Na + ioonide sisenemisel rakku suureneb postsünaptilise membraani erutuvus, see depolariseerib. Seetõttu kannab naatriumikanalit avav retseptor edasi ergastavat toimet. Sel juhul tekkivat postsünaptilist potentsiaali nimetatakse ergastav postsünaptiline potentsiaal – EPSP(vt joon. 16, pos. A).

Inhibeeriv postsünaptiline potentsiaal – IPSP

Teised retseptorite kohad, mis näiteks seovad gamma-aminovõihapet (GABA), avavad postsünaptilises membraanis kanalid Cl-ioonide sisenemiseks rakku ja vähendavad postsünaptilise membraani erutatavust. hüperpolariseeritud. See tähendab, et retseptor, mis avab kloriidikanali, esindab inhibeerivat toimet. Ja sel juhul tekkivat postsünaptilist potentsiaali nimetatakse inhibeeriv postsünaptiline potentsiaal – IPSP(vt joon. 16, pos. B).

Summeerimine

Mõelge teisele integratsioonimehhanismile ühe neuroni tasemel, mida nimetatakse summeerimine.

Summeerimine(lat. summeerimine- liitmine) - kohalike reaktsioonide liitmine alamlävi stiimulitele. Pea meeles!Ühe alamlävi stiimuli toimel AP ei esine.

Summeerimist on kahte tüüpi:

1) ajutine (järjestikune);

2) ruumiline (samaaegne).

Summeerimise mehhanismi kesknärvisüsteemis kirjeldas esmakordselt I. M. Sechenov (1868), kes täheldas teatud rütmilise stimulatsiooni tingimustes refleksreaktsioonide ilmnemise ja sellele järgneva intensiivistumise viivitust.

Aja summeerimine on postsünaptiliste lokaalsete reaktsioonide lisamise tulemus, mis on põhjustatud mitmest järjestikusest aferentsest stiimulist, mis üksteisele kiiresti järgnevad (joonis 17).

Seda tüüpi summeerimise eeltingimuseks on lühikesed intervallid sissetulevate stiimulite vahel. Stiimulid peaksid tulema sellise intervalliga, et nende poolt tekitatud järgnevad lokaalsed reaktsioonid saaks summeerida eelmistega, millel ei olnud aega “kustuda”. Seega ajaline summeerimine sünapsis võimaldab nõrgad signaalid välja filtreerida jõudes neuronile.

Uurime üksikasjalikult aja summeerimise mehhanismi. Vastuseks üksikule aferentsele stiimulile, mis läheb neuronist teise neuronisse, vabaneb sünapsi presünaptilises osas 1 neurotransmitteri kvant. Sel juhul ilmub neuroni postsünaptilisele membraanile tavaliselt 0,1-0,2 mV alamlävipotentsiaal (lokaalne reaktsioon), mis on AP tekitamiseks ebapiisav. Selleks, et lokaalse reaktsiooni ulatus saavutaks kriitilise taseme - AP esinemise läve, peab see vähenema umbes 10 mV võrra. See nõuab postsünaptilise rakumembraani paljude alamläve kohalike reaktsioonide liitmist. Summeerimine on sisendsensoorsete stiimulite neuronile avalduva toime kumulatiivne tulemus. Postsünaptiliste potentsiaalide liitmine toimub neuroni aksoni künkas, kus toimub leviv aktsioonipotentsiaal.

Mittespetsiifiliste kanalite avanemine katioonide jaoks ACh interaktsiooni ajal ACh retseptoriga toob kaasa tugeva Na+ ioonide sissevoolu ja nõrgema K+ ioonide väljavoolu postsünaptilisel membraanil. Lõppkokkuvõttes voolab rakku rohkem positiivseid laenguid. Toimub membraani lokaalne depolarisatsioon, mida nimetatakse ergastavaks postsünaptiliseks potentsiaaliks (EPSP).

Retseptoriga suheldes avavad ACh molekulid postsünaptilises rakumembraanis mittespetsiifilisi ioonikanaleid, nii et suureneb nende võime juhtida monovalentseid katioone. Millised katioonid kanaleid läbivad, sõltub elektrokeemilistest gradientidest. Naatriumi tasakaalupotentsiaal on +55 mV ja postsünaptilise raku membraani potentsiaal jääb vahemikku -60 kuni -80 mV. Seega on naatriumil tugev liikumapanev jõud ja selle ioonid tungivad rakku ja depolariseerivad selle membraani (joonis 21.5, joon. 21.7). Teisalt on kanal läbitav ka K+ ioonide jaoks, mille jaoks säilib ebaoluline elektrokeemiline gradient, mis on suunatud rakusisesest piirkonnast rakuvälisesse keskkonda. Kuna K + ioonide tasakaalupotentsiaal on ligikaudu -90 mV, läbivad nad ka postsünaptilist membraani, neutraliseerides seeläbi Na + ioonide sissetulevast voolust tingitud depolarisatsiooni. Nende kanalite töö viib positiivsete ioonide põhilise sissevooluni ja järelikult postsünaptilise membraani (EPSP) depolarisatsioonini. Neuromuskulaarse ristmiku otsaplaadil nimetatakse EPSP-d ka otsaplaadi potentsiaaliks (EPP). Kuna kaasatud ioonivoolud sõltuvad tasakaalupotentsiaali ja membraanipotentsiaali erinevusest, siis membraani vähenenud puhkepotentsiaali korral Na + ioonide vool nõrgeneb ja K + ioonide vool suureneb, mistõttu membraani amplituud suureneb. EPSP väheneb.

EPSP genereerimisega seotud ioonvoolud käituvad aktsioonipotentsiaali genereerimisel erinevalt Na+ ja K+ vooludest. Põhjus on selles, et sellesse mehhanismi on kaasatud teised erinevate omadustega ioonkanalid. Kui pingepõhised ioonikanalid aktiveeruvad aktsioonipotentsiaali juures ja järgnevad kanalid avanevad depolarisatsiooni suurenemisega, nii et depolarisatsiooniprotsess iseennast tugevdab, siis saatjaga seotud (ligandiväravaga) kanalite juhtivus sõltub ainult sellega seotud saatja molekulide arvust. retseptormolekulid (mille tulemuseks on saatjaga seotud kanalite avanemine). ioonikanalid) ja sellest tulenevalt avatud ioonkanalite arvust. EPSP amplituud on vahemikus 100 μV kuni 10 mV. Sõltuvalt sünapsi tüübist on EPSP kogukestus vahemikus 5 kuni 100 ms.

