Лекция 2 Нейробиологические основы поведения I Потенциалы

Лекция 2 Нейробиологические основы поведения

I. Потенциалы покоя и действия нейронов.

Активность нейронов изучают микроэлектродами

Измерение электрического потенциала нейрона

В момент проникновения микроэлектрода внутрь клетки регистрируют отрицательный потенциал – мембранный потенциал покоя (МПП). Величина МПП у различных типов клеток колеблется от – 70 до – 95 м. В.

Природа МПП. В невозбужденном состоянии клеточная мембрана полупроницаема: непроницаема для крупных отрицательно заряженных ионов белка, малопроницаема для ионов натрия, высокопроницаема для ионов калия.

Асимметричное распределение ионов создает мембранный потенциал

Концентрация ионов внутри и вне клетки

В клеточной мембране имеется система переносчиков (натрийкалиевый насос). Переносчики выводят ионы Nа+ наружу, а ионы К+ переносят внутрь. Энергообеспечение – АТФ.

РАБОТА НАТРИЙ-КАЛИЕВОГО НАСОСА

Энергия МПП освобождается в виде электрических сигналов – потенциалов действия (ПД). ПД – быстрое колебание потенциала покоя, сопровождающееся перезарядкой мембраны.

ПД нейрона

ПОТЕНЦИАЛ ДЕЙСТВИЯ

Ионный механизм ПД Действие тока приводит к открыванию электороуправляемых натриевых каналов. Na+ входит внутрь клетки, что создает фронт нарастания ПД. На пике ПД развивается выходящий ток ионов калия. Формируется нисходящий фронт ПД

Возникнув, ПД распространяется по аксону (распространение ПД по немиелинизированному волокну)

У человека большинство нейронов имеют миелинизированные аксоны

Строение миелинизированного волокна

Сальтаторное проведение

В миелинизированных волокнах (аксонах) – сальтаторное проведение возбуждения. Скорость до 120 м/с

Движение ионов через каналы (слева) и их блокада новокаином (справа)

Блокада тетродотоксином натриевого канала

Тетродон

II. Синаптические потенциалы. Интегративная роль нейрона

Синапсы – контакты, которые устанавливают нейроны. Синапс состоит из следующих частей: • пресинаптической • синаптической щели • постсинаптической

Классификация синапсов: 1. По способу передачи сигнала: электрические и химические. 2. По характеру действия: возбуждающие и тормозящие.

Электрический синапс проводит сигналы быстро и стереотипно, но не всегда надежно.

Химический синапс. В пресинаптическом окончании пузырьки с медиатором

Передача сигнала в химическом синапсе

В возбуждающем химическом синапсе под действием медиатора открываются каналы для Nа+. Ионы Nа+ входят в клетку, что вызывает генерацию возбуждающего постсинаптического потенциала (ВПСП). Величина ВПСП 0, 1– 5, 0 м. В. Под влиянием ВПСП может возникнуть ПД.

ВПСП переходит в ПД

В тормозящих синапсах открываются каналы для ионов Cl–. Ионы Cl– входят в клетку. Постсинаптическая мембрана гиперполяризуется, развивается тормозный постсинаптический потенциал (ТПСП). Амплитуда: -1…-5 м. В.

ВПСП и ТПСП

Свойства химического синапса: высокая эффективность и надежность; возможность модуляции; зависимость эффективности передачи от частоты использования синапса ( «эффект тренировки» ).

Нейроны интегрируют возбуждающие и тормозные влияния. Выходной сигнал определяют: 1. Суммация ВПСП и ТПСП.

2. Количество и взаимное расположение сформировавшихся возбуждающих и тормозных синапсов. • У новорожденного больше нейронов, чем у взрослых, но к 7 -10 годам их число как у взрослых. Исчезают клетки, не получившие достаточное количество входов от других (одновременно исчезают некоторые способности).

Di Giorgio E. , Leo I. , Pascalis O. , & Simion F. (2011). Дети 6 -ти, но не 9 -ти месяцев различали физиономии обезьян.

Аксоны нейронов растут, ориентируясь по фактору роста, выделяемому другими нервными клетками.

2. Эффективность синапсов. Определяется объемом медиатора и числом рецепторов к нему. Зависит от степени использования синапсов.

Благодарю за внимание!