Verrechnung der Signale von Synapsen?
Kann mir jemand bitte bei der Bearbeitung der Aufgaben helfen? Vorallem Aufgabe 2 und 3. Sollen das für die Klausur lernen
1 Antwort
ich habe dir mal einige Anmerkungen in Abb. 2 gemacht
Die gehen wir jetzt durch, damit du lernst, wie man sowas auswertet.
Es gibt drei eingehende Synapsen a, b und c. An der präsynaptischen Membran laufen Aktionspotentiale aus dem Axon dieser Synapse ein. Daher sieht man bei allen 3 präsynaptischen Membranen diesen Signaltyp (Aktionspotentiale, AP), die in ihrem Ablauf gleichförmig und in ihrer Amplitude (Ausschlag nach oben) gleich hoch sind, sich aber in der Häufigkeit ihres Auftretens unterscheiden = Frequenzcode. Vorzug dieser Codierung ist das Überbrücken großer Distanzen, ohne an Signalstärke zu verlieren. Weil ein AP sich laufend selbst erneuert, durch das Öffnen neuer Natrium-Ionenkanäle der Nervenzellmembran. Es erleidet dabei über die Wegstrecke keine Verluste in der Amplitude. Wie man sonst wegen des elektrischen Widerstands vermuten könnte. Das AP ist also ein perfektes "Fernmeldesignal" von Nervenzellen über weite Wegstrecken des Axons.
Treffen diese APs an einer Synapse ein (a, b, c), werden sie auf die nächste Nervenzelle übertragen (4. Diagramm von oben). Dabei ändert sich der Code zum Amplitudecode. Der Eingang von APs wird entweder mit einem Ausschlag nach oben beantwortet, das nennt man Depolarisation des Membranpotentials (es wird positiver), dann ist es ein erregendes postsynaptisches Potential (EPSP) erzeugt durch eine erregende Synapse oder mit einem Ausschlag nach unten beantwortet, das nennt man Hyperpolarisation des Membranpotentials (es wird noch negativer), dann ist es ein inhibitorisches (hemmendes) postsynaptisches Potential (IPSP), erzeugt durch eine hemmenden Synapse. Man nennt dieses Antwortverhalten eines Amplitudecode-Membranpotentials, mit seinen Auslenkungen nach oben oder unten auch ein graduiertes (postsynaptisches) Potential.
Das AP des obersten Diagramms (①) führt zu einer Depolarisation der Nervenzellmembran, erzeugt also ein EPSP. Es handelt sich also bei a um eine erregende Synapse. Das EPSP scheint aber die Nervenzellmembran nicht ausreichend zu depolarisieren, um seitens dieser Nervenzelle ein eigenes Aktionspotential zu generieren. Da ist keins im untersten Diagramm am Axon der erhaltenden Nervenzelle.
Das AP des dritten Diagramms von oben (②) führt nicht zu einer Depolarisation der Nervenzellmembran der erhaltenden Nervenzelle, sondern zu einem Ausschlag nach unten (Hyperpolarisation des Membranpotentials), erzeugt also ein IPSP. Es handelt sich also bei c um eine hemmende Synapse. Das IPSP generiert per se keine APs am eigenen Axon der erhaltenden Nervenzelle. Denn dazu müsste das Membranpotential depolarisiert werden und nicht noch negativer gemacht werden.
Das Aktionspotentialpaar im obersten Diagramm (③) führt zu einer eigentümlichen Kurve an der erhaltenden Nervenzelle. Sie verläuft bogenförmig sich aufbauend. Eine solche bogenförmige sich aufbauende Kurve im graduierten Signal der erhaltenden Nervenzelle ist ein ganz deutlicher Hinweis auf Summation. Summation bedeutet, dass wenn zwei APs in kurzer Folge eintreffen, das durch das erste AP erzeugte EPSP durch das zweite AP weiter nach oben ausgebaut wird (zeitliche Summation). Die Summation am Zellkörper der erhaltenden Nervenzelle führt zu einer ausreichenden Depolarisation der Nervenzellmembran bis zum Schwellenwert für die Generierung eigener Aktionspotentiale. So dass die Nervenzelle nun selber ein AP generiert (unterstes Diagramm).
