Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Základy excitability NS. Klidový membránový potenciál Přítomen u všech buněk Změny elektrického potenciálu podstatou přenosu a zpracování informací neuronů.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Základy excitability NS. Klidový membránový potenciál Přítomen u všech buněk Změny elektrického potenciálu podstatou přenosu a zpracování informací neuronů."— Transkript prezentace:

1 Základy excitability NS

2 Klidový membránový potenciál Přítomen u všech buněk Změny elektrického potenciálu podstatou přenosu a zpracování informací neuronů –Nerovnoměrné rozložení iontů na membráně –Semipermeabilita membrány Pohyb iontů přes membránu ovlivňován –Pasivně »Koncentračním gradientem »Elektrickým gradientem –Aktivně » Elektrogenní Na + /K + pumpou

3 Rovnovážné potenciály Potenciální rozdíl, který brání difuzi iontů podél koncentračního gradientu Kalkulace podle –Nernstovy rovnice – E = RT FZ ln (iont) ECT (iont) ICT

4 Konstanty Nernstovy rovnice R – universální plynová konstanta (8,31 joulů/mol/ o K T – teplota ve o K (273 + o C) F – Farradayova konstanta (náboj/mol: 96,500 coulombů/mol) Z – valence iontu ICT – intracelulárně ECT - extracelulárně

5

6 Výpočet klidových membránových potenciálů E K+ E NA+ E Cl- E Ca++ Ln. 2,3 = log10

7 Výpočet membránového potenciálu Neuronální membrána je různě propustná pro různé ionty Tyto ionty přispívají ke vzniku klidového membránového potenciálu podle svých propustností Goldmanova rovnice

8 P K (K+) o + P Na (Na+) o + P Cl (Cl) o P K (K+) i + P Na (Na+) i + P Cl (Cl) i Em = RT F ln P – propustnost, permeabilita, dána vlastnostmi iontových kanálů PKPK : P Na :P Cl = 1 : 0,04 : 0,45

9 Snímací elektroda v ICT Membrána Axon Snímací elektroda První intracelulární měření – obří axon sepie - 0,5 mm Experimentální verifikace

10 Snímací el. Průnik membránou Intracelulární snímání skleněnou elektrodou

11 Nervový vzruch Podmíněn přítomností napěťově řízených iontových kanálů pro Na ms depolarizace membránového poteniálu s následnou repolarizací - odpověď vše nebo nic Depolarizace nesena Na, repolarizace K

12 Hrot AP Afterpotential Depolarizace Repolarizace Napětí (mV) Čas (msec)

13 A B C Práh Stimulus

14 -60 mV 0 mV +5 mV -70 mV -60 mV

15 Napěťový zámek Průtok iontů přes membránu Iontový proud AxonNapěťový zámek Referenční elektroda Snímací elektroda Elektroda regulující napětí

16 024 Akční potenciál - spike

17 Iontový kanál ICT Zámková elektroda Měření proudu Referenční elektroda Skleněná mikroelektroda Terčíkový zámek

18 Umožňuje studovat vlastnosti jednotlivých iontových kanálů Iontové kanály se zavírají a otevírají rychle a v různý čas Otevírání a zavírání kanálů je řízeno pohybem jednoho transmembránového segmentu (S4) v závislosti na změnách membránového potenciálu

19 Změny proudu během otevření kanálu stimulus Souhrnný potenciál Tok proudu Na kanály po depolarizaci Terčíkový zámek

20 Registrace napětí Na kanálm S4 doména Podjednotka Centrální pór Klidová membrána Depolarizovaná membrána

21 Registrace napětí napěťově řízenými Na kanály Na kanál má dvě brány, které spolu interagují –Aktivační a inaktivační Na kanál – 4 podjednotky s centrálně umístěnou S4 jednotkou v centru každé podjednotky při depolarizaci membrány se S4 jednotky vysunou a otevřou pór (aktivace) inaktivace nastupuje po krátké době aktivace a uzavírá kanál –aminokyselinová smyčka, která překáží v dutině kanálu –v klidu je inaktivační brána otevřená pór je uzavřen

22 Refrakterní perioda Období, kdy nelze vyvolat AP Absolutní – během repolarizace membrány Relativní – během přestřelení – stimulus musí být silnější, práh dráždivosti je vyšší Období, kdy je aktivována inaktivační brána a S4 domény vysunuty Po odeznění depolarizace dochází ke konformačním změnám, které –Otevírají inaktivační bránu a –Zasouvají S4 domény

