а) Влияние возбуждающих синапсов на постсинаптическую мембрану. Возбуждающий постсинаптический потенциал. На рисунке А ниже показаны нейрон в состоянии покоя и невозбужденная пресинаптическая терминалу контактирующая с его поверхностью. Мембранный потенциал покоя повсюду в соме равен -65 мВ.
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 Б выше показана пресинаптическая терминаль, из которой выделился возбуждающий медиатор в щель между терминалью и мембраной сомы нейрона. Этот медиатор действует на мембранный возбуждающий рецептор, увеличивая проницаемость мембраны для Na+. В связи с большим градиентом концентрации ионов Na+ и значительной электроотрицательностью внутри нейрона ионы Na+ быстро диффундируют внутрь клетки.
Быстрый приток положительно заряженных ионов Na+ внутрь клетки частично нейтрализует отрицательность мембранного потенциала покоя. Так, на рисунке Б выше мембранный потенциал покоя сдвинулся в положительном направлении от -65 до -45 мВ. Такой положительный сдвиг мембранного потенциала покоя называют возбуждающим постсинаптическим потенциалом (ВПСП), поскольку, если этот потенциал значительно сдвигается в положительном направлении, он ведет к развитию потенциала действия в постсинаптическом нейроне, т.е. к его возбуждению. (В данном случае ВПСП равен +20 мВ, т.е. мембранный потенциал стал на 20 мВ более положительным, чем в покое.)
Однако необходимо отметить следующее. Одиночный разряд одной пресинаптической терминали никогда не сможет увеличить потенциал нейрона от -65 мВ сразу до -45 мВ. Такой большой сдвиг потенциала требует разряда многих терминалей (примерно 40-80 для обычного спинального мотонейрона) одновременно или в быстрой последовательности. При этом осуществляется процесс, называемый суммацией, который подробно изложен в следующих статьях.
б) Генерация потенциалов действия в начальном сегменте аксона, отходящего от тела нейрона. Порог возбуждения. Когда ВПСП сдвигается достаточно сильно в положительном направлении, достигается уровень деполяризации, при котором в нейроне развивается потенциал действия. Однако потенциал действия возникает не в прилежащей к возбуждающим синапсам части мембраны, а в начальном сегменте аксона — в месте перехода сомы нейрона в аксон.
Главной причиной этого является относительно небольшое количество потенциалзависимых натриевых каналов в мембране сомы нейрона, что при развитии ВПСП затрудняет открытие необходимого количества натриевых каналов для возникновения потенциала действия.
Наоборот, концентрация потенциалзависимых натриевых каналов в мембране начального сегмента в 7 раз больше, чем в мембране сомы, и, следовательно, этот участок нейрона может генерировать потенциал действия гораздо легче, чем сома. ВПСП, способный вызвать потенциал действия в начальном сегменте аксона, колеблется между +10 и +20 мВ (по сравнению с +30 или +40 мВ или более, необходимых для возбуждения сомы).
Сразу после того как развивается потенциал действия, он распространяется вдоль аксона на периферию и обычно также к соме. В некоторых случаях он распространяется и в дендриты, но не во все, поскольку они, как и сома нейрона, имеют очень мало потенциалзависимых натриевых каналов и, следовательно, часто не могут генерировать потенциалы действия.
На рисунке Б выше показано, что порог возбуждения нейрона равен примерно -45 мВ, т.е. на 20 мВ более положительный, чем потенциал покоя нейрона, равный -65 мВ, что соответствует ВПСП +20 мВ.