Das AP ④ des obersten Diagramms könnte für sich allein kein AP in der erhaltenden Nervenzelle auslösen, wie ① zeigte. Dennoch generiert die erhaltende Nervenzelle ein eigens AP (unterstes Diagramm). Das muss skeptisch stimmen. Da zeitliche Summation auszuschließen ist, es gibt keine weiteren APs in zeitlicher Nähe in a, an der Nervenzellmembran der erhaltenden Nervenzelle dennoch ein sich bogenförmig aufbauendes Potential erscheint, muss das noch skeptischer stimmen. Denn es "riecht" nach Summation. Da kein eigenes weiteres AP von a für die Summation in Frage kommt, wird vermutlich dass AP von b, welches zeitlich kurz davor eintrifft, summiert. Also ein zeitlich benachbartes eingehendes AP einer anderen Synapse = räumliche Summation (a + b). Räumliche Summation von a + b führt an der Nervenzellmembran der erhaltenden Nervenzelle ähnlich wie bei ③ zu einer ausreichenden Depolarisation der Nervenzellmembran, so dass sie selbst ein AP bildet (unterstes Diagramm).
Es gibt diese beiden Arten von Summation, zeitlich (kurz hintereinander an der gleichen Synapse) oder räumlich (kurz hintereinander von verschiedenen Synapsen eingehend), die die Auswirkung haben, dass die summierte Potentialänderung Höhen erreichen kann, die zum Erreichen des Schwellenwertes für eigene Aktionspotentiale ausreichen. Den vermuteten Schwellenwert habe ich mal in rot ergänzt. Daran sieht man nun deutlich, dass nur die durch Summation erzeugten graduierten Potentiale der erhaltenden Nervenzelle in der Lage waren, eigene APs auszulösen (③ + ④) .
Es wurden bis jetzt 4 Ereignisse diskutiert, die an Schwierigkeitsgrad der Auswertung zugenommen haben. Es bleibt noch ein 5. auszuwerten.
Zwei Aktionspotentiale in rascher Folge einer erregenden Synapse in b ⑤ führen nicht wie in ③ zu zeitlicher Summation. Denn es ist keine bogenförmige sich aufbauende Potentialänderung und auch kein eigenes erzeugtes AP der erhaltenden Nervenzelle zu erkennen. Da stimmt skeptisch. Wieso sollte zeitliche Summation einmal funktionieren in ③ und dann wiederum nicht. Zeitgleich geht ein AP einer hemmenden Synapse ein (c). Dieses wird offenbar räumlich summiert, wie in ④. Das IPSP der hemmenden Synapse c löscht das EPSP der erregenden Synapse b aus. Nun macht die hemmende Synapse ihrem Namen alle Ehre. Sie erschwert die Bildung von EPSPs der erhaltenden Nervenzelle. Das EPSP von b hat bei ⑤ überhaupt keinen depolarisierenden Effekt mehr. Da es durch räumliche Summation mit c verrechnet wurde. Daher kann das zweite AP in ⑤ b nicht zum ersten zeitlich summiert werden, als bogenförmige sich aufbauende Kurve, sondern nur für sich alleine wirken, wie in ① und dieser kleine Depolarisationsbogen reicht nicht aus, um den Schwellenwert zu Generierung eigener Aktionspotentiale zu erreichen. So dass in ⑤ trotz Summation keine eigenen APs gebildet werden. Summation muss also nicht immer einen aufbauenden Effekt auf das graduierte Potential haben, wenn eine hemmende Synapse daran beteiligt ist. LG
Wow, danke dass sie sich die Mühe machen. Die Erklärung ist sehr hilfreich und ausführlich. Ich habe das Thema und das Arbeitsblatt nun viel besser verstanden. Vielen Dank!!😊😊