Potenciais Sinápticos Excitatórios e Inibitórios e Integração

Um neurônio raramente dispara a partir de uma única entrada; em vez disso, ele pondera continuamente muitos sinais sinápticos. Entradas excitatórias despolarizam a membrana em direção ao limiar, gerando potenciais pós-sinápticos excitatórios (EPSPs), enquanto entradas inibitórias a hiperpolarizam ou a mantêm próxima ao repouso, gerando potenciais pós-sinápticos inibitórios (IPSPs). A integração sináptica é o processo pelo qual esses sinais opostos são somados no espaço e no tempo para decidir se o neurônio dispara.

Definition

A integração sináptica é a soma espacial e temporal de potenciais pós-sinápticos excitatórios (despolarizantes) e potenciais pós-sinápticos inibitórios (hiperpolarizantes ou de desvio) por um neurônio pós-sináptico, cujo potencial de membrana líquido na zona de gatilho determina se um potencial de ação é gerado.

Scope

Este tópico aborda EPSPs e IPSPs, a base iônica da excitação e inibição, a soma espacial e temporal, e o papel do equilíbrio entre excitação e inibição na formação da saída neuronal. É apresentado como fisiologia e não fornece orientação de manejo clínico.

Core questions

• Que eventos iônicos produzem um EPSP versus um IPSP?
• Como um neurônio soma as entradas através de seus dendritos e ao longo do tempo?
• Qual a diferença entre inibição hiperpolarizante e inibição por desvio (shunting)?
• Por que o equilíbrio entre excitação e inibição é importante para a saída?

Key concepts

• Potencial pós-sináptico excitatório (EPSP)
• Potencial pós-sináptico inibitório (IPSP)
• Potencial de reversão e força motriz
• Somação espacial
• Somação temporal
• Inibição por desvio (shunting)
• Inibição fásica e tônica
• Zona de gatilho e limiar de disparo

Key theories

Somação espacial e temporal

Potenciais pós-sinápticos se somam quando se sobrepõem no espaço (entradas em diferentes locais) ou no tempo (entradas em rápida sucessão); se o neurônio atinge o limiar depende da despolarização somada na zona de gatilho.

Equilíbrio excitação-inibição

O disparo neuronal reflete o peso relativo do impulso excitatório e inibitório, com a inibição fásica e tônica definindo o ganho e o tempo da resposta.

Mechanisms

Neurotransmissores excitatórios abrem canais permeáveis a cátions que despolarizam a membrana, produzindo um EPSP, enquanto neurotransmissores inibitórios como GABA e glicina abrem canais permeáveis a cloreto ou potássio que mantêm a membrana próxima ou abaixo do repouso, produzindo um IPSP; a inibição também pode atuar por desvio (shunting), diminuindo a resistência da membrana para que as correntes excitatórias produzam menos despolarização. Potenciais individuais são graduados e decrementais, então o neurônio os soma espacialmente em sua árvore dendrítica e temporalmente quando chegam próximos um do outro. O potencial somado é lido na zona de gatilho, e um potencial de ação é gerado apenas se a despolarização líquida atingir o limiar; o equilíbrio momento a momento de excitação e inibição, portanto, define a saída da célula.

Clinical relevance

O desequilíbrio entre excitação e inibição é um tema recorrente em condições neurológicas como convulsões, onde a excitação excessiva ou a inibição insuficiente podem impulsionar disparos anormais, e muitos medicamentos atuam melhorando ou reduzindo a transmissão inibitória. Esta entrada descreve a fisiologia integrativa normal e destina-se a ser um pano de fundo, em vez de uma orientação diagnóstica ou de tratamento.

History

O registro intracelular de motoneurônios por John Eccles e colegas na década de 1950 revelou o EPSP e o IPSP e a base iônica da excitação e inibição sináptica, trabalho reconhecido por um Prêmio Nobel. Trabalhos posteriores caracterizaram modos fásicos e tônicos distintos de inibição e refinaram a compreensão de como a soma governa a saída neuronal.

Key figures

• John Eccles
• Mark Farrant
• Zoltan Nusser

Seminal works

• eccles-1964
• farrant-nusser-2005

Frequently asked questions

Qual a diferença entre um EPSP e um IPSP?

Um EPSP é um potencial despolarizante que move a membrana em direção ao limiar de disparo, enquanto um IPSP é um potencial hiperpolarizante ou estabilizador que a afasta do limiar; a saída do neurônio depende da soma de ambos.

O que é inibição por desvio (shunting)?

É a inibição que funciona abrindo canais que aumentam a condutância da membrana, de modo que as correntes excitatórias de entrada produzem uma mudança de voltagem menor, reduzindo a excitação mesmo sem hiperpolarizar fortemente a célula.