23 Práh dráždivosti Intenzita stimulu potřebná k vyvolání AP Vliv refrakterní periody na intenzitu stimulu

24 K kanály Napěťově řízené Odlišné vlastnosti –Jednu bránu Otevírá se při depolarizaci a uzavírá se při repolarizaci Pomalu se otvírají, ale dlouho otevřené Pomalu se inaktivují

25 Rozmanitost iontových kanálů Liší se –Fyziologicky (kinetika otvírání a zavírání) –Strukturálně Na napěťově řízené kanály relativně velmi podobné K napěťově řízené kanály extrémní variabilita Typy kanálů podmiňují mnoho neuronálních vlastností –Práh dráždivosti –Refrakterní perioda –Pacemakerová aktivita

26 Typy K kanálů K kanály K A kanály K Ca kanály K Ir kanály K M kanály K S kanály K Ach kanály

27 Vedení nervového vzruchu nemyelinizované vlákno Depolarizace se šíří podél vlákna I směrem, odkud AP přišel Na kanály jsou tu inaktivované a Proto se AP zpět nešíří Rychlost vedení je závislá na velikosti vlákna – větší vlákna mají nižší odpor Šíření akčního potenciálu

28 Efekt myelinizace Myelin ovlivňuje rychlost vedení –snižuje kapacitu membrány = schopnost uchovávat elektrický náboj kapacita snižuje napětí, které se může šířit a depolarizovat sousední úseky membrány Nižší kapacita – vyšší rychlost vedení Saltatorní vedení AP –depolarizace se šíří ve skocích mezi Ranwierovými zářezy –vysoká hustota napěťově řízených Na kanálů –absence jiných kanálů

29 Axon Myelin Ranwierův zářez Tok proudu na myelinizovaném axonu během AP

30 Energetické nároky na vedení nervového vzruchu Vedení AP není přímo závislé na energii Využívá se energie membránového potenciálu –Energie je potřebná pro jeho udržování

31 Synaptický přenos

32 Proces přenosu informace z jednoho neuronu na druhý Elektricky přímý přenos polarizace na postsynaptický neuron, rychlé, bez mediátoru, nepotřebuje receptory Chemicky Klasický synaptický přenos –mediován ionotropními receptory, 0,5-1,0 ms synaptické zdržení »Excitační – depolarizace postsynaptického neuronu »Inhibiční – hyporpolarizace postsynaptického neuronu Nuromodulační –mediován metabotropními receptory, mění odpověď postsynaptického neuronu k jiným signálům

33 SEM axonů se synapsemi na postsynaptickém neuronu

34 Elektrický synaptický přenos Umožňuje přímý tok proudu (iontů) z jednoho neuronu na druhý Vyžaduje přítomnost nízkoodporových iontových kanálů (gap junctions) mezi presynaptickým a postsynaptickým neuronem Nejrychlejší přenos informace – nejrychlejší odpověď postsynaptického neuronu Umožňuje synchronní odpověď více postsynaptických neuronů

35 Iontový proud A B

36 EM elektrické synapse Příčný řez Podélný řez

37 Chemický přenos Zahrnuje uvolnění mediátoru presynaptickým neuronem, difusi synaptickou štěrbinou a působení na postsynaptický neuron Pomalejší, ale umožňuje modifikaci či modulaci odpovědi Odpověd postsynaptického neuronu na přenašeč závisí na povaze a vlastnostech receptorových proteinů Variabilita receptorů umožňuje variabilitu odpovědi Odpověď receptorů může být modulována v závislosti na zkušenosti

38 1 Syntéza mediátoru 2 Skladování 3 Uvolňování 4 Postsynaptické působení 5 Inaktivace 5 fází chemického synaptického přenosu

39 Ligand sensitive receptors Odpověď postsynaptického neuronu je zahájena navázáním mediátoru (ligandu) na receptory –závisí na typu aktivovaných iontových kanálů tj. na typu iontů, které aktivovanými kanály protékají –nezávisí na typu mediátoru Některé mediátory excitační i inhibiční Hustota ligand sensitivních kanálů je vysoká na postsynaptické membráně

