέων AMPA στη μεμβράνη καθιστά τον μετασυναπτικό νευρώνα λιγότερο αποκρινόμενο σε γλουταμικό που απελευθερώνεται από τον προσυναπτικό νευρώνα. Αν και μπορεί να φαίνεται αντιφατικό, το LTD μπορεί να είναι εξίσου σημαντικό για τη μάθηση και τη μνήμη με το LTP. Η αποδυνάμωση και το κλάδεμα των αχρησιμοποίητων συνάψεων επιτρέπει την απώλεια ασήμαντων συνδέσεων και κάνει τις συνάψεις που έχουν υποστεί LTP πολύ ισχυρότερες συγκριτικά.


Συναπτική μετάδοση:

Η δομή μιας χολινεργικής σύναψης και της νευρομυϊκής σύνδεσης πρέπει να είναι γνωστή. Ο υποδοχέας ακετυλοχολίνης στην πρώτη εικόνα στα αριστερά είναι περισσότερο γνωστός ως νικοτινικός χολινεργικός υποδοχέας.

Σε μια χολινεργική σύναψη (αυτή είναι η μόνη σύναψη που πρέπει να γνωρίζετε) ένα δυναμικό δράσης αυξάνει τη διαπερατότητα της προσυναπτικής μεμβράνης διεγείροντας τα κανάλια που καλύπτονται από ιόντα Ca2+ να ανοίξουν. Αυτό προκαλεί εισροή ιόντων Ca2+ στο προσυναπτικό πόμολο προς τα κάτω τη βαθμίδα συγκέντρωσης με διευκόλυνση της διάχυσης. Η υψηλή συγκέντρωση ιόντων Ca2+ προκαλεί τη συγχώνευση των κυστιδίων ακετυλοχολίνης (νευροδιαβιβαστών) με την προσυναπτική μεμβράνη. ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Είναι καλύτερο να πείτε ακετυλοχολίνη παρά Ach επειδή σας δίνει περισσότερη κατανόηση και βοηθάει στις ερωτήσεις εάν λέει "ακετυλοχολίνη" αντί για Ach. Εάν πρόκειται να χρησιμοποιήσετε το Ach, είναι σημαντικό να γνωρίζετε τι είναι. Η ακετυλοχολίνη αφήνει το προσυναπτικό πόμολο με εξωκυττάρωση στη συναπτική σχισμή. Η ακετυλοχολίνη διαχέεται κατά μήκος της συναπτικής σχισμής και συνδέεται με τους χολινεργικούς υποδοχείς προκαλώντας το άνοιγμα των διαύλων που καλύπτονται από το συνδέτη Na. Αυτό προκαλεί εισροή ιόντων Na+ στον μετασυναπτικό νευρώνα κάνοντας τον μετασυναπτικό νευρώνα αποπολωμένο και εάν το όριο πληρηθεί, δημιουργείται ένα δυναμικό δράσης. Η ακετυλοχολίνη απομακρύνεται από τη συναπτική σχισμή με το ένζυμο εστεράση της ακετυλοχολίνης σε προϊόντα με συμπληρωματικά σχήματα για να αποτραπεί μια συνεχής ώθηση. Σημείωση: Η εστεράση της ακετυλοχολίνης μπορεί να συντμηθεί σε Ache, ωστόσο είναι καλύτερο να αναφερθείτε σε αυτό το ένζυμο ως εστεράση ακετυλοχολίνης, καθώς θα σας βοηθήσει σε ερωτήσεις που έχουν αυτό το όνομα. Τα προϊόντα μεταφέρονται ενεργά στο προσυναπτικό πόμολο με τη χρήση του Pi από το ATP σε κυστίδια για την παραγωγή ακετυλοχολίνης. Τα ιόντα Ca2+ μεταφέρονται ενεργά έξω από το προσυναπτικό κουμπί με τη χρήση Pi από το ATP.

Παραπάνω είναι ένα παράδειγμα διεγερτικών νευροδιαβιβαστών. Αυτό είναι όπου ο μετασυναπτικός νευρώνας αποπολώνεται, οδηγώντας σε ένα δυναμικό δράσης που ενεργοποιείται όταν επιτευχθεί το όριο. Οι νευροδιαβιβαστές μπορούν επίσης να είναι ανασταλτικοί όπου υπερπολώνουν τον μετασυναπτικό νευρώνα ανοίγοντας τα κανάλια που καλύπτονται από ιόντα K= ανοιχτά.

Οι νευρομυϊκές συνδέσεις λειτουργούν με τον ίδιο ακριβώς τρόπο, ωστόσο:

  • Μετασυναπτική μεμβράνη: Η μετασυναπτική μεμβράνη του μυός είναι βαθιά διπλωμένη για να σχηματίσει σχισμές. Εδώ αποθηκεύεται η εστεράση της ακετυλοχολίνης. Σημείωση: Είναι σημαντικό να πείτε μετασυναπτική μεμβράνη του μυός και όχι μετασυναπτική μεμβράνη νευρώνα, καθώς ένας μετασυναπτικός νευρώνας δεν εμπλέκεται σε μια νευρομυϊκή σύνδεση.
  • Υποδοχείς: Υπάρχουν πολλοί περισσότεροι υποδοχείς στην μετασυναπτική μεμβράνη του μυός από ότι στη μετασυναπτική μεμβράνη ενός νευρώνα.
  • Νευροδιαβιβαστές: Η ακετυλοχολίνη είναι διεγερτική σε κάθε νευρομυϊκή σύνδεση ενώ στη σύναψη μπορεί να είναι διεγερτική ή ανασταλτική.

Η χωρική άθροιση είναι όπου πολλοί προσυναπτικοί νευρώνες συνδέονται με έναν μετασυναπτικό νευρώνα. Μια μικρή ποσότητα διεγερτικών νευροδιαβιβαστών μπορεί να είναι αρκετή για να επιτευχθεί ο ουδός στον μετασυναπτικό νευρώνα και να προκαλέσει τη δημιουργία ενός δυναμικού δράσης. Εάν ορισμένοι νευροδιαβιβαστές είναι ανασταλτικοί, τότε το συνολικό αποτέλεσμα μπορεί να μην είναι δυναμικό δράσης, καθώς θα είναι δύσκολο να επιτευχθεί το κατώφλι στον μετασυναπτικό νευρώνα. Η χρονική άθροιση είναι όπου υπάρχει μια γρήγορη πυροδότηση δύο ή περισσότερων δυναμικών δράσης που φτάνουν ταυτόχρονα από έναν προσυναπτικό νευρώνα. Αυτό σημαίνει ότι περισσότεροι νευροδιαβιβαστές απελευθερώνονται στη σχισμή καθιστώντας το δυναμικό δράσης πιο πιθανό να συμβεί καθώς μπορεί να επιτευχθεί το όριο.