Esiteks, sünapsi tsoonis levib lokaalselt moodustunud EPSP passiivselt elektrotoonselt läbi kogu postsünaptilise rakumembraani. Sellele jaotusele ei kehti kõik või mitte midagi seadus. Kui üheaegselt või peaaegu samaaegselt ergastatakse suurt hulka sünapse, siis tekib nn summamisnähtus, mis väljendub oluliselt suurema amplituudiga EPSP ilmumises, mis võib depolariseerida kogu postsünaptilise raku membraani. Kui selle depolarisatsiooni ulatus jõuab teatud läviväärtuseni postsünaptilise membraani piirkonnas (10 mV või rohkem), siis avanevad närviraku aksonikünkal pingega juhitavad Na + kanalid välgukiirusel ja see tekitab aktsioonipotentsiaal, mis juhitakse mööda selle aksonit. Motoorse otsaplaadi puhul põhjustab see lihaste kontraktsiooni. EPSP algusest kuni aktsioonipotentsiaali tekkeni möödub umbes 0,3 ms, nii et saatja rikkaliku vabanemise korral võib postsünaptiline potentsiaal ilmneda juba 0,5–0,6 ms pärast presünaptilisse saabunud aktsioonipotentsiaali. piirkond.

Üldiselt sõltub "sünaptilise viivituse" aeg, mis tähendab vajalikku aega pre- ja postsünaptilise aktsioonipotentsiaali ilmnemise vahel, alati sünapsi tüübist.

Tegevuspotentsiaalide genereerimine esineb retseptoritele kõige lähemal asuvate müeliniseerunud kiudude Ranvieri pealtkuulamisel või retseptoritele kõige lähemal asuvas müeliniseerimata kiudude membraani osas. Adekvaatse stiimuli minimaalne tugevus, mis on piisav aktsioonipotentsiaalide tekitamiseks primaarses sensoorses neuronis, on määratletud selle absoluutse lävena. Stiimuli tugevuse minimaalne suurenemine, millega kaasneb sensoorse neuroni reaktsiooni oluline muutus, on selle tundlikkuse diferentsiaallävi.

Teavet retseptoritele mõjuva stiimuli tugevuse kohta kodeeritakse kahel viisil: sensoorses neuronis esinevate aktsioonipotentsiaalide sagedus (sageduskodeerimine) ja stiimulile vastuseks vallandatud sensoorsete neuronite arv. Retseptoritele mõjuva stiimuli tugevuse suurenemisega suureneb retseptori potentsiaali amplituud, millega reeglina kaasneb aktsioonipotentsiaalide sageduse suurenemine esimese järgu sensoorses neuronis. Mida laiem on sensoorsete neuronite aktsioonipotentsiaalide sagedusvahemik, seda suurem on stiimuli tugevuse vaheväärtuste arv, mis suudab sensoorset süsteemi eristada. Sama modaalsusega primaarsed sensoorsed neuronid erinevad ergastuse läve poolest, seetõttu erutuvad nõrkade stiimulite toimel ainult kõige tundlikumad neuronid, kuid stiimuli tugevuse suurenemisega vähem tundlikud neuronid kõrgema läviväärtusega. ärritus reageerib ka sellele. Mida rohkem primaarseid sensoorseid neuroneid on samaaegselt ergastatud, seda tugevam on nende ühistegevus ühisele teist järku neuronile, mis lõpuks mõjutab mõjuva stiimuli intensiivsuse subjektiivset hinnangut.

Sensatsiooni kestus sõltub retseptoritele avalduva löögi alguse ja lõpu vahelisest reaalsest ajast, samuti nende võimest vähendada või isegi peatada närviimpulsside teket piisava stiimuli pikaajalisel toimel. Stiimuli pikaajalisel toimel võib retseptorite tundlikkuse lävi selle suhtes suureneda, mida määratletakse kui retseptori kohanemist. Kohanemismehhanismid ei ole erineva modaalsusega retseptorites ühesugused, nende hulgas eristatakse kiiresti kohanduvaid (näiteks naha taktiilsed retseptorid) ja aeglaselt kohanevaid retseptoreid (näiteks lihaste ja kõõluste propriotseptorid). Kiiresti kohanevad retseptorid erutuvad tugevamalt vastusena stiimuli intensiivsuse kiirele tõusule (faasiline reaktsioon) ja nende kiire kohanemine hõlbustab taju vabanemist bioloogiliselt ebaolulisest teabest (näiteks naha ja riiete kontakt). Aeglaselt kohanevate retseptorite ergastumine ei sõltu palju stiimuli muutumise kiirusest ja püsib selle pikaajalise toime (tooniline reaktsioon) ajal, mistõttu näiteks proprioretseptorite aeglane kohanemine võimaldab inimesel saada vajalikku informatsiooni, mida ta säilitab. asend kogu vajaliku aja.

On sensoorseid neuroneid, mis tekitavad spontaanselt aktsioonipotentsiaale, st stimulatsiooni puudumisel (näiteks vestibulaarsüsteemi sensoorsed neuronid) nimetatakse sellist aktiivsust taustaks. Närviimpulsside sagedus nendes neuronites võib suureneda või väheneda sõltuvalt sekundaarsetele retseptoritele mõjuva stiimuli intensiivsusest, lisaks saab seda määrata mehhanoretseptorite tundlike karvade kõrvalekalde suuna järgi. Näiteks sekundaarsete mehhanoretseptorite karvade kõrvalekaldumisega ühes suunas kaasneb sensoorse neuroni, millesse nad kuuluvad, taustaaktiivsuse suurenemine ja vastupidises suunas selle taustaaktiivsuse vähenemine. See vastuvõtumeetod võimaldab saada teavet nii stiimuli intensiivsuse kui ka selle toimimise suuna kohta.