40 nAch receptor Nejprobádanější ligand sensitivní receptor –nervosvalové spojení, periferní NS obratlovců, –CNS obratlovců i bezobratlých nAch receptor je kanálem –5 podjednotek: 2 alfa, 1 beta, gama, delta –Váže 2 Ach (alfa a beta, alfa a gama) –Zvýšení propustnosti pro Na a K a trochu Ca Desensitizace - pomalá strukturální změna receptoru – snížení citlivosti na ligand Recovery vyžaduje periodu bez přítomnosti ligandu

41 Nikotinový acetylcholinový receptor A B Vazebná místa receptoru 8 nm 6 nm 4 nm 14 nm Membrána

42 Excitační synaptický přenos Depolarizace postsynaptického neuronu – excitační postsynaptický potenciál, EPSP (nervosvalové spojení = ploténkový potenciál, EPP) Reversal potential = membránový potenciál, kdy je EPSP (příp. i IPSP) roven nule Potenciál, kdy jsou v rovnováze síly působící na pohyb iontů přes iontové kanály a těmi neprotéká žádný proud Používán k analýze iontového základu EPSP

43 Reversal potenciál Membránový potenciál (mV)

44 EPSP Obratlovčí neuron, AP potlačeny TTX Time (msec) Membránový potenciál (mV) Náboj Na + K+K+

45 Vznik AP na postsynaptickém neuronu Excitační synapse obvykle na dendritech - nemají napěťově řízené Na + kanály – EPSP nemůže vyvolat AP EPSP se šíří elektrotonicky (s úbytkem) podél těla neuronu AP vzniká v tzv. iniciační zóně, úpatí axonu, je-li depolarizace dostatečně veliká.

46 Excitační synapse Tělo neuronu Axonový hrbolek Iniciační zóna Axon Šíření depolarizace

47 Inhibiční synaptický přenos Hyperpolarizace postsynaptického neuronu – IPSP - snižuje pravděpodobnost vzniku AP Výtok K + nebo vtok Cl - podle typu aktivovaných kanálů - přechodné zvýšení záporného náboje v buňce V některých případech může být IPSP depolarizační, ale přesto brání vzniku AP

48 Membránový potenciál (mV) Čas (msec) Náboj IPSP

49 Tělo neuronu Axonový hrbolek Axon Iniciační zóna Excitační neuron Inhibiční neuron Pohyb kladných iontů Pohyb záporných iontů

50 Presynaptická inhibice Postsynaptická inhibice - snižuje schopnost neuronu odpovídat na všechny podněty Presynaptická inhibice = selektivní snížení citlivosti k určitého podnětu Snižuje množství uvolňovaného mediátoru –snížení citlivosti napěťově řízených Ca ++ kanálů k depolarizaci –Zvýšení vodivosti presynaptické membrány k Cl - iontům – snížení velikosti AP a tím snížení množství uvolňovaného mediátoru Pre i post-synaptická inhibice mohou být mediovány stejným mediátorem - GABA –Vlastnosti iontových kanálů jsou však rozdílné

51 Presynaptická inhibice Excitační neuron Inhibiční neuron Excitační neuron je presynaptický i postsynaptický

52 Neuromodulační synaptický přenos Mnohé synapse „jenom“ přenáší informaci Většina však ovlivňuje metabolismus nebo způsob odpovědi neuronu na jiné vstupy - prostřednictvím metabotropních receptorů Méně výrazné EPSP nebo IPSP Aktivace vnitrobuněčných sekundárních mediátorů - ty aktivují biochemické pochody v postsynaptickém neuronu - déletrvající pochod

53 Srovnání neuromodulačního a klasického synaptického přenosu Neuromodulace –Second messenger –Přímý postsynaptický efekt trvá stovky ms až dny –Sekundární efekt trvá dny –Postsynaptické jevy jsou pomalé a slabé Klasika –Efekt zprostředkován přes přímo kontrolované kanály –Postsynaptické jevy trvají desítky ms –Žádný sekundární efekt –Postsynaptické jevy jsou rychlé a silné

54 Mechanismus neuromodulace Detaily rozmanité, společné vlastnosti: –Aktivace G proteinu –zahrnuje cyklus disociace molekuly a následného opětovného sjednocení –výsledkem cyklu je produkce sekundárního mediátoru kontrola biochemických reakcí neuronu následná kontrola iontových kanálů zesílení reakce

55 Receptor A - inaktivovaný G protein - afinita k GDP GDP GTP GDP GTP PO 4 B Navázání ligandu vede k záměně GDP za GTP C Disociace podjednotek Působení na kanály nebo aktivace sekundárních mediátorů D Defosforylace

