Синаптические потенциалы

Вопрос 1. Странно устроена нервная клетка. Как же потенциалы могут так далеко распространяться Ответ. В главе 7 мы отмечали, что электротоническое распространение зависит только от трех факторов сопротивления цитоплазмы, сопротивления клеточной мембраны и диаметра дендрита или аксона. Изменения двух из этих факторов — сопротивления мембраны и диаметра волокна — служат основными механизмами регуляции эффективности электротонического распространения. Чем-выше сопротивление мембраны, тем меньше трансмембранная утечка тока и тем эффективнее распространяются рецепторные и синаптические потенциалы (а также, как мы уже отмечали, местные токи, идущие впереди потенциала действия). Чем больше диаметр того или иного клеточного образования, тем легче [c.191]

Ответ на этот вопрос был получен в работах исследователей из Стэнфордского университета Джона Николлса и его сотрудников. Рассмотрим сначала Ь-нейрон. В тело этого нейрона и в тело сенсорного нейрона, расположенного в том же ганглии, были введены микроэлектроды. Прямое раздражение сенсорного лейрона путем подачи электрического импульса через внутриклеточный электрод приводило к возникновению в этом нейроне потенциала действия. Это сопровождалось и реакцией со сто-,роны Ь-нейрона, которая заключалась в деполяризующем синаптическом потенциале, вызывавшем возникновение небольшого по амплитуде импульса (см. рис. 20.2). Анализ латентных периодов и других свойств потенциалов, возникавших при стимуляции всех трех разновидностей сенсорных нейронов, показал, что Т-нейрон соединен с Ь-нейроном электрическим синапсом, Ы-нейрон — химическим синапсом, а Р-нейрон — и электриче- Ским, и химическим синапсами. Было обнаружено также, что химические синапсы обладают высокой пластичностью при повторном раздражении ответ в них существенно облегчается. Напротив, ответы, опосредуемые электрическими синапсами, оставались сравнительно неизменными (рис. 20.2). [c.52]

Таким образом, исследование деятельности синапсов тесно связано с изучением механизмов возникновения синаптических потенциалов. Сначала мы рассмотрим изученные к настоящему времени синаптические механизмы, а затем попытаемся соотнести эту информацию с данными о структуре нервной клетки и ее способности генерировать импульсы, для того чтобы по пять, каким образом синаптические потенциалы обусловливают интегративную деятельность нейрона. [c.176]

Из рис. 43,в ясно что потенциал в кабеле спадает гораздо быстрее, чем в сферической клетке. Но у беспозвоночных животных синапсы находятся не на телах нервных клеток, а на их отростках, т. е. именно на волокнах, обладающих свойствами кабеля. Отсюда следует,, что при одних и тех же свойствах мембраны синаптические потенциалы у беспозвоночных будут суммироваться в меньшей мере, чем на тех нейронах позвоночных, где синапсы находятся на телах клеток. Если же синапсы у позвоночных расположены на длинных дендритах, то суммация будет Едти так же, как у беспозвоночных. [c.187]

Химический синапс (163). Выделение медиатора (164). Работа постсинаптической мембраны (167). Какие синапсы лучше — электрические или химические (169) Химический синапс и торможение (171). О величине синаптических потенциалов (173). Устройства, подобные синапсам (174). Нервная клетка — клетка (177) [c.285]

Облегчение повторяющихся синаптических потенциалов [c.131]

Идея о том, что нервные клетки передают друг другу информацию только при помощи импульсов, была, по-видимому, естественной — в конце концов только нервные импульсы могут быстро проводиться по длинным волокнам периферических нервов. В связи с этим казалось вполне правомерным предположить, что быстрая передача сигналов по длинным путям в центральной нервной системе тоже осуществляется потенциалами действия. Однако взаимодействия между клетками ЦНС часто происходят на коротких расстояниях. Для подобных взаимодействий нервные импульсы йе обязательны вполне достаточно электротонического распространения синаптических потенциалов. Такие типы сигналов будут описаны в следующей главе пока нам достаточно знать, что нервные клетки могут осуществлять многие функции без генерации потенциалов действия. [c.149]

Механизмы синаптических потенциалов мы рассмотрим более подробно в дальнейшем. Здесь же мы лишь отметим, что перемещения различных ионов происходят одновременно и их интенсивность зависит от количества медиатора, выделившегося из пресинаптического окончания. Таким образом, синаптические лотенциалы представляют собой градуальные реакции, и этим [c.180]