4 Inhibeerimine kesknärvisüsteemis

Kesknärvisüsteemi pärssimise avastas esmakordselt 1862. aastal I. M. Sechenov konna aju stimuleerimise katses nägemissaalide tasemel, kus asub kitsas ajutüve halli aine riba - ajutüve homoloog. kõrgemate loomade ja inimeste aju hüpotuberne piirkond. Naatriumkloriidi kristalli pealetung aju ristlõikele nägemissaalide piirkonnas põhjustab konnajala nõrgasse happelahusesse kastmisest põhjustatud seljaaju motoorse refleksi aja (inhibeerimise) pikenemist. Mõnevõrra hiljem leidis I. M. Sechenov, et kahe seljaaju ergastust kandva aferentse närvi samaaegsel stimulatsioonil pärsib tugevam ärritus nõrgemale refleksi, näiteks konna parema jala pintsettidega pigistamine põhjustab aja pikenemist. vasaku käpa happerefleks (kuni selle täieliku prolapsini).
I. M. Sechenovi katsetes ilmneb mõne närvikeskuse pärssimine teiste keskuste ergutamise tagajärjel, kui nähtus, mis kaasneb ergastamisega kesknärvisüsteemis. I. M. Sechenovi esialgne oletus spetsiifiliselt inhibeerivate närvikeskuste olemasolu kohta on kadunud, kuna selgus (tema õpilase V. V. Pašutini, ühe Venemaa patoloogilise füsioloogia rajaja) katsetes, et kui konna visuaalsed saalid on stimuleeritud, paljudes katsetes puudub seljaaju motoorsete reflekside aeglustumine ja nende kiirenemine. Inhibeerimise mehhanismid I. M. Sechenovi katsetes on erinevad. Ärritus nägemissaalide piirkonnas - autonoomse närvisüsteemi keskus - põhjustab Sechenovi inhibeerimist ainult säilinud sümpaatilise ahelaga ja seetõttu peetakse seda troofiliste nihete tulemuseks, mis kanduvad mööda sümpaatilisi närvikiude seljaajusse. (A. V. Tonkikh, labor L. A. Orbeli). Happemotoorse refleksi pärssimine, mis tekib teise jäseme naharetseptorite samaaegse mehaanilise stimulatsiooni tulemusena, on induktsioonisuhete tulemus, mis põhjustab konkureerivate närvikeskuste allasurumise.

Pidurdamine- spetsiaalne närviprotsess, mis on põhjustatud erutusest ja väliselt avaldub teise ergutuse pärssimisel. See on võimeline aktiivselt levima närviraku ja selle protsesside kaudu. Tsentraalse inhibeerimise teooriale pani aluse IM Sechenov (1863), kes märkas, et konna painutusrefleksi pärsib keskaju keemiline stimulatsioon. Inhibeerimine mängib olulist rolli kesknärvisüsteemi tegevuses, nimelt: reflekside koordineerimisel; inimeste ja loomade käitumises; siseorganite ja süsteemide tegevuse reguleerimisel; närvirakkude kaitsefunktsiooni elluviimisel.

Kesknärvisüsteemi pärssimise tüübid

Tsentraalne inhibeerimine jaotub vastavalt lokaliseerimisele pre- ja postsünaptiliseks;
polarisatsiooni olemuse järgi (membraanilaeng) - hüper- ja depolarisatsioonil; vastavalt inhibeerivate närviahelate struktuurile – vastastikuseks ehk ühendatud, vastupidiseks ja külgmiseks.

presünaptiline inhibeerimine, nagu nimigi ütleb, paikneb presünaptilistes elementides ja on seotud närviimpulsside juhtimise pärssimisega aksonite (presünaptiliste) otstes. Sellise inhibeerimise histoloogiline substraat on aksonite sünapsid. Sisestamist inhibeeriv akson läheneb ergastavale aksonile ja vabastab inhibeeriva neurotransmitteri GABA. See vahendaja toimib postsünaptilisele membraanile, mis on ergastava aksoni membraan, ja põhjustab selles depolarisatsiooni. Tekkiv depolarisatsioon pärsib Ca2 + sisenemist sünaptilisest pilust ergastava aksoni lõppu ja viib seega ergastava vahendaja sünaptilisse lõhe vabanemise vähenemiseni, reaktsiooni pärssimiseni. Presünaptiline inhibeerimine saavutab maksimumi 15-20 ms pärast ja kestab umbes 150 ms, see tähendab palju kauem kui postsünaptiline inhibeerimine. Presünaptilist pärssimist blokeerivad krambimürgid – bikuliin ja pikrotoksiin, mis on konkureerivad GABA antagonistid.

Postsünaptiline inhibeerimine(GPSP) on põhjustatud inhibeeriva vahendaja vabanemisest aksoni presünaptilisest otsast, mis vähendab või pärsib närviraku soma membraanide ja dendriitide erutatavust, millega see kokku puutub. Seda seostatakse inhibeerivate neuronite olemasoluga, mille aksonid moodustuvad närvilõpmete rakkude somadel ja dendriitidel, vabastades inhibeerivad vahendajad - GABA ja glütsiin. Nende vahendajate mõjul toimub ergastavate neuronite pärssimine. Inhibeerivad neuronid on näiteks seljaaju Renshaw rakud, pirnikujulised neuronid (väikeaju Purkinje rakud), ajukoore, aju stellaatrakud jne.
P. G. Kostyuki (1977) uuring tõestas, et postsünaptiline pärssimine on seotud neuroni soma membraani primaarse hüperpolarisatsiooniga, mis põhineb postsünaptilise membraani K + läbilaskvuse suurenemisel. Hüperpolarisatsiooni tulemusena eemaldub membraanipotentsiaali tase kriitilisest (lävi)tasemest. See tähendab, et selle suurenemine toimub - hüperpolarisatsioon. See viib neuroni inhibeerimiseni. Seda tüüpi inhibeerimist nimetatakse hüperpolarisatsiooniks.
HPSP amplituud ja polaarsus sõltuvad neuroni enda membraanipotentsiaali algtasemest. Selle nähtuse mehhanism on seotud Cl + -ga. IPSP arendamise algusega siseneb Cl - rakku. Kui raku sees on seda rohkem kui väljas, ühtlustub glütsiin membraaniga ja Cl + väljub rakust selle avatud aukude kaudu. See vähendab negatiivsete laengute arvu, areneb depolarisatsioon. Seda tüüpi inhibeerimist nimetatakse depolarisatsiooniks.

