Potențialul postsinaptic excitator apare atunci când este local. Potenţial postsinaptic excitator. Vezi ce este „Potențial post-sinaptic” în alte dicționare

În sinapsele excitatoare ale sistemului nervos, mediatorul poate fi acetilcolina, norepinefrina, dopamina, serotonina, acidul glugamic, substanța P, precum și un grup mare de alte substanțe care sunt, dacă nu mediatori în sens direct, atunci cel puțin modulatori. (schimbarea eficienței) transmisiei sinaptice. Neurotransmițătorii excitatori provoacă apariția pe membrana postsinaptică potenţial postsinaptic excitator(VPSP). Formarea sa se datorează faptului că complexul mediator-receptor activează canalele Na ale membranei (și probabil și canalele Ca) și provoacă depolarizarea membranei datorită pătrunderii sodiului în celulă. Simultan, există și o scădere a eliberării ionilor K + din celulă.Amplitudinea unui singur EPSP este însă destul de mică, iar activarea simultană a mai multor sinapse excitatorii este necesară pentru a reduce sarcina membranei la un nivel critic de depolarizare.

EPSP-urile formate pe membrana postsinaptică a acestor sinapse sunt capabile de rezumă, acestea. se amplifica reciproc, ducând la o creștere a amplitudinii EPSP (însumarea spațială).

Amplitudinea EPSP crește și cu o creștere a frecvenței impulsurilor nervoase care ajung la sinapsă (însumarea timpului), ceea ce mărește numărul de cuante mediatoare eliberate în fanta sinaptică.

Procesul de depolarizare regenerativă spontană are loc într-un neuron, de obicei în locul în care celula axonală părăsește corpul, în așa-numitul deal axonal, unde axonul nu este încă acoperit cu mielină, iar pragul de excitație este cel mai scăzut. Astfel, EPSP-urile care apar în diferite părți ale membranei neuronului și pe dendritele acesteia se propagă la dealul axonal, unde sunt însumate, depolarizând membrana la un nivel critic și conducând la apariția unui potențial de acțiune.

Potențial postsinaptic inhibitor (IPSP)În sinapsele inhibitorii acționează de obicei alți neurotransmițători inhibitori. Printre acestea, sunt bine studiate aminoacidul glicina (sinapsele inhibitoare ale măduvei spinării), acidul gamma-aminobutiric (GABA), un mediator inhibitor în neuronii creierului. În același timp, sinapsa inhibitoare poate avea același mediator ca și sinapsa excitatoare, dar o natură diferită a receptorilor membranari postsinaptici. Astfel, pentru acetilcolină, amine biogene și aminoacizi, pe membrana postsinaptică a diferitelor sinapse pot exista cel puțin două tipuri de receptori și, în consecință, diferiți complecși mediator-receptor pot provoca reacții diferite ale canalelor chemosensibile dependente de receptor. Pentru un efect inhibitor, o astfel de reacție poate fi activarea canalelor de potasiu, ceea ce determină o creștere a eliberării ionilor de potasiu în exterior și hiperpolarizarea membranei. Un efect similar în multe sinapse inhibitorii este activarea canalelor pentru clor, care crește transportul acestuia în celulă. Se numește schimbarea potențialului de membrană care are loc în timpul hiperpolarizării potenţial postsinaptic inhibitor(TPSP). Figura 3.5 prezintă caracteristicile distinctive ale EPSP și IPSP. O creștere a frecvenței impulsurilor nervoase care sosesc la sinapsa inhibitoare, precum și la sinapsele excitatoare, determină o creștere a numărului de cuante inhibitoare emițătoare eliberate în fanta sinaptică, ceea ce, în consecință, crește amplitudinea IPSP hiperpolarizant. Cu toate acestea, IPSP nu este capabil să se răspândească peste membrană și există doar local.

Ca urmare a IPSP, nivelul potențialului membranei se îndepărtează de nivelul critic de depolarizare, iar excitația devine fie complet imposibilă, fie excitația necesită însumarea EPSP-urilor care sunt mult mai mari ca amplitudine, de exemplu. prezența unor curenți de excitație semnificativ mai mari. Odată cu activarea simultană a sinapselor excitatorii și inhibitorii, amplitudinea EPSP scade brusc, deoarece fluxul depolarizant al ionilor de Na + este compensat de eliberarea simultană a ionilor de K + în unele tipuri de sinapse inhibitoare sau de intrarea ionilor de SG în altele, care se numește ocolire EPSP.

Sub influența anumitor otrăvuri, poate apărea blocarea sinapselor inhibitoare în sistemul nervos, ceea ce provoacă excitarea necontrolată a numeroase aparate reflexe și se manifestă sub formă de convulsii. Așa acționează stricnina, care leagă competitiv receptorii membranei postsinaptice și nu le permite să interacționeze cu mediatorul inhibitor. Toxina tetanica, care perturbă eliberarea neurotransmițătorului inhibitor, inhibă și sinapsele inhibitoare.

Se obișnuiește să se facă distincția între două tipuri de inhibiție în sistemul nervos: primar si secundar

Toate caracteristici ale răspândirii excitației în sistemul nervos central se explică prin structura sa neuronală: prezența sinapselor chimice, ramificarea multiplă a axonilor neuronilor, prezența căilor neuronale închise. Aceste caracteristici sunt după cum urmează.

1. Iradierea (divergența) excitației în sistemul nervos central. Se explică prin ramificarea axonilor neuronilor, capacitatea lor de a stabili numeroase conexiuni cu alți neuroni, prezența neuronilor intercalari, ai căror axoni se ramifică și ei (Fig. 4.4, a).

Iradierea excitației poate fi observată într-un experiment pe o broască spinală, când o iritație slabă determină flexia unui membru, iar una puternică provoacă mișcări energice ale tuturor membrelor și chiar ale trunchiului. Divergența extinde domeniul de aplicare al fiecărui neuron. Un neuron, care trimite impulsuri către cortexul cerebral, poate participa la excitarea a până la 5000 de neuroni.

Orez. 4.4. Divergența rădăcinilor dorsale aferente către neuronii spinali, axonii cărora, la rândul lor, se ramifică, formând numeroase colaterale (c) și convergența căilor eferente din diferite părți ale SNC către motoneuronul α al măduvei spinării (6)

1. Convergența excitației (principiul unei căi finale comune) - convergența excitației de diverse origini de-a lungul mai multor căi către același neuron sau bazin neuronal (principiul pâlniei Sherrington). Convergența excitației se explică prin prezența multor colaterale axonilor, neuroni intercalari și, de asemenea, prin faptul că există de câteva ori mai multe căi aferente decât neuronii eferenți. Până la 10.000 de sinapse pot fi localizate pe un neuron al SNC. Fenomenul de convergență a excitației în SNC este larg răspândit. Un exemplu este convergența excitației asupra neuronului motor spinal. Așadar, fibrele aferente primare (Fig. 4.4, b), precum și diferite căi descendente ale multor centre supraiacente ale trunchiului cerebral și ale altor părți ale sistemului nervos central, se apropie de același neuron motor spinal. Fenomenul de convergență este foarte important: asigură, de exemplu, participarea unui neuron motor la mai multe reacții diferite. Neuronul motor care inervează mușchii faringelui este implicat în reflexele de înghițire, tuse, suge, strănut și respirație, formând o cale finală comună pentru numeroase arcuri reflexe. Pe fig. 4.4, arăt două fibre aferente, fiecare dintre acestea dând colaterale la 4 neuroni în așa fel încât 3 din numărul lor total de 5 neuroni să formeze conexiuni cu ambele fibre aferente. Pe fiecare dintre acești 3 neuroni converg două fibre aferente.

Multe colaterale axonilor, până la 10.000-20.000, pot converge către un neuron motor, astfel încât generarea AP în fiecare moment depinde de cantitatea totală de influențe sinaptice excitatorii și inhibitorii. PD apare numai dacă predomină influențele excitatorii. Convergența poate facilita procesul de excitare asupra neuronilor comuni ca urmare a însumării spațiale a EPSP-urilor subprag sau îl poate bloca datorită predominării influențelor inhibitoare (vezi Secțiunea 4.8).

