Тормозной постсинаптический потенциал. Пресинаптическое торможение

Обновлено: 27.04.2024

При действии медиаторов на рецепторы постсинаптической мембраны одни их них вызывают возбуждение иннервируемой клетки, а другие ведут к ее торможению (рис. 1.3.3. Состояния нейронаС^У).

Возбуждающий постсинаптический потенциал (ВПСП). В образовании ВПСП участвуют молекулярные (катионные и анионные) и мембранные механизмы.

Мембранный потенциал покоя в клетке равен —65 мВ. Под влиянием медиатора в возбуждающем рецепторе открывается натриевый канал ионофора. В связи с большим градиентом концентрации и отрицательным зарядом внутри клетки ионы натрия быстро диффундируют внутрь нейрона. Поступление в постсинаптическую клетку большого количества положительных электрических зарядов приводит к изменению потенциала покоя с —65 до —45 мВ. Положительный сдвиг потенциала покоя (+20) инициирует ВПСП.

Одновременно с усиленной диффузией ионов натрия тормозиться поступление в клетку отрицательных ионов С1~, а также задерживается выведение наружу положительно заряженных ионов К + . Изменения внутриклеточного метаболизма, вызванные активацией ионо- форов и сдвигом потенциала покоя, приводит к увеличению числа возбуждающих рецепторов или уменьшению количества тормозных мембранных рецепторных структур. Для появления ВПСП требуется одновременный или в быстрой последовательности выброс медиатора из 40—80 терминалей синапса.

В результате изменения электрических параметров клетки (ВПСП) возникает потенциал действия (ПД), который в нейронах распространяется по аксонам. ПД появляется не в прилежащей к возбуждающим синапсам части мембраны, а в начальном сегменте аксона — в месте перехода тела клетки в аксон. Это связано с тем, что концентрация натриевых каналов в этом сегменте в 7 раз больше, чем в мембране тела нейрона.

Тормозные эффекты синапсов. Возникают в результате появления на постсинаптической мембране тормозного потенциала, а также вследствие пресинаптического торможения.

Тормозный постсинаптический потенциал (ТПСП) формируется в результате включения молекулярных (катионных и анионных) механизмов, а также активации ферментов, отвечающих за клеточные метаболические функции.

Ведущая роль в ТПСП принадлежит ионам хлора. Движущей силой перемещения ионов хлора внутрь клетки является разность потенциалов между потенциалом покоя нейрона —65 мВ и электрическим потенциал ионов хлора —70 мВ. Как видно, она составляет +5 мВ. Поэтому, как только открывается хлорный ионный канал, CI - начинает двигаться в клетку, смещая потенциал покоя в отрицательную сторону до величины —70 мВ (см. рис. 1.3.3, вС?*).

Одновременно с активацией хлорных каналов открываются калиевые каналы, что позволяет положительно заряженным ионам К + выходить из клетки, поддерживая электротрицательность внутри нейрона на новом уровне. Процесс увеличения электроотрицательности внутри клетки по сравнению с потенциалом покоя за счет поступления в нейрон CI - и выхода из него К + называется гиперполяризацией. Выход отрицательных значений (—70 мВ) за пределы нормального мембранного потенциала (—65 мВ) называют тормозным постсинаптическим потенциалом (ТПСП).

Вследствие активации внутриклеточных ферментов в нейроне увеличивается число тормозных рецепторов и уменьшается количество возбуждающих мембранных рецепторов.

Пресинаптическое торможение. Развивается в пресинаптических терминалях еще до того, как сигнал достигнет синапса.

Пресинаптическое торможение возникает в аксо-аксональных синапсах, которые образуют тормозные нейроны на аксонных окончаниях возбуждающих нейронов (рис. 1.3.4). Причиной пресинапти- ческого торможения является выделение на наружную поверхность пресинаптических нервных волокон тормозного медиатора, чаще всего ГАМК. Медиатор в этих синапсах открывает С1 _ -канал ГАМК- рецептора и вызывает диффузию ионов хлора в терминальное волокно. Отрицательно заряженные анионы тормозят синаптическое проведение сигнала за счет нейтрализации возбуждающего эффекта катионов натрия, которые также входят в терминальные волокна, когда в них возникает потенциал действия.