Postsünaptiline inhibeerimine on lokaalne. See areneb järk-järgult, võimeline summeerima, jätmata maha tulekindlust. See on tundlikum, paremini sihitud ja mitmekülgsem pidurdusmehhanism. Selle tuumaks on "tsentraalne pärssimine", mida kirjeldas sel ajal Ch. S. Sherrington (1906).
Sõltuvalt inhibeeriva neuronaalse ahela struktuurist eristatakse järgmisi postsünaptilise inhibeerimise vorme: vastastikune, vastupidine ja lateraalne, mis on tegelikult omamoodi pöörd.

Vastastikune (kombineeritud) inhibeerimine iseloomustatud asjaolu, et juhul, kui näiteks painutajalihaste motoorsed neuronid on aferentide aktiveerumisel erutatud, on samaaegselt (sellel pool) inhibeeritud ka samale liigesele mõjuvad sirutajalihaste motoorsed neuronid. See juhtub seetõttu, et lihasspindlitest pärinevad aferendid moodustavad agonistlihaste motoneuronitel ergastavaid sünapsid ja vahepealse inhibeeriva neuroni kaudu antagonistlihaste motoneuronitel inhibeerivad sünapsid. Füsioloogilisest vaatenurgast on selline pärssimine väga kasulik, kuna see hõlbustab liigese liikumist "automaatselt", ilma täiendava vabatahtliku või tahtmatu kontrollita.

Tagurpidi pidurdamine . Sel juhul väljub motoorse neuroni aksonitest üks või mitu tagatist, mis on suunatud interkaleerunud inhibeerivatele neuronitele, näiteks Renshaw rakkudele. Renshaw rakud omakorda moodustavad motoorsete neuronite inhibeerivaid sünapse. Motoorse neuroni ergastuse korral aktiveeruvad ka Renshaw rakud, mille tulemusena tekib motoneuroni membraani hüperpolariseerumine ja selle aktiivsus inhibeeritakse. Mida rohkem motoorne neuron on erutatud, seda suurem on Renshaw rakkude kaudu tuntav inhibeeriv toime. Seega toimib vastupidine postsünaptiline pärssimine negatiivse tagasiside põhimõttel. Eeldatakse, et seda tüüpi inhibeerimine on vajalik neuronite ergastuse isereguleerimiseks, samuti nende üleergutamise ja konvulsiivsete reaktsioonide vältimiseks.

Külgmine inhibeerimine. Neuronite inhibeerivat ahelat iseloomustab asjaolu, et inhibeerivad neuronid mõjutavad mitte ainult põletikulist rakku, vaid ka naaberneuroneid, milles erutus on nõrk või puudub täielikult. Sellist inhibeerimist nimetatakse lateraalseks, kuna moodustunud inhibeerimiskoht asub ergastatud neuronist lateraalselt (külgsuunas). See mängib eriti olulist rolli sensoorsetes süsteemides, luues kontrasti fenomeni.

Postsünaptiline inhibeerimine valdavalt kergesti eemaldatav strühniini sisseviimisega, mis konkureerib postsünaptilise membraani inhibeeriva vahendajaga (glütsiiniga). Teetanusetoksiin pärsib ka postsünaptilist inhibeerimist, segades neurotransmitterite vabanemist inhibeerivatest presünaptilistest otstest. Seetõttu kaasnevad strühniini või teetanuse toksiini sissetoomisega krambid, mis tekivad kesknärvisüsteemi, eriti motoorsete neuronite ergastusprotsessi järsu suurenemise tagajärjel.
Seoses postsünaptilise inhibeerimise ioonsete mehhanismide avastamisega sai võimalikuks selgitada Br toimemehhanismi. Optimaalsetes annustes naatriumbromiidi kasutatakse kliinilises praktikas laialdaselt rahustava (sedatiivse) ainena. On tõestatud, et see naatriumbromiidi toime on seotud suurenenud postsünaptilise inhibeerimisega kesknärvisüsteemis.

Erinevat tüüpi tsentraalse inhibeerimise roll

Tsentraalse inhibeerimise põhiülesanne on pakkuda koostoimes tsentraalse ergastusega närvisignaalide analüüsimise ja sünteesimise võimalus kesknärvisüsteemis ning sellest tulenevalt ka võimalus koordineerida kõiki keha funktsioone üksteise ja keskkonnaga. Seda tsentraalse inhibeerimise rolli nimetatakse koordineerimiseks. Teatud tüüpi tsentraalne pärssimine ei täida mitte ainult koordineerivat, vaid ka kaitsvat (valvavat) rolli. Eeldatakse, et presünaptilise inhibeerimise peamine koordineeriv roll on kesknärvisüsteemi pärssimine ebaoluliste aferentsete signaalide poolt. Otsese postsünaptilise inhibeerimise tõttu on antagonistlike keskuste aktiivsus koordineeritud. Pöördinhibeerimine, mis piirab seljaaju motoneuronite tühjenemise maksimaalset võimalikku sagedust, täidab nii koordineerivat rolli (koordineerib motoneuronite tühjenemise maksimaalset sagedust nende lihaskiudude kokkutõmbumiskiirusega, mida nad innerveerivad) kui ka kaitsvat (hoiab ära nende ergutamise). motoneuronid). Imetajatel on seda tüüpi pärssimine jaotunud peamiselt seljaaju aferentsetes süsteemides. Aju kõrgemates osades, nimelt ajukoores, domineerib postsünaptiline pärssimine.

Presünaptiline inhibeerimine (ladina prae - millegi ees + kreeka sunapsise kontakt, ühendus) on sünaptiliste inhibeerivate protsesside erijuhtum, mis väljendub neuronite aktiivsuse pärssimises, mis on tingitud ergastavate sünapside efektiivsuse vähenemisest isegi presünaptilises lülis. vahendajate vabanemise protsessi pärssimine ergastavate närvilõpmete kaudu . Sel juhul ei muutu postsünaptilise membraani omadused.

6 Presünaptiline inhibeerimine toimub spetsiaalsete inhibeerivate interneuronite abil. Selle struktuurne alus on inhibeerivate interneuronite aksoniterminalidest ja ergastavate neuronite aksonite lõppudest moodustuvad aksoaksonaalsed sünapsid.Depolarisatsioon põhjustab aksoni ergastavasse otsa saabuva aktsioonipotentsiaali amplituudi vähenemist. Selle tulemusena pärsitakse ergastavate närvilõpmete poolt vahendaja vabanemisprotsessi ja ergastava postsünaptilise potentsiaali amplituud väheneb.