56 Sekundární mediátory Výsledkem aktivace sekundárních mediátorů je fosforylace membránového kanálu a změna jeho propustnosti (proteinkináza) Mediátory a proteinkinázy: –cAMP – cAMP dependentní proteinkináza (proteinkináza A = PAK) –cGMP – cGMP dependentní proteinkináza –Diacylglycerol – fosfolipid-dependentní protein kináza (proteinkináza C), –IP 3 - calcium dependentní proteinkináza

57 GDP GTP ATP cAmp P P Biochemické reakce vedoucí k fosforylaci iontových kanálů Fosforylace kanálu Adenylátcykláza cAMP Aktivace receptoru Aktivace G proteinu Produkce cAMP Aktivace proteinkinázy Proteinkináza

58 Funkční význam neuromodulace Déletrvající efekt na postsynaptický neuron Mění způsob jak neuron odpovídá Adaptace na změněné podmínky Významné pro učení a paměť Trvá hodiny až týdny

59 Difuze Enzymatická degradace Zpětné vychytávání Inaktivace mediátoru v synaptické štěrbině

60 Inaktivace mediátorů - enzymatická degradace Ach – acetylcholinesteráza - cholin –v extracelulární matrix svalové pochvy kolem synaptické štěrbiny –Součást pre- i postsynaptické membrány v CNS Organofosfátové nervové plyny – blokují Ach-esterázu –respirační selhání –bronchiální konstrikce »Ach mediátor respiračního centra mozkového kmene, »Ach mediátor vegetativního NS »desensitizace Ach receptorů na nervosvalovém spojení Monoaminy Catechol-O-methyltransferáza (COMT) monoamine oxidáza (MAO)

61 Inaktivace mediátorů – zpětné vychytávání Speciální transportní mechanismy v membráně –Většinou pre-, ale často i postsynaptického neuronu Fungují jako sací pumpa Až 50 % uvolěného mediátoru - v sec Recyklace mediátoru Mechanismy inaktivace mediátoru často spřažené –Cholin na nervosvalovém spojení - zpětně vychytáván

62 Mediátory a jejich uvolňování

63 Chemická komunikace mezi neurony závisí nejen na odpovědi postsynaptického neuronu, ale také na –Syntéze mediátoru –Způsobu skladování –Způsobu uvolňování

64 Synaptické měchýřky a úloha Ca ++ Katz a Miledi 1960s – sépie –synaptický přenos lze potlačit Blokádou vedení AP v presynaptickém neuronu TTX Snížením koncentrace extracelulárního Ca ++ Klíčové faktory pro synaptický přenos –Míra depolarizace presynaptického neuronu –Dostupnost volných Ca ++ iontů v extracelulárním prostoru tekou napěťově řízenými kanály dovnitř presynaptického zakončení a umožňují uvolňování synaptických měchýřků do extracelulárního prostoru

65 AB Presynaptický neuron Postsynaptický neuron AP presynaptický (mV) EPSP postsynaptický (mV) TTX v různých dávkách

66 Čas (sec) 2 mV Miniaturní ploténkové potenciály

67 Mediátor - uvolňován v kvantech = objem synaptického měchýřku Množství kvant se liší –Nervosvalové spojení - cca 200 kvant Ach měchýřek - cca molekul –autonomní nervy kvant Prokázáno spontánní uvolňování mediátoru i v nepřítomnosti presynaptické depolarizace Ploténkový potenciál (mV) Počet EPSP dané amp. Distribuce EPSP pod Mg Mg

68 Synaptické váčky Synaptická štěrbina

69 Molekulární základ uvolňování Měchýřky jsou v presynaptickém zakončení vázány na aktinová vlákna cytoskeletu (storage pool) a musí být převedeny do formy vhodné k uvolnění (release pool) Mobilizované měchýřky řazeny poblíž presynaptické membrány – docking Depolarizace měchýřky uvolní Měchýřky splývají s presynaptickou membránou a Mediátor je uvolněn do extracelulárního prostoru

70 Úloha Ca ++ při mobilizaci Depolarizace presynaptického zakončení otevírá napěťově řízené Ca ++ kanály, –Extracelulární Ca ++ teče do nitra buňky –Ca ++ dependentní proteinkináza fosforyluje protein synapsin I – uvolnění měchýřků z cytoskeletu Mechanismy transportu a uskladňování neznámé

