兴奋性和抑制性突触电位与整合

神经元很少仅凭单一输入而兴奋；相反，它会持续权衡许多突触信号。兴奋性输入使膜去极化，使其接近阈值，产生兴奋性突触后电位（EPSP），而抑制性输入使其超极化或保持在接近静息状态，产生抑制性突触后电位（IPSP）。突触整合是这些对立信号在空间和时间上进行总和的过程，以决定神经元是否兴奋。

Definition

突触整合是突触后神经元对兴奋性突触后电位（去极化）和抑制性突触后电位（超极化或分流）进行空间和时间总和的过程，其触发区的净膜电位决定了是否产生动作电位。

Scope

本主题涵盖EPSP和IPSP、兴奋和抑制的离子基础、空间和时间总和，以及兴奋和抑制之间的平衡在塑造神经元输出中的作用。它以生理学形式呈现，不提供临床管理指导。

Core questions

• 哪些离子事件产生EPSP，哪些产生IPSP？
• 神经元如何在树突上和时间上总和输入？
• 超极化抑制和分流抑制之间有什么区别？
• 兴奋和抑制的平衡为何对输出很重要？

Key concepts

• 兴奋性突触后电位 (EPSP)
• 抑制性突触后电位 (IPSP)
• 反转电位和驱动力
• 空间总和
• 时间总和
• 分流抑制
• 时相性和持续性抑制
• 触发区和兴奋阈值

Key theories

空间和时间总和

当突触后电位在空间（不同位置的输入）或时间（快速连续的输入）上重叠时，它们会叠加；神经元是否达到阈值取决于触发区总和的去极化程度。

兴奋-抑制平衡

神经元放电反映了兴奋性和抑制性驱动的相对权重，其中时相性和持续性抑制设定了反应的增益和时间。

Mechanisms

兴奋性递质打开阳离子通透通道，使膜去极化，产生EPSP；而抑制性递质如GABA和甘氨酸打开氯离子或钾离子通透通道，使膜保持在接近或低于静息电位，产生IPSP；抑制作用也可以通过分流（shunting）来实现，即降低膜电阻，使兴奋性电流产生较小的去极化。单个电位是分级的且呈衰减性，因此神经元在树突树上进行空间总和，并在它们同时到达时进行时间总和。总和电位在触发区被读取，只有当净去极化达到阈值时才会产生动作电位；因此，兴奋和抑制的瞬时平衡决定了细胞的输出。

Clinical relevance

兴奋和抑制之间的平衡失调是癫痫等神经系统疾病中反复出现的问题，其中过度兴奋或抑制不足可能导致异常放电，许多药物通过增强或减少抑制性传递来发挥作用。本条目描述了正常的整合生理学，旨在作为背景知识而非诊断或治疗指导。

History

20世纪50年代，John Eccles及其同事对运动神经元进行细胞内记录，揭示了EPSP和IPSP以及突触兴奋和抑制的离子基础，这项工作获得了诺贝尔奖。后来的工作表征了抑制作用的不同时相性和持续性模式，并深化了对总和如何控制神经元输出的理解。

Key figures

• John Eccles
• Mark Farrant
• Zoltan Nusser

Seminal works

• eccles-1964
• farrant-nusser-2005

Frequently asked questions

EPSP和IPSP之间有什么区别？

EPSP是使膜向兴奋阈值移动的去极化电位，而IPSP是使膜远离阈值的超极化或稳定电位；神经元的输出取决于两者的总和。

什么是分流抑制？

分流抑制通过打开增加膜电导的通道来发挥作用，从而使传入的兴奋性电流产生较小的电压变化，即使没有强烈地使细胞超极化，也能减少兴奋性。