Потенциал действия (ПД), идущий к возбуждающему синапсу через этот участок, уменьшает амплитуду. Снижение амплитуды ПД приводит к уменьшению выброса медиатора в возбуждающем синапсе, что равносильно торможению синаптической передачи. При снижении амплитуды ПД всего на 5% ВПСП уменьшается на 50%.

Пресинаптическое торможение, в отличие от постсинаптического, позволяет выключать не весь нейрон, а его отдельные синаптические входы. Этот механизм торможения сохраняет поступление актуальной в конкретный момент сенсорной импульсации и блокирует второстепенные афферентные влияния.

Если ТПСП, увеличивающий отрицательное значение мембранного потенциала, и ВПСП, уменьшающий его отрицательность, развиваются в нейроне одновременно, то эти два эффекта могут полностью или частично нейтрализовать друг друга.

Рис. 1.3.4. Схематическое изображение пресинаптического торможения:

А — без торможения; Б — пресинаптическое торможение; а — аксо-аксональный синапс; б — синапс, функция которого тормозится (цит. 3. Зибернагал, А. Деспопулос, 1991)

На нейроне имеется обычно несколько тысяч возбуждающих и тормозящих синапсов, в которых образуются локальные потенциалы соответственно В ПСП и ТПСП, способные к суммации. Если алгебраическая суммация ВПСП будет превалировать над суммацией ТПСП и это преобладание доведет мембранный потенциал нейрона до критического уровня деполяризации, то нейрон будет возбужден. Если алгебраическая суммация ТПСП будет превалировать над суммацией ВПСП и произойдет гиперполяризация мембраны, то нейрон будет заторможен.

26.Тормозной постсинаптический потенциал.

Тормозной постсинаптический потенциал - гиперполяризация постсинаптической мембраны втормозных синапсах . По временному ходу тормозной постсинаптический потенциал представляет собой зеркальное отображение возбуждающего постсинаптического потенциала со временем нарастания и спада соответственно 1-2 и 10-12 мс. Сдвиг проводимостипостсинаптической мембраны длится также около 1-2 мс.

При действии тормозных нейромедиаторов в постсинаптической мембране открываются каналы для ионов хлора, вследствие чего ионы хлора входят в клетку, отрицательный заряд на внутренней стороне мембраны увеличивается и происходит гиперполяризация мембраны – образуется тормозной постсинаптический потенциал (ТПСП), который затрудняет образование ПД.

27. Суммация впсп.

Суммация - явление суммирования деполяризующих эффектов нескольких возбуждающих постсинаптических потенциалов, каждый из которых не может вызвать деполяризацию пороговой величины, необходимой для возникновения потенциала действия.

Различают пространственную суммацию и временную суммацию.

Пространственная суммация - суммация в результате действия нескольких возбуждающих постсинаптических потенциалов, возникших одновременно в разных синапсах одного и того же нейрона.

Временная суммация - часто повторяющееся высвобождение медиатора из синаптических пузырьков одной и той же синаптической бляшки под действием интенсивного стимула, вызывающего отдельные возбуждающие постсинаптические потенциалы, которые следуют так часто один за другим во времени, что их эффекты суммируются и вызывают в постсинаптическом нейроне потенциал действия.

28. Виды торможения в цнс

Торможение в ЦНС (И.М.Сеченов) – это процесс ослабления или прекращения передачи нервных импульсов.

Классификация торможения:

I. По нейрофизиологическим механизмам:

1 – пресинаптическое торможение – наблюдается в аксо-аксональных синапсах, блокируя распространение возбуждения по аксону (в структурах мозгового ствола, в спинном мозге). В области контакта выделяется тормозной медиатор (ГАМК), вызывающий гиперполяризацию, что нарушает проведение волны возбуждения через этот участок.

2 – постсинаптическое торможение – основной вид торможения, развивается на постсинаптической мембране аксосоматических и аксодендрических синапсов под влиянием выделившихся ГАМК или глицина. Действие медиатора вызывает в постсинаптической мембране эффект гиперполяризации в виде ТПСП, что приводит к урежению или полному прекращению генерации ПД.

3 -Пессимальное торможение — это вторичное торможение, которое развивается в возбуждающих синапсах в результате сильной деполяризации постсинаптической мембраны под действием множественной импульсации.