Ορισμένα φάρμακα μιμούνται ή αναστέλλουν τη δράση των νευροδιαβιβαστών:

  • Εάν ένα φάρμακο προκαλεί την ενεργοποίηση ενός δυναμικού δράσης, τότε αυτό συμβαίνει επειδή το φάρμακο και ο υποδοχέας έχουν συμπληρωματικά σχήματα όπου μιμείται τον νευροδιαβιβαστή. Αυτοί οι τύποι φαρμάκων λέγεται ότι είναι αγωνιστές.
  • Εάν ένα φάρμακο δεν προκαλεί δυναμικό δράσης αλλά είναι δεσμευμένο στους υποδοχείς, τότε αυτό σημαίνει ότι το φάρμακο είναι συμπληρωματικό του υποδοχέα, αλλά μπλοκάρει τον υποδοχέα και έτσι δεν ενεργοποιούνται πολλοί υποδοχείς. Αυτού του είδους τα φάρμακα λέγεται ότι είναι ανταγωνιστές.
  • Εάν ένα φάρμακο συνδεθεί με μια εστεράση ακετυλοχολίνης, τότε αυτό σημαίνει ότι θα σχηματιστούν λιγότερα σύμπλοκα ενζύμου-υποστρώματος με την ακετυλοχολίνη δημιουργώντας μια συνεχή ώθηση.
  • Εάν διεγείρονται περισσότεροι υποδοχείς, τότε αυτό συμβαίνει επειδή το φάρμακο απελευθερώνει περισσότερους νευροδιαβιβαστές από το συνηθισμένο.
  • Εάν διεγείρονται λιγότεροι υποδοχείς, τότε αυτό συμβαίνει επειδή το φάρμακο αναστέλλει την απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών.

Σημείωση: Η ανάκληση ονομάτων φαρμάκων και ο μηχανισμός των φαρμάκων δεν χρειάζεται να υπενθυμίζονται στην εξέταση. Μια πληροφορία θα δοθεί στην εξέταση σχετικά με ένα φάρμακο και τον μηχανισμό του και μόνο εσείς πρέπει να εξηγήσετε γιατί συνέβη αυτό που είναι τα παραπάνω σημεία. Αυτές είναι οι μόνες εξηγήσεις που πρέπει να γνωρίζετε και επισημαίνονται με πράσινο χρώμα.


Τι είναι ένα ενιαίο μετασυναπτικό δυναμικό; - Βιολογία

Οι θέσεις υποδοχέων νευροδιαβιβαστών και τα σχετικά, εξαρτώμενα από την τάση κανάλια ιόντων συνθέτουν μια λειτουργική μονάδα στη μετασυναπτική μεμβράνη. Αυτές οι μονάδες ονομάζονται ιονοτροπικοί υποδοχείς. Γενικά, υπάρχουν τέσσερις κύριοι τύποι καναλιών που εξαρτώνται από την τάση. Αυτά ελέγχουν τη διέλευση ιόντων νατρίου, καλίου, χλωρίου και ασβεστίου μέσω της μεμβράνης. Ο δίαυλος ιόντων που επηρεάζεται από έναν νευροδιαβιβαστή καθορίζει εάν ένα παραγόμενο μετασυναπτικό δυναμικό θα είναι διεγερτικό ή ανασταλτικό.

Υπάρχουν δύο διαφορετικοί μηχανισμοί, άμεσοι και έμμεσοι, με τους οποίους αυτά τα κανάλια ιόντων μπορούν να ανοίξουν με τη σύνδεση ενός νευροδιαβιβαστή. Ο απλούστερος μηχανισμός (υποδοχείς που συνδέονται με κανάλι ιόντων) περιλαμβάνει το άμεσο άνοιγμα ενός καναλιού που συμπίπτει με τη σύνδεση ενός νευροδιαβιβαστή στη θέση του υποδοχέα. Αυτή η επίδραση είναι παροδική (χιλιοστά του δευτερολέπτου σε διάρκεια). Οι έμμεσοι μηχανισμοί περιλαμβάνουν μια αλυσίδα χημικών αντιδράσεων που συμβαίνουν μεταξύ της δέσμευσης ενός νευροδιαβιβαστή σε μια θέση υποδοχέα και του ανοίγματος του καναλιού. Αυτοί είναι οι μηχανισμοί (Συνδεδεμένοι υποδοχείς G-πρωτεΐνης και χημικά ενεργοποιημένα κανάλια ιόντων) που σχετίζονται με τους μετατροπικούς νευροδιαβιβαστές που περιγράφονται στο Φροντιστήριο 11 (υπερσύνδεσμος στο σχήμα11α, #10) και διατηρούνται στη φύση (δευτερόλεπτα έως λεπτά σε διάρκεια). Ο πρώτος έμμεσος μηχανισμός συνεπάγεται μια θέση μεταβοτροπικού υποδοχέα που συνδέεται με μια πρωτεΐνη G. Όταν ο νευροδιαβιβαστής συνδέεται με τη θέση του υποδοχέα, ενεργοποιείται η πρωτεΐνη G που βρίσκεται κοντά. Μία από τις τρεις μονάδες της πρωτεΐνης G, η άλφα-υπομονάδα, αποσπάται και προσκολλάται στο κανάλι ιόντων. Η σύνδεση της άλφα-υπομονάδας στο κανάλι πυροδοτεί το άνοιγμά του. Ο δεύτερος τύπος έμμεσου μηχανισμού που ανακαλύφθηκε περιλαμβάνει το ίδιο σύμπλοκο (θέση υποδοχέα συζευγμένο με πρωτεΐνη G) όπως μόλις περιγράφηκε. Εκτός από αυτή την περίπτωση, η ενεργοποιημένη άλφα-υπομονάδα της πρωτεΐνης G ενεργοποιεί ένα ένζυμο στη μεμβράνη που παράγει δεύτερος αγγελιοφόρος μόριο, το οποίο ξεκινά μια σειρά χημικών γεγονότων που ανοίγουν το κανάλι.

Το Σχήμα 12 απεικονίζει τους πρωτεύοντες ιοντοτροπικούς μηχανισμούς που βρίσκονται κάτω από τη δημιουργία διεγερτικών και ανασταλτικών μετασυναπτικών δυναμικών.

