Physiology

• Axoaxonic Synapse
• Axodendritic Synapse
• Axosomatic Synapse

Differentiation of synapse type in electron microscope

Excitatory Synapse (stimulierend)
Inhibitory Synapse (hemmend)

Neurotransmitter is released in single packages (quanta).
Not every presynaptic action potential results in transmitter release.
Histogramm of the amplitudes of the endplate potentials shows maxima at multiples of 0.4 mV

• amine (acetylcholine, Katecholamine: (Noradrenalin Adrenalin Dopamin))
• aminoacids
• peptide

exocytosis

• Fusion of vesicles with the cell membrane
• Triggered by Ca2+ influx through voltage dependent Ca2+ channels when an action potential invades the active zone

Exozytose ist eine Art des Stofftransports aus der Zelle heraus. Dabei verschmelzen, „fusionieren“ im Cytosol liegende Vesikel mit der Zellmembran und geben so die in ihnen gespeicherten Stoffe frei.

endocytosis

• Budding of vesicles
• Vesicles can locally be recycled and loaded with neurotransmitter again or they are cleared via the endosome system

Die Endozytose ist ein zellulärer Vorgang zur Aufnahme von Flüssigkeit oder Partikeln aus der Umgebung einer Zelle durch Einstülpung von Bereichen der Zellmembran

AMPA und Kinat receptors

NMDA Rezeptor

• AMPA und Kinat Rezeptor: wird permeabel für Na + und K + wenn Glutamat bindet.
• NMDA Rezeptor: Wird permeabel für Na + und Ca 2+ wenn Glutamat bindet und wenn durch Depolarsation das Mg 2+ Ion, dass die Pore blockiert, entfernt wird (Koinzidenz-Detektion)

Exzitatorisches postsynaptisches Potential (EPSP): Ein EPSP entsteht bei Depolarisation der
postsynaptischen Membran. Erregende postsynaptische Potenziale werden im empfangenden
Neuron verarbeitet. Sie unterliegen der räumlichen und zeitlichen Summation. Bei Überschreitung
eines Schwellenwertes (Schwellenpotential) kommt es zur Ausbildung von Aktionspotenzialen, die
über das Axon fortgeleitet werden. Neurotransmitter sind z.B. Glutamat und Acetylcholin.

Inhibitorisches postsynaptisches Potential (IPSP): Das IPSP ist eine lokale Änderung des
Membranpotenzials an der postsynaptischen Membran von Nervenzellen. Sie verhindert durch
Hyperpolarisation die Auslösung eines Aktionspotenzials (z.B. durch die Bindung von GABA öffnet
Cl- Kanäle).

The NMDA receptor is required for learning processes

• Size of receptive field depends on receptor type.
• Size of receptive fields increases from distal to proximal

• Lemniscal system-->Analytical sensation (fine touch)
• Anterolateral system-->Temperature and pain, coarse touch

• polymodal nociceptors: mechanical, thermal, chemical
• unimodal nociceptors: only mechanical, only thermal, itching(Juckreiz)

Transduktionsmechanismen: Es gibt viele verschiedene Wege, wie ein Schmerzsignal ausgesendet werden kann:

• Mechanisch aktivierbare Kanäle
• Acid sensing ion channels (ASIC): Ionenkanäle, die auf H + reagieren
• B1/B2 Rezeptoren (durch Bradykinin aktiviert) und Neurokinin (NK) –Rezeptoren (durch Neurokinin oder die Substanz P aktiviert): G-Protein gekoppelte Rezeptoren. Die Aktivierung dieser Kanäle führt zu einer Veränderung der Phospholipase C (PLC), welche sich auf das Diaglycerol (DAG) auswirkt welches wiederum die Proteinkinase C (PKC) aktiviert. Diese phosphoryliert einen Na+ -Kanal und Na+ kann einströmen.
• Trainsient receptor potential (TPR) und Vanilloid-Rezeptoren (TRPVR1) reagieren auf Kälte/Hitze.

--> Schmerzrezeptoren besitzen eine hohe Aktivierungsschwelle.

Sensibilisierung und Desensibilisierung von Nozizeptoren

• Hyperalgesie: Überempfindlichkeit
• Allodynie: Normalerweise nicht schmerzhafte Reize werden schmerzhaft (Grund: periphere Sensibilisierung)
• Prostaglandin, Adenosin und Serotonin binden an G-Protein gekoppelte Rezeptoren und erhöhen (über mehrere Zwischenschritte) die Sensibilität der Nozizeptoren. Opiate bewirken genau das Gegenteil.