Introduction to neurosciences for Cognitive MSs. Neurobiology Introduction to neurosciences for Cognitive MSs.

Edwin Smith surgical papirus Az Edwin Smith-papirusz egy ókori egyiptomi ókori, sérülések sebészeti kezeléséről szóló írás egyetlen fennmaradt példánya. Ez a világ legrégebbi sebészeti témájú írása, egyben egyike a legrégebbi orvostudományi szakkönyveknek. A papiruszon leírt sebészeti beavatkozások a korhoz képest meglepően racionálisak, bár az egyes betegségek ellen mágikus ráolvasásokat is ajánl. A papiruszon anatómiai megfigyelések is szerepelnek. Itt olvasható a koponyavarratok, az agyhártya, az agy külső felülete, a gerincvelőfolyadék és az agyi ütőerek első ismert leírása.  papirusz nagyban befolyásolta, amit addig tudtunk az orvostudomány történetéről, és bebizonyította, hogy a csatatéri sérülések kezelése anatómiai megfigyeléseken és tapasztalatokon alapult, éles ellentétben a más fennmaradt orvosi írásokban, pl. az i. e. 1550 körül íródott egyiptomi Ebers-papiruszon jellemző mágikus gyógymódokkal.

A neuron/idegsejt Neuronális hálózatok Purkinje az elsők között volt, aki kutatásaihoz mikroszkópot használt. Kimeríthetetlen kíváncsiság jellemezte az emberi testtel kapcsolatban. Leírta az ujjnyom 9 jellegzetességét és csoportba is rendezte azokat: íves, tornyos, hurok jobbra, hurok balra, középtömlős, örvényes és ikerhurok. Az utána elnevezett Purkinje-rostok a szív ingervezető rendszerének utolsó tagja; ez a Tavara-szár végén található vékony rostrendszer, amely a kamrák munkaizomzatának adja át az ingerületet. Nevéhez köthető továbbá a vérplazma, a protoplazma és a kisagyban egy addig ismeretlen, sűrű dendritekkel rendelkező neuron megfigyelése is 1837-ben. Utóbbit később Purkinje-sejteknek neveztek el. Jan Purkinje Purkinje cell – first viewed in 1837

Cajal és Golgi – 1906 Nobel Díj Santiago Ramon y Cajal Camillo Golgi Golgi-festés - A festés során az ezüst-nitrát kálium-dikromáttal (K2Cr2O7) reagál, az ezüst-kromát részecskék pedig kötődnek a neuron membránjához. Ennek eredményeképpen fekete csapadék teszi láthatóvá a sejttestet annak axonjával és dendritjeivel együtt, így tiszta, kontrasztos, fekete képet kaphatunk az idegsejtről sárgás háttéren. Az egyes neuronok láthatóvá tétele végül elfogadtatta az idegsejtek addig csak feltételezett létét. Munkássága révén róla nevezték el az eukarióta sejtben található Golgi-készüléket, illetve az ínban található receptort, a Golgi-féle ínorsót. Kutatásával azonban az idegrendszer retikulum vagy kontinuitás elméletet hívatott bizonyítani, mely szerint az idegek nyúlványai egymással határok nélküli összeköttetésben állnak. Ezzel szemben Santiago Ramon y Cajal a neuron vagy kontiguitás teóriát támogatta, azaz hogy az idegsejtek önálló egységet képeznek, melyek egymással kapcsolatot alakítanak ki. Ramón y Cajal fedezte fel továbbá az általa a "dinamikus polarizáció törvényének" nevezett jelenséget, miszerint az információ elektromos polarizáció útján a rövid dendriteken érkezik a neuron sejttestébe és onnan a hosszúaxonon keresztül továbbítódik a többi idegsejthez. Fontos megfigyeléseket tett az idegrendszer növekedésével és sérülés utáni regenerációjával kapcsolatban is. A két kutató jelentős munkássága miatt mindketten megkapták 1906-ban a Nobel díjat az idegrendszer szövettanának feltárásáért, ami így az első megosztott Nobel díj lett a történelem során. Golgi interpretációja a hippocampusról

uDISCO - 2016 Fluorescens patkány agy és idegsejtek http://www.nature.com/articles/nmeth.3964.epdf?shared_access_token=JVA3xxeGH3jLDLVuvwrwQtRgN0jAjWel9jnR3ZoTv0MW4nbmfYGDvrPgEGaKdd0f_VmkFgBX0lKn4Pt2U5dWbGF2914vhpB1edt-UwDIudzAEbNpz9wyLWibp_CKOCIPxbS-uVr5ykTnnVysG7XhEkTXlTBlz60NHRYMJ4hekz7EDpq2Twu3YYSKWo658w2HRoHmFREMfglHlaInAf8qUQ%3D%3D uDisco: sejttisztító eljárás, aminek segítségével a fluoreszcensen jelölt sejtek jobban láthatóvá válnak. Fluorescens patkány agy és idegsejtek