3. Circulația excitației prin circuite neuronale închise. Poate dura minute și chiar ore (Fig. 4.5).

Orez. 4.5. Circulația de excitație în circuite neuronale închise după Lorento de No (a) și după I.S. Beritov (b). 1,2,3 - neuroni excitatori

Circulația de excitație este una dintre cauzele fenomenului de efecte secundare, care va fi discutată în continuare (vezi secțiunea 4.7). Se crede că circulația excitației în circuitele neuronale închise este cel mai probabil mecanism pentru fenomenul memoriei pe termen scurt (vezi secțiunea 6.6). Circulația excitației este posibilă într-un lanț de neuroni și într-un singur neuron ca urmare a contactelor ramurilor axonului său cu propriile dendrite și corp.

4. Distribuția unilaterală a excitației în circuitele neuronale, arcurile reflexe. Propagarea excitației de la axonul unui neuron la corpul sau dendritele altui neuron, dar nu invers, se explică prin proprietățile sinapselor chimice care conduc excitația într-o singură direcție (vezi secțiunea 4.3.3).

5. Propagarea lentă a excitației în SNC în comparație cu propagarea acesteia de-a lungul fibrei nervoase se explică prin prezența multor sinapse chimice de-a lungul căilor de propagare a excitației. Timpul pentru conducerea excitației prin sinapsă este cheltuit pentru eliberarea mediatorului în fanta sinaptică, propagarea acestuia la membrana postsinaptică, apariția EPSP și, în final, AP. Întârzierea totală în transmiterea excitației în sinapsă ajunge la aproximativ 2 ms. Cu cât sunt mai multe sinapse în lanțul neuronal, cu atât rata globală de propagare a excitației de-a lungul acestuia este mai mică. În funcție de timpul latent al reflexului, mai precis, în funcție de timpul central al reflexului, este posibil să se calculeze aproximativ numărul de neuroni ai unui anumit arc reflex.

6. Răspândirea excitației în SNC este ușor blocată de anumite medicamente farmacologice, care sunt utilizate pe scară largă în practica clinică. În condiții fiziologice, restricțiile privind răspândirea excitației prin SNC sunt asociate cu activarea mecanismelor neurofiziologice de inhibare neuronală.

Caracteristicile considerate ale propagării excitației fac posibilă abordarea înțelegerii proprietăților centrilor nervoși.

4. CONCEPTE MODERNE ASUPRA FORMELOR ŞI MECANISMELOR DE INDERAŢIE ÎN SNC. SEMNIFICAȚIA FUNCȚIONALĂ A DIVERSELOR FORME DE FRÂNARE.

Frânareîn sistemul nervos central, este procesul de slăbire sau oprire a transmiterii impulsurilor nervoase. Inhibația limitează răspândirea excitației (iradierea) și permite reglarea fină a activității neuronilor individuali și transmiterea semnalelor între ei. Cei mai frecventi neuroni inhibitori sunt interneuronii. Datorită interacțiunii proceselor de excitare și inhibiție din sistemul nervos central, activitățile sistemelor individuale ale corpului sunt combinate într-un singur întreg (integrare) și coordonarea și coordonarea activităților lor. De exemplu, concentrarea atenției poate fi văzută ca o slăbire a iradierii și o creștere a inducției. Acest proces se îmbunătățește odată cu vârsta. Semnificația inhibiției constă și în faptul că de la toate organele de simț, de la toți receptorii la creier, există un flux continuu de semnale, dar creierul nu răspunde la toate, ci doar la cele mai semnificative momente. . Frânarea vă permite să coordonați mai precis activitatea diferitelor organe și sisteme ale corpului. Inhibarea presinaptică limitează aportul anumite tipuri impulsuri nervoase către centrii nervoși. Inhibarea postsinaptică slăbește reacțiile reflexe care în prezent sunt inutile sau nesemnificative. Sta la baza, de exemplu, coordonarea muncii musculare.

Distingeți între inhibiția primară și secundară. Frânare primară se dezvoltă inițial. fără excitaţie prealabilă şi se manifestă prin hiperpolarizarea membranei neuronale sub acţiunea neurotransmiţătorilor inhibitori. De exemplu, inhibarea reciprocă sub acțiunea neurotransmițătorilor inhibitori Inhibația primară include inhibarea presinaptică și postsinaptică, în timp ce inhibarea secundară include inhibarea pesimală și inhibarea după excitare. Frânare secundară apare fără participarea unor structuri inhibitoare speciale, ca urmare a activării excesive a neuronilor excitatori (inhibarea Vvedensky). Joacă un rol protector. Inhibația secundară se exprimă în depolarizarea persistentă a membranelor neuronale, depășind nivelul critic și provocând inactivarea canalelor de sodiu. Inhibația centrală (I.M. Sechenov) este o inhibiție cauzată de excitație și manifestată prin suprimarea unei alte excitații.

Clasificarea frânării:

I. În funcție de localizarea locului de aplicare în sinapsă:

1 – inhibitie presinaptica- observat în sinapsele axo-axonale, blocând răspândirea excitaţiei de-a lungul axonului (în structurile trunchiului cerebral, în măduva spinării). În zona de contact, un mediator inhibitor (GABA) este eliberat, provocând hiperpolarizare, care perturbă conducerea undei de excitație prin această zonă.

2 -inhibarea postsinaptică- principalul tip de inhibiție, se dezvoltă pe membrana postsinaptică a sinapselor axosomatice și axodendriale sub influența GABA sau glicinei eliberate. Acțiunea mediatorului determină efectul de hiperpolarizare sub formă de IPSP în membrana postsinaptică, ceea ce duce la încetinirea sau încetarea completă a generării AP.

II. După efecte în circuitele neuronale și arcurile reflexe:

1 – inhibitie reciproca - efectuat pentru coordonarea activității mușchilor opuși în funcție (Sherrington). De exemplu, un semnal de la fusul muscular vine de la un neuron aferent la măduva spinării, unde trece la neuronul motor flexor α și simultan la un neuron inhibitor care inhibă activitatea neuronului motor extensor α.

2 – frânare de retur- se efectuează pentru a limita excitația excesivă a neuronului. De exemplu, un neuron motor α trimite un axon către fibrele musculare corespunzătoare. Pe parcurs, un colateral pleacă din axon, care se întoarce în SNC - se termină pe un neuron inhibitor (celula Renshaw) și îl activează. Neuronul inhibitor provoacă inhibarea neuronului motor α, care a lansat acest întreg lanț, adică neuronul motor α se inhibă prin sistemul neuronului inhibitor.

3 -inhibarea laterală(opțiune de retur). Exemplu: un fotoreceptor activează o celulă bipolară și, în același timp, un neuron inhibitor din apropiere care blochează conducerea excitației de la un fotoreceptor vecin la o celulă ganglionară („inhibarea informațiilor”.

III. După natura chimică a neurotransmițătorului:

1 - GABAergic,

2 - glicinergice,

3 - amestecat.

IV. Clasificarea tipurilor de frânare conform I.P.Pavlov(Tabelul 1)

Tabelul 1 - Tipuri de frânare (după I.P. Pavlov)

Tipul de franare	Tipul de franare	Caracteristică	semnificație biologică
Frânare necondiționată	Extern	Distragerea atenției din cauza unor noi stimuli neaștepți	Schimbarea dominantei, trecerea la colectarea de noi informații
Dincolo	Rezultatul oboselii	„Protector”, protecția sistemului nervos împotriva daunelor
Condiţional	decolorare	Scăderea răspunsului la stimulul condiționat neîntărit	Refuzul programelor comportamentale ineficiente, uitarea programelor neutilizate
Diferenţial	Oprirea răspunsului la un stimul similar, dar neîntărit	Discriminarea fină a semnalelor senzoriale similare
Frână condiționată	Când este prezentat un stimul care semnalează că nu va exista nicio întărire în urma stimulului condiționat	„Interdicții”, oprirea activităților curente în anumite condiții
întârziat	În timpul pauzei dintre semnalul prestabilit și întărirea întârziată	"Așteptarea"

Când ionii Na + intră în celulă, excitabilitatea membranei postsinaptice crește, aceasta se depolarizează. Prin urmare, receptorul care deschide canalul de sodiu transmite efectul excitator. Potențialul postsinaptic care apare în acest caz se numește potenţial postsinaptic excitator - EPSP(vezi fig. 16, poz. A).