Πιο πρόσφατες μελέτες για τη νευροδιαβίβαση έχουν αποδώσει ορισμένα πρόσθετα ευρήματα. Οι περισσότεροι νευροδιαβιβαστές μπορεί να συνδυάζονται με έναν αριθμό διαφορετικών τύπων υποδοχέων. Υπάρχουν δεκάδες διαφορετικές πρωτεΐνες G στην τυπική μετασυναπτική μεμβράνη (Eckard & Beck-Sickinger, 2000 Soderling & Beavo, 2000). Οι πρωτεΐνες G πήραν το όνομά τους για το τριφωσφορικό γουανυλικό, το μόριο που τις ενεργοποιεί, η καθεμία έχει ένα συγκεκριμένο στόχο πρωτεΐνης στο κύτταρο. Μερικοί από τους δεύτερους αγγελιοφόρους που δημιουργούνται από ενεργοποιημένες πρωτεΐνες G έχουν ευρέως διαδεδομένα αποτελέσματα (όπως το κυκλικό AMP). Άλλα μπορεί να ενεργοποιήσουν ορισμένα μόρια-στόχους (π.χ. πρωτεϊνική κινάση Α) που με τη σειρά τους ενεργοποιούν άλλα μόρια στόχους όπως κανάλια ιόντων. Επιπλέον, κάποιοι δεύτεροι αγγελιοφόροι (π.χ. κυκλικός AMP) μπορεί να διαχέονται στον πυρήνα του νευρώνα για να αλλάξουν την παραγωγή πρωτεϊνών από τα γονίδια μέσα. Αυτοί οι μηχανισμοί μπορεί να έχουν μακροπρόθεσμα αποτελέσματα.

Έχουν περιγραφεί δύο διαφορετικά συστήματα μεταβοτροπικών υποδοχέων, το κυκλικό νουκλεοτίδιο και το φωσφοϊνοσιτιδικό σύστημα. Στον πρωτογενή τύπο κυκλικού νουκλεοτιδικού συστήματος, το ενεργοποιητικό ένζυμο συνδέεται με τον υποδοχέα μέσω μιας πρωτεΐνης G. Η πρωτεΐνη G μπορεί είτε να διεγείρει είτε να αναστέλλει την αδενυλική κυκλάση μέσω της επιρροής της στον υποδοχέα. Όταν η πρωτεΐνη G ενεργοποιεί αυτό το ένζυμο, παράγεται κυκλική ΑΜΡ (μονοφωσφορική αδενοσίνη). Ακολουθεί μια σειρά από αντιδράσεις που περιλαμβάνουν πρωτεϊνικές φωσφορυλίωση και αποφωσφορυλίωση, με αποτέλεσμα το άνοιγμα συγκεκριμένων διαύλων ιόντων να δημιουργείται συναπτικό δυναμικό. Ένα λιγότερο κοινό κυκλικό σύστημα νουκλεοτιδίων που χρησιμοποιεί το ένζυμο, γουανυλική κυκλάση, εμφανίζεται κυρίως στην παρεγκεφαλίδα (Morris & Scarlata, 1997 Sharma & Duda, 1997 Sharma, Duda, Goraczniak & Sitaramayya, 1997).

Το σύστημα φωσφοϊνοσιτιδίου είναι σημαντικά πιο περίπλοκο (Catt, Hunyady & Balla, 1991 Conti & Jin, 1999 Pacheco & Jope, 1996). Σε ένα παράδειγμα αυτού του τύπου συστήματος, το ένζυμο (φωσφοϊνοσιτιδάση C) στερεώνεται βαθιά μέσα στο στρώμα της λιπιδικής μεμβράνης δίπλα στους νευροϋποδοχείς. Όπως το σύστημα αδενυλικής κυκλάσης, μια πρωτεΐνη G συνδεδεμένη με έναν νευροϋποδοχέα ενεργοποιεί το ένζυμο. Η τριφωσφοϊνοσιτίδη υδρολύεται και δημιουργείται το μόριο, η τριφωσφορική ινοσιτόλη (IP3). Το IP3 ενεργοποιεί την απελευθέρωση ιόντων ασβεστίου από τις θέσεις αποθήκευσης μέσα στο κύτταρο. Το ασβέστιο, ενεργώντας ως τρίτος αγγελιοφόρος, ξεκινά μια σειρά από αντιδράσεις πρωτεϊνικής φωσφορυλίωσης, οι οποίες με τη σειρά τους ανοίγουν διαύλους ιόντων (π.χ. κανάλια καλίου). Η ιοντική ροή δημιουργεί το μετασυναπτικό δυναμικό που σηματοδοτεί ένα δυναμικό δράσης. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η μεταβοτροπική απόκριση στη δέσμευση νευροδιαβιβαστών είναι πολύ πιο αργή (10-30 Χ) από την πιο άμεση ιοντοτροπική απόκριση.

Catt, K.J., Hunyady, L. & Balla, Τ. (1991). Δεύτεροι αγγελιοφόροι που προέρχονται από λιπίδια ινοσιτόλης. Journal of Bioenergy and Biomembranes, 23(1), 7-27.

Conti, M., & Jin, S.L. (1999). Η μοριακή βιολογία των κυκλικών νουκλεοτιδικών φωσφοδιεστερασών. Πρόοδος στην έρευνα νουκλεϊκών οξέων και τη μοριακή βιολογία, 63, 1-38.

Eckard, C.P. & Beck-Sickinger, A.G. (2000). Χαρακτηρισμός υποδοχέων συζευγμένων με πρωτεΐνη G από αντισώματα. Τρέχουσα Ιατρική Χημεία, 7(9), 897-910.

Morris, A.J. & Scarlata, S. (1997). Ρύθμιση τελεστών από άλφα- και βήτα-γ-υπομονάδες πρωτεΐνης G. Πρόσφατες πληροφορίες από μελέτες των ισοενζύμων φωσφολιπάσης c-beta. Βιοχημική Φαρμακολογία, 54(4), 429-435.

Pacheco, M.A. & Jope, R.S. (1996). Σηματοδότηση φωσφοϊνοσιτιδίου στον ανθρώπινο εγκέφαλο. Πρόοδος στη Νευροβιολογία, 50(2-3), 255-273.

Sharma, R.K. & Duda, Τ. (1997). Γουανυλική κυκλάση μεμβράνης πλάσματος. Ένα πολυμορφικό σύστημα μεταγωγής. Advanced Experimental Medical Biology, 407, 271-279.

Sharma, R.K., Duda. T., Goraczniak, R. & Sitaramayya, Α. (1997). Σύστημα μεταγωγής σήματος γουανυλικής κυκλάσης μεμβράνης. Indian Journal of Biochemistry and Biophysics, 34(1-2), 40-49.

Soderling, S.H. & Beavo, J.A. (2000). Ρύθμιση της σηματοδότησης cAMP και cGMP: νέες φωσφοδιεστεράσες και νέες λειτουργίες. Current Opinions in Cell Biology, 12(2), 174-179.