На примере таких вопросов и ответов хорошо видно, как модельная клетка (в данном случае рецептор растяжения) может помочь пониманию фундаментальных механизмов, участвующих в интегративной деятельности нейронов. Для более глубокого изучения этих механизмов можно исследовать другие типы нейронов. Так, мотонейроны спинного мозга млекопитающих во многом сходны с рецепторами растяжения (потенциал действия мотонейронов, например, также возникает в начальном сегменте аксона), однако между этими клетками имеются и различия (в частности, у мотонейронов иначе обеспечивается синаптическое торможение рис. 8.10А). Если же сравнить мотонейроны млекопитающих с мотонейронами насекомых (рис. 8.10Б), то видно, что строение этих клеток резко различается. Тело клетки в мотонейроне насекомых как бы отведено в сторону и не участвует в передаче нервных сигналов. Интеграция синаптических потенциалов, возникающих в дендритах этих нейронов, происходит на аксоне потенциалы действия за- [c.193]

Рис. 18-28. Миниатюрные синаптические потенциалы (часто называемые миниатюрными потенциалами концевой пластин1си Х зарегистрированные в мышце лягушки с помощью внутриклеточного электрода, помешенного вблизи нервно-мышечного соединения. Каждый Ш1К-ЭТ0 пост-сншштический потенциал, возникший в результате высвобождения медиатора из одного синаптического пузырька. Этот процесс осуществляется случайным образом, обычно с частотой около одного пузырька в секунду, но в данном примере гораздо чаще. (Р. Fatt,

В этой главе мы смогли рассказать о некоторых результатах, полученных сотрудниками Теоретического отдела Института биофизики АН СССР и других работавших вместе с ними ученых. Когда мы писали эту главу, то про себя часто повторяли Никто необъятного объять не может . К сожалению, мы не смогли рассказать о работах, из которых вырос геометрический подход . А как понимает читатель, у создателей геометрического подхода были предшественники. Роль формы дендритов нервных клеток начал изучать в США В. Ролл, влияние размеров и входного сопротивления мышечных клеток на возникающие в них синаптические потенциалы — Б. Катц в Англии, особенности геометрической структуры тканей сердца, важные для его функции,— физиологи Д. Вудбари и В. Крилл в США и австралийский математик Э. Джордж. Все эти работы велись в конце 50-х или начале 60-х годов. Все они содержали элементы геометрического подхода. Это означало, что необходимость нового подхода объективно созрела, что эта идея витала в воздухе . [c.205]

Получается, что нейрон при передаче сигналов <обед-няет информацию. Правда, оказывается, что хотя нейрон ничего не может сообш ить об источниках входных сигналов, он может сообщить об их силе. Как это делается Амплитуда входного сигнала — зто сумма (алгебраическая, конечно) всех синаптических потенциалов, создаваемых активными синапсами. Пусть во время действия сигнала амплитуда его не меняется (это значит, что постоянна разность между числом активных возбуждающих и числом тормозных синапсов). Тогда через мембрану нейрона все время будет течь примерно постоянный синаптический ток. Легко сообразить, что чем больше ток, идущий через мембрану, тем с большей частотой будет работать нейрон (рис. 55). Действительно, после каждого очередного импульса мембрана нейрона гиперполяризуется, так как открываются калиевые каналы. Чем больше ток, текущий. через мембрану нейрона тем быстрее он возвратит его [c.215]

Рис. 19-23. Миниатюрные синаптические потенциалы (или миниатюрные потенциалы концевой пластинки ), зарегистрированные в мышце лягушки с помощью внутриклеточного электрода, помещенного вблизи нервно-мышечного соединения Каждый пик - это миниатюрный синаптический потенциал, возникающий в результате высвобождения медиатора из одного синаптического пузырька. (Р. Fatt, В. Katz, J. Physiol.,

Раздражение преганглионарных волокон вызывает определенную последовательность синаптических потенциалов в пост-ганглионарном нейроне (рис. 19.7). Прежде всего возникает быстрый ВПСП длительностью около 10—20 мс (рис. 19.7А). Он обусловлен высвобождением из преганглионарных нервных окончаний ацетилхолина и действием его на Н-холинорецепторы (рецепторы, блокируемые никотином). [c.39]

Множество работ было посвящено клеточным основам ЭЭГ. Первоначальная гипотеза заключалась в том, что волны ЭЭГ представляют собой результат сложения потенциалов действия множества клеток в участке коры, расположенном под электродом. Однако начиная с 50-х годов стали накапливаться данные о важной роли синаптической активности, и возникло предположение, что эти волны в основном отражают аг гебраическую сумму синаптических потенциалов, возникающих и апикальных дендритах корковых клеток. [c.206]