Potenţial postsinaptic inhibitor - IPSP

Alte locații de pe receptori, care, de exemplu, leagă acidul gamma-aminobutiric (GABA), deschid canale în membrana postsinaptică pentru intrarea ionilor de Cl- în celulă și reduc excitabilitatea membranei postsinaptice, aceasta hiperpolarizat. Aceasta înseamnă că receptorul care deschide canalul de clorură reprezintă un efect inhibitor. Și se numește potențialul postsinaptic care apare în acest caz potenţial postsinaptic inhibitor - IPSP(vezi fig. 16, poz. B).

Însumarea

Luați în considerare un alt mecanism de integrare la nivelul unui neuron, care se numește însumare.

Însumarea(lat. însumare- adaos) - fuziunea răspunsurilor locale la stimuli subprag. Tine minte! Sub acțiunea unui singur stimul subprag, AP nu are loc.

Există două tipuri de însumare:

1) temporar (consecutiv);

2) spațial (simultan).

Mecanismul de însumare în SNC a fost descris pentru prima dată de I. M. Sechenov (1868), care a observat, în anumite condiții de stimulare ritmică, o întârziere a apariției și intensificarea ulterioară a reacțiilor reflexe.

Însumarea timpului este rezultatul adunării de răspunsuri locale postsinaptice, care sunt cauzate de mai mulți stimuli aferenti succesivi care se succed rapid unul pe altul (Fig. 17).

O condiție prealabilă pentru acest tip de însumare sunt intervale scurte între stimulii de intrare. Stimulii ar trebui să vină la un astfel de interval încât răspunsurile locale ulterioare provocate de aceștia să poată fi rezumate cu cele anterioare care nu au avut timp să „se estompeze”. În acest fel, suma temporală la sinapsă permite filtrarea semnalelor slabe venind la neuron.

Să examinăm în detaliu mecanismul apariției însumării timpului. Ca răspuns la un singur stimul aferent care trece de la un neuron la un alt neuron, 1 cuantum de neurotransmițător este eliberat în partea presinaptică a sinapsei. În acest caz, un potențial subprag (răspuns local) de 0,1-0,2 mV, care este insuficient pentru generarea AP, apare de obicei pe membrana postsinaptică a neuronului. Pentru ca magnitudinea răspunsului local să atingă un nivel critic - pragul pentru apariția AP, acesta trebuie să scadă cu aproximativ 10 mV. Acest lucru necesită însumarea multor răspunsuri locale subprag pe membrana celulară postsinaptică. Însumarea este rezultatul cumulat al acțiunii asupra neuronului a stimulilor senzoriali de intrare. Însumarea potențialelor postsinaptice are loc la dealul axonal al neuronului, unde are loc potențialul de acțiune de propagare.

Mediatorul situat în vezicule este eliberat în fanta sinaptică prin exocitoză. (bulele se apropie de membrană, se contopesc cu ea și izbucnesc, eliberând neurotransmițătorul). Eliberarea sa are loc în porțiuni mici - cuante. Fiecare cuantă conține de la 1.000 la 10.000 de molecule de neurotransmițători. Un număr mic de cuante ies din final și sunt în repaus. Când impulsul nervos, de ex. AP ajunge la capătul presinaptic, are loc depolarizarea membranei sale presinaptice. Canalele sale de calciu se deschid și ionii de calciu intră în placa sinaptică. Începe eliberarea unui număr mare de cuante de neurotransmițători. Moleculele transmițătoare difuzează prin fanta sinaptică către membrana postsinaptică și interacționează cu chemoreceptorii săi. Ca urmare a formării complexelor mediator-receptor, în membrana subsinaptică începe sinteza așa-numiților mesageri secundari. În special cAMP. Acești mediatori activează canalele ionice în membrana postsinaptică. Prin urmare, astfel de canale sunt numite chimiodependente sau dependente de receptor. Acestea. se deschid sub acţiunea PAS asupra chemoreceptorilor. Ca urmare a deschiderii canalelor, potențialul membranei subsinaptice se modifică. Această modificare se numește potențial postsinaptic.

În SNC, excitatorii sunt sinapsele de colină, adrenă, dopamină, serotoninergice și altele. Când mediatorii lor interacționează cu receptorii corespunzători, canalele de sodiu chimiodependente se deschid. Ionii de sodiu intră în celulă prin membrana subsinaptică. Există depolarizarea sa locală sau extinsă. Această depolarizare se numește potențial postsinaptic excitator (EPSP).

Inhibitoare sunt glicina și sinapsele GABAergice. Când mediatorul se leagă de chemoreceptori, canalele chimiodependente de potasiu sau clorură sunt activate. Ca rezultat, ionii de potasiu ies din celulă prin membrană. Prin ea intră ionii de clor. Are loc doar hiperpolarizarea locală a membranei subsinaptice. Se numește potențial postsinaptic inhibitor (IPSP).

Valoarea EPSP și IPSP este determinată de numărul de cuante mediatoare eliberate din terminal și, prin urmare, de frecvența impulsurilor nervoase. Acestea. transmiterea sinaptică nu este supusă legii totul sau nimic. Dacă cantitatea de mediator excitator eliberat este suficient de mare, atunci un AP care se propagă poate fi generat în membrana subsinaptică. IPSP, indiferent de cantitatea de mediator, nu se extinde dincolo de membrana subsinaptică.

După încetarea fluxului de impulsuri nervoase, neurotransmițătorul eliberat este îndepărtat din fanta sinaptică în trei moduri:

1. Este distrus de enzime speciale fixate pe suprafata membranei subsinaptice. În sinapsele colinergice, este acetilcolinesteraza (AChE). În adrenergice, dopaminergice, serotoninergice - monoaminoxidază (MAO) și catecol-o-metiltransferază (COMT).

2. O parte din neurotransmițător revine la terminația presinaptică folosind procesul de recaptare (sensul este că sinteza unui nou neurotransmițător este un proces lung).

3. O cantitate mică este transportată de lichidul intercelular.

Caracteristici ale transmiterii excitației prin sinapse chimice:

1. Excitația se transmite într-o singură direcție, ceea ce contribuie la distribuția sa precisă în sistemul nervos central.

2. Au o întârziere sinaptică. Acesta este timpul necesar pentru eliberarea mediatorului, difuzia lui și procesele în membrana subsinaptică.

3. Transformarea are loc în sinapse, adică. modificarea frecvenței impulsurilor nervoase.

4. Se caracterizează prin fenomenul de însumare. Acestea. cu cât frecvența pulsului este mai mare, cu atât este mai mare amplitudinea EPSP și IPSP.

5. Sinapsele au labilitate scăzută.

Sinapsele periferice sunt formate de terminalele nervilor eferenți și de secțiuni ale membranelor organelor executive. De exemplu, sinapsele neuromusculare sunt formate de terminațiile axonale ale neuronilor motori și fibrelor musculare. Datorită formei lor deosebite, se numesc plăci de capăt neuromusculare. Planul lor structural general este același cu cel al tuturor sinapselor chimice, dar membrana subsinaptică este mai groasă și formează numeroase pliuri subsinaptice. Ele măresc aria de contact sinaptic. Mediatorul acestor sinapse este acetilcolina. Receptorii H-colinergici sunt încorporați în membrana subsinaptică, adică. receptorii colinergici, care, pe lângă ACh, se pot lega și de nicotină. Interacțiunea acetilcolinei cu receptorii colinergici duce la deschiderea canalelor de sodiu chimiodependente și la dezvoltarea depolarizării. Datorită faptului că, de asemenea, cuante individuale de acetilcolină sunt eliberate în repaus, în membrana postsinaptică a sinapselor neuromusculare apar în mod constant explozii slabe de depolarizare pe termen scurt - potențiale miniaturale ale plăcii terminale (MEPP). La primirea unui impuls nervos, o cantitate mare de ACh este eliberată și se dezvoltă o depolarizare pronunțată, numită potențialul plăcii terminale (EPP). Spre deosebire de cele centrale, în sinapsele neuromusculare, PKP este întotdeauna semnificativ mai mare decât nivelul critic de depolarizare. Prin urmare, este întotdeauna însoțită de generarea PD și contracția fibrelor musculare. Acestea. pentru răspândirea excitației și reducerea însumării efectelor cuantelor neurotransmițătoare nu este necesară. Otrava de curare și medicamentele asemănătoare curarelor medicamentele farmacologice reduc drastic PKP și blochează transmiterea neuromusculară. Ca urmare, toți mușchii scheletici, inclusiv cei respiratori, sunt opriți. Acesta este utilizat pentru operațiile cu ventilație mecanică. Distrugerea ACh este efectuată de enzima acetilcolinesteraza. Unii organofosfați (clorofos, sarin) inactivează colinesteraza. Prin urmare, ACh se acumulează în sinapse și apar crampe musculare.