Προτάσεις για περαιτέρω μελέτη

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΑΝΑΓΝΩΣΕΙΣ:

Alkon, D.L. (1989, Ιούλιος). Αποθήκευση μνήμης και νευρωνικά συστήματα. Scientific American, 261(1), 42-50.

Beardsley, T.M. (1990, Οκτώβριος). Η κάνναβη κατανοήθηκε. Ο «quotassassin of youth» υποδεικνύει μια νέα φαρμακολογία. Scientfic American, 263(4), 38.

Changeux, J.P. (1993, Νοέμβριος). Χημική σηματοδότηση στον εγκέφαλο. Scientific American, 269(5), 58-62.

Dunant, Y & Israel, Μ. (1985, Απρίλιος). Η απελευθέρωση της ακετυλοχολίνης. Scientific American, 252(4), 58-66.

Erickson, D. (1991, Μάιος). Ανοίξτε κανάλια. Παράγωγα ορμονών μπορεί να καταπολεμήσουν το PMS και την επιληψία. Scientific American, 264(5), 124.

Holloway, M. (1991, Αύγουστος). Προφίλ: Solomon H. Snyder. Η επιβράβευση των ιδεών που είναι λάθος. Scientfic American, 265(2), 29-30.

Horgan, J. (1992, Απρίλιος). D2 ή όχι D2. Ένας καυγάς στο μπαρ για ένα «γονίδιο αλκοολισμού». Scientific American, 266(4), 29, 32.

Kalil, R.E. (1989, Δεκέμβριος). Σχηματισμός συνάψεων στον αναπτυσσόμενο εγκέφαλο. Scientific American, 261(6), 76-79, 82-85.

Keynes, R.D. (1979, Μάρτιος). Κανάλια ιόντων στη μεμβράνη των νευρικών κυττάρων. Scientific American, 240(3), 126-132, 134-135.

Lester, H.A. (1977, Φεβρουάριος). Η απόκριση στην ακετυλοχολίνη. Scientific American, 236(2), 106-116, 118.

Linder, M.E. & amp Gilman, A.G. (1992, Ιούλιος). Πρωτεΐνες G. Scientific American, 267(1), 56-61, 64-65.

Llinas, R.R. (1982, Οκτώβριος). Το ασβέστιο στη συναπτική μετάδοση. Scientific American, 247(4), 56-65.

McEwen, B.S. (1976, Ιούλιος). Αλληλεπιδράσεις μεταξύ ορμονών και νευρικού ιστού. Scientific American, 235(1), 48-58.

Myers, C.W. & Daly, J.W. (1983). Βάτραχοι με δηλητήριο βελών. Scientific American, 248(2), 120-133.

Nathanson, J.A. & Greengard, Ρ. (1977, Αύγουστος). "Δεύτεροι αγγελιοφόροι" στον εγκέφαλο. Scientific American, 237(2), 109-119.

Neher, Ε. & Sakmann, Β. (1992, Μάρτιος). Η τεχνική του σφιγκτήρα επιθέματος. Scientific American, 266(3), 28-35.

Rennie, J. (1990, Ιανουάριος). Νευρικός ενθουσιασμός. Scientific American, 262(1), 21.

Satir, B. (1975, Οκτώβριος). Τα τελευταία βήματα στην έκκριση. Scientific American, 233(4), 29-37.

Simons, Κ. & Ikonen, Ε. (1997). Λειτουργικές σχεδίες στις κυτταρικές μεμβράνες. Φύση, 387, 569-572.

Snyder, S.H. (1977, Μάρτιος). Υποδοχείς οπιούχων και εσωτερικά οπιούχα. Scientific American, 236(3), 44-56.

Snyder, S.H. (1985, Οκτώβριος). Η μοριακή βάση της επικοινωνίας μεταξύ των κυττάρων. Scientific American, 253(4), 132-141.

Stryer, L. (1987, Ιούλιος). Τα μόρια της οπτικής διέγερσης. Scientific American, 257(1), 42-50.

Winson, J. (1990, Νοέμβριος). Το νόημα των ονείρων, Scientific American, 263(5), 86-88, 90-92, 94-96.


Τι είναι η ΕΠΣΠ

Ενα Διεγερτικό Μετασυναπτικό Δυναμικό Το (ESPS) αναφέρεται σε ένα ηλεκτρικό φορτίο στη μετασυναπτική μεμβράνη, το οποίο κάνει τη μετασυναπτική μεμβράνη να παράγει ένα δυναμικό δράσης. Το EPSP προκαλείται από τη σύνδεση των διεγερτικών νευροδιαβιβαστών, οι οποίοι απελευθερώνονται από την προσυναπτική μεμβράνη. Οι διεγερτικοί νευροδιαβιβαστές απελευθερώνονται από τα κυστίδια του προσυναπτικού νεύρου. Αρκετά EPSP που δημιουργούν ένα δυναμικό δράσης εμφανίζονται στο Φιγούρα 1.

Εικόνα 1: EPSP που δημιουργούν ένα δυναμικό δράσης

Ο κύριος διεγερτικός νευροδιαβιβαστής είναι το γλουταμινικό. Η ακετυλοχολίνη χρησιμεύει ως διεγερτικός νευροδιαβιβαστής στη νευρομυϊκή ένωση. Αυτοί οι διεγερτικοί νευροδιαβιβαστές συνδέονται με τους υποδοχείς και ανοίγουν τα κανάλια που καλύπτονται από τον συνδέτη. Αυτό προκαλεί τη ροή των θετικά φορτισμένων ιόντων νατρίου στο μετασυναπτικό κύτταρο. Η αποπόλωση της μετασυναπτικής μεμβράνης δημιουργεί ένα δυναμικό δράσης στο μετασυναπτικό νεύρο.


Τι είναι ένα ενιαίο μετασυναπτικό δυναμικό; - Βιολογία

C2006/F2402 '11 -- Κλειδί για τα προβλήματα απαγγελίας # 12

1. Υπόδειξη: Ένα EPP θα προκαλέσει τη σύσπαση του μυ;

Απάντηση:
Α. Οι μύες θα συσπαστούν για λίγο και μετά θα χαλαρώσουν. (Αυτό λέγεται σύσπαση). Ένα EPP (δυναμικό τελικής πλάκας) είναι αρκετό για να διεγείρει τη συστολή των μυών, αλλά χρειάζονται πολλαπλά ερεθίσματα για να διατηρηθεί μια συστολή. (Ένα EPSP δεν αρκεί για να πυροδοτήσει ένα δυναμικό δράσης στον μετασυναπτικό νευρώνα, αλλά ένα EPP είναι αρκετό για να προκαλέσει συστολή στο μετασυναπτικό σκελετικό μυϊκό κύτταρο.)

Β. Ούτε. Ήταν ένας κινητικός νευρώνας του σωματικού νευρικού συστήματος.