4 -Торможение вслед за возбуждением возникает в обычных нейронах и также связано с процессом возбуждения. В конце акта возбуждения нейрона в нем может развиваться сильная следовая гиперполяризация. В то же время возбуждающий постсинаптический потенциал не может довести деполяризацию мембраны до критического уровня деполяризации, потенциалзависимые натриевые каналы не открываются и потенциал действия не возникает.

II. По эффектам в нейронных цепях и рефлекторных дугах:

1 – реципрокное торможение – осуществляется для координации активности мышц, противоположных по функции (Шеррингтон). Например, сигнал от мышечного веретена поступает с афферентного нейрона в спинной мозг, где переключается на α-мотонейрон сгибателя и одновременно на тормозной нейрон, который тормозит активность α-мотонейрона разгибателя.

2 – возвратное торможение – осуществляется для ограничения излишнего вобуждения нейрона. Например, α-мотонейрон посылает аксон к соответствующим мышечным волокнам. По пути от аксона отходит коллатераль, которая возвращается в ЦНС – она заканчивается на тормозном нейроне (клетка Реншоу) и активирует ее. Тормозной нейрон вызывает торможение α-мотонейрона, который запустил всю эту цепочку, то есть α-мотонейрон сам себя тормозит через систему тормозного нейрона.

3 – латеральное торможение (вариант возвратного). Пример: фоторецептор активирует биполярную клетку и одновременно рядом расположенный тормозной нейрон, блокирующий проведение возбуждения от соседнего фоторецептора к ганглиозной клетке («вытормаживание информации».

Тормозной постсинаптический потенциал. Пресинаптическое торможение

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

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

Три состояния нейрона.
А. Нейрон в покое с нормальным внутриклеточным потенциалом -65 мВ.
Б. Нейрон в состоянии возбуждения с менее отрицательным внутриклеточным потенциалом (-45 мВ), связанным с входом натрия.
В. Нейрон в заторможенном состоянии с более отрицательным внутриклеточным потенциалом (-70 мВ), что может быть связано с выходом ионов К+, входом ионов Cl- или с тем и другим

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

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

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

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

Подробнее мы обсудили важность этого феномена в отдельных статьях на сайте - просим вас пользоваться формой поиска выше.

Видео физиология торможения в ЦНС - профессор, д.м.н. П.Е. Умрюхин

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

Тормозный постсинаптический потенциал (ТГТСП)

Торможение в ЦНС — это процесс, порождаемый одним возбуждением для того, чтобы подавить другое возбуждение. Торможение не способно к активному распространению по нервной клетке и ее отросткам. Впервые эффект торможения в ЦНС обнаружили братья Эр. и Эл. Вебер в 1840 г. при изучении эффекта раздражения блуждающего нерва на сокращение сердечной мышцы. Началом развития учения о центральном торможении стала работа И. М. Сеченова о торможении сгибательного рефлекса лягушки при химическом раздражении спинного мозга (1865). Детальное изучение характера физиологических процессов, протекающих в нервной клетке при ее торможении, стало возможно благодаря внутриклеточной регистрации ее потенциалов.

Центральное торможение по локализации подразделяется на пре- и постсинаптическое; по характеру поляризации (заряда мембраны) — на гиперполяризационное и деполяризационное.

Пресинаптическое торможение локализуется в пресинаптиче- ских окончаниях и связано с угнетением проведения нервных импульсов в пресинаптических окончаниях. К возбуждающему аксону подходит вставочный тормозный аксон, который выделяет тор- мозный медиатор ГАМК. Этот медиатор действует на постсинаптическую мембрану и вызывает в ней деполяризацию. Возникшая деполяризация тормозит вход Са 2+ из синаптической щели в пресинап- тическое окончание аксона и таким образом приводит к снижению выброса возбуждающего медиатора в синаптическую щель и торможению реакции. Пресинаптическое торможение достигает максимума через 15-20 мс и длится около 150 мс, т. е. гораздо дольше, чем постсинаптическое торможение. Пресинаптическое торможение блокируется судорожными ядами — бикулином и пикрогоксином, которые являются конкурентными антагонистами ГАМК (табл. 3.1).