Mai sus, a fost luată în considerare apariția PD ca urmare a unui efect depolarizant artificial. curent electric. Desigur, în conditii reale AP este generată ca urmare a anumitor procese fiziologice. Aceste procese au loc în sinapse. Când AP se propagă de-a lungul membranei și ajunge la terminalul presinaptic, aceasta duce la eliberarea mediatorului în fanta sinaptică.

Pe membrana postsinaptică sunt receptori- molecule de proteine ​​complexe cu care mediatorul este capabil să se conecteze. Complexul rezultat este o „veriga de declanșare” în lanțul de reacții biochimice care duc la deschidere canale ionice chimiosensibile. Datorită unor astfel de canale - sodiu, potasiu, clorură, calciu - se generează potențiale postsinaptice (PSP), atât excitatorii, cât și inhibitorii. Canalele ionice chimiosensibile se deschid de obicei timp de 3-5 ms.

Diferiți mediatori determină deschiderea unor canale diferite. Deschiderea canalelor de sodiu sau de calciu pe membrana postsinaptică determină intrarea ionilor de Na + (Ca 2+) în celulă și o ușoară depolarizare a neuronului. În timpul acestei depolarizări, diferența de potențial de-a lungul membranei este mai aproape de pragul de declanșare AP. Prin urmare, un stimul mai mic decât de obicei poate determina un neuron să răspundă - adică, celula nervoasă este într-o stare relativ excitată. În acest sens, s-a numit depolarizarea locală a membranei sub acțiunea mediatorului potenţial postsinaptic excitator(VPSP).

Deschiderea canalelor chimiosensibile Cl - duce la intrarea ionilor de clorură în celulă; deschiderea canalelor K + - la ieșirea ionilor de potasiu. În ambele cazuri, apare o ușoară hiperpolarizare, iar diferența de potențial prin membrana neuronului crește în valoare absolută. În acest context, este nevoie de un stimulent mai mare decât de obicei pentru lansarea PD. În consecință, celula nervoasă este într-o stare relativ inhibată. În acest sens, s-a numit hiperpolarizarea locală a membranei sub acțiunea mediatorului potenţial postsinaptic inhibitor(TPSP).

Spre deosebire de potențialul de acțiune, potențialele postsinaptice (PSP) se dezvoltă nu conform legii „totul sau nimic”, ci treptat, adică. poate fi mai mult sau mai puțin. Valoarea PSP este proporțională cu cantitatea de mediator eliberată în fanta sinaptică. Mediatorul este eliberat din presinapsă în porțiuni mici - cuante corespunzătoare volumului veziculei. Fiecare veziculă conține câteva mii de molecule ale mediatorului. În consecință, un cuantum transmițător provoacă un PSP mic (PSP miniatural), cu dimensiunea de 0,1-0,6 mV. O altă diferență între PSP și AP este că PSP nu se propagă prin membrana neuronului.

Parametrii medii ai EPSP și TPSP sunt aproape. Durata lor este de obicei de aproximativ 10 ms (uneori 50-100 ms), ceea ce este semnificativ mai mare decât în ​​cazul PD. Amplitudinea EPSP și IPSP este determinată de durata și panta primei lor faze. La rândul său, depinde de cantitatea și durata prezenței mediatorului în fanta sinaptică. Amplitudinea potențialelor postsinaptice unice în SNC este de 1-5 mV. Într-o sinapsă neuromusculară mare, un analog al EPSP, așa-numitul potențial al plăcii terminale, atinge 40 mV sau mai mult. . Timpul necesar pentru ca impulsul să treacă prin fanta sinaptică se numește întârziere sinaptică. Este de aproximativ 1 ms.

Este clar că în marea majoritate a cazurilor (cu excepția potențialului plăcii de capăt) un singur EPSP nu este capabil să inducă AP. Excitația cauzată de neurotransmițător pur și simplu nu crește până la nivelul pragului. Prin urmare, pentru a atinge pragul de declanșare a PD, este necesar să însumare(suprapunerea) a mai multor EPSP-uri. Există două opțiuni de însumare - temporală și spațială. În primul caz, efectele stimulilor care au venit la o sinapsă cu o frecvență înaltă sunt suprapuse. . Într-adevăr, dacă la EPSP se adaugă o secundă, apoi o a treia etc., care încă nu s-a stins. - va exista o oportunitate reală de a lansa PD. În situații reale, asta înseamnă că semnalul care a ajuns în sinapsă este suficient de intens și „merită” să fie transmis mai departe de-a lungul rețelei de neuroni. Însumarea spațială constă în suprapunerea EPSP-urilor sinapselor învecinate unele pe altele într-o regiune a membranei electrosensibile adiacente acestora. O membrană electrosensibilă este o membrană care are canale ionice dependente de tensiune. O membrană având canale ionice dependente de liganzi este numită, respectiv, chimiosensibilă.

În cazul activității reale a neuronilor, efectele însumării spațiale și temporale sunt combinate. Și cu cât sunt implicate mai multe sinapse în acest proces (adică funcționează relativ simultan), cu atât este mai probabil să atingă pragul de declanșare a AP. În același timp, unele sinapse pot avea proprietăți inhibitorii și pot provoca IPSP. Prin urmare, efectele lor vor fi scăzute din suma influențelor incitante. În general, în prima aproximare, condiția de lansare a PD în fiecare moment de timp poate fi determinată astfel:

å EPSP - å TPSP ³ Pragul de declanșare PD

Cu toate acestea, este foarte dificil de evaluat contribuția potențialelor postsinaptice specifice la acest rezultat. Faptul este că influența lor dispare rapid pe măsură ce se îndepărtează de locul de origine. În plus, atenuarea proceselor are loc mai repede decât în ​​corpul neuronului, iar cu cât mai rapid, cu atât procesul este mai subțire. În cele din urmă, membrana electrosensibilă a unui neuron are o excitabilitate ușor diferită în diferite locuri. Este maximă în dealul axonal (locul de unde axonul pleacă din corpul neuronului) și în locurile primei ramificații a dendritelor mari. Ca rezultat, se dovedește că cu cât o anumită sinapsă este mai aproape de aceste puncte, cu atât contribuția sa la controlul generării AP este mai mare. Un IPSP care apare în apropierea dealului axonului poate fi suficient pentru a opri semnalul.

Procesul de însumare a EPSP și IPSP care au apărut în diferite sinapse este, de fapt, principala operație de calcul care are loc pe neuronii SNC. Când sunt implementate, semnalele au capacitatea de a-și „confirma” semnificația, pot fi combinate cu alte semnale și formează un fel de „imagine informațională”, pot fi blocate (în anumite condiții - semnale prin canalele de frână), etc. De aici rezultă că cea mai elementară unitate structurală și funcțională a SNC nu este un neuron, ci o sinapsă. Capacitatea SNC de a efectua operații complexe de calcul este astfel determinată nu de greutatea sa totală sau chiar de numărul de neuroni, ci de numărul de sinapse. Acest număr din creierul uman este aparent măsurat în zeci de trilioane. Mai mult, ca ontogeneză individuală creierul este capabil să formeze sinapse suplimentare, crescându-și potențialul. Acest proces este deosebit de intens în perioada postnatală timpurie, când sistemul nervos este reglat la nivelul următor de încărcare informațională.

Deci, informațiile din rețeaua neuronală sunt transmise după cum urmează: un mediator excitator (care provoacă EPSP) este eliberat de la terminația presinaptică, AP apare în neuronul postsinaptic, se propagă de-a lungul axonului până la capătul său, mediatorul este ejectat acolo din nou etc. . Fiecare PD nou format are aceeași amploare (legea totul sau nimic). Ca urmare, semnalul se propagă rapid și fără atenuare.

Cu toate acestea, diseminarea informațiilor în sistemul nervos trebuie să aibă un punct de plecare. În acest sens, se pune întrebarea - de unde vine primul EPSP? Răspunsul sună așa: apare în formațiuni senzoriale speciale care percep influențe din lumea exterioară sau din mediul intern al corpului. Ca urmare, apar modificări în permeabilitatea membranelor celulare. Acestea conduc la dezvoltarea unor potențiale speciale ale receptorilor similare ca proprietăți cu PSP și, în cele din urmă, la generarea de AP în nervul senzitiv. În esență, senzorial tipuri diferite traduce numeroase forme de energie (chimică, mecanică, ușoară, termică) într-un singur limbaj de semnale nervoase pe care creierul le înțelege.