На рис, 26.11 мы попытались представить общую схему, основанную на различных данных о клеточных механизмах ЭЭГ. В ядрах таламуса действует генератор, посылающий ритмические импульсы по таламокортикальным волокнам к нейронам коры. Ритм может быть обусловлен либо пейсмейкерными свойствами самих клеток таламуса, либо активностью нейронных сетей с возбуждающими и тормозными синаптическими связями (механизм возникновения ритма в таких сетях мы уже рассматривали в настоящей главе и в главе 21). Импульсы от таламуса вызывают ритмическое возникновение деполяризующих синаптических потенциалов (ВПСП) в апикальных дендритах пирамидных клеток коры. При этом в дендритах протекают токи, приводящие к генерации потенциалов действия (электро- [c.206]

Метод локальной фиксации (pat h lamp). До сих пор речь шла об исследованиях мембранно-ионных механизмов, в которых почти исключительно использовалась внутриклеточная запись. При такой записи кончик микроэлектрода находится внутри клетки. Однако значительно большую информацию можно было бы получить, поместив кончик электрода непосредственно на наружной поверхности мембраны. Для этого необходимо, чтобы кончик был гладким, ровным и плотно примыкал к мембране. В последние годы исследователям из ряда стран удалось разработать и усовершенствовать подобную методику. Для этого кончик микроэлектрода прижимается к клеточной мембране, в микроэлектроде создается небольшое отрицательное давление и кончик вместе с плотно подсосавшимся к нему участком мембраны отводится от клетки (рис. 7.9). Такой метод микрофиксации позволяет непосредственно изучать деятельность отдельных мембранных каналов и изменения этой деятельности под влиянием веществ, подводимых прямо к мембране. Использование этой новой методики, по-видимому, позволит существенно расширить наши знания о механизме работы ионных каналов, лежащем в основе генерации потенциалов действия и синаптических потенциалов. В главе 9 будет [c.163]

В пределах от —80 до —90 мВ. Ток может быть связан с открытием каналов либо для выхода катионов (К" "), либо для входа анионов (С1 ), либо для тех и других ионов одновременно. Эти ионные потоки приводят к удержанию мембранного потенциала на уровне покоя или к некоторой гиперполяризации мембраны. Такие синаптические потенциалы, как и ВПСП, представляют собой градуальные реакции. Поскольку эти потенциалы препятствуют деполяризации мембраны и, следовательно, генерации нервных импульсов, их называют тормозными постсинаптическими потенциалами (ТПСП). [c.182]

Потенциалзависимость и чувствительность к медиаторам. До сих пор мы рассматривали ионный канал как своеобразный макромолекулярный комплекс, проницаемость которого для различных ионов зависит от мембранного потенциала, — иными словами, классический потенциалзависимый канал. Принято считать, что именно эта особенность отличает каналы, ответственные за генерацию импульсов, от каналов, обусловливающих возникновение синаптических потенциалов последние активируются лишь медиаторами, высвобождаемыми другими нейро- [c.166]

Из таких экспериментов становится ясно, что в определенных участка , нейрона каналы, ответственные за потенциал действия, могут обладать рецепторами для медиаторов. Возбуждение этих рецепторов приводит к изменению свойств каналов. Обнаружено также, что во многих случаях синаптические потенциалы, возникающие в ответ на действие медиатора, зависят от уровня мембранного потенциала покоя. Все эти взаимоотношения представлены в виде схемы на рис. 7.10В, Слева показан классический потенциалзависимый канал, ответственный за генерацию потенциала действия, а справа — типичный постсинаптический канал, обладающий лишь рецепторами для медиатора. Между этими двумя кра-йними вариантами представлены каналы, обладающие и теми и другими свойствами. Очевидно, что наличие таких каналов позволяет нервной системе гораздо более гибко — в зависимости от функционального состояния организма и уровня активности нейронных сетей — модифицировать ритм импульсации, с одной стороны, и интегрировать синаптические влияния — с другой. Об этом необходимо помнить при изучении свойств синапсов (гл. 8 и 9). [c.169]

Химические синапсы — это преобладающий тип синапсов в мозге млекопитающих. В таких синапсах взаимодействие между нейронами осуществляется с помощью медиатора — вещества, выделяющегося из пресинаптического окончания и действующего на постсинаптическую структуру. Ответ яоследней, как уже отмечалось, называется синаптическим потенциалом. [c.180]

