Aktionspotentiale und chemische Kommunikation zwischen Neuronen (Neuronale Kommunikation 2) - Physiologische Psychologie

Wenn bei 0-1 ms das Potential im Inneren der Zelle positiv wird (ca. +40 mV)

Wenn nach 1-2 ms das Potential im Inneren der Zelle negativer wird als das Ruhepotential (ca. -80 bis -90mV)

Nur in Ranvier-Schnürringen!

1. Ökonomie

• da in Myelinscheiden keine Na+-Ionen in Zelle eintreten, weniger Aufwand für Na+-K+-Pumpe
• erhebliche Energieersparung

2. Erhöhe Leitungsgeschwindigkeit

• Passive Übertragung zwischen den Schnürringen viel schneller als aktive via Aktionspotential
• Reizweiterleitung bis zu 432 km/h

• Neurotransmitter
  • werden von neuronalen Endknöpfen freigesetzt
  • haben lokal begrenzte Wirkung
     
• Neuromodulatoren (Peptide)
  • werden auch von neuronalen Endknöpfen freigesetzt
  • erreichen größere Gebiete als Transmitter
     
• Hormone
  • werden von endokrinen Drüsen oder Organen gebildet
  • werden in Blutkreislauf ausgeschüttet
  • gehen durch Blut-Hirn-Schranke & beeinflussen u.a. neuronale Aktivität

• axodentritische Synapsen
• axosomatische Synapsen
• exoaxonale Synapsen

Wenn kein Ca²⁺ in Extrazellurärraum, keine Ausschüttung von Transmittern!

Fusion des Vesikels mit der Zellmembran und daraufhin erfolgende Ausschüttung des Neurotransmitters in den synaptischen Spalt.

• Viele Na+ und K+-Kanäle sind spannungsgesteuert
• Öffnen sich, wenn Spannungs-Schwellenwert erreicht wird
• 1 Na+-Kanal kann > 100 Mio. Ionen durchlassen
• Erregungsschwelle für K+-Kanäle ist größer als für Na+-Kanäle
  • K+-Kanäle benötigen größeren Depolarisationsbetrag
  • Öffnen sich später als Na+-Kanäle
• Nach Öffnung refraktär
  • schließen sich wieder
  • sind für bestimmte Zeit nicht mehr zu öffnen

1. Die Erregungsschwelle wird überschritten, die Na+-Kanäle öffnen Sich, Na+ beginnt den Einstrom in die Zelle (Zelle depolarisiert durch Na+Einstrom)
2. K+-Kanäle öffnen sich und der K+Ausstrom beginnt (K+-Ausstrom bremst Depolarisation)
3. Na+-Kanäle werden refraktär, Na+ kann nicht mehr in die Zelle gelangen (Na+-Eistrom stoppt, Depolarisation erreicht max. Auslenkung)
4. K+ verlässt weiterhin die Zelle; das Membranpotential kehrt zum Ruheniveau zurück (K+-Ausstrom macht Potential wieter negativer (Repolarisation)
5. K+-Kanäle geschlossen Na+-Kanäle werden neu eingestellt
6. überschüssiges K+ ausserhalb der Zelle diffundieren weg (K+-Mangel im Intrazellulärraum und K+-Anhäufung im Extrazellurlärraum verursacht Hyperpolarisation)

• blockiert Na+ Kanäle
• kein Na+-Einstrom
• die Zelle kann nicht depolarisieren
• es entsteht kein Aktionspotential

⇒ Informationsverarbeitung wird blockiert

• Aktionspotentiale breiten sich entlang des Axons aus
• ihre Amplitude, Größe und Form bleibt unverändert
• Alles-oder-nichts-Gesetz
  • Aktionspotential hat immer gleiches Format
  • Aktionspotential tritt entweder auf oder nicht auf

• Information wird als AP-Frequenz kodiert
• Gesetz der Frequenzkodierung

• zwischen Myelinscheiden und Axon keine extrazellurläre Flüssigkeit
• also kein extrazelluläres Na+
• keine Aktionspotentiale bei Myelinscheiden

⇒ Aktionspotentiale entstehen nur in Ranvier-Schnürrigen

⇒ passive Weiterleitung der elektrischen Störung von Ranvier-Schnürring zu Ranvier-Schnürring 

• myelinisiertes Axon hat Kabeleigenschaften
• weitergeleitetes passives Potential wird immer kleiner
• bleibt aber groß genug, um Aktionspotential im Ranvier-Schnürring auszulösen

axodenditrische Synapsen

Neuron

Soma Neuron

axosomatische Synapse

axoaxonale Synypse

Synapsenaufbau

• Aktionspotentiale laufen durch's Axon in den Endknopf
• Ca²⁺-Kanäle sind spannungsabhängig und öffnen sich durch Diffusionsdruck & elektrostatische Kraft dringt Ca²⁺ in den Endknopf (wenn kein Ca²⁺ im Extrazellurlärraum ist, erfolgt keine Ausschüttung von Neurotransmittern)

• Das Proteinbündel oder die Membran eines nicht angedockten synaptischen Vesikels dock an eine Proteinbündel mit der präsynaptischen Membran an
• der Calciumeinstrom des nun angedockten synaptischen Vesikels öffnet die Fusionspore
• Die Fusionspore weitet sich, die Membran des synaptischen Vesikels fusioniert mit der präsynaptischen Membran
• Neurotransmittermoleküle werden vom Endknopf freigesetzt (der angedockte Vesikel hat eine Omegaform angenommen)