Potencjały synaptyczne

Potencjały synaptyczne Równanie błony: Prąd synaptyczny: Isyn(t) =gsyn(t)(V – Esyn) gsyn – przewodnictwo prądu synaptycznego, V – potencjał błonowy, E – potencjał równowagowy dla jonów tworzących prad synaptyczny.

Natychmiastowy wzrost i zanik eksponencjalny t – stała czasowa, t0 – moment pojawienia sie potencjału czynnościowego, gsyn(t) = 0 dla t < t0 Maximum t = t0 Funkcja alfa t – stała czasowa, t0 – moment pojawienia sie potencjału czynnościowego, gsyn(t) = 0 dla t < t0 Maximum Wzrost i zanik eksponencjalny Maximum

Potencjały synaptyczne Prąd synaptyczny: Isyn(t) =gsyn(t)(V – Esyn) Prądy jonowe tworzące potencjał synaptyczny można badać mierząc potencjał równowagowy prądu synaptycznego. A.Gdyby jedynie wpływ Na+ powodował Isyn, potencjał odwrócenia wystąpiłby przy potencjale równowagowym dla sodu +55mV. B. Prąd synaptyczny odwraca się przy 0 mV gdyż kanał przewodzi jony Na+ i K+. Prąd wypadkowy jest sumą wpływów i wypływów Na+ i K+. Przy potencjale odwrócenia wypływ Na+ jest równoważony wypływem K+.

Receptory jonotropowe i metabotropowe W receptorach jonotropowych, przyłączenie neuroprzekaźnika powoduje szybkie otwarcie kanału. Receptory jonotropowe powodują szybką i krótkotrwałą odpowiedź synaptyczną. Występują w obwodach kontrolujących szybkie zachowania. W receptorach metabotropowych przyłączenie neuroprzekaźnika powoduje aktywacje białka G, które następnie przyłącza się do receptora i powoduje otwarcie kanału. Receptory metabotropowe dają odpowiedź wolniejszą i dłuższą. Modulują zachowanie zmieniając pobudliwość neuronów i siłę połączenia synaptycznego.

Receptory jonotropowe i metabotropowe

Synapsy pobudzające Dwa rodzaje receptorów glutaminianowych: AMPA: α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid NMDA: N-methyl-D-aspartate Odpowiedzi receptora AMPA i NMDA przy różnych wartościach potencjału. Separacja aktywności dwóch rodzajów receptora jest uzyskana selektywną blokadą receptora NMDA przez APV.

Własności receptora NMDA bez Mg2+ z Mg2+ - Kanał NMDA jest napięciowozależny ze względu na napięciowozależną blokadę Mg2+

Wyładowania epileptyczne in vitro Zhang J. Zhang,1 Julius Koifman,1 Damian S. Shin,2 Hui Ye,1 Carlos M. Florez,1,4 Liang Zhang,1,4 Taufik A. Valiante,1,3 and Peter L. Carlen1,4,5. Transition to Seizure: Ictal Discharge Is Preceded by Exhausted Presynaptic GABA Release in the Hippocampal CA3 Region. The Journal of Neuroscience, February 15, 2012 • 32(7):2499 –2512 • 2499

Kanały NMDA i pamięć RD Traub, JG Jefferys and MA Whittington. Enhanced NMDA conductance can account for epileptiform activity induced by low Mg2+ in the rat hippocampal slice, The Journal of Physiology, 1994, 478 (3) 379-393.

Synapsy haumjace

Synapsy hamujące Dwa rodzaje receptorów GABA (γ-aminobutyric acid) GABAB Odpowiedzi receptora AMPA, GABAA i GABAB. Potencjały odwrócenia –90 mV (GABAB) i – 70 mv (GABAA) wskazują udział jonów K+ i Cl-.

Eksperymenty do wykonania Experiments -> Currents -> Synaptic-> EPSP 16. Uruchomic model, zrozumiec co sie dzieje. Za pomoca zmian Init V i base current, zbadac potencjal rownowagi dla pradow AMPA i NMDA. Experiments -> Currents -> Synaptic-> NMDA current 16. Uruchomic model dla wartosci domyslnych oraz dla: Base current: -0.5 nA, Init V = -90 Base current: 0.5 nA, Init V = -30 Zaobserwowac, ze dla V = -30 NMDA current jest wiekszy, mimo ze zblizamy sie do potencjalu rownowagi (0 mV). Powtorzyc eksperyment dla [Mg]out = 0.01 mM. Experiments -> Currents -> Synaptic-> NMDA vclamp 16. Uruchomic model dla wartosci domyslnych oraz dla [Mg]out = 0.01 mM. Dlaczego zaleznosc pradu NMDA od napiecia jest wieksza dla ujemnych wartosci V?

Eksperymenty do wykonania Experiments -> Currents -> Synaptic-> EPSP + IPSP 17. Uruchomic model dla w_ampa = 1.5 (ułatwia generacje potencjału czynnościowego) Nastepnie: Zmienic gmax EPSP = 0 i uruchomic model (nic sie nie dzieje) Zmienic gmax IPSP = 0.2 i uruchomic model (widac depolaryzujacy potemcjal IPSP) Przy depolaryzujacym gmax IPSP = 0.2, przywrocic pobudzajacy gmax EPSP = 0.15 i uruchomic model. Dlaczego nie widac potencjału? Przypomnienie: synapsa jest pobudzajaca, gdy zwiększa prawdopodobieńsgtwo generacji potencjalu czynnosciowgo. Podobnie, synapsa jest hamujaca, gdy zmniejsza prawdopodobieńsgtwo generacji potencjalu czynnosciowgo. Wejscie synaptyczne moze powodowoac depolaryzacje i jednoczesnie byc hamujace. Zalezy to od wartosci potencjalu rownowagi danej synapsy i wartosci progu na generacje potencjalu czynnosciowego.