Постсинаптическое торможение обусловлено выделением пресинаптическим окончанием аксона тормозного медиатора, который снижает или тормозит возбудимость мембран сомы и ден- дритов нервной клетки, с которой он контактирует. Оно связано с существованием тормозных нейронов, аксоны которых образуют на соме и дендритах клеток нервные окончания, выделяя тормозные медиаторы — ГАМК и глицин. Под влиянием этих медиаторов возникает торможение возбуждающих нейронов. Примерами тормозных нейронов являются клетки Реншоу в спинном мозге, грушевидные нейроны (клетки Пуркинье мозжечка), звездчатые клетки коры большого мозга и др. Постсинаптическое торможение связано с первичной гиперполяризацией мембраны сомы нейрона, в основе которой лежит повышение проницаемости постсинаптической мембраны для К + . Вследствие гиперполяризации уровень мембранного потенциала удаляется от критического (порогового) уровня, т. е. происходит его увеличение — гиперполяризация. Это приводит к торможению нейрона. Такой вид торможения называется гиперполяризационным. Механизм этого явления связан с ионами СГ. С началом развития постсинаптического торможения СГ входит в клетку. Когда в клетке становится его больше, чем снаружи, глицин кон- формирует мембрану, и через открытые ее отверстия СГ выходит из клетки. В ней уменьшается количество отрицательных зарядов, развивается деполяризация (табл. 3.1). Такой вид торможения называется деполяризационным. В тормозных синапсах обычно действуют тормозные медиаторы. Среди них хорошо изученными являются аминокислота глицин (тормозные синапсы спинного мозга), гамма-аминомасляная кислота — тормозной медиатор в нейронах головного мозга.

Характеристики мембранных потенциалов нейронов

Постсинаптический потенциал (ВПСП, ТПСП)

Локализация (место расположения)

Постсинаптическая мембрана синапса

Возникновение: аксонный холмик, перехват Ранвье, постсинаптическая мембрана синапса. Распространение: по всей мембране нейрона

Открытие хемо- управляемых ионных каналов для Na* или для С1 (ВПСП) — либо К + (ТПСП)

потенциал-управляемых ионных каналов для натрия

Амплитуда: время/ пространство

Функциональная зависимость: сила воздействия / амплитуда

Величина зависит от количества нейромедиатора

Амплитуда стандартна для данного нейрона и не зависит от силы раздражителя или от количества нейромедиатора

Вместе с тем тормозной синапс может иметь тот же медиатор, что и возбуждающий, но иную природу рецепторов постсинаптической мембраны. Так, для ацетилхолина, биогенных аминов и аминокислот на постсинаптической мембране разных синапсов могут существовать как минимум два типа рецепторов, и, следовательно, разные медиатор-рецепгорные комплексы способны вызывать различную реакцию хемочувствительных рецептор-управляемых каналов.

Постсинаптическое торможение легко снимается при введении стрихнина, который конкурирует с тормозным медиатором (глицином) на постсинаптической мембране. Столбнячный токсин также подавляет постсинаптическое торможение, нарушая высвобождение медиатора из тормозных пресинаптических окончаний. Поэтому введение стрихнина или столбнячного токсина сопровождается судорогами, которые возникают вследствие резкого усиления процесса возбуждения в ЦНС, в частности мотонейронов.

Главная роль центрального торможения заключается в том, чтобы во взаимодействии с центральным возбуждением обеспечивать возможность анализа и синтеза в ЦНС нервных сигналов, а следовательно, координации нервных процессов. Некоторые виды центрального торможения выполняют не только координационную, но и защитную (охранную) роль. Предполагают, что основная координационная роль пресинаптического торможения заключается в угнетении в ЦНС малосущественных афферентных сигналов. Постсинаптическое торможение регулирует деятельность антагонистических центров, ограничивая максимально возможную частоту разрядов мотонейронов спинного мозга, выполняет и координационную роль (согласовывает максимальную частоту разрядов мотонейронов со скоростью сокращения мышечных волокон, которые они иннервируют), и защитную (предотвращает возбуждение мотонейронов). В высших отделах мозга, а именно в корковом веществе большого мозга, доминирует постсинаптическое торможение.