2. Αυτός ο πίνακας περιέχει τα περισσότερα από τα σημαντικά χαρακτηριστικά. Οι μαθητές πρέπει να γνωρίζουν όλες τις σκελετικές και λείες στήλες, εκτός από τα μέρη που έχουν επισημανθεί με αστέρι. (Αυτά, και η καρδιακή στήλη, περιλαμβάνονται για αναφορά.) Μπορεί να υπάρχουν και άλλες πτυχές της «σύγκρισης και αντίθεσης» που δεν αναφέρονται ρητά.

Σημείωση Ο παραπάνω πίνακας δεν περιλαμβάνει τον κύκλο γέφυρας. Και οι τρεις χρησιμοποιούν ATP κατά τη διάρκεια του κύκλου γέφυρας, δείτε το φυλλάδιο για λεπτομέρειες σχετικά με τους σκελετικούς μύες.

3. Η ιδέα εδώ είναι να συγκρίνουμε και να αντιπαραβάλλουμε το IPSP, το EPSP, το EPP, το δυναμικό του υποδοχέα, το AP στη μεμβράνη των σκελετικών μυών και το AP στη μεμβράνη του καρδιακού μυός. Δεν είναι κακό να φτιάξετε ένα τραπέζι όπως παραπάνω. Εδώ είναι μερικές από τις σημαντικές διαφορές:

Τύποι δυναμικών: Τα πρώτα 4 είναι βαθμολογημένα τοπικά δυναμικά Τα AP είναι αυτά που αναγεννούνται, σε μεγάλη απόσταση, όλα ή τίποτα. Τα πρώτα 4 αντιπροσωπεύουν την είσοδο σε ένα κελί ένα ΑΡ δείχνει έξοδο. Τα πρώτα 3 βρίσκονται σε μια σύναψη (στη μετασυναπτική πλευρά) ένα AP εμφανίζεται στη μεμβράνη ενός άξονα (ενός νευρώνα) ή στο τμήμα της μυϊκής μεμβράνης έξω από τη σύναψη/τελική πλάκα. Τα δυναμικά των υποδοχέων βρίσκονται στα εξειδικευμένα αισθητήρια/υποδοχείς κύτταρα όπου βρίσκονται οι πρωτεΐνες των υποδοχέων.

Μέγεθος/Εφέ: Ένα EPSP δεν αρκεί για να δημιουργήσει ένα AP στη μεμβράνη του μετασυναπτικού νευρώνα. Ένα EPP είναι αρκετά μεγάλο για να δημιουργήσει ένα AP στη μυϊκή μεμβράνη και στη συνέχεια μια σύσπαση στον μυ.

Ροή ιόντων/δυνητικές αλλαγές: Τα EPP και τα EPSP είναι διεγερτικά (αποπολωτικά) Τα IPSP είναι ανασταλτικά (υπερπολωτικά). Μια καθαρή ροή θετικών ιόντων που εισέρχονται στο κύτταρο προκαλεί τα θετικά ιόντα EPP και EPSP που εξέρχονται ή τα αρνητικά ιόντα που εισέρχονται προκαλούν IPSP.

Κανάλια: Τα πρώτα 3 προκύπτουν από κανάλια με πύλη συνδέτη και ένα ΑΡ από κανάλια με πύλη τάσης. (Τα δυναμικά υποδοχέα προκύπτουν από συνδέτες, φωτόνια ή μηχανικά κλειστά κανάλια.)

Αθροιση: Τα EPSP και τα IPSP αθροίζονται αλγεβρικά. Εάν το σύνολο είναι αρκετό για να φτάσει το κατώφλι, ο νευρώνας πυροδοτεί ένα AP. Εάν η συνολική διέγερση σε νευρώνα ή μυ είναι αρκετή, θα υπάρχουν πολλά APs, αλλά όλα του ίδιου μεγέθους. Η άθροιση οδηγεί σε συχνότερα AP, αλλά όχι αλλαγή στο σχήμα του AP. Εάν αρκετά EPP δημιουργούν πολλαπλά APs στη μυϊκή μεμβράνη, οι επόμενες συσπάσεις θα αθροιστούν, οδηγώντας σε μεγαλύτερες συσπάσεις. Η συστολή θα είναι ανάλογη με την ποσότητα της διέγερσης μέχρι ένα σημείο - μόλις συσπαστεί ο μυς στο μέγιστο, θα παραμείνει έτσι (τέτανος) μέχρι να σταματήσει η διέγερση.
Τα δυναμικά των υποδοχέων αθροίζονται επίσης, η διέγερση οδηγεί σε αναλογική αύξηση του αριθμού των AP ή σε αναλογική απελευθέρωση πομπού (δημιουργώντας AP στο επόμενο κελί), ανάλογα με τη ρύθμιση.

Δύο τύποι AP: Το AP στους σκελετικούς μυς (& νεύρο) είναι σχετικά σύντομη. Το AP στον καρδιακό μυ είναι παρατεταμένο (με το άνοιγμα των καναλιών Ca ++ και καθυστερημένο άνοιγμα των καναλιών K + **). Το αποτέλεσμα είναι μια μακρά περίοδος ανθεκτικότητας στον καρδιακό μυ, σε σχέση με το μήκος της συστολής (σύσπαση). Επομένως, πολλαπλά APs μπορούν να δημιουργήσουν πολλαπλές συσπάσεις που μπορούν να αθροιστούν στους σκελετικούς μυς, αλλά όχι στους καρδιακούς. Όντας ίσοι άλλοι παράγοντες, το μέγεθος της συστολής των σκελετικών μυών είναι ανάλογο με τη διέγερση που δεν είναι το μέγεθος της καρδιακής συστολής.

4. Πώς να συγκρίνετε και να αντιπαραβάλλετε το δυναμικό RMP έναντι του βηματοδότη;

Το RMP (δυναμικό ηρεμίας μεμβράνης) είναι σταθερό -- παραμένει σε σταθερή (αρνητική) τιμή σε κύτταρα που δεν βηματοδοτούν (μέχρι να διεγερθεί το κύτταρο). Το RMP προκαλείται κυρίως από το K + που αφήνει το κελί μέσω καναλιών διαρροής. Η αντλία Na + /K + δημιουργεί υψηλό [K + ] μέσα στην κυψέλη και κάποιο K + διαρρέει. Το RMP φτάνει σε μια σταθερή κατάσταση όταν η χημική βαθμίδα -- ωθώντας το K + προς τα έξω -- εξισορροπείται από τη διαφορά δυναμικού σε όλη τη μεμβράνη -- τραβώντας το K + προς τα μέσα.

