Uyarıcı ve İnhibitör Sinaptik Potansiyeller ve Entegrasyon
Bir nöron nadiren tek bir girdiden ateşlenmektedir; bunun yerine birçok sinaptik sinyali sürekli olarak değerlendirmektedir. Uyarıcı girdiler, zarı eşiğe doğru depolarize ederek uyarıcı postsinaptik potansiyeller (EPSP'ler) oluştururken, inhibitör girdiler zarı hiperpolarize etmekte veya dinlenim durumuna yakın tutarak inhibitör postsinaptik potansiyeller (IPSP'ler) meydana getirmektedir. Sinaptik entegrasyon, bu zıt sinyallerin nöronun ateşlenip ateşlenmeyeceğine karar vermek üzere uzayda ve zamanda toplanması sürecidir.
Tanım
Sinaptik entegrasyon, bir postsinaptik nöron tarafından uyarıcı postsinaptik potansiyellerin (depolarize edici) ve inhibitör postsinaptik potansiyellerin (hiperpolarize edici veya şantlayıcı) uzaysal ve zamansal toplamasıdır; tetikleme bölgesindeki net zar potansiyeli, bir aksiyon potansiyelinin üretilip üretilmeyeceğini belirlemektedir.
Kapsam
Bu konu, EPSP'leri ve IPSP'leri, uyarılma ve inhibisyonun iyonik temelini, uzaysal ve zamansal toplamayı ve uyarılma ile inhibisyon arasındaki dengenin nöronal çıktıyı şekillendirmedeki rolünü kapsamaktadır. Konu fizyoloji olarak sunulmakta olup, klinik yönetim rehberliği sağlamamaktadır.
Temel sorular
- Bir EPSP'yi bir IPSP'den ayıran iyonik olaylar nelerdir?
- Bir nöron, dendritleri boyunca ve zaman içinde girdileri nasıl toplamaktadır?
- Hiperpolarize edici ve şantlayıcı (shunting) inhibisyon arasındaki fark nedir?
- Uyarılma ve inhibisyon dengesi çıktı için neden önemlidir?
Anahtar kavramlar
- Uyarıcı postsinaptik potansiyel (EPSP)
- İnhibitör postsinaptik potansiyel (IPSP)
- Tersinme potansiyeli ve itici güç
- Uzaysal toplama
- Zamansal toplama
- Şantlayıcı inhibisyon (shunting inhibition)
- Fazik ve tonik inhibisyon
- Tetikleme bölgesi ve ateşleme eşiği
Temel kuramlar
- Uzaysal ve zamansal toplama
- Postsinaptik potansiyeller, uzayda (farklı bölgelerdeki girdiler) veya zamanda (hızlı ardışık girdiler) çakıştıklarında birbirine eklenmektedir; nöronun eşiğe ulaşıp ulaşmadığı, tetikleme bölgesindeki toplam depolarizasyona bağlıdır.
- Uyarılma-inhibisyon dengesi
- Nöronal ateşleme, uyarıcı ve inhibitör itkinin göreceli ağırlığını yansıtmaktadır; fazik ve tonik inhibisyon, yanıtın kazancını ve zamanlamasını belirlemektedir.
Mekanizmalar
Uyarıcı nörotransmiterler, zarı depolarize eden ve bir EPSP üreten katyon geçirgen kanalları açmaktadır. GABA ve glisin gibi inhibitör nörotransmiterler ise klorür veya potasyum geçirgen kanalları açarak zarı dinlenim potansiyeline yakın veya altında tutmakta ve bir IPSP oluşturmaktadır; inhibisyon ayrıca şantlama (shunting) yoluyla da etki edebilmekte, zar direncini düşürerek uyarıcı akımların daha az depolarizasyon üretmesine neden olmaktadır. Bireysel potansiyeller dereceli ve azalan nitelikte olduğundan, nöron bunları dendritik ağacı boyunca uzaysal olarak ve birbirine yakın zamanlarda ulaştıklarında zamansal olarak toplamaktadır. Toplam potansiyel tetikleme bölgesinde okunmakta ve net depolarizasyon eşiğe ulaşırsa ancak bir aksiyon potansiyeli üretilmektedir; bu nedenle uyarılma ve inhibisyonun anlık dengesi hücrenin çıktısını belirlemektedir.
Klinik önem
Uyarılma ve inhibisyon arasındaki dengenin bozulması, nöbetler gibi nörolojik durumlarda tekrar eden bir tema olarak karşımıza çıkmaktadır; bu durumlarda aşırı uyarılma veya yetersiz inhibisyon anormal ateşlemeye yol açabilmekte ve birçok ilaç inhibitör iletimi artırarak veya azaltarak etki göstermektedir. Bu madde, normal entegratif fizyolojiyi tanımlamakta olup, tanısal veya tedavi rehberliği yerine arka plan bilgisi olarak tasarlanmıştır.
Tarihçe
John Eccles ve meslektaşları tarafından 1950'lerde motor nöronlardan yapılan hücre içi kayıtlar, EPSP ve IPSP'yi ve sinaptik uyarılma ve inhibisyonun iyonik temelini ortaya koymuştur; bu çalışma Nobel Ödülü ile tanınmıştır. Daha sonraki çalışmalar, inhibisyonun farklı fazik ve tonik modlarını karakterize etmiş ve toplamanın nöronal çıktıyı nasıl yönettiğine dair anlayışı geliştirmiştir.
Öne çıkan isimler
- John Eccles
- Mark Farrant
- Zoltan Nusser
İlgili konular
Temel eserler
- eccles-1964
- farrant-nusser-2005
Sıkça sorulan sorular
- Bir EPSP ile bir IPSP arasındaki fark nedir?
- Bir EPSP, zarı ateşleme eşiğine doğru hareket ettiren depolarize edici bir potansiyel iken, bir IPSP zarı eşikten uzaklaştıran hiperpolarize edici veya stabilize edici bir potansiyeldir; nöronun çıktısı her ikisinin toplamına bağlıdır.
- Şantlayıcı inhibisyon (shunting inhibition) nedir?
- Bu, zarın iletkenliğini artıran kanalları açarak çalışan bir inhibisyon türüdür, böylece gelen uyarıcı akımlar daha küçük bir voltaj değişimi üretmekte ve hücreyi güçlü bir şekilde hiperpolarize etmeden bile uyarılmayı azaltmaktadır.