Sel juhul on inhibeeriva neuroni aksoni ots presümpaatiline ergastava neuroni terminali suhtes, mis on inhibeeriva lõpu suhtes postsünaptiline ja selle poolt aktiveeritud närviraku suhtes presünaptiline. Presünaptilise inhibeeriva aksoni otstes vabaneb vahendaja, mis põhjustab eksitatoorsete lõppude depolarisatsiooni, suurendades nende membraani läbilaskvust CI jaoks.

Presünaptilise depolarisatsiooni iseloomulik tunnus on aeglane areng ja pikk kestus (mitusada millisekundit) isegi pärast ühte aferentset impulssi.

Mis on presünaptilise inhibeerimise funktsionaalne tähtsus? Tänu sellele ei mõjuta see mitte ainult seljaaju enda refleksaparaati, vaid ka mitmete aju kaudu tõusvate traktide sünaptilist ümberlülitamist. Samuti on teada Aa rühma primaarsete aferentsete kiudude ja naha aferentide presünaptiline inhibeerimine. Sel juhul on presünaptiline pärssimine ilmselgelt esimene väljast tuleva teabe aktiivse piiramise "tasand". Kesknärvisüsteemis, eriti seljaajus, toimib presünaptiline pärssimine sageli omamoodi negatiivse tagasisidena, mis piirab aferentseid impulsse tugevate (näiteks patoloogiliste) stiimulite korral ja täidab seega osaliselt kaitsefunktsiooni lülisamba ja kõrgemal asuvate keskuste suhtes.
Sünapside funktsionaalsed omadused ei ole püsivad. Teatud tingimustel võib nende tegevuse efektiivsus suureneda või väheneda. Tavaliselt hõlbustatakse kõrgetel stimulatsioonisagedustel (mitusada 1 sekundi kohta) sünaptiline ülekanne mõne sekundi või isegi minuti jooksul. Seda nähtust nimetatakse sünaptiliseks potentseerimiseks. Sellist sünaptilist potentseerumist võib täheldada ka pärast teetanilise stimulatsiooni lõppu. Siis nimetatakse seda post-teetaniliseks potentsiatsiooniks (PTP). PTP (neuronitevahelise suhtluse tõhususe pikaajaline suurenemine) keskmes on tõenäoliselt muutused presünaptilise kiu funktsionaalsuses, nimelt selle hüperpolarisatsioonis. Sellega omakorda kaasneb neurotransmitteri vabanemise suurenemine sünaptilisse pilusse ja suurenenud EPSP ilmumine postsünaptilisse struktuuri. Samuti on andmeid PTP struktuursete muutuste kohta (presünaptiliste lõppude turse ja kasv, sünaptilise lõhe vähenemine jne).
PTP ekspresseerub palju paremini kesknärvisüsteemi kõrgemates osades (näiteks hipokampuses, ajukoore püramiidsetes neuronites) võrreldes seljaaju neuronitega. Koos PTP-ga võib sünaptilises aparaadis tekkida aktivatsioonijärgne depressioon, mis väljendub EPSP amplituudi vähenemises. Paljud teadlased seostavad seda depressiooni postsünaptilise membraani neurotransmitteri toime tundlikkuse nõrgenemisega (desensibiliseerimine) või kulude ja vahendaja mobilisatsiooni erineva suhtega.
Sünaptiliste protsesside, eelkõige PTP plastilisus võib olla seotud KNS-i uute interneuronaalsete ühenduste tekkega ja nende fikseerimisega, s.t. õppimise ja mälu mehhanismid. Samas tuleb tõdeda, et tsentraalsete sünapside plastilisi omadusi ei ole veel piisavalt uuritud.

Aktsioonipotentsiaal, mis saabub presünaptilisse terminali, põhjustab neurotransmitteri vabanemise sünaptilisse pilusse. Kui neurotransmitter jõuab postsünaptilisse terminali, seostub see postsünaptilise membraani retseptoritega. ergastav postsünaptiline potentsiaal(EPSP) - umbes 0,05 mV. Selline lokaalne potentsiaal ei ole raku oleku muutmiseks piisav. Kuid korraga tekivad paljud ergastavad postsünaptilised potentsiaalid, need, erinevalt aktsioonipotentsiaalist, summeeritakse, et jõuda depolarisatsiooni kriitilise tasemeni. Kui vahelduvvool on saavutatud, algab aktsioonipotentsiaali genereerimine. Ergastavaid postsünaptilisi potentsiaale saab kokku võtta ainult siis, kui need esinevad samaaegselt, sünkroonselt (sel juhul ei ole puhkepotentsiaalil aega taastuda ja membraani depolarisatsioon suureneb).

Mõnikord toimub presünaptilisest otsast mediaatori spontaanne vabanemine vesiikulite ja membraani juhuslike kokkupõrgete tõttu. Kuid aktsioonipotentsiaali ei teki sel juhul ergastava postsünaptilise potentsiaali väikese ulatuse tõttu.

Lisaks membraanil toimuvatele ergastusprotsessidele võivad toimuda ka vastupidised inhibeerimisprotsessid. Inhibeerimine NS-s ei ole passiivne aktiivsuse puudumise protsess, vaid aktiivne blokeeriv tegevus. Inhibeerimise korral ei teki membraanil mitte ergastavaid postsünaptilisi potentsiaale, vaid inhibeerivad postsünaptilised potentsiaalid, TPSP. Inhibeerivate postsünaptiliste potentsiaalide ilmnemisel tekib membraani hüperpolarisatsioon. IPSP ei põhjusta membraani läbiva potentsiaalide erinevuse vähenemist, vaid suurenemist, mis takistab aktsioonipotentsiaali teket. Membraanil tekivad koonduvad voolud ehk hüperpolarisatsioon "voolab" aksonile kõikidest kohtadest, kus pärssiv toime on tekkinud. IPSP tekib siis, kui rakku sisenevad anioonid, mis kergesti läbivad kanaleid. Enamasti on see Cl-.