Mediatori ai sistemului nervos

Ciclul de viață al mediatorului

Aceasta și următoarele secțiuni ale acestui manual sunt dedicate aspectelor chimice ale sistemului nervos, o descriere a diferitelor sisteme mediatoare și medicamentelor psihotrope. Cu toate acestea, înainte de a trece la anumite substanțe care efectuează și reglează transmisia sinaptică, ar trebui să se ia în considerare ciclul de viață al unui mediator „generalizat”. Include următoarele etape: sinteza, încărcarea în veziculă și transportul la terminația presinaptică; eliberare în fanta sinaptică; legarea la un receptor de pe membrana postsinaptică; inactivare.

Formarea neurotransmițătorului are loc adesea direct la terminația presinaptică. Acest lucru este posibil atunci când procesul de sinteză este relativ simplu din punct de vedere chimic și nu necesită precursori greu de găsit. Dacă aceste condiții nu sunt îndeplinite, mediatorul se formează în corpul neuronului. Acest lucru este caracteristic în special mediatorilor peptidici care rezultă din „decuparea” din moleculele de proteine ​​mai mari. Odată cu sinteza fiecărui mediator specific, sunt asociate enzime specifice care realizează reacțiile corespunzătoare. Activitatea sistemului mediator depinde în cele din urmă de numărul și activitatea acestora.

Moleculele mediatoare sintetizate în corpul neuronal sunt mai întâi transferate în reticulul endoplasmatic și apoi în aparatul Golgi. Acest organoid asigură exocitoza mediatorilor, pre-ambalându-i în vezicule membranare - vezicule. Veziculele rezultate sunt transportate la terminațiile presinaptice prin transport axonal rapid.

În cazul în care neurotransmițătorul este sintetizat imediat în terminația presinaptică, aparatul Golgi este capabil să formeze vezicule goale. Ele sunt transportate în mod similar de-a lungul axonului. Umplerea veziculelor cu mediator se realizează direct în terminația presinaptică (datorită lucrului pompelor moleculare speciale). Numărul de vezicule care se acumulează în terminația presinaptică este măsurat în mii. Epuizarea rezervelor de mediator, chiar și cu transfer intensiv de informații, are loc foarte rar (de obicei pe fondul acțiunii agenților farmacologici speciali).

Fiecare neuron produce un singur mediator principal (acetilcolina, dopamina etc.). Cu toate acestea, alte substanțe capabile să transmită semnale nervoase pot fi adesea găsite în terminația presinaptică. Aceștia sunt așa-numiții mediatori (de exemplu, peptide). Se găsesc în cantități foarte mici și se găsesc de obicei în vezicule care diferă ca formă și dimensiune de veziculele cu mediatorul principal.

Eliberarea conținutului de vezicule este declanșată în momentul sosirii la terminalul presinaptic al potențialului de acțiune (Fig. 10). În acest caz, în esență, semnalul electric este transformat într-unul chimic. O astfel de transformare este o sarcină destul de complexă și este implementată în mai multe etape. Prima este de a deschide canale de Ca 2+ dependente de tensiune.

Canalele de acest fel sunt larg răspândite în sistemul nervos. În acest caz, ele sunt localizate în membrana terminalului presinaptic și se deschid în timpul depolarizării sale, care este cauzată de sosirea AP. Ca urmare, o anumită porțiune de ioni de Ca 2+ intră în celulă, iar conținutul lor în interiorul terminației crește de 10-100 de ori. Este clar că cu cât este mai mare concentrația de Ca 2+ în mediul extern, cu atât va fi mai mare numărul de ioni care intră.

Scopul principal al ionilor de Ca 2+ din terminația presinaptică este de a acționa asupra unui complex proteic complex înglobat în membrana veziculelor. Acest complex include proteine ​​responsabile de fixarea („ancorarea”) veziculei în citoplasma terminației presinaptice și de contactul acesteia cu membrana presinaptică. Sub acțiunea Ca 2+ (se presupune că aceasta necesită patru ioni), vezicula începe să se miște. La atingerea membranei presinaptice, vezicula se „lipește” de ea, drept urmare neurotransmițătorul intră în fanta sinaptică. Întregul proces este foarte rapid - în 1-5 ms. Interesant este că după aproximativ 10 s se poate observa procesul de recuperare a veziculelor: se separă de membrana presinaptică și revin la terminația presinaptică. În viitor, aceste bule goale pot fi reumplute cu mediator.

Interesant este că ionii de Mg 2+ sunt, de asemenea, capabili să pătrundă prin canalele de calciu, concurând cu calciul. În consecință, apariția magneziului în mediul intercelular reduce cantitatea totală de calciu inclusă în final. Prin urmare, introducerea unei cantități mari de Mg 2+, (de exemplu, sub formă de magnezie - MgSo 4) duce la o scădere a eliberării mediatorului și, în consecință, la o slăbire a semnalizării sinaptice.

Odată ajuns în fanta sinaptică, neurotransmițătorul interacționează cu receptorii proteici specializați încorporați în membrana presinaptică în mai puțin de 1 ms. Organizarea spațială a unui astfel de receptor prevede existența unui „centru activ” în el - un loc într-o moleculă de proteină care are o anumită formă și distribuție a sarcinilor. Un astfel de sit corespunde strict configurației spațiale a mediatorului și distribuției sarcinilor pe molecula acestuia. Centrul activ al receptorului și neurotransmițătorul sunt capabili să formeze un complex (în conformitate cu principiul „cheia lacătului”). Consecința imediată a acestui lucru este activarea receptorului, iar consecința relativ îndepărtată este dezvoltarea potențialelor postsinaptice și declanșarea AP.

Contactul dintre mediator și receptor poate duce la consecințe diferite în funcție de tipul unui anumit receptor. Există două tipuri de acestea, în cazul cel mai general, receptorii ionotropi și metabotropici.

Activare receptor metabotropic(Fig. 11) conduce la o modificare a metabolismului intracelular, adică a cursului unor reacții biochimice. În interiorul membranei, un număr de alte proteine ​​sunt atașate unui astfel de receptor, efectuând parțial funcții enzimatice, parțial de transmitere („intermediare”). Proteinele intermediare aparțin grupului de proteine ​​G. Sub influența receptorului activat, proteina G acționează asupra proteinei-enzime, transferând-o în starea activă „de lucru”. Aceasta înseamnă că un anumit reactie chimica. Esența sa este că o moleculă precursor se transformă într-o moleculă semnal - un al doilea mesager.

Intermediari secundari sunt molecule sau ioni mici, cu mișcare rapidă, care transmit un semnal în interiorul celulei. Prin aceasta se deosebesc de „mediatorii primari” - mediatori și hormoni care transmit informații de la celulă la celulă. Cel mai cunoscut mesager secundar este cAMP (acid adenozin monofosforic ciclic), care este format din ATP de enzima adenilat ciclază. Similar cu acesta, cGMP (acid guanozin-mono-fosforic). Alți mesageri secundi importanți sunt trifosfatul de inozitol și diacilglicerolul, care sunt formați din componente ale membranei celulare. Rolul Ca 2+, care intră în celulă din exterior prin canale ionice sau este eliberat din locuri speciale de depozitare din interiorul celulei („depozit” de calciu), este extrem de important. Recent, s-a acordat multă atenție celui de-al doilea mesager de scurtă durată NO (oxid nitric). S-a demonstrat că NO este capabil să transmită un semnal nu numai în interiorul celulei, ci și între celule (inclusiv de la un neuron postsinaptic la unul presinaptic).

Etapa finală în transmiterea semnalului chimic este acțiunea celui de-al doilea mesager asupra canalului ionic chimiosensibil. Această acțiune are loc fie direct, fie prin legături intermediare suplimentare (de exemplu, enzime). În orice caz, se produce deschiderea canalului ionic și dezvoltarea EPSP sau IPSP. Durata și amplitudinea primei faze a acestora vor fi determinate de cantitatea celui de-al doilea mesager, care, la rândul său, depinde de cantitatea de mediator eliberat și de durata interacțiunii acestuia cu receptorul.