71 Fura-2 Ca ++ Imaging Neuron hippokampu Dendrit a tělo Iontoforetická elektroda - aplikace GLU

72 EM Interakce proteinů účastnících se fůze měchýřku s presynaptickou membránou vede ke vzniku kanálů – –v EM zobrazované jako oválné elementy (particles) –Měchýřky skladovány ve 2 řadách poblíž těchto kanálů

73 Měchýřky Oválné partikule Ca kanály A - EM vnitřní části membrány presynaptického neuronu B - EM vnější části membrány presynaptického neuronu A B

74 Synaptický váček Membrána presynaptického neuronu Membrána synaptického váčku Intracelulární prostor presynaptického neuronu SynaptotagminSNAP SNAP – soluble attachement protein Syntaxin SNAP-25 NSFSNAP VAMP

75 Proteiny docking a release Cytoplasma –NSF – N-ethylmaleimide sensitive factor –SNAP – soluble NSF attachement protein Vesikulární membrána –V-SNARE – vesicular SNAP V-SNARE – vesicular SNAP - synaptotagmin –VAMP – vedicle-assciated membrane protein = synaptobrevin Presynaptická membrána –T-SNARE – target membrane SNAP receptor –SNAP-25 – 25 kdalton synaptosomal-associated protein

76 Schema fuze Vnitřek synaptického měchýřku Membrána měchýřku Presynaptická membrána Synaptotagmin Synaptobrevin SNAP NSF SNAP-25 Syntaxin Synaptická štěrbina Mechanismus fúze Ca ++ dependentní

77 Fůze vede k tvorbě póru Pór existuje přechodně - několik msec Tetanus a botulotoxin – neurotoxiny působí na tvorbu póru – –Tetanus brání uvolnění inhibičních mediátorů z inhibičních neuronů v míše, nekontrolované svalové kontrakce –Botulinum brání uvolnění mediátoru z motorických neuronů - paralýza

78 Osud synaptických měchýřků Membrána měchýřků se stává součástí membrány presynaptického neuronu Povrch membrány presynaptického neuronu se po uvolnění mediátoru zvětší –Zvětšený povrch synapsí by mohl být základem pro učení a paměť –Zvětšení povrchu ale neodpovídá počtu uvolněných měchýřků –Existuje mechanismus, který část presynaptické membrány odstraňuje a transportuje zpět do nitra neuronu –Recyklace zpět do synaptických měchýřků

79 Synaptická štěrbina Měchýřky Presynaptický neuron Postsynaptický neuron

80 Uvolňování mediátoru „nonspiking“ neuronů Neurony, které nemají napěťově řízené Na + kanály Retina obratlovců: čípky, tyčinky, horizontální a bipolární bb. Vnitřní ucho Postranní čára ryb Čichový lalok Interneurony obvodů motorických programů bezobratlých Smyslové neurony Uvolnění mediátoru řízeno depolarizací presynaptického zakončení – odstupňované uvolňování Některé neurony uvolňují mediátor oběma způsoby – AP i odstupňovaně

81 Plnění měchýřků Těla neuronů nebo synaptická zakončení Mediátor je syntetizován a plněn do měchýřků synaptickém zakončení –PLNĚNÍ - clear vesicles (40-50 nm, na EM průhledné, oválné nebo sférické) –nejprve transport H + do nitra měchýřku (potřebuje ATP) – vzniká protonový gradient –transportní proteinen v membráně měchýřku pak vymění molekulu mediátoru za H + –PLNĚNÍ dense core vesicles nm, EM – vzhled pevné částice, sférické –plněny peptidickým mediátorem – syntéza v Golgiho systém buněčného těla, plnění a syntéza současně

82 Mitochondrie Postsynaptická buňka Synapse Dense core měchýřky Clear vesicles Presynaptická buňka

83 Chemie neuromediátorů Mediátorem je látka splňující následující kriteria –Syntéza, uchovávání a uvolňování z presynaptického neuronu –Iontoforetická aplikace mimikuje efekt přirozeného mediátoru Neurony mohou obsahovat syntetické dráhy pro více než jeden typ mediátoru Několik mediátorů může být zabaleno do jednoho měchýřku Aminokyselinové mediátory z diety