Varem arvati, et EPSP ja IPSP esinemise eest vastutavad erinevad vahendajad. Peamised inhibeerivad vahendajad hõlmavad GABA-d (kortikaalsetes ja subkortikaalsetes piirkondades) ja glütsiini (perifeerias ja SM). Nüüd aga arvatakse, et EPSP või IPSP tekke eest ei vastuta vahendaja ise (GABA võib samuti tekitada aktiveeriva efekti). Postsünaptilisele membraanile sattunud vahendaja seondub retseptoriga, mis omakorda mõjutab spetsiaalset G-valku, mis aktiveerib ioonkanali valgud. G-valk seondub ioonkanali toimimist mõjutava sõnumitoojaga. Sõltuvalt selle G-valgu aktiivsusest avatakse kas anioon- või katioonkanalid ja vastavalt genereeritakse kas EPSP või IPSP.

Postsünaptilise potentsiaali omadused:

1. Esinevad ainult konkreetselt kohas, kus vahendaja mõju ilmnes. Tavaliselt on see dendriit või soma.
2. Väärtus = 0,05 mV
3. Erinevalt PD-st on need kumulatiivsed.

Vesiikulites paiknev vahendaja vabaneb eksotsütoosi teel sünaptilisse pilusse. (mullid lähenevad membraanile, ühinevad sellega ja lõhkevad, vabastades neurotransmitteri). Selle vabanemine toimub väikeste portsjonitena - kvant. Iga kvant sisaldab 1000 kuni 10 000 neurotransmitteri molekuli. Väike hulk kvante väljub lõpust ja on puhkeolekus. Kui närviimpulss, s.o. AP jõuab presünaptilise otsani, toimub selle presünaptilise membraani depolarisatsioon. Selle kaltsiumikanalid avanevad ja kaltsiumiioonid sisenevad sünaptilisse naastu. Algab suure hulga neurotransmitteri kvantide vabanemine. Saatja molekulid difundeeruvad läbi sünaptilise pilu postsünaptilisse membraani ja interakteeruvad selle kemoretseptoritega. Vahendaja-retseptori komplekside moodustumise tulemusena algab subsünaptilises membraanis nn sekundaarsete sõnumitoojate süntees. Eelkõige cAMP. Need vahendajad aktiveerivad postsünaptilises membraanis ioonikanaleid. Seetõttu nimetatakse selliseid kanaleid kemo-sõltuvateks või retseptor-sõltuvateks. Need. need avanevad PAS-i toimel kemoretseptoritele. Kanalite avanemise tulemusena muutub subsünaptilise membraani potentsiaal. Seda muutust nimetatakse postsünaptiliseks potentsiaaliks.

Kesknärvisüsteemis on ergastavad koliini-, adren-, dopamiini-, serotonergilised sünapsid ja mõned teised. Kui nende vahendajad interakteeruvad vastavate retseptoritega, avanevad kemosõltuvad naatriumikanalid. Naatriumioonid sisenevad rakku läbi subsünaptilise membraani. Seal on selle lokaalne või leviv depolarisatsioon. Seda depolarisatsiooni nimetatakse ergastavaks postsünaptiliseks potentsiaaliks (EPSP).

Inhibeerivad on glütsiin ja GABAergilised sünapsid. Kui vahendaja seondub kemoretseptoritega, aktiveeruvad kaalium- või kloriid-kemo-sõltuvad kanalid. Selle tulemusena väljuvad kaaliumiioonid rakust läbi membraani. Selle kaudu sisenevad klooriioonid. Toimub ainult subsünaptilise membraani lokaalne hüperpolarisatsioon. Seda nimetatakse inhibeerivaks postsünaptiliseks potentsiaaliks (IPSP).

EPSP ja IPSP väärtuse määrab terminalist vabanevate vahendajakvantide arv ja seega ka närviimpulsside sagedus. Need. sünaptiline ülekanne ei allu "kõik või mitte midagi" seadusele. Kui vabanenud ergastava vahendaja kogus on piisavalt suur, võib subsünaptilises membraanis tekkida leviv AP. IPSP, sõltumata vahendaja kogusest, ei ulatu subsünaptilisest membraanist kaugemale.

Pärast närviimpulsside voolu lakkamist eemaldatakse vabanenud neurotransmitter sünaptilisest pilust kolmel viisil:

1. Seda hävitavad subsünaptilise membraani pinnale fikseeritud spetsiaalsed ensüümid. Kolinergilistes sünapsides on see atsetüülkoliinesteraas (AChE). Adrenergilises, dopamiinergilises, serotonergilises - monoamiini oksüdaasi (MAO) ja katehhool-o-metüültransferaasi (COMT) korral.

2. Osa neurotransmitterist naaseb tagasihaardeprotsessi abil presünaptilisse lõppu (tähendab, et uue neurotransmitteri süntees on pikk protsess).

3. Väikese koguse kannab ära rakkudevaheline vedelik.

Ergastuse keemiliste sünapside kaudu edastamise tunnused:

1. Ergastus edastatakse ainult ühes suunas, mis aitab kaasa selle täpsele jaotumisele kesknärvisüsteemis.

2. Neil on sünaptiline viivitus. See on aeg, mis kulub vahendaja vabanemiseks, selle difusiooniks ja protsessideks subsünaptilises membraanis.