Agy normalizálása - Tailarach- féle koordinátarendszer Az idő előrahaladtával nem csak sejt szinten fejlődött a technika, hanem az agy felépítése szintjén is bővült a tudásunk. Az ismeretlen területeken való eligazodásra - legyen az egy kontinens partvonala, vagy a hippocampus nevű agyi régió - ősrégi módszer a térképek készítése. A térképek általánosabban véve nem csupán térbeli információkat tartalmaznak, hanem egy objektum teljes megértését célozzák. Az első agyi térképnek avagy agyatlasznak a Talairach atlasz tekinthető, mely egy átlagosnak mondható emberi agy post-mortemQQQ metszeti alapján készült, és könyv formában jelent meg 1988-ban[talairach1988co]. A neurológiai információk tárolásának és kezelésének egy kifinomult módját képviselik a digitális agyatlaszok. Ezek fontos és értékes neurológiai eszközök, olyan célok szolgálatában, mint pl. diagnosztika és műtéti tervezés, kísérleti eredmények összehasonlítása, tudományos hipotézisek felállítása vagy kvantitatív régió alapú analízis.  A digitális agyatlaszok sok, komplex információkat tartalmaznak. A földrajzi értelemben vett térképek esetében problémát jelent a földrajzi koordináták lerögzítése, illetve a földgömb sík alakra történő leképzése. Hasonló módon az agyatlaszoknál is szükség van egy rögzített koordinátarendszerre, valamint egy eljárásra, melynek segítségével bármelyik alany agyát egy adott koordinátarendszerbe transzformálhatjuk, ill. egy mintaagyhoz, un. template-hez illeszthetjük. Az agyat - szimmetriája miatt - un. sztereotaxiális koordináta-rendszerrel szokás leírni. Az ilyen koordináta-rendszerekben egy origóból kiindulva negatív és pozitív irányba haladhatunk. Origónak a Talairach-féle koordináta-rendszerben - és a legtöbb egyéb koordinátarendszerben - egy jól behatárolható anatómiai struktúrát, az anterior comissura-t (QQQ) összekötő egyenes adja. Az emberi agyak közötti jelentős morfológiai diverzitásnak köszönhetően az így számított koordináták még nem alkalmasak az alanyok közti összevetésre, populáció analízisre. Ezért szükséges egy konvencionálisan átlagosnak tekintett agy kijelölésére. Ezt a képet nevezzük template-nek. A template mindig adott koordinátarendszerben van. Az individuális agyról készített felvételhez ezután regisztrációval meghatározhatjuk azt a - lineáris vagy nemlineáris - transzformációt, mellyel a kép fedésbe hozható a template-tel. Így egy adott koordinátájú pont megfeleltethető az agy egy adott anatómiai struktúrájával. A template-hez történő regisztrációt normalizálásnak nevezzük.

Brain Segmentation and 3D reconstruction Digitális fejlődésnek köszönhetően 3D-ben is rekonstruálni lehet az agyat.

Anatómiai- és Funkcionális Neuroanatómia Az agy különböző anatómiai egységekből áll, melyek funkcionálisan is megegyeznek általában, bár nem mindig.

Az idegrendszer felépítése - bevezető Nervous system = idegrendszer CNS = központi idegrendszer PNS = környéki idegrendszer Brain = agy Spinal chord = gerincvelő SNS = szomatikus idegrendszer ANS = autonóm vagy vegetatív idegrendszer Sympathetic Nervous System = szimpatikus idegrendszer Parasympathetic Nervous System = paraszimpatikus idegrendszer © 2004 John Wiley & Sons, Inc. Huffman: PSYCHOLOGY IN ACTION, 7E

Részei Agy: nagyagy (telencephalon,cerebrum): két félteke, agykéreg Köztiagy (diencephalon): hypothalamus, thalamus Agytörzs: Középagy (mesencephalon):tectum, ikertestek, agykocsányok nyúltvelőből (medulla oblongata) híd (pons) Formatio reticularis Kisagy (cerebellum): két félteke, kisagykéreg, kisagymagvak, kisagykarok Gerincvelő Környéki ir: idegek és dúcok/ganglionok. autonóm szomatikus enterális Részei A környéki idegrendszer a testet behálózó idegek és dúcok. A dúcok a központi idegrendszeren kívüli idegsejt csoportok, minden szerv közvetlen közelében és a gerincoszlop mentén mindkét oldalon. Idegek: - Agyvelő idegpárok: 12 pár, az agyvelő alapjáról kilépő, hálózatos lefutású agyideg. Vannak érző agyidegek, csak mozgató és kevert, vagyis mindkét rostot tartalmazók. A gerincvelői idegekkel együtt néhány agyideg felelős az akaratlagos mozgások kivitelezésérért. - Gerincvelői idegek háti érző- és hasi mozgató gyökérrel szelvényesen eredő és lefutó páros, velőshüvelyes kevert idegek. A nyaki tájék kivételével vegetatív rostokat is tartalmaznak. Az autonóm (vegetatív) idegrendszer szabályozza a szervezet számos szervének és szövetének a működéseit, beleértve a szívizmot, a simaizmot, és a külső elválasztású mirigyeket. A belső elválasztású mirigyek rendszerével (endokrin rendszer) együtt végzi azokat a finom belső beállításokat, amelyek szükségesek a szervezet optimális belső környezetének biztosításához.  A szomatikus idegrendszer a perifériás idegrendszer része, ami az akaratlagos mozgások vázizmok általi kivitelezéséért (kivéve reflexívek), és a külső ingerek érzékszervi észleléséért felelős (tapintás, látás, hallás). A rendszerbe tartozik az összes vázizmokhoz, a bőrhöz és az érzékszervekhez kapcsolódó neuron. Az enteralis idegrendszer az oesophagus alsó harmadától egészen a rectum végéig, a belső anussphincterig húzódik, és magában foglalja az epeutak és a pancreas idegelemeit is. A neuronok sejttestjei részben a külső hosszanti és a körkörös simaizomrétegek között (plexus myentericus, Auerbach-féle plexus),részben a submucosában (plexus submucosus, Meissner-féle plexus) helyezkednek el. A két plexus között számos axon biztosítja az összeköttetést; bár a plexusok effektorneuronjainak beidegzési területe elkülönül, a két plexus egységes enteralis idegrendszerként működik. Az enteralis idegrendszer minden külső idegi kapcsolattól függetlenül is képes működni. A szervezés reflexekre épül: a szenzoros neuronok aktiválódása határozza meg a beidegzett simaizmok, hámsejtek (közöttük endokrin és parakrin sejtek) működését. A helyi mechanikai és kémiai változások helyi motoros, szekréciós, véráramlási és immunreakciókat indítanak meg. A neuronalis kapcsolatokban preformált reflexmintázatok, neuralis programok rögzültek: adott afferens ingerekre meghatározott motoros, szekréciós és vazomotor válasz jön létre. Az önálló működés nem zárja ki a központi irányítást: a központi idegrendszerből – a szimpatikus és a paraszimpatikus idegeken keresztül – érkező utasításokat az enteralis idegrendszer közvetíti a végrehajtó sejtekhez.

Agytörzs középagy Híd nyúltagy Thalamus/talamusz: reléállomás, szenzoros bemenetek 98%-át (szaglás kivételével) fogadja majd továbbítja az agykéreg felé-> sűrű thalamo-kortikális kapcsolat körök. A talamusz felel az éberségért, ébrenlét és arousal-ért. (arousal = a szervezet általános éberségi és izgalmi állapota) Híd nyúltagy

Agykéreg: 4 lebeny Frontális (homlok) Temporális (halánték) Parietális (fali) Occipitális (nyakszirti) Eredetileg csak anatómiai elkülönülés miatt osztották fel így, de később kiderült, hogy funkcionálisan is elkülönülnek valamennyire.

Agy frontális lebeny – motoros aktivitás, tervezés & mozgás, beszélt nyelv, affektív tényezők temporalis lebeny – hallás, nyelv, (Wernicke' s area), látás asszociatív részei parietális lebeny – szomatoszenzoros terület, tér érzékelés occipitalis lebeny - látás

Agy és agykéreg

Fig. 2.23 Agykéreg- cortex szürke fehér Szürke és fehérállományra tagolódik. Szürke-> idegsejtek sejttestjei , Fehér-> idegsejtek axonjai Fig. 2.23

Broadmann áreák Broadmann A cortex neuronjainak architektúrája alapján felosztott területek. Fig. 3.7

Funkcionális specializáció Motoros Szenzoros Szomatoszenzoros Halló Látó Asszociációs

Motoros kéreg – homloklebeny Primary motor cortex = elsődleges motoros kéreg: mozgás végrehajtása Premotor cortex = premotoros kéreg: mozgás előkészítése, térbeli és érzékelési összehangolása SMA = supplementer motor area = szupplementer motoros area: mozgás tervezése, mozgások sorrendjének tervezése, test két oldalának összehangolása Primary somatosensory cortex = elsődleges szomatoszenzoros kéreg: anatómiai közelsége miatt gyakran sorolják funkcionálisan is a motoros kéreghez. Posterior parietal cortex = posterior parietális kéreg: inkább asszociációs-,mint motoros kérgi rész, de részt vesz a multiszenzoros bemenet mozgási paranccsá való átalakításában

Szomatoszenzoros kéreg- fali lebeny Szomatoszenzoros kéreg: Az idegrendszernek az a része, amelyik a tapintás, nyomás (felszínes vagy mély), hő, fájdalom valamint a „testérzéssel” kapcsolatos proprioceptív információkat (izmok, inak feszülése, izületek térben elfoglalt helyzete) dolgozza fel Az ábrán jól látható,hogy az egymáshoz közeli agykéregterületek hasonló külső területekről kapják az információt, illetve adnak parancsot.