84 Hlavní neuromediátory Aminokyseliny - kyselá a NH 2 (amino) skupina Glutamát – excitační Aspartát – excitační GABA - inhibiční Aminy – aminoskupina – biogenní aminy Histamin, Octopamin, Serotonin –Katecholaminy - amino- plus katecholová skupina (6C kruh s OH skupinou) Dopamin, Adrenalin ( epinephrine), Noradrenalin (norepinephrine) Peptidy Proktolin (bolest), endorphiny, Jiné Ach, ATP, NO, CO

85 Terminologie Adrenergní Katecholaminergní Cholinergní Muskarinové – Ach v CNS, AUNS, hladká a srdeční svalovina, inhibiční nebo excitační, blokáda atropinem Nikotinové – Ach perif. NS, excitační, blokovány kurare Noradrenergní Serotonergní

86 Tyrosine Tyrosine hydroxyláza DOPA Dopamine Norepinephrine Epinephrine Aromatic L-amino acid decarboxyláza Dopamin  - hydroxyláza Phenylethanolamine N- methultransferáza Biosyntéza katecholaminů

87 Biosyntéza serotoninu Tryptofan 5-hydroxytryptofan 5-hydroxytryptamine - serotonin Tryptofan hydroxyláza Amino acid decarboxyláza

88 Syntéza acetylcholinu Acetyl CoACholine Choline acetyltransferáza CoAAcetylcholin

89 Integrace synaptické aktivity Komunikace mezi neurony není závislá jenom na excitačních a inhibičních mechanismech Důležité jsou modulační mechanismy, které aktivitu neuronů ovlivňují velmi variabilním způsobem Jeden neuron může odpovídat na dva stejné podněty rozdílně v závislosti na kontextu

90 Pasivní elektrické vlastnosti neuronů EPSP je dán vtokem kationtů do neuronu otevřenými iontovými kanály Rozdíl potenciálu mezi aktivovanými a neaktivními místy membrány působí na pohyb iontů – vzniká iontový proud –Se zvyšující se vzdáleností od místa vzniku se jeho velikost snižuje –Faktory, které toto snižování ovlivňují jsou Odpor membrány a intracelulárního prostoru Membránová kapacita

91 Odpor membrány neuronu Počet otevřených kanálů v membráně určuje její odpor resp. vodivost –Membrány různých neuronů se liší množstvím otevřených iontových kanálů –Různé částí téhož neuronu se liší Čím vyšší odpor membrány, tím dále se potenciál dostane

92 Vnitřní odpor neuronu = odpor neuronální cytoplasmy –Čím nižší odpor tím dále se EPSP šíří Kapacita membrány neuronu Schopnost uchovávat náboj Capacitance – C Náboj Q Napětí V C = Q V

93 Kapacita membrány neuronu Membrána neuronu se chová jako kondenzátor 2 vodivé desky oddělené izolátorem –Čím větší je kapacita membrány, tím více se membrána nabíjí a tím déle trvá než poenciál dosáhne maxima nebo se vrátí se k nule (membrána se vybije) Kapacita ovlivňuje –Časový průběh i amplitudu EPSP

94

95 Elektrické konstanty neuronu Prostorová konstanta –vzdálenost, kam se EPSP dostane než se sníží na 37% své velikosti, dána odporem membrány a cytoplasmy –Malé neurity mají menší prostorovou konstantu než velké Časová konstanta –čas, za který se EPSP sníží na 63% své velikosti Dána odporem membrány a její kapacitou –Neurony mohou mít různé časové konstanty –Dendrity s malou časovou konstantou - krátké EPSP –Dendrity s velkou časovou konstantou - dlouhé EPSP

96 Snímací elektroda Stimulační proud Buňka 1 Buňka 2 Nižší kapacita Vyšší kapacita EmEm EmEm I I V1 V2

97 EPSP S R 00,5124 cm 00,5124 cm -50 mV 37% RRR Prostorová konstanta

98 SR -50 mV 63% Čas (msec) 400 Časová konstanta

99 Sumace U většiny neuronů jsou individuální EPSP nižší než práh pro vznik AP (výjimku tvoří NSS) Většina neuronů přijímá informace mnoha synapsemi – EPSP a IPSP různých amplitud, trvání, různé zpoždění EPSP i IPSP mohou být sumovány = více podprahových EPSP může vyvolat depolarizaci iniciačního oblasti axonu a vyvolat AP atd. Sumace resp. integrační vlastnosti neuronu jsoue formovány pasivními elektrickými vlastnostmi neuronu Časová Prostorová