3. Transformatsioon toimub sünapsides, st. närviimpulsside sageduse muutus.

4. Neid iseloomustab summeerimise fenomen. Need. mida kõrgem on impulsi sagedus, seda suurem on EPSP ja IPSP amplituud.

5. Sünapsitel on madal labiilsus.

Perifeersed sünapsid moodustuvad eferentsete närvide terminalidest ja täitevorganite membraanide osadest. Näiteks neuromuskulaarsed sünapsid moodustuvad motoorsete neuronite ja lihaskiudude aksonilõpudest. Omapärase kuju tõttu nimetatakse neid neuromuskulaarseteks otsaplaatideks. Nende üldine ehitusplaan on sama, mis kõigil keemilistel sünapsidel, kuid subsünaptiline membraan on paksem ja moodustab arvukalt subsünaptilisi volte. Need suurendavad sünaptilise kontakti pindala. Nende sünapside vahendajaks on atsetüülkoliin. H-kolinergilised retseptorid on ehitatud subsünaptilisse membraani, st. kolinergilised retseptorid, mis lisaks ACh-le võivad seonduda ka nikotiiniga. Atsetüülkoliini koostoime kolinergiliste retseptoritega viib kemo-sõltuvate naatriumikanalite avanemiseni ja depolarisatsiooni tekkeni. Tulenevalt asjaolust, et atsetüülkoliini üksikud kvantid eralduvad ka puhkeolekus, tekivad neuromuskulaarsete sünapside postsünaptilises membraanis pidevalt nõrgad lühiajalised depolarisatsioonipursked – miniatuursed otsaplaadipotentsiaalid (MEPP). Närviimpulsi vastuvõtmisel vabaneb suur kogus ACh ja tekib väljendunud depolarisatsioon, mida nimetatakse otsaplaadi potentsiaaliks (EPP). Erinevalt tsentraalsetest on neuromuskulaarsetes sünapsides PKP alati oluliselt kõrgem depolarisatsiooni kriitilisest tasemest. Seetõttu kaasneb sellega alati PD teke ja lihaskiudude kokkutõmbumine. Need. ergastuse levitamiseks ja neurotransmitteri kvantide mõjude liitmise vähendamiseks ei ole vaja. Curare mürk ja curare-sarnased ravimid Farmakoloogilised ravimid vähendavad järsult PKP-d ja blokeerivad neuromuskulaarset ülekannet. Selle tulemusena on kõik skeletilihased, sealhulgas hingamislihased, välja lülitatud. Seda kasutatakse mehaanilise ventilatsiooniga operatsioonide puhul. ACh hävitab ensüüm atsetüülkoliinesteraas. Mõned organofosfaadid (klorofoss, sariin) inaktiveerivad koliinesteraasi. Seetõttu koguneb ACh sünapsidesse ja tekivad lihaskrambid.

Mõiste määratlus

Kohalik potentsiaal (LP) on lokaalne mittehajutav alamläviline ergutus, mis eksisteerib vahemikus puhkepotentsiaalist (keskmiselt –70 mV) kuni depolarisatsiooni kriitilise tasemeni (keskmiselt –50 mV). Selle kestus võib ulatuda mõnest millisekundist kuni kümnete minutiteni.

Ületamise korral depolarisatsiooni kriitiline tase kohalik potentsiaal läheb sisse tegevuspotentsiaal ja genereerib.

Depolarisatsiooni kriitiline tase (KUD) - see on ergastava raku membraani elektrilise potentsiaali tase, millest lokaalne potentsiaal muutub tegevuspotentsiaaliks. Lokaalse potentsiaali üleminek aktsioonipotentsiaalile põhineb naatriumi pingest sõltuvate ioonikanalite isekasvaval avanemisel, mis toimub suureneva depolarisatsiooni mõjul. Seega paljastab CUD lisaks varem avastatud ioonikanalitele veel ühe naatriumioonikanalite rühma – kontrollitavate ioonikanalite potentsiaali.

FCA on tavaliselt -50 mV, kuid see varieerub neuroniti ja võib muutuda, kui neuroni erutuvus muutub. Mida lähemal on FRC puhkepotentsiaalile (-70 mV) ja vastupidi, mida lähemal on puhkepotentsiaal RCC-le, seda erutuvam on neuron.

Oluline on mõista, mida lokaalse potentsiaali tekke protsess algab ioonikanalite avanemisega . Ioonikanalite avamine on kõige tähtsam! Need tuleb avada, et ioonide vool rakku siseneks ja sinna elektrilaenguid tooks. Need ioonsed elektrilaengud põhjustavad lihtsalt membraani elektripotentsiaali nihkumist üles või alla, st. kohalik potentsiaal.

naatrium (Na+) , siis sisenevad rakku positiivsed laengud koos naatriumiioonidega ja selle potentsiaal nihkub ülespoole nulli suunas. See on depolarisatsioon ja nii see sünnib ergastav lokaalne potentsiaal . Võib öelda, et ergastavad lokaalsed potentsiaalid tekivad naatriumioonikanalite poolt nende avanemisel.

Piltlikult võib öelda nii: "Kanalid avanevad – potentsiaal sünnib."

Kui ioonkanalid avanevad kloor (Cl-) , siis sisenevad rakku negatiivsed laengud koos klooriioonidega ja selle potentsiaal nihkub allapoole puhkepotentsiaali. See on hüperpolarisatsioon ja sel viisil pidurdades kohalikku potentsiaali . Võib öelda, et kloriidioonikanalite tekitatud inhibeerivad lokaalsed potentsiaalid.

Inhibeerivate lokaalsete potentsiaalide tekkeks on ka teine ​​mehhanism - tänu täiendavate ioonikanalite avamisele kaalium (K+) . Sel juhul hakkavad nende kaudu rakust lahkuma kaaliumioonide "ekstra" portsjonid, mis kannavad positiivseid laenguid ja suurendavad raku elektronegatiivsust, s.t. põhjustada hüperpolarisatsiooni. Seega võib öelda, et inhibeerivaid lokaalseid potentsiaale tekitavad täiendavad kaaliumiioonikanalid.

Nagu näete, on kõik väga lihtne, peamine on avada vajalikud ioonkanalid . Stiimuliga juhitavad ioonikanalid avanevad stiimuliga (stiimul). Keemiaga juhitavad ioonikanalid avab neurotransmitter (ergastav või inhibeeriv). Täpsemalt, sõltuvalt sellest, millistele kanalitele (naatrium, kaalium või kloriid) vahendaja toimib, on see lokaalne potentsiaal - ergutav või inhibeeriv. Ja nii ergastavate lokaalsete potentsiaalide kui ka inhibeerivate potentsiaalide vahendaja võib olla sama, siin on oluline, millised ioonikanalid seonduvad sellega oma molekulaarsete retseptoritega - naatrium, kaalium või kloriid.

LP tüübid:

1. Retseptor. Tekib retseptorrakkudel (sensoorsed retseptorid) või neuronite retseptorlõppudel stiimuli (stiimuli) mõjul. Sellise retseptori lokaalse potentsiaali tekkimise mehhanismi käsitletakse üksikasjalikult kuulmisretseptorite helitaju näitel - Heli vastuvõtu (transduktsiooni) molekulaarsed mehhanismid punkt-punktilt Seda protsessi nimetatakse "transduktsiooniks", see tähendab heli muundamiseks. ärritus närviliseks erutuseks. Sekundaarset tüüpi sensoorsed retseptorid ei ole võimelised tekitama närviimpulssi, seetõttu jääb nende erutus lokaalseks ja selle amplituudist sõltub see, kui palju retseptorrakk vahendajat välja viskab.