Στα κύτταρα βηματοδότη (αυτρυθμικά), δεν υπάρχει σταθερό RMP. Μετά από μια ακίδα (AP) το δυναμικό της μεμβράνης επαναπολώνεται και φτάνει σε μια αρνητική τιμή. Στη συνέχεια σταδιακά αποπολώνεται χωρίς καμία είσοδο από νεύρα ή συνδετήρες, λόγω του αυθόρμητου ανοίγματος/κλεισίματος των κατάλληλων καναλιών. (Είτε λιγότερο K + απομακρύνεται από το συνηθισμένο, ή/και περισσότερα Na + και Ca ++ μετακινούνται.**) Η σταδιακή αλλαγή στο δυναμικό πόλωσης = βηματοδότη, η μεμβράνη τελικά αποπολώνεται στο κατώφλι και ενεργοποιείται ένα AP. Επομένως, η κυψέλη πυροδοτεί AP αυθόρμητα χωρίς καμία είσοδο.

Η κλίση του δυναμικού του βηματοδότη καθορίζει τη συχνότητα επίτευξης του ουδού και τα διαστήματα μεταξύ των AP. Η κλίση μπορεί να μεταβληθεί από υποκαταστάτες που επηρεάζουν τις καταστάσεις καναλιού, οι συνδετήρες αυτοί αλλάζουν τη ροή ιόντων, αλλάζουν την κλίση του δυναμικού του βηματοδότη και αλλάζουν τη συχνότητα των ΑΡ.

**Υπενθύμιση: Δεν χρειάζεται να απομνημονεύσετε ποια κανάλια είναι υπεύθυνα για το δυναμικό του βηματοδότη και το AP στο κύτταρο του βηματοδότη (ή το παρατεταμένο AP στο κύτταρο του καρδιακού μυός). Φέτος το φυλλάδιο δεν έχει τα κανάλια για τα κύτταρα του βηματοδότη. Ωστόσο, δείχνει τα κανάλια για καρδιακά συσταλτικά κύτταρα και θα πρέπει να είστε σε θέση να εξηγήσετε πώς οι αλλαγές στα κανάλια και οι διαπερατότητες που εμφανίζονται στο φυλλάδιο 21-C προκαλούν τις αλλαγές στο σχήμα του ΑΡ.

5. Α. DTX πιθανώς μπλοκ (επαναπόλωση).

B. Το DTX θα πρέπει να επηρεάζει (ποσό AcCh που απελευθερώνεται ανά AP).

Γ. DTX πιθανώς (αυξάνει το πλάτος του AP)

Δ. Αιτίες DTX (αυξημένο άνοιγμα του Ca ++ κανάλια).

Πόσο περισσότερο απελευθερώνεται Ca ++: Το DTX δεν θα αλλάξει το RMP, θα αλλάξει το χρόνο που χρειάζεται για να επιστρέψει στο RMP. Ως εκ τούτου, θα αυξήσει το πλάτος του AP, το οποίο με τη σειρά του θα αυξήσει το μέγεθος του ανοίγματος των καναλιών Ca ++ με πύλη τάσης. Δεδομένου ότι η τάση παραμένει υψηλή για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα, τα κανάλια Ca ++ θα παραμείνουν ανοιχτά περισσότερο και περισσότερο Ca ++ θα εισέλθει στην κυψέλη.
Εάν η κυψέλη παραμένει μεγαλύτερη σε υψηλότερη τάση, μπορεί να είναι ευκολότερο να ενεργοποιηθεί ένα AP και τα AP μπορεί να είναι πιο συχνά. Wasταν εντάξει αν το λέγατε εκτός από τη σωστή απάντηση, δεν δόθηκε πίστωση ως απάντηση από μόνο του. Για την εξήγηση, ήταν εντάξει να εξηγήσουμε είτε γιατί μπορεί να υπάρχουν περισσότερα AP είτε μεγαλύτερα (ευρύτερα) AP.
Γιατί κυκλοφόρησε κι άλλο AcCh; Το Ca ++ προκαλεί εξωκυττάρωση και απελευθέρωση νευροδιαβιβαστή. Εάν ανοίξουν περισσότερα κανάλια Ca ++ ή αν ανοίξουν περισσότερο, θα απελευθερωθούν περισσότερα κανάλια AcCh ανά AP.

Σημειώστε ότι το «επιπλέον» Ca ++ βρίσκεται στο προσυναπτικό κύτταρο, όχι στον μετασυναπτικό μυ. Είναι το «έξτρα» AcCh που προκαλεί υπερδιέγερση του μυός.


Ποια είναι η διαφορά μεταξύ των mEPSC και των sEPSC;

Απάντηση: Στην ηλεκτροφυσιολογία, τα μίνι διεγερτικά μετασυναπτικά ρεύματα καταγράφονται στην τετροδοτοξίνη που εφαρμόζεται στο μπάνιο, ενώ τα αυθόρμητα διεγερτικά μετασυναπτικά ρεύματα γίνονται σε αναστολέα GABAA που εφαρμόζεται στο μπάνιο.

Λήψη από https://www.researchgate.net/publication/7099009_Enhanced_group_II_mGluR-mediated_inhibition_of_pain-related_synaptic_plasticity_in_the_amygdala/figures?lo=1&utm_source=bing&orgamput_

Τα MEPSC και τα sEPSC είναι και τα δύο μέτρα που εξετάζουν την επίδραση των διεγερτικών νευροδιαβιβαστών σε έναν νευρώνα. Τόσο τα mEPSC όσο και τα sEPSC μετρώνται σε μια διαμόρφωση εγγραφής ολόκληρου κυττάρου. Επειδή το ρεύμα καταγράφεται εδώ, ο πειραματιστής πρέπει να βρίσκεται σε σφιγκτήρα τάσης. Η κύρια διαφορά είναι ότι κατά την καταγραφή των mEPSCs, η αυθόρμητη δραστηριότητα του δικτύου εξαλείφεται λόγω του αναστολέα του καναλιού νατρίου τετροδοτοξίνης (TTX).

Τα ανασταλτικά γεγονότα μπορούν επίσης να μετρηθούν με τον ίδιο τρόπο. Η απελευθέρωση του GABA ονομάζεται IPSC, ή ανασταλτικό μετασυναπτικό ρεύμα. Για τη μέτρηση των sIPSCs, πρέπει να πραγματοποιηθεί φαρμακολογική αναστολή διεγερτικών νευροδιαβιβαστών, δυνατή με DNQX ή CNQX για αποκλεισμό υποδοχέων τύπου AMPA και APV για αποκλεισμό υποδοχέων τύπου NMDA. Συνήθως για τη μέτρηση των ανασταλτικών συμβάντων, το κύτταρο πρέπει να συσφίγγεται σε θετικό δυναμικό ή πρέπει να χρησιμοποιείται ένα εσωτερικό διάλυμα που περιέχει τροποποιημένη συγκέντρωση χλωρίου.