За счет пресинаптического торможения осуществляется воздействие не только на собственный рефлекторный аппарат спинного мозга, но и на синаптические переключения ряда восходящих по головному мозгу трактов. В ЦНС, особенно в спинном мозге, преси- наптическое торможение часто выступает в роли своеобразной отрицательной обратной связи, которая ограничивает афферентную им- пульсацию при сильных (например, патологических) раздражениях и таким образом отчасти выполняет защитную функцию по отношению спинномозговых и вышерасположенных центров.

Функциональные свойства синапсов не являются постоянными. В некоторых условиях эффективность их деятельности может расти или уменьшаться.

Выделено два принципиально различных способа торможения клеточной активности:

• торможение как результат активации особых тормозящих структур, примыкающих к клетке, которая должна быть заторможена (в этом случае торможение для клетки — это первичный процесс, не связанный с ее возбуждением);
• торможение активности нервной клетки как следствие ее возбуждения (это вторичный процесс, он может наступить в результате поступления к клетке импульсов высокой частоты). Вторичное торможение имеет меньшее значение в процессах интегративной деятельности мозга.

Пресинаптическое торможение — это уменьшение или прекращение высвобождения медиатора из пресинаптических нервных окончаний. При этом не происходит генерации тормозного постсинаптического потенциала.

Преимущество пресинаптического торможения состоит в его избирательности, т. к. происходит торможение отдельных входов нервной клетки, в то время как при постсинаптическом торможении снижается возбудимость всего нейрона. Снижение количества высвобождающегося медиатора в случае пресинаптического торможения связано с активацией аксо-аксональных синапсов и, вероятно, обусловлено снижением амплитуды пресинаптического потенциала действия в результате инактивации.

Тормозной постсинаптический потенциал представляет собой. Тормозный постсинаптический потенциал. Принцип рефлекторной работы

Возбуждающий постсинаптический потенциал (ВПСП) возникает в случае сильного входящего тока ионов Na + и более слабого выходящего тока ионов К + в результате открытия неспецифических каналов при взаимодействии медиатора с соответствующим рецептором на постсинаптической мембране.

Ионные токи, участвующие в возникновении ВПСП, ведут себя иначе, чем токи Na + и К + во время генерации потенциала действия. Это связано с тем, что в механизме возникновения ВПСП участвуют другие ионные каналы с другими свойствами. При образовании потенциала действия активируются потенциалуправляемые ионные каналы, которые с увеличивающейся деполяризацией открывают следующие каналы, так что процесс деполяризации усиливает сам себя. Проводимость ионных каналов на постсинаптической мембране зависит только от количества молекул медиатора, связавшихся с молекулами рецептора и, следовательно, от числа открытых ионных каналов (трансмиттеруправляемые или лигандуправляемые каналы). Амплитуда ВПСП лежит в диапазоне от 100 мкВ до 10 мВ. В зависимости от вида синапса общая продолжительность ВПСП находится в диапазоне от 5 до 100 мс. В зоне синапса локально образовавшийся ВПСП пассивно (электротонически) распространяется по всей постсинаптической мембране клетки. Это распространение не подчиняется закону «все или ничего». Если большое число синапсов возбуждается одновременно или почти одновременно, то возникает явление суммации, которое проявляется в виде возникновения ВПСП существенно большей амплитуды, что может деполяризовать мембрану всей постсинаптической клетки. Если величина этой деполяризации достигает в области постсинаптической мембраны определенного порога (10 мВ и выше), то на аксонном холмике нервной клетки очень быстро открываются потенциалуправляемые Na + -каналы и она генерирует потенциал действия, который распространяется вдоль ее аксона. В случае моторной концевой пластинки это приводит к мышечному сокращению. От начала ВПСП до образования потенциала действия проходит еще около 0,3 мс. При обильном освобождении трансмиттера (медиатора) постсинаптический потенциал может появиться уже через 0,5-0,6 мс после пришедшего в пресинаптическую область потенциала действия. Время синаптической задержки (время между возникновением пре- и постсинаптического потенциала действия) всегда зависит от типа синапса.

Некоторые другие вещества, влияющие на передачу в синапсе.
К рецепторному белку могут иметь высокое сродство и другие соединения. Если их связывание с рецептором приводит к одинаковому с медиатором эффекту, они называются агонистами, если же эти соединения путем связывания, напротив, препятствуют действию медиаторов – антагонистами. Для большинства синапсов установлен целый ряд эндогенных и экзогенных соединений, способных к взаимодействию со связывающим участком постсинаптической мембраны. Многие из них являются лекарствами. Например, для холинергического синапса (медиатор – Ach) агонистом является сукцинилхолин, он так же как и Ach, способствует возникновению ВПСП. Наряду с этим d-тубокурарин (содержится в яде кураре) относится к антагонистам. Он является конкурентным блокатором для никотиновых рецепторов.

2.6. Механизм открытия ионного канала у метаботропных
рецепторов

В противоположность синапсам (например никотиновым), в которых трансмиттер открывает ионный канал, существуют другие рецепторные белки, не являющиеся ионными каналами. Примером может служить холинергический синапс мускаринового типа. Название синапс приобрел по действию агониста – яда мухомора мускарина. В этом синапсе Ach-рецеп-
тором является белок. Этот белок обладает большим химическим сходством со светочувствительным пигментом родопсином, α- и β- адренергическими и другими рецепторами. Ионные каналы, необходимые для возникновения ВПСП, открываются там только благодаря обменным процессам. Поэтому их функция включает процессы метаболизма, а эти рецепторы называют метаботропными. Процесс передачи возбуждения в этом синапсе происходит следующим образом (рис. 1.5, 1.8). Как только медиатор связывается с рецептором, G-белок, имеющий три субъединицы, образует с рецептором комплекс. В этом родопсин, мускариновый рецептор, и все другие рецепторы, связанные с G-белками, похожи друг на друга. ГДФ, связанный с G-белком, заменяется на ГТФ. При этом образуется активированный G-белок, состоящий из ГТФ и α-субъединицы, который и открывает калиевый ионный канал.

У вторичных мессенджеров есть много возможностей для осуществления влияния на ионные каналы. С помощью вторичных мессенджеров определенные ионные каналы могут открываться или закрываться. Наряду с описанным выше механизмом открытия каналов, у многих синапсов при помощи ГТФ могут также активироваться β- и γ-субъединицы, например, в сердце. В других синапсах могут участвовать иные вторичные мессенджеры. Так, ионные каналы могут открываться при помощи цАМФ/IP 3 или фосфорилирования протеинкиназы С. Этот процесс опять связан с G-бел-
ком, который активирует фосфолипазу С, что ведет к образованию IP 3 . Дополнительно увеличивается образование диацилглицерина (ДАG) и протеинкиназы. У мускариновых синапсов и место связывания с медиатором, и ионный канал локализуются не в самом трансмембранном белке. Эти рецепторы связаны непосредственно с G-белком, что дает дополнительные возможности для влияния на функцию синапсов. С одной стороны, для таких рецепторов также существуют конкурентные блокаторы. У мускариновых синапсов это, например, атропин – алкалоид, содержащийся в растениях семейства пасленовых. С другой стороны, известны соединения, которые сами блокируют ионный канал. Они не конкурируют за места связывания и являются так называемыми неконкурентными блокаторами. Известно также, что некоторые бактериальные токсины, такие как холеротоксин или токсин возбудителя коклюша, на уровне синаптического аппарата осуществляют специфические воздействия на систему G-белка. Холеротоксин препятствует гидролизу α-G s -ГТФ в α-G s -ГДФ и повышает тем самым активность аденилатциклазы. Пертуситоксин препятствует связыванию ГТФ с α-G i -субъединицей G-белка и блокирует ингибирующий эффект α-G i . Такое опосредованное действие повышает в цитозоле концентрацию цАМФ. Передача является очень медленной. Время передачи лежит в диапазоне от 100 мс. К мускариновым синапсам относятся постганглионарные, парасимпатические и ауторецепторы ЦНС. Мускариновые рецепторы, образованные от аксонов маунтеровских клеток nucleus basalis (Meyner cells), управляют особыми процессами обучения. При болезни Альцгеймера (деменция) количество маунтеровских клеток в ядре убывает. В таблице 1.3 представлены некоторые вещества, влияющие на передачу в синапсах.

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

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

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

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

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

Механизм возникновения ПСП

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

Читайте также: