Verrechnung der Synapsensignale

Informationsverarbeitung: mehrere synaptische Informationseingänge am Axon

Ein Neuron empfängt mehrere 1000 Signale von Synapsen!

• diese können erregend oder hemmend sein
• führt der Gesamteffekt zu einer Depolarisation die höher liegt als der Schwellenwert, kommt es zur Auslösung eines Aktionspotentials am Axonhügel
• integrierendes Zentrum am Neuron ist der Axonhügel

EPSP: erregendes postsynaptisches Potential

IPSP: inhibitorisches postsynaptisches Potential

Ist das Gesamtsignal stark genug um den Schwellenwert zu überschreiten spricht man von einem EPSP oder erregendem postsynaptischen Potential.

Liegt die Summe der Erregung unterhalb der zur Aulösung eines Aktionspotential benötigten Stärke, ist das entstandene Potential ein IPSP oder inhibitorisches postsynaptisches Potential.

Die Abbildung zeigt die zeitliche und räumliche Verrechnung und die Verschaltung an einer Nervenzelle. Mehrere Endknöpfchen sind mit den Dendriten einer weiteren Nervenzelle verbunden. Die Frage, ob das Rezeptorpotential für ein neues Aktionspotential ausreicht wird am Axonhügel geklärt. Links: zeitliche Summation: hier findet die Erregung zeitlich so kurz hintereinander statt, dass das Membranpotential nach der vorhergehenden Reizung nicht auf das Niveau des Ruhepotentials zurückgehen kann. Rechts: räumliche Summation: gleichzeitige Stimulation der Nervenzelle durch mehrere bzw. verschiedene Synapsen. Die postsynaptischen Potentiale addieren sich auf.

Wichtige Begriffe:

Schwellenwert:

der Spannungswert des Membranpotentials, bei dem ein Aktionspotential entstehen wird.  Hier wird das Potential "überschwellig", bzw. man sagt der Reiz war "überschwellig".

Das Ruhemembranpotential entspricht einem (fast) reinem Kalium-Membranpotential und liegt daher in der Nähe des Wertes für das Kaliumpotential ca. -70 mV, Kaliumpotential liegt bei -90 mV.

Die für das Aktionspotential verantwortlichen schnellen, spannungsaktivierten Natrium-Kanäle haben eine Aktivierungsschwelle von ca. -40 mV! Diese Kanäle öffnen nur, wenn die Membran zumindest bis zu diesem Wert depolarisiert wurde. Dies kann durch Neurotransmitter geschehen, die postsynaptisch eine lokale Depolarisation bewirken oder auch Generator- oder Rezeptorpotentiale (je nach Zelltyp und Situation) oder elektrotonisch durch ein ankommendes Aktionspotential.

Adäquater Reiz

Als adäquater Reiz wird derjenige Reiz bezeichnet, für den ein Rezeptor die größte Empfindlichkeit besitzt. Das Lichtsignal stellt für die Photorezeptoren im Auge einen passenden, also adäquaten Reiz dar.

Gegensatz: inadäquater Reiz, also derjenige Reiz, der auf ein bestimmtes Sinnesorgan nicht oder nur bei sehr hohen Intensitäten erregungsauslösend wirkt (z. B. "Sterne sehen" bei hohen Druckbelastungen des Auges).

Rezeptorpotential

Das Rezeptorpotential bezeichnet eine Membran-elektrische Antwort der Rezeptoren auf einen Reiz. Das Rezeptorpotential bildet sich als Folge der Öffnung von Natriumporen (die Ausschüttung der Natrium-Ionen ist die eigentliche Erregung) in der Rezeptorzelle (elektro-tonische Weiterleitung). Dabei addieren sich erregende (exzitatorische) und hemmende (inhibitorische) postsynaptischen Potentialen (IPSPs und EPSPs).

Das Rezeptorpotential wächst mit der Stärke des Reizes. Bei Erreichen/Überschreiten eines bestimmten Schwellenwertes erfolgt dann ein Aktionspotential, welches dem Alles-oder-Nichts-Gesetz folgt.

präsynaptische Hemmung:

hier findet die Hemmung vor der Synapse statt, das heißt, dass eine hemmende Synapse am Ende des Axons einer Nervenzelle andockt. So kann das Aktionspotential, welches über dieses Neuron geleitet wird, durch die Beeinflussung der hemmenden Synapse gestoppt werden. Am Endknöpfchen des Neurons werden keine Neurotransmitter ausgeschüttet.

Etwas komplexer formuliert:

Sind Synapsen eines inhibitorischen Neurons mit den Axonen eines exzitatorischen Neurons verbunden, so kann das inhibitorische Neuron das Aktionspotential des exzitatorischen Neurons schwächen oder gar gänzlich hemmen (präsynaptisch Hemmung).

präsynaptische Hemmung