Οι αποκλίσεις στο δυναμικό της μεμβράνης μπορούν επίσης να μετρηθούν με αυτόν τον τρόπο. Η καταγραφή πρέπει να εκτελείται σε τρέχουσα διαμόρφωση σφιγκτήρα για μέτρηση του δυναμικού της μεμβράνης. Σε αυτή την περίπτωση, τα γεγονότα ονομάζονται EPSPs, ή διεγερτικά μετασυναπτικά δυναμικά.

Τα αυθόρμητα ή μικροσκοπικά διεγερτικά συμβάντα αναλύονται συνήθως με λογισμικό όπως το MiniAnalysis από τη Synaptosoft. Είναι γενικά δύσκολο να εντοπιστούν, καθώς μπορεί να υπάρχουν πολλά συμβάντα ταυτόχρονα. Γενικά έχουν πολύ πιο γρήγορο χρόνο ανόδου με πιο αργή χρονική πορεία αποσύνθεσης. Τόσο η συχνότητα των γεγονότων όσο και το εύρος των γεγονότων είναι σχετικά φυσιολογικά. Μια αλλαγή στους μηχανισμούς προσυναπτικής απελευθέρωσης συχνά εκδηλώνεται ως αύξηση της συχνότητας mEPSC. Μια αλλαγή στην έκφραση ή λειτουργία του μετασυναπτικού υποδοχέα εκδηλώνεται ως αύξηση στο πλάτος του mEPSC.


Crash Course Nervous System 2: How Action Potentials Work

Ανάρτηση 2 στη σειρά Crash Course σχετικά με το πώς λειτουργεί το νευρικό σύστημα: Δυνατότητα δράσης!

Οι νευρώνες είναι εξαιρετικά κύτταρα. Πέρα από το ότι είναι περίπλοκα διακλαδισμένα και γιγαντιαία σε σχέση με τα περισσότερα κύτταρα, κάθε δευτερόλεπτο εκατοντάδες δισεκατομμύρια ηλεκτρικές ώσεις που ονομάζονται δυναμικά δράσης μεταδίδονται στο σώμα σας. Πριν ελέγξουμε πώς λειτουργεί, είναι χρήσιμο να ανανεώσετε μερικούς όρους ηλεκτρικής ενέργειας.

Τάση είναι μια διαφορά στο ηλεκτρικό φορτίο. Στους νευρώνες, η τάση μετριέται σε milivolt (1/1000ο του βολτ) και ονομάζεται δυναμικό μεμβράνης. Όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά φορτίου, τόσο μεγαλύτερο είναι το δυναμικό της μεμβράνης. Ρεύμα είναι το ροή της ηλεκτρικής ενέργειας. Στους νευρώνες, τα ρεύματα αναφέρονται στη ροή θετικών ή αρνητικών ιόντων στις κυτταρικές μεμβράνες. Αλλά προτού φτάσουμε στη ροή του ρεύματος, ας κατανοήσουμε την προεπιλεγμένη ή την “κατάσταση ηρεμίας” ενός νευρώνα:

Δυναμικό ξεκούρασης νευρώνα μέσω του Crash Course

Το σώμα σας χωρίζεται από τον έξω κόσμο με το δέρμα. Αυτό επιτρέπει στην εσωτερική κατάσταση του σώματός σας να έχει διαφορετικές καταστάσεις από τον εξωτερικό κόσμο. Οι νευρώνες έχουν το δικό τους “δέρμα” με τη μορφή α κυτταρική μεμβράνηΤο Εχει πύλες ιόντων – μακρομόρια κατασκευασμένα από πολλές πρωτεΐνες – που αλλάζουν σχήμα όταν υπάρχουν συγκεκριμένα μόρια, επιτρέποντας σε άλλα συγκεκριμένα ιόντα (φορτισμένα σωματίδια) να περάσουν μέσα από την κυτταρική μεμβράνη. Η κίνηση αυτών των ιόντων αλλάζει το φορτίο του κυττάρου, προκαλώντας έναν καταρράκτη δραστηριότητας.

Όταν οι νευρώνες είναι σε ηρεμία και δεν λαμβάνουν ηλεκτρικό σήμα. Το εσωτερικό τους φορτίο είναι αρνητικό χάρη στη δραστηριότητα μιας αξιοσημείωτης μακρομοριακής μηχανής: η αντλία νατρίου-καλίουΤο Αυτή η διαμεμβρανική πρωτεΐνη αντλεί ενεργά ιόντα νατρίου κατά μήκος της βαθμίδας συγκέντρωσής τους προς το εξωτερικό του κυττάρου.

Η αντλία καλίου νατρίου διατηρεί μια ηλεκτροχημική κλίση μέσα στους νευρώνες (που φαίνεται στο γαλαζοπράσινο). Το μωβ μόριο κάτω δεξιά είναι ATP, παρέχοντας ενέργεια για την ενεργοποίηση της αντλίας. Για κάθε δύο θετικά φορτισμένα ιόντα καλίου (μπλε) που αντλεί μέσα, αντλεί τρία θετικά φορτισμένα ιόντα καλίου (κόκκινο), καθιστώντας το πιο θετικά φορτισμένο έξω από τον νευρώνα. Μέσω Crash Course

Εκτός από τις αντλίες καλίου νατρίου, οι νευρώνες έχουν πολλούς τύπους κανάλια ιόντων.

Τα κανάλια ιόντων επιτρέπουν σε πολλά φορτισμένα ιόντα να περάσουν σε μια κυτταρική μεμβράνη. Καθώς τα φορτισμένα σωματίδια διαχέονται γρήγορα στη μεμβράνη, την εκπολώνουν, αλλάζοντας έτσι το φορτίο της.

Εδώ είναι μερικοί διαφορετικοί τύποι πυλών ιόντων:

Οι πιο συνηθισμένοι δίαυλοι ιόντων είναι πύλης τάσης. Ανοίγουν σε ορισμένα κατώφλια δυναμικού μεμβράνης. Μέσω πορείας σύγκρουσης

Άλλα κανάλια ιόντων περιλαμβάνουν τις πύλες Ligand (κόκκινο), που ενεργοποιούνται από νευροδιαβιβαστές όπως η ακετυλοχολίνη, και τις μηχανικές πύλες (κίτρινο), που ενεργοποιούνται από φυσική διάταση. μέσω Crash Course

Πώς λειτουργεί ένα δυναμικό δράσης

Όταν όλες αυτές οι πύλες είναι κλειστές, ένας νευρώνας βρίσκεται σε ηρεμία. Πολώθηκε με τάση δυνητικής στατικής μεμβράνης -70 mV.

Το δυναμικό της μεμβράνης σε κατάσταση ηρεμίας μέσω του Crash Course

Αλλά ας πούμε ότι ένα ερέθισμα χτυπά έναν νευρώνα, ενεργοποιώντας ένα κανάλι ιόντων για να ανοίξει. Καθώς τα ιόντα περνούν στο κύτταρο (πολύ πιο γρήγορα από ό,τι φαίνεται παρακάτω), αλλάζουν το φορτίο της μεμβράνης. Παρακολουθήστε τη λευκή γραμμή στα δεξιά. Αυξάνεται καθώς η τάση πλησιάζει ένα πολύ σημαντικό όριο: -55 mV.

Το μόνο που χρειάζεται είναι να φτάσεις στα -55 mV. Τα ιόντα νατρίου (κόκκινο) εισέρχονται στον νευρώνα. Μέσω Crash Course

Γιατί -55 mV; Σε αυτό το κατώφλι ανοίγουν χιλιάδες κανάλια νατρίου που καλύπτονται από τάση. Μια πλημμύρα θετικά φορτισμένων ιόντων νατρίου εισέρχεται στο κύτταρο και φορτίζεται γρήγορα θετικά ή αποπολωμένος. Αλλά αυτή η αλλαγή στην ευθύνη δεν θα διαρκέσει πολύ.

Οι πύλες νατρίου (μωβ) αφήνουν μια πλημμύρα θετικών ιόντων νατρίου (κόκκινο) στον νευρώνα, με αποτέλεσμα την εκπόλωση. Μέσω Crash Course

Καθώς ένας νευρώνας φθάνει σε ένα εσωτερικό φορτίο περίπου +30 mV, μια διαμορφωτική αλλαγή σχήματος συμβαίνει στα κανάλια νατρίου. Κλείνουν και ανοίγουν τα κλειστά κανάλια καλίου, επιτρέποντας στα θετικά φορτισμένα ιόντα καλίου να φύγουν από το στοιχείο.

Αποπόλωση μεμβράνης. Τα κανάλια νατρίου (ανοιχτό μωβ) κλείνουν. Τα κανάλια καλίου (σκούρο μωβ) ανοίγουν και διαχέουν θετικά φορτισμένα ιόντα έξω από το κύτταρο. μέσω Crash Course

Αυτό μειώνει το εσωτερικό φορτίο του νευρώνα για λίγο κάτω από την κατάσταση ηρεμίας του -70 mV, ενεργοποιώντας τις αντλίες καλίου νατρίου για να ολοκληρώσει τη δουλειά και να φέρει τον νευρώνα σε μια διατηρημένη ομοιόσταση. Η όλη διαδικασία διαρκεί 1-2 ms (1/1000ο του δευτερολέπτου).

Το δυναμικό δράσης κινείται μέσω ενός κλάδου νευρώνων. Μέσω Crash Course

Με αυτόν τον τρόπο, τα δυναμικά δράσης διαδίδονται στους κλάδους των νευρώνων ως αλυσιδωτές αντιδράσεις, προκαλώντας ένα κύμα εκπολώσεων και επαναπόλωσης. Τα δυναμικά δράσης ταξιδεύουν μόνο προς μία κατεύθυνση.

Έτσι, ένα δυναμικό δράσης κινείται κατά μήκος ενός κλάδου όταν ξαφνικά φτάνει στο τέλος, το σημείο χωρίς επιστροφή: μια σύναψη.

Πολλά πράγματα μπορούν να συμβούν όταν ένα δυναμικό δράσης φτάσει σε μια σύναψη. Για να το κρατήσουμε απλό, ας εξετάσουμε την περίπτωση του α χημική σύναψη, το είδος της διασταύρωσης που χρησιμοποιεί νευροδιαβιβαστές.

Τα δυναμικά δράσης εδώ ενεργοποιούν κανάλια ασβεστίου που καλύπτονται από τοπική τάση, απελευθερώνοντας μια ροή θετικών ιόντων στο κύτταρο. Το ασβέστιο προκαλεί δομές σαν σάκους γεμάτες νευροδιαβιβαστές που ονομάζονται κυστίδια για να απελευθερώσουν το περιεχόμενό τους στη συναπτική σχισμή, την περιοχή μεταξύ δύο νευρώνων.

Ένα δυναμικό δράσης φτάνει στο τέλος της γραμμής: μια χημική σύναψη. Μέσω Crash Course

Neurotransmitters are released from vesicles into the synaptic cleft, a region less than five millionths of a centimeter wide. They bind to receptor sites on the postsynaptic cell, triggering either excitation or inhibition. Via Crash Course

There are many types of neurotransmitters. Some are excitatory others are inhibitory.

Here’s how excitatory and inhibitory neurotransmitters differ when it comes to the electrodynamics of neurons (see post 1 for a refresher on membrane potential). All images by Crash Course:

Inhibitory neurotransmitters push neurons farther away from their threshold for having an action potential (hyperpolarization), making it harder for them to fire. Via Crash Course Excitatory neurotransmitters bring neurons closer to their threshold for having an action potential (depolarizing them), making it easier for them to fire. Via Crash Course

It’s neither a single synapse nor a single neurotransmitter that matters. There are over one hundred different types of neurotransmitters and over 100 trillion synapses in your brain. A single neuron can have thousands or even tens of thousands of synapses. As Hank Green points out in this video, “the likelihood of a postsynaptic neuron developing an action potential depends on the sum of the excitation and inhibition in an area.” This is commonly called constructive signal summation and is illustrated by EyeWire’s first scientific discovery (Nature 2014).

A few more Action Potential Factoids

Immediately following an action potential, neurons have a refractory period, a brief bit of time where they are not responsive to further stimuli. If another stimuli reaches a neuron during this period, it will not cause an action potential, no matter how strong the incoming signal is. This results in action potentials only propagating in one direction.

Neurons have consistent voltage thresholds: -55 mV activation,

+30 mV repolarization. They vary their signals then not by Voltage (amplitude) but by frequency and speed (conduction velocity).

Weaker stimuli tend to produce slower, lower frequency signals while stronger or more intense stimuli tend to produce more rapid, higher frequency signals.

Myelinated (insulated) neurons, such as are found in white matter and the peripheral nervous system, send the fastest signals.

Myelinated action potential travels oh so fast because it effectively “leaps” from one myelin gap (nodes of ranvier) to the next. Via Crash Course

In the central nervous system, Myelin is produced by cells called Oligodendrocytes, which wrap around axons.

Oligodendrocyte merrily making myelin sheaths. Via Crash Course

Thanks for reading. Be sure to subscribe to Crash Course on YouTube and let us know what you think about this post in EyeWire chat. For science!