Где формируется ВПСП?
Генерация потенциала происходит в химическом синапсе, который состоит из нескольких структурных элементов:
- Пресинаптическая мембрана — характеризуется наличием решетчатых утолщений и гексагональных пространств между ними.
- Зона экзоцитоза — место слияния синаптического пузырька с пресинаптической мембраной, через которое медиатор высвобождается в синаптическую щель.
- Синаптическая щель — межклеточное пространство, через которое молекулы медиатора проходят путем пассивной диффузии.
- Постсинаптическая мембрана — воспринимающая часть синапса, содержащая специфические рецепторы. Именно здесь ионные токи вызывают изменение мембранного потенциала и формирование ВПСП.
- Синаптические пузырьки (везикулы) — депонируют молекулы нейротрансмиттера в пресинаптической терминали.
Этапы и механизм возникновения
Процесс синаптической передачи в возбуждающем синапсе включает строгую последовательность событий:
- Поступление возбуждения: Потенциал действия (ПД) достигает пресинаптического окончания.
- Вход кальция: Открываются кальциевые каналы, и ионы $Ca^{2+}$ поступают внутрь терминали.
- Экзоцитоз: Под влиянием $Ca^{2+}$ синаптические пузырьки сливаются с пресинаптической мембраной, выделяя порции (кванты) возбуждающего медиатора в синаптическую щель.
- Рецепция: Медиатор связывается с белково-липидными рецепторами на постсинаптической мембране.
- Деполяризация: Открываются поры для ионов натрия ($Na^+$). Вход $Na^+$ (а в некоторых случаях и $Ca^{2+}$) внутрь клетки вызывает локальную деполяризацию — возникает ВПСП.
Механизм возбуждения во многом зависит от специфики постсинаптических химических реакций, которые могут распространяться вплоть до генетического аппарата ядер нейронов (экспрессия генов).
Типы рецепторов и скорость передачи
Скорость развития ВПСП зависит от механизма работы задействованных рецепторов:
- Лиганд-активируемые (медиатор-активируемые) ионные каналы — обеспечивают быстрое действие. Канал открывается сразу при связывании с лигандом. Пример: быстрый ВПСП при действии ацетилхолина на никотиновые (Н-) холинорецепторы.
- G-белок-сопряженные рецепторы — действуют гораздо медленнее, запуская каскад внутриклеточной передачи сигналов. Пример: медленный ВПСП в симпатических ганглиях, который может продолжаться минутами.
Особый механизм наблюдается у NMDA-рецепторов в глутаматергических синапсах: они находятся под магниевым блоком. Возникшая деполяризация мембраны устраняет этот блок, делая рецепторы проницаемыми.
Физиологическая роль и эффекты
Главный итог работы возбуждающего синапса — проведение сигнала дальше по нервной сети. Локальные токи от ВПСП суммируются, и при достижении порогового уровня вызывают потенциал действия в соседних участках мембраны.
Кроме того, генерация ВПСП лежит в основе важнейших функций ЦНС:
- Кратковременная память: Базируется на циркуляции (реверберации) возбуждения по замкнутому нейронному кругу, что поддерживается генерацией ВПСП в нейронах цепи.
- Последействие: Продолжение рефлекторной реакции после прекращения действия раздражителя может обеспечиваться высокоамплитудными полисинаптическими ВПСП.
- Электрические процессы в ганглиях: В симпатических ганглиях вегетативной нервной системы регистрируется характерная смена потенциалов: быстрый ВПСП сменяется медленным ТПСП, за которым следует длительный медленный ВПСП.
Вопросы с занятий и экзамена
От чего зависит амплитуда ВПСП?
Величина потенциала варьирует от 1 до 50 мВ и зависит от количества выделившегося медиатора. Одна везикула (квант медиатора) изменяет заряд мембраны на 0,1 мВ.
Чем ВПСП отличается от ТПСП?
ВПСП вызывает деполяризацию мембраны и способствует проведению возбуждения (генерации потенциала действия). ТПСП (тормозный постсинаптический потенциал) вызывает гиперполяризацию, препятствует достижению порога и блокирует проведение сигнала.
Какие медиаторы вызывают ВПСП?
К основным возбуждающим медиаторам относятся глутамат, ацетилхолин и норадреналин. Их действие на постсинаптическую мембрану вызывает деполяризацию и формирование ВПСП.
Что ещё разобрать по теме
- Тормозный постсинаптический потенциал (ТПСП)
- Потенциал действия (ПД)
- Синаптическая передача
- Реверберация возбуждения
- NMDA-рецепторы
Разберите тему целиком в курсе «Физиология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «ВПСП» и ещё 4 085 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 109 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Понятия физиологии»
Бесплатные видеоуроки: физиологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.