Синаптические потенциалы могут быть либо деполяризующими, либо гиперполяризующими (рис. 8.4). Рассмотрим сначала деполяризующие синаптические потенциалы. Из рис. 8.4А видно, что такие потенциалы обусловлены суммарным входящим током положительных зарядов. Такой ток может возникать в результате сравнительно неспецифического повышения проницаемости для Ыа+, К и, возможно, других ионов, например a +. В мембране как бы временно возникает шунт. В результате мембранный потенциал смещается по направлению к равновесному потенциалу, примерно равному 0 фактически же величина потенциала зависит от того, какие ионы перемещаются и каково соотношение проницаемостей для этих ионов. [c.180]

Здесь необходимо вновь вернуться к вопросам терминологии. Понятия возбуждающий и тормозный были первоначально введены для обозначения процессов, способствующих или препятствующих генерации нервных импульсов. Однако в дальнейшем мы увидим, что некоторые нейроны не генерируют потенциалов действия. В таких нейронах не происходит преобразования синаптических потенциалов в импульсы напротив, потенциалы этих нейронов либо прямо, либо путем электротонического распространения активируют или подавляют местные синаптические процессы. Как можно применить нашу терминологию в подобных случаях Оказывается, существует одна удивительно постоянная закономерность во всех известных нам случаях выделение медиатора происходит только в результате деполяризации мембраны. В той мере, в которой эта закономерность универсальна, мы можем несколько расширить нашу терминологию ВПСП является возбуждающим потенциалом, поскольку он способствует генерации импульса и (ияи) высвобождению медиатора напротив, ТПСП является тормозным потенциалом, поскольку он препятствует этим процессам. [c.182]

Мы уже знаем о том, что поток ионов через мембрану зависит от двух факторов проницаемости для этих ионов и их электрохимического градиента. Если мы искусственно сдвигаем мембранный потенциал к равновесному потенциалу для данного иона, то электрохимический градиент снижается. Когда мембранный потенциал становится равным равновесному, ток ионов 1прекраш,ается, а при дальнейшем смещении мембранного потенциала направление этого тока меняется на противоположное. Пример подобного опыта приведен на рис. 8.7А. Представленные на данном рисунке кривые соответствуют синаптическим потенциалам, обусловленным увеличением проницаемости для натрия, при различных уровнях фиксированного потенциала. Стрелками указано направление и относительная величина натриевого тока. Поскольку знак синаптического потенциала меняется, когда мембранный потенциал превосходит равновесный, последний называют также потенциалом реверсии. [c.186]

В некоторых клетках (например, в нейронах симпатических ганглиев) подобные гиперполяризующие потенциалы играют роль ТПСП. В других случаях (например, клетки сетчатки) роль этих потенциалов неясна. Синапсы, функция которых связана со снижением ионной проницаемости, обладают рядом особенностей. В этих синапсах гиперполяризация возникает в результате избирательного снижения проницаемости для ионов, поток которых сопровождается деполяризацией мембраны. Снижение проницаемости приводит к увеличению сопротивления мембраны при этом постоянная времени мембраны возрастает, и в результате изменения синаптических потенциалов во времени происходят медленнее. С точки зрения интеграции синаптических влияний важно, что подобные ТПСП не приводят к шунтированию тока (об этом шунтировании мы упоминали лри обсуждении рис. 8.5). [c.187]

Вопрос 2. Является ли электротонический потенциал активным или пассивным Ответ. Как уже говорилось, электротоническое распространение потенциалов — это пассивное распространение вдоль нервного волокна, все электрические свойства которого при этом не изменяются (т. е. остаются такими же, как в покое). Строго говоря, активным следует называть лишь потенциал действия, обусловленный регенеративным механизмом. Когда изменяется потенциал какого-либо участка мембраны (будь то в результате рецепторного или синаптического потенциала либо потенциала действия), от этого участка к соседним областям ток распространяется электротонически, стремясь уравновесить распределение зарядов. Физиологическое значение функциональной организации нейрона заключается, в частности, в том, чтобы разграничить участки возникновения синаптических потенциалов и потенциалов действия и в то же время дать им возможность взаимодействовать при помощи пассивного электротонического распространения. [c.192]

Смотреть страницы где упоминается термин Синаптические потенциалы: [c.173] [c.363] [c.120] [c.173] [c.323] [c.31] [c.175] [c.176] [c.177] [c.181] [c.183] [c.183] [c.187] [c.189] [c.191] [c.193] [c.194] [c.196] [c.197] [c.199] [c.199]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология