Postsynaptische Potenziale und Signalverarbeitung an Synapsen
Die Informationsübertragung und -verarbeitung im Nervensystem basiert auf komplexen Verschaltungen und Verrechnungen an Synapsen. Zentral hierbei sind die postsynaptischen Potenziale (PSPs), die als analoge Signale fungieren.
Definition: Postsynaptische Potenziale sind elektrische Potenzialveränderungen an der postsynaptischen Membran, die durch die Ausschüttung von Neurotransmittern an Synapsen ausgelöst werden.
Es gibt zwei Arten von postsynaptischen Potenzialen:
-
Das erregende postsynaptische Potential (EPSP) wird durch eine erregende Synapse ausgelöst und führt zu einer Depolarisation der postsynaptischen Membran.
-
Das inhibitorische postsynaptische Potential (IPSP) wird durch eine hemmende Synapse verursacht und resultiert in einer Hyperpolarisation der postsynaptischen Membran.
Highlight: Das Zusammenspiel von EPSP und IPSP ermöglicht eine kontrollierte Erregung im Nervensystem. Bei Erkrankungen wie Epilepsie ist dieses feine Gleichgewicht gestört.
Die Intensität und Dauer der postsynaptischen Potenziale sind proportional zur ausgeschütteten Transmittermenge. Dies ermöglicht eine präzise Modulation der Signalstärke.
Ein wichtiger Aspekt der neuronalen Signalverarbeitung ist die Summation von postsynaptischen Potenzialen. Hierbei unterscheidet man zwei Formen:
-
Räumliche Summation: Hierbei werden viele gleichzeitig am Axonhügel eintreffende PSPs von verschiedenen Synapsen summiert.
-
Zeitliche Summation: Bei dieser Form werden schnell aufeinanderfolgende PSPs summiert.
Vocabulary: Konvergenz bezeichnet das Zusammenlaufen mehrerer präsynaptischer Neurone auf ein postsynaptisches Neuron, während Divergenz die Verzweigung eines präsynaptischen Neurons zu mehreren postsynaptischen Neuronen beschreibt.
Die Summation von EPSPs und IPSPs führt dazu, dass sich die Effekte der Depolarisation und Hyperpolarisation an der postsynaptischen Membran überlagern. Dadurch werden die eingehenden Signale gegeneinander verrechnet, was eine hochkomplexe Informationsverarbeitung ermöglicht.
Example: Wenn an einem Neuron gleichzeitig ein EPSP mit der Stärke +1 und ein IPSP mit der Stärke -1 eintreffen, heben sich diese gegenseitig auf, und das Neuron bleibt in seinem Ruhezustand.
Diese Mechanismen der räumlichen und zeitlichen Summation sowie der Verrechnung von erregenden und hemmenden Signalen bilden die Grundlage für die enorme Verarbeitungskapazität und Flexibilität des Nervensystems.