100 Prostorová sumace 1 různé vstupy stejný čas –časová konstanta 1 2 Dendrit Axon Snímací elektroda Tělo neuronu AB C Práh Čím delší prostorová konstanta, tím vzdálenější synapse mohou být efektivní

101 Prostorová sumace 2 různé vstupy stejný čas –časová konstanta 1 2 A B Práh C Tělo Snímací elektroda Axon Iniciační zóna Denditry Čím delší prostorová konstanta, tím vzdálenější synapse mohou být efektivní

102 Časová sumace 1-více vstupů Různý čas 1 11 Efektivita časové sumace závisí na časové konstantě – Při delší časové konstantě EPSP trvá déle a je větší naděje na interakci s jiným

103 Integrace IPSP a EPSP Interakce ovlivněna elektrickými vlastnostmi neuronu Velikost a tvar výběžků neuronu utváří neuron tak, aby sloužil určité funkci v nervových okruzích Elektrické vlastnosti neuronu mohou být měněny tak, aby mohly sloužit různým potřebám NS v různém čase Rozhodování neuronu

104 Změny v závislosti na činnosti Facilitace – zvýšení odpovědi postsynaptického neuronu po opakované aktivaci Stimulace Záznam Odpověď postsynaptického neuronu Stimulus 0,5 s

105 Potenciace (min) Posttetaticná potenciace – zvýšení EPSP neuronu po tetanické stimulaci –Homosynaptická –Heterosynaptická Postsynaptická odpověď EPSP Tetanická salva (20 s / Hz)

106 Facilitace Mechanismus ne zcela objasněn - významná úloha Ca ++ iontů –V normálních synapsích –Během synaptického přenosu – Ca ++ uvolňuje měchýřky z „docking“ zóny a mobilizuje zásoby –Po odeznení depolarizace je hladina volného Ca ++ rychle redukována –difuze, –specializovaný buffer protein, –vychytávání Ca ++ do zásobních prostor –Ve facilitujících synapsích – zůstává hladina volného Ca ++ zvýšená Při opětovné stimulaci je výsledná hladina dostupného Ca ++ vysoká synaptický přenos je účinnější Vyšší EPSP

107 Facilitace Homosynaptická Heterosynaptická –Aplysia (mořský zajíc) – facilitace jinou synapsí než efektorovou Ganglion 1 Test 2 Facilitující stimul Snímací elektroda 1 TestStimul 2 Axon Test Stimul 2 A B C

108 Serotonin Uzavření určitých K + kanálů – rozšíření (trvání) AP Heterosynaptická facilitace

109 LTP 1- postsynaptický efekt Homosynaptická x Heterosynaptická = asociativní (paměť) – Hippocampus: Glutamátové receptory –Ionotropní K receptory – kainát – propustné pro K +, NA + AMPA neboli Q receptory –  -amino-3-hydoxy-5- methyl-4-isoxazole-propionová kyselina (AMPA) a quisqualate - propustné pro K +, NA + NMDA - N-methyl-D-aspartate - propustné pro K +, NA + a Ca ++, jejich ústí normálně blokováno Mg ++, velká depolarizace je uvolňuje

110 LTP 2 – postsynaptický efekt NMDA receptory regulují vstup Ca ++ Ca ++ aktivuje: 1. Ca++ /calmodulin-dependentní protein kinázu II 2.Proteinkinázu C 3. Ca++ dependentní proteázu Kinázy ovlivňují aktivitu AMPA a K glutamátových receptorů a zvyšují citlivost ke glutamátu

111 LPT 3 – presynaptické mechanismy Ca ++ indukuje syntézu NO (NO syntetáza) prostřednictvím Ca++ dependentní protein kinázy II NO působí jako retrográdní přenašeč Difunduje z postsynaptické buňky do presynaptické a uvolňuje další mediátor

112 Mechanismus LPT GLU Mg NMDA kanál Ca ++ K+K+ Na + AMPA kanál GLU Ca ++ Na + K+K+ Mg Zvýšení Ca ++ NO syntetáza NO uvolňování mediát. AB


Stáhnout ppt "Základy excitability NS. Klidový membránový potenciál Přítomen u všech buněk Změny elektrického potenciálu podstatou přenosu a zpracování informací neuronů."

Podobné prezentace


Reklamy Google