Astfel, mecanismul de transmitere a stimulului nervos utilizat de receptorii metabotropi va include mai multe etape succesive. Pe fiecare dintre ele este posibilă reglarea (slăbirea sau întărirea) semnalului, ceea ce face ca răspunsul celulei postsinaptice să fie mai flexibil și mai adaptat la condițiile actuale. În același timp, acest lucru duce și la o încetinire a procesului de transfer de informații. De aceea, în cursul evoluției, a fost nevoie de o cale de semnal mai rapidă, în urma căreia au existat receptori ionotropi.

În cazul unui receptor ionotrop (vezi Fig. 13), molecula sensibilă conține nu numai un situs activ pentru legarea mediatorului, ci și un canal ionic. Efectul mediatorului asupra receptorului duce la deschiderea aproape instantanee a canalului și dezvoltarea potențialului postsinaptic. De exemplu, sinapsele neuromusculare funcționează conform acestui principiu.

Inactivarea este stadiu final ciclu de viață mediator. Sensul acestei etape este de a opri acțiunea sa asupra receptorului (întreruperea semnalului). Într-adevăr, AP care se propagă de-a lungul membranei celulelor nervoase sunt evenimente discrete, limitate în timp. Pentru transmiterea adecvată a semnalului de la neuron la neuron, această discreție trebuie păstrată. În consecință, transmisia sinaptică trebuie să fie, de asemenea, limitată în timp și să aibă mecanisme nu numai de pornire, ci și de oprire.

În cel mai simplu caz, inactivarea are loc direct la ținta sinaptică. În acest caz, enzima distruge efectiv toate moleculele mediatoare care plutesc liber. Desigur, unii dintre ei încă reușesc să ajungă la membrana postsinaptică. Cu toate acestea, legătura lor cu centrii activi ai receptorilor nu este absolut stabilă. Ideea este că interacțiunea ligand-receptor este de obicei probabilistică. Aceasta înseamnă că, în realitate, molecula mediatoare este în legătură cu centrul activ, să zicem, 2/3 din timp, dar 1/3 plutește liber în fanta sinaptică. În acest moment poate fi dezactivat.

A doua metodă de inactivare implică absorbția mediatorului din fanta sinaptică cu ajutorul unor proteine ​​specifice de pompă. Aceste proteine ​​pot fi găsite fie pe membranele celulelor gliale, fie pe membrana presinaptică. În primul caz, mediatorul este transferat rapid în celulele gliale, după care este distrus de o enzimă specializată. În al doilea caz, mediatorul revine la terminația presinaptică ( captura inversă). În viitor, poate fi și distrus, dar poate fi și reîncărcat în vezicule goale. Ultima opțiune permite utilizarea cât mai economică a acelor mediatori, a căror sinteză este asociată cu anumite probleme pentru neuron (mic precursor, lanț lung de reacții etc.).

Viteza procesului de inactivare determină timpul total al acțiunii mediatorului asupra receptorului. De aceasta depinde în cele din urmă amplitudinea potențialelor postsinaptice și, prin urmare, lansarea AP și continuarea semnalului prin rețeaua neuronală. Când elementele sistemului de inactivare sunt deteriorate, observăm o creștere semnificativă a eficienței transmisiei sinaptice. Într-adevăr, în acest caz, neurotransmițătorul eliberat va acționa asupra receptorilor mult mai mult timp, iar amplitudinea EPSP sau IPSP va crește semnificativ.

Toți neuronii sunt împărțiți în tipuri în funcție de mediatorul pe care îl produc. În același timp, la numele mediatorului se adaugă „-ergic”. Astfel, neuronii acetilcolinergici care sintetizează acetilcolina formează sistemul acetilcolinergic, neuronii care sintetizează acidul glutamic formează sistemul glutamatergic etc.

Un neuron poate fi conectat atât la neuronii sistemului său mediator, cât și la alte sisteme. Problema este complicată de faptul că, de regulă, nu există un singur tip de receptori pentru un mediator, ci doi sau mai mulți, iar pentru un mediator pot exista atât receptori ionotropi, cât și metabotropi.

Substanțele care afectează diferite etape ale ciclului de viață al neurotransmițătorilor sunt de mare importanță pentru viața umană. Ei formează un grup de așa-numite medicamentele psihotrope– compuși care afectează diverse aspecte ale activității creierului: nivelul general de activitate, memoria, experiențele emoționale etc. În acest caz, substanțele care modifică interacțiunea receptorului și mediatorului, precum și afectează canalele ionice chimiosensibile, sunt cel mai adesea folosit.

Prin introducerea de molecule similare ca structură cu mediatorul în organism, se poate observa cum se combină cu centrii activi ai receptorilor corespunzători și îi excită. Ca urmare, efectul medicamentului utilizat va fi similar cu acțiunea mediatorului însuși. Substanțele de acest fel se numesc agonişti mediator. Efectul agoniştilor asupra sinapselor este adesea foarte lung şi eficient. Acest lucru se explică prin faptul că puterea legării lor la receptori este adesea mai mare decât cea a mediatorului, iar sistemele de inactivare nu sunt capabile să elimine rapid agonistul din fanta sinaptică.

Într-un caz mai complex, moleculele introduse din exterior sunt doar parțial similare cu mediatorul. Apoi, conectându-se cu centrii activi ai receptorilor, ei îi vor ocupa (adică, oprește accesul mediatorului la ei; concurează cu acesta), dar nu vor excita receptorul. Ca urmare, efectul medicamentului utilizat va fi opus acțiunii mediatorului. Substanțele de acest fel sunt numite competitive. antagonişti(blocante) mediatorului. Există, de asemenea, conceptul de antagonist necompetitiv. În această variantă, medicamentul injectat perturbă acțiunea mediatorului prin blocarea canalelor ionice chimiosensibile.

Unii agonişti şi antagonişti ai mediatorilor sunt substanţe de origine naturală. Existența lor este rezultatul unor procese evolutive îndelungate, în timpul cărora unele organisme vii (în primul rând, plantele) au „inventat” substanțe care le protejează de a fi consumate de alte organisme. Otrăvurile animalelor de vânătoare (șerpi, păianjeni etc.) sunt și ele psihotrope naturale.

A doua parte a agoniştilor şi antagoniştilor sunt compuşi sintetici creaţi de om. În cursul dezvoltării lor, chimiștii și farmacologii trebuie să țină cont de o serie de cerințe. În primul rând, structura unei astfel de substanțe trebuie să conțină un situs „cheie” corespunzător moleculei mediatoare. În al doilea rând, un astfel de preparat trebuie să fie rezistent la acțiunea sistemelor de inactivare. În al treilea rând, trebuie să pătrundă în barierele corpului - sânge-creier și, de preferință, intestinal. Numai în acest caz este posibil să ajungă la creier atunci când este introdus în organism sub formă de tabletă sau injecție. În prezent, agoniştii şi antagoniştii mediatorilor (precum şi compuşii care afectează transmisia sinaptică în alte moduri) sunt utilizaţi pe scară largă în clinică. În același timp, în doze mari, multe dintre ele sunt medicamente și otrăvuri, ceea ce indică și necesitatea studiului lor serios.

Mediatorii sunt foarte diverși în structura lor chimică. În acest sens, printre acestea se numără grupe de monoamine (derivate de aminoacizi), aminoacizi, peptide (lanțuri de aminoacizi). Acetilcolina are o natură chimică deosebită, cu care vom începe revizuirea principalelor sisteme mediatoare și a medicamentelor psihotrope înrudite.

Acetilcolina

Acetilcolina a fost primul mediator deschis. Conform structurii sale chimice, este o combinație de două molecule - colină care conține azot și reziduul acid acetic. Sinteza acetilcolinei se realizează în principal în terminații presinaptice cu ajutorul enzimei colin acetiltransferaza. Neurotransmițătorul este apoi transferat în vezicule goale și depozitat acolo până la eliberare.

Acetilcolina ca mediator funcționează în trei blocuri funcționale ale sistemului nervos. Acestea sunt sinapsele neuromusculare, partea periferică a sistemului nervos autonom și relativ puține zone ale sistemului nervos central.

