Physiologie Mensch –
Erregung Synapse

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Erregungsübertragung in der Synapse

Eine Synapse ist eine Kontaktstruktur zur Reizübertragung von einer Nervenzelle (Neuron) auf eine andere Nervenzelle (interneuronalen Synapsen) oder einen anderen Zelltyp wie Muskelzelle, Drüsenzelle oder Sinneszelle. Die Übergabe von zwischen Neuronen vermitteln die Synapsen als deren Berührungsstellen, welche aus präsynaptischen Endkopf des Neuriten und subsynaptischer sowie postsynaptischer Membran der Zelle, getrennt vom Synapsenspalt (50 nm).

Physiologie Erregung Synapse mit Zellmembran und Natriumkanal

Synapse in Ruhe und Erregung, eine Kontaktstruktur zur Übertragung von Aktionspotentialen von einer Nervenzelle auf eine andere – interneuronale Synapsen. Eine Synapse besteht aus 3 Elementen: Präsynapse, wandelt Aktionspotential in Transmitter-Freisetzung um; Postsynapse, empfängt die Erregung; Synaptischer Spalt, Raum zwischen beiden Strukturen.

Physiologie Zellmembran Kontaktstruktur der Synapse, Erregungsübertragung mittels Na-Ionen im Natriumkanal Ionenkanal
Zellmembran mit Natriumkanal (Ionenkanal). Natriumkanäle, mit spezifische Leitfähigkeit für Na-Ionen, bieten sich als Zielscheibe für Schmerzmedikamente an.


Funktion einer Synapse

Eine Zelle erhält in Konvergenz Informationen von einigen 1000 Endköpfen vieler Neuriten. Neuritenäste verteilen in Divergenz Erregung auf viele Neuronen. Der Endkopf bildet Überträgerstoffe (Transmitter, T), wie Acetylcholin, Noradrenalin o.a., speichert sie in Bläschen und lässt sie, wenn Erregung (AP) eintrifft, in den synaptischen Spalt frei. Die Transmitter diffundieren zur Subsynapse an Rezeptoren, durch die sie Kanäle öffnen, was Ionenströme auslöst. Es entstehen Synapsenpotenziale, deren Summe die Zellerregung erzeugt. So wird Information in den elektrisch-chemisch-elektrischen Schritten Erregung-Transmitter-Erregung weitergegeben.

Exzitatorisches postsynaptisches Potential (EPSP) und Inhibitorisches postsynaptisches Potential (IPSP)

Als Synapsenpotentiale finden sich je nach Art des Transmitters:
erregende Potentiale (EPSP) infolge Na+-Einstromes, die subsynaptisch depolarisieren, was bahnt, und hemmende Potentiale (IPSP) infolge K+-Ausstromes, die subsynaptisch hyperpolarisieren.
Nach Abbau des des Transmitters schaffen Pumpen die Ionen zurück und bauen Ruhepotential neu auf. Die Potentiale dauern etwa 1ms. Ein Endkopf bildet nur eine Art von Transmitter und Potential.
Ein EPSP liegt unter der Schwelle, löst also kein AP aus. Summation aller Synapsenpotenziale aus konvergierenden bahnenden und hemmenden Endköpfen erzeugt die Erregung der Zelle. EPSP summiert die Depolarisation, bis genügend viele zum AP führen. IPSP wirken dagegen und können die Ausbildung des AP blockieren.

Physiologie Natriumkanal, Ionenkanal in Zellmembran mit Na Ionen und Transmitter
Zellmembran mit Natriumkanal (Ionenkanal). Natriumkanäle sind Transmembranproteine der Zelle, Ionenkanäle der Zellmembran mit einer besonderen Leitfähigkeit für Natrium-Ionen.

Konvergenz, Divergenz sowie bahnende und hemmende Summation erlauben die Steuerung der Übertragung von Informationen. Darauf beruht die Informationsverarbeitung der Synapse. Sie benötigt die kurzen Schaltzeiten von etwa 1ms.



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Histologie einer Synapse, die sich an den Dendriten der Nervenzellen (Neuronen) befindet und der Koordination und Weiterleitung der Informationen innerhalb des Nervensystems dient.

Physiologie Erregung Synapse, Erregungsuebertragung Nervenzelle Neuron von Frank Geisler

Erregungsübertragung in Nervenzelle (Neuron).
Aktionspotenziale lösen die Ausschüttung von Neurotransmittern aus, diese bewirken die Öffnung bestimmter Ionenkanäle, und die entsprechenden Ionen strömen in die postsynaptische Membran hinein oder aus ihr heraus; Folge ist eine Änderung des Membranpotenzials der postsynaptischen Zelle. Erregende Synapsen bewirken ein EPSP ( = exzitatorisches postsynaptisches Potenzial), also eine Depolarisierung der postsynaptischen Membran. Hemmende Synapsen dagegen führen zu einem IPSP ( = inhibitorisches postsynpaptisches Potenzial), zu einer Hyperpolarisierung der postsynaptischen Membran.

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Bilder: © Frank Geisler 2018

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