2. Generaator . Esineb sensoorsetel aferentsetel neuronitel (nende dendriitsetes otstes, Ranvieri sõlmedes ja/või aksonikünkades) vahendajate toimel, mis on eraldanud sekundaarset tüüpi sensoorsed rakuretseptorid. Generaatori potentsiaal muutub aktsioonipotentsiaaliks ja närviimpulsiks, kui saavutab depolarisatsiooni kriitilise taseme, s.o. Ta genereerib(tekitab) närviimpulsi. Seetõttu nimetatakse seda generaatoriks.

3. Ergutav postsünaptiline potentsiaal (EPSP) . Tekib sünapsi postsünaptilisel membraanil, st. see peegeldab ergastuse ülekandumist ühelt neuronilt teisele. Tavaliselt on see +4 mV. Oluline on märkida, et erutus edastatakse ühelt neuronilt teisele täpselt EPSP kujul, mitte valmis närviimpulsi kujul. EPSP põhjustab membraani depolarisatsiooni, kuid alamlävi, ei jõua KUD-i ega suuda tekitada närviimpulssi. Seetõttu on närviimpulsi sünniks tavaliselt vaja tervet rida EPSP-sid, sest. ühe EPSP väärtus on depolarisatsiooni kriitilise taseme saavutamiseks täiesti ebapiisav. Saate ise arvutada, mitu samaaegset EPSP-d on närviimpulsi tekitamiseks vaja. (Vastus: 5-6.)

4. Inhibeeriv postsünaptiline potentsiaal (IPSP) . Esineb sünapsi postsünaptilisel membraanil, kuid ainult ei eruta seda, vaid vastupidi, pärsib seda. Sellest lähtuvalt on see postsünaptiline membraan osa inhibeeriv sünaps ja mitte põnev. IPSP põhjustab membraani hüperpolarisatsiooni, st. nihutab puhkepotentsiaali allapoole, nullist eemale. Tavaliselt on see -0,2 mV. TSSP loomiseks on kaks mehhanismi: 1) "kloor" - seal on kloori (Cl-) ioonikanalite ava, mille kaudu kloriidioonid sisenevad rakku ja suurendavad selle elektronegatiivsust, 2) "kaalium" - on kaaliumi (K +) ioonikanalite ava, nende kaudu väljuvad kaaliumiioonid, mis kannavad rakust positiivseid laenguid, mis suurendab elektronegatiivsust rakus.

5. Südamestimulaatori potentsiaal - need on endogeensed membraanipotentsiaali sinusoidsed perioodilised võnkumised sagedusega 0,1-10 Hz ja amplituudiga 5-10 mV. Neid genereerivad spetsiaalsed südamestimulaatori neuronid (stimulaatorid) iseseisvalt, ilma välise mõjuta. Südamestimulaatori lokaalsed potentsiaalid tagavad, et neuron-stimulaator saavutab perioodiliselt depolarisatsiooni kriitilise taseme ja spontaanse (st spontaanse) aktsioonipotentsiaalide ja vastavalt ka närviimpulsside tekke.

Kus tekivad kohalikud potentsiaalid (LP)?

Vastus on lihtne: sensoorsetel retseptoritel, neuronite dendriitsete retseptorite otstes ja sünapside postsünaptilistel membraanidel. Me ei tohiks unustada aksoni künka, kus kohalikud potentsiaalid on integreeritud ja loovad generaatoripotentsiaali, mis genereerib närviimpulsi. Sealt tuleks neid otsida, et tuua näiteid LP-st.

Kohalike potentsiaalide esinemiskohad:

1. Sensoorsed rakkude retseptorid (näiteks kuulmiskarva rakud, maitsepungad jne).

2. Tundlike (aferentsete) neuronite retseptori otsad (näiteks valuneuronite notsitseptorid).

3. Sünaptiliste kontaktide postsünaptilised membraanid.

4. Generaatori potentsiaal tekib aksonikünkal.

Membraanipotentsiaalide omadused

Näitajad	Retseptori potentsiaal	Postsünaptiline potentsiaal (EPSP või IPSP)	tegevuspotentsiaal
Lokaliseerimine (asukoht)	Sensoorse retseptorraku membraan või aferentse neuroni retseptorots.	Sünapsi postsünaptiline membraan.	Esinemine: aksonikünk, Ranvieri lõikepunkt, sünapsi postsünaptiline membraan. Jaotus: kogu neuroni membraanis.
Päritolumehhanism	Naatriumi stimuleerivate ioonikanalite avamine.	Naatriumi (EPSP) või kloori või kaaliumi (TPSP) keemiakontrolliga ioonikanalite avamine.	Naatriumi pingepõhiste ioonikanalite avamine.
Amplituud
Kestus		5 ms - 20 min
Amplituud: aeg/ruum	Väheneb.	Väheneb.	Pidev.
Liikumine	Kohalik.	Kohalik.	Paljundamine.
Funktsionaalne sõltuvus: löögijõud / amplituud	Suurus (amplituud) sõltub stiimuli tugevusest.	Väärtus (amplituud) sõltub postsünaptilisele membraanile mõjuva neurotransmitteri kogusest.	Amplituud on antud neuroni jaoks standardne ja ei sõltu stiimuli tugevusest ega neurotransmitteri kogusest.

Kohalike potentsiaalide omadused

1. Kohalik potentsiaal on otseselt võrdeline stiimuli tugevus mis seda nimetab.

2. Kohalikud potentsiaalid on ajal piiratud aega(ei kesta kaua) suurus(ei kasva suureks) ja ruumi(ära jookse kuhugi).

3. Kohalikud potentsiaalid on võimelised summeerimine ., st. need kombineerivad ja annavad suurema väärtuse (amplituudi).

4. Kohaliku potentsiaali amplituud väheneb võrdeliselt kauguse ruuduga. See tähendab, et LP ei kata kogu neuroni membraani, vaid piirdub piirkonnaga, kust see tekkis. Kuigi sellegipoolest võetakse paljud üksikud LP-d kokku ja toimivad ühiselt axon colliculusele, luues generaatoripotentsiaali.