Acetilcolina este un mediator al neuronilor motori ai sistemului nervos, localizat în coarnele anterioare ale substanței cenușii a măduvei spinării și nucleii motori ai nervilor cranieni. Axonii lor merg la mușchii scheletici și, ramificându-se, formează cu ei sinapse neuromusculare. În acest caz, un axon poate stabili contact cu 5-5000 de fibre musculare; dar fiecare fibra musculara este controlata de o singura sinapsa. Dimensiunea sinapselor neuromusculare este de zece ori mai mare decât a sinapselor din SNC. Chiar și un singur AP care ajunge de-a lungul axonului unui neuron motor determină eliberarea unei cantități foarte semnificative de acetilcolină în sinapsă. Ca urmare, depolarizarea care se dezvoltă pe membrana postsinaptică este atât de mare încât declanșează întotdeauna AP-ul celulei musculare. Acest AP, la rândul său, duce la eliberarea de Ca 2+ din canalele reticulului endoplasmatic, la activarea proteinelor motorii și la contracția fibrei striate.

În sistemul nervos autonom, acetilcolina este produsă ca mediator de către neuronii localizați în sistemul nervos central, precum și în celulele ganglionare ale părții parasimpatice. Prin urmare, cu ajutorul acestui mediator, semnalele sunt transmise în interiorul ganglionilor autonomi, precum și influențe parasimpatice direct asupra organelor interne.

În SNC, acetilcolina este produsă de o parte din neuronii nucleilor reticulari ai puțului, de interneuronii ganglionilor bazali (mai precis, striatul) și de alte zone locale. Se are în vedere rolul acestui mediator în reglarea nivelului de veghe, a sistemelor de memorie, a sistemelor motorii.

Fiind eliberată din terminația presinaptică, acetilcolina acționează asupra receptorilor postsinaptici. Acești receptori nu sunt omogene și diferă atât în ​​ceea ce privește locul de localizare, cât și într-o serie de proprietăți esențiale. S-au distins două tipuri, numite după agoniştii lor. Primul tip, pe lângă acetilcolină, este excitat de acțiunea nicotinei alcaloidului din tutun (receptori nicotinici sau receptori H-colinergici). Al doilea tip este activat de acetilcolină și toxina muscarină (receptori muscarinici sau receptori M-colinergici). Să le luăm în considerare mai detaliat.

Receptorii nicotinici sunt un exemplu clasic de receptori ionotropi, i.e. canalul lor ionic face parte din receptor și se deschide imediat după adăugarea de acetilcolină. Acest canal este caracterizat de permeabilitatea universală pentru ionii încărcați pozitiv. Cu toate acestea, în condiții normale (când se deschide pe fundalul PP), în principal curentul de Na + de intrare este observat prin canalele lor, provocând depolarizarea membranei și excitarea neuronului.

Receptorii N-colinergici sunt localizați pe membrana postsinaptică a fibrelor musculare scheletice striate (sinapsele neuromusculare), în sinapsele ganglionilor autonomi și într-o cantitate mai mică decât receptorii muscarinici din sistemul nervos central. Zona cea mai sensibilă la nicotină este ganglionii autonomi (în special cei simpatici). Prin urmare, primele încercări de fumat duc la tulburări semnificative în activitatea organelor interne, salturi tensiune arteriala, greață etc. Pe măsură ce te obișnuiești, componenta simpatică a acțiunii se păstrează în principal - adică. nicotina începe să funcționeze în primul rând ca un stimulent al multor sisteme ale corpului. Există, de asemenea, un efect de activare central (la nivelul creierului) al acetilcolinei. Supradozajul de nicotină (50 mg sau mai mult) provoacă o creștere bruscă a ritmului cardiac, convulsii și stop respirator.

Folosită în timpul fumatului ca un stimulent narcotic slab, nicotina determină dezvoltarea nu numai a dependenței, ci și a dependenței - o situație în care organismul include un medicament venit din exterior în metabolismul său, de exemplu. „contează” pe afluxul său constant. Când încetați să luați un medicament, există o defecțiune în sistemele creierului care îl folosesc. Ca urmare, are loc o deteriorare accentuată a bunăstării, depresie etc. (sindrom de sevraj sau sindrom de sevraj). Astfel, o persoană care a devenit dependentă are nevoie de un drog nu atât pentru a simți veselie și euforie, cât pentru a reveni măcar la un nivel relativ „normal” de activitate vitală.

Cel mai cunoscut antagonist al receptorilor nicotinici este d-tubocurarina, ingredientul activ dintr-o otravă preparată din unele plante sud-americane. Locul său principal de aplicare este sinapsele neuromusculare. In acest caz, are loc o relaxare consistenta a muschilor degetelor, apoi a ochilor, bratelor si picioarelor, gatului, spatelui si, in final, a celor respiratorii. Durata de acțiune a d-tubocurarinei este relativ scurtă - 30-60 de minute. Dacă respirația artificială este menținută în tot acest timp, atunci după expirarea tubocurarinei, nu există daune semnificative ale corpului.

Neurotoxinele de șarpe au un efect și mai puternic asupra joncțiunii neuromusculare. De exemplu, veninul de cobra conține a-neurotoxină, care se leagă aproape ireversibil de receptorul nicotinic și îl blochează. Otrava conține și b-neurotoxină, care inhibă eliberarea mediatorului de la terminația presinaptică.

Antagoniştii receptorilor nicotinici cerebrali, ciclodol şi akineton, sunt utilizaţi pentru ameliorarea simptomelor parkinsonismului. Introducerea lor reduce manifestările tulburărilor motrice, caracteristice acestei boli.

Receptorii muscarinici sunt metabotropice. Ele sunt asociate cu proteinele G, iar adăugarea de acetilcolină la ele duce la sinteza unor mesageri secundi.

Acești receptori se găsesc atât în ​​SNC, cât și la periferie, unde sunt localizați pe organele țintă ale sistemului nervos parasimpatic. Consecințele ionice ale excitării receptorilor muscarinici sunt foarte diverse. Deci, în inimă există o creștere a conductibilității pentru ionii K +, ceea ce duce la hiperpolarizare și o scădere a frecvenței contracțiilor. În cazul mușchilor netezi, există modificări ale conductivității atât pentru K + cât și pentru Na + ; în consecință, hiper- sau depolarizarea este posibilă - în funcție de organul specific.

În sistemul nervos central, există o scădere a conductibilității pentru K + (depolarizare, acțiune excitatoare). În același timp, sinapsele care conțin receptori muscarinici pot fi localizate atât pe neuronii inhibitori, cât și pe cei excitatori ai cortexului, ganglionii bazali etc. În acest sens, consecințele blocării sau activării receptorilor muscarinici la nivel comportamental sunt foarte individuale.

În sistemul nervos periferic, efectele muscarinei sunt predominant parasimpatice. În caz de otrăvire cu agaric muscă, se observă greață, transpirație crescută și salivație, lacrimare, dureri abdominale, scăderea tensiunii arteriale și a activității cardiace. Cantitatea de muscarină care provoacă dezvoltarea comei și moartea este de 0,5 g.

Un antagonist clasic al receptorilor muscarinici este atropina, un alcaloid de henbane și droguri. Efectele sale periferice sunt direct opuse celor ale muscarinei. Sub influența atropinei, există o scădere a tonusului mușchilor tractului gastrointestinal, bătăile inimii se accelerează, salivația se oprește („gura uscată”). Dilatarea pupilei este extrem de caracteristică. Se observă și efecte centrale (mediate prin sistemul nervos central): excitație motrică și de vorbire, halucinații.

Cu toate acestea, un număr de antagoniști ai receptorilor muscarinici au un efect calmant. De exemplu, un medicament precum amizil este clasificat ca tranchilizant și este utilizat pentru tulburările de mișcare.

Inactivarea acetilcolinei are loc direct în fanta sinaptică. Este realizat de o enzimă acetilcolinesteraza, descompunând mediatorul în colină și restul de acid acetic. Mai târziu, colina este absorbită în terminația presinaptică și poate fi folosită din nou pentru sinteza acetilcolinei.

Acetilcolinesteraza are un centru activ care recunoaște colina și un alt centru activ care detașează gruparea acetil de molecula originală. Acesta din urmă este cel mai adesea locul atacului de către blocanți specifici. Un exemplu este eserina (fizostigmina), un alcaloid al uneia dintre leguminoasele africane, care provoacă constricția pupilei, salivație și încetinirea ritmului cardiac.

Un analog sintetic al eserinei este neostigmina, utilizată în miastenia gravis. Simptomele sale sunt oboseala musculară rapidă, căderea involuntară a pleoapelor, mestecarea lentă. Introducerea blocanților acetilcolinesterazei slăbește manifestările patologice. S-a demonstrat că la o proporție semnificativă de pacienți cu miastenie gravis, numărul de receptori nicotinici este cu aproximativ 70% mai mic decât în ​​mod normal. Motivul pentru aceasta este că sistemul imunitar al pacientului produce anticorpi la receptorii nicotinici. Acești anticorpi accelerează distrugerea receptorilor de pe membrană, atenuând transmiterea la joncțiunea neuromusculară. Bolile de acest fel se numesc autoimune.

Prozerin și medicamente similare se numesc blocante reversibile de acetilcolinesterază, iar acțiunea lor încetează după câteva ore de la administrare. În plus, există blocanți ireversibili ai aceleiași enzime. În acest caz, substanța care perturbă activitatea acetilcolinesterazei intră într-o legătură chimică stabilă cu proteina și o dezactivează. Astfel de agenți de blocare sunt diferite gaze nervoase (sarin etc.). Pătrund cu ușurință prin toate barierele corpului, provoacă convulsii, pierderea cunoștinței și paralizie. Moartea vine din stop respirator. Utilizarea atropinei este recomandată pentru ameliorarea imediată a efectelor gazelor; pentru a restabili activitatea acetilcolinesterazei - substanțe speciale-reactivatoare care smulg blocantul din enzimă.

Monoaminele

Mediatorii monoaminei includ catecolaminele, serotonina și histamina. Toate sunt derivați ai diferiților aminoacizi.

Catecolamine

Cei trei mediatori ai catecolaminelor sunt norepinefrina, epinefrina și dopamina. Toate sunt formate din aminoacidul tirozină, un aminoacid esențial pe care îl obținem doar din alimente.

Tyrosine ® L-DOPA ® dopamine ® norepinephrine ® epinefrina

Pasul cheie, cel mai lent, este prima reacție de conversie a tirozinei în L-DOPA (dioxifenilalanină). Iar enzima care catalizează această reacție - tirozin hidroxilaza - are o importanță deosebită. Sinteza catecolaminelor se realizează în principal în terminații presinaptice. Apoi sunt transferate în vezicule goale, unde sunt depozitate până când sunt eliberate.

Noradrenalina

Catecolamina adrenalină este un hormon suprarenal. Noradrenalina joacă un rol important atât în ​​sistemul nervos central cât și în cel periferic ca mediator.

La periferie, norepinefrina mediază majoritatea sinapselor postganglionare ale sistemului nervos simpatic. Acționând asupra organelor interne, are un efect opus acetilcolinei.

Fiind eliberată din terminația presinaptică, norepinefrina acționează asupra receptorilor postsinaptici. Acești receptori sunt împărțiți în două tipuri, care se numesc receptori alfa și beta-adrenergici. Ambele sunt metabotropice. Diferența este că receptorii alfa-adrenergici folosesc inozitol trifosfat, diacilglicerol și ioni de Ca 2+ ca mesageri secundi. Receptorii beta-adrenergici sunt legați de enzima adenilat ciclază implicată în sinteza adenozin monofosfatului ciclic (cAMP). Studiul receptorilor beta-adrenergici a făcut posibil, pentru prima dată, să dezvăluie existența unui sistem de mesageri secundi și să descrie principalele sale proprietăți. O consecință a activării adrenoreceptorilor poate fi o modificare atât a conductivității sodiului, cât și a potasiului - adică efectele excitatoare sau inhibitorii, în funcție de locația specifică a receptorilor.

Agonistul alfa-adrenergic clasic este fetanolul, antagonistul este fentolamina. În cazul receptorilor beta-adrenergici, cel mai cunoscut agonist al isadrinei și antagonist al propranololului (sinonime - anaprilină, obzidan).

Fiecare organ intern conține fie adrenoreceptori alfa, fie beta, sau ambii.

Potențialul postsinaptic

Potențialul postsinaptic(PSP) este o modificare temporară a potențialului membranei postsinaptice ca răspuns la un semnal primit de la neuronul presinaptic. Distinge:

• potențialul postsinaptic excitator (EPSP), care asigură depolarizarea membranei postsinaptice și
• potenţialul postsinaptic inhibitor (IPSP), care asigură hiperpolarizarea membranei postsinaptice.

EPSP aduce potențialul celular mai aproape de valoarea prag și facilitează apariția unui potențial de acțiune, în timp ce IPSP, dimpotrivă, îngreunează generarea unui potențial de acțiune. În mod convențional, probabilitatea declanșării unui potențial de acțiune poate fi descrisă ca potențial de repaus + suma tuturor potențialelor postsinaptice excitatorii - suma tuturor potențialelor postsinaptice inhibitorii > pragul de declanșare a potențialului de acțiune.

PSP-urile individuale sunt de obicei mici în amplitudine și nu provoacă potențiale de acțiune în celula postsinaptică; totuși, spre deosebire de potențialele de acțiune, acestea sunt graduale și pot fi rezumate. Există două opțiuni de însumare:

• temporal - combinând semnalele care au venit printr-un canal (când sosește un nou impuls înainte ca cel anterior să dispară)
• spațial - suprapunerea EPSP-urilor sinapselor adiacente

Mecanismul de apariție a PSP

Când un potențial de acțiune ajunge la terminalul presinaptic al unui neuron, membrana presinaptică este depolarizată și sunt activate canalele de calciu dependente de tensiune. Calciul începe să intre în terminația presinaptică și provoacă exocitoza veziculelor pline cu un neurotransmițător. Neurotransmițătorul este eliberat în fanta sinaptică și difuzează în membrana postsinaptică. Pe suprafața membranei postsinaptice, neurotransmițătorul se leagă de receptori proteici specifici (canale ionice dependente de ligand) și determină deschiderea acestora.

Există următoarele PSP-uri:

1. PSP-uri spontane și miniaturale
2. Potențialul plăcii de capăt
3. A cauzat PSP

Literatură

• Savelyev A. V. Modelarea auto-organizării neuronale funcționale sub potențare post-tetanică // Journal of Problems of the Evolution of Open Systems, Kazahstan, Almaty, 2004, nr. 1, p. 127-131.

Vezi si

Legături

Note

Fundația Wikimedia. 2010 .

Vedeți ce înseamnă „Potențial post-sinaptic” în alte dicționare:

potenţial postsinaptic excitator- - potenţial rezultat din depolarizarea locală a membranei postsinaptice sub acţiunea unui mediator excitator, EPSP (potenţial postsinaptic excitator)...

Potenţial inhibitor postsinaptic- - potenţial rezultat din hiperpolarizarea locală a membranei postsinaptice sub acţiunea unui mediator inhibitor, IPSP (potenţial postsinaptic inhibitor)... Glosar de termeni pentru fiziologia animalelor de fermă

POTENȚIALUL POSTSINAPTIC DE INHIBIȚIE

- (EPSP) potențial rezultat din depolarizarea locală a membranei postsinaptice sub acțiunea unui mediator excitator... Dicţionar medical mare

- (TPSP) potențial rezultat din hiperpolarizarea locală a membranei postsinaptice sub acțiunea unui mediator inhibitor... Dicţionar medical mare

Potențial postsinaptic (PSP)- - orice modificare a potenţialului de membrană al neuronului postsinaptic. PSP este cauzată de substanțele mediatoare secretate de plăcile terminale presinaptice. PSP excitatorii sunt stări de depolarizare care scad pragul ... ...

POTENȚIAL POST SINAPTIC (PSP)- In general, orice modificare a potentialului membranar al unui neuron postsinaptic. PSP sunt cauzate de substanțe mediatoare secretate de plăcile terminale presinaptice. Potențialele excitatorii postsinaptice (PSEP) sunt ...... Dicţionar explicativ de psihologie

POTENȚIAL POSTSINAPTIC EXCITATIV- Vezi potențialul postsinaptic... Dicţionar explicativ de psihologie

potenţial postsinaptic- fluctuatia de scurta durata (de la zeci de milisecunde la o secunda) a potentialului membranar rezultata din actiunea mediatorului asupra membranei postsinaptice a celulei nervoase. * * * Potențialul bioelectric care apare sub influența ... ... Dicţionar Enciclopedic de Psihologie şi Pedagogie

- (PKP) potențial postsinaptic excitator care apare în sinapsa neuromusculară în timpul transferului excitației de la nerv la mușchi... Dicţionar medical mare