Hallókéreg- halántéklebeny Halántéklebeny két fontos területe: hallási észlelés legmagasabb foka Primary auditory cortex = elsődleges hallókéreg: tonotópia jellemzi, az a cochleában szomszédos frekvenciák a hallókéregben is szomszédosan elhelyezkedő területekkel kapcsolatosak. Auditory association area = asszociációs hallókéreg: együttműködik az elsődleges hallókéreggel, hogy az észlelt hangokból pl beszéd, zene vagy más hangzás váljon.

Látókéreg- nyakszirti lebeny Parietális - Hol? Temporális - Mi? V1 = primary visual cortex = striate cortex= elsődleges látókéreg (világos zöld): retinából érkező vizuális eredetű ingerek feldolgozása V2 = secondary visual cortex = másodlagos látókéreg (sötét zöld): komplex formák felismerése A látókéregből két pálya/út indul: dorzális pálya: parietális lebeny felé halad, tárgyak lokalizálásában fontos ventráélis pálya: temporális lebeny irányába halad, tárgyak felismerésében fontos Fig. 2.29

Asszociációs kéreg Nem szenzoros, Nem motoros Magasabb funkciók, pld beszéd. Az ábrán látható, hogy az embernél a legkiterjedtebb területű.

Az idegszövet sejtjei Neuron Glia: Oligodendroglia Asztroglia Mikroglia Speciális sejtek Neuron:lásd később Oligodendroglia: Az oligodendroglia a központi idegrendszer mielinhüvely képzésében vesz részt (a periférián Schwann-sejtek látják el ezt a funkciót.) Asztroglia:neuronok, oligodendrogliák, szinapszisok borítása és szigetelése extracell. mátrix komponenseket termelnek spatial buffering (térbeli pufferelés): ionok homeosztázisa metabolikus szabályozás: ők alakítják át a szinapszisban elhasznált glutaminsavat glutaminná Mikroglia:A mikroglia a központi idegrendszer szöveti makrofágja. Különböző sérülések hatására aktiválódik: nyúlványokat növeszt, fagocitózisra képes; citokineket és növekedési faktorokat termel; gyulladási folyamatokat indukál; számon felüli szinapszisok eliminálása/fagocitózisa posztantális fejlődés során Speciális sejtek:A vér-agy és vér-liquor gátban további speciális sejtek találhatók.

A neuron ca 1012 neuron/agy Az idegsejtek az idegszövet alapvető alkotóelemei. Alapvető felépítésére jellemző a sejttest, az axon és a dendrit megléte (előbbi lehet mielinizált). (vannak kivételek: amakrin- és horizontális sejt, ahol nincsen klasszikus axon, ill. pszeudounipoláris neuron, ahol nincs klasszikus dendrit). A sejtmagban ún. Nissl-testek helyezkednek el, a dER ciszternák között szabadon úszó riboszómák összekapcsolódásai. Az axon terminális része ált. elágazik, végbunkójában preszinapszis helyezkedik el. A dendritek szintén elágazódnak, ágaik a szómától elfelé egyre vékonyodnak, így beszélhetünk primer, secunder és tercier dendritekről. A dendrittüskék alakja többféle lehet: stubby, filamentális vagy gomba. A dendrittüske a s dendritfelszínt jelentősen megnöveli, a serkentő szinaptikus kapcsolatok döntő része pedig ezeken végződik. Az idegsejtek szinapszisokon keresztül kommunikálnak, ezeknek szimmetrikus (Gray II) és aszimmetrikus (Gray I) formáit ismerjük. Előbbi általában gátló, utóbbi serkentő szinaptikus kapcsolat. Az idegsejtek képesek makro- és mikrohálózatok kialakítására is (utóbbi lokális, interneuronokon keresztül megvalósuló rendszer). Az idegsejtek projekciós, vagy interneuronok lehetnek. Öt nagy csoportjukat különítjük el: lokális gátló, lokális serkentő interneuron, gátló, serkentő vetítőneuron és a neuromodulációs sejtek. Az idegsejtek ún, posztmitotikus, további osztódásra már nem képes sejtek. Felszín-tömeg arányuk rendkívül nagy, ennek biztosításához nagy energiaigény és szabályozott transzportfolyamatok szükségesek. Éppen utóbbi miatt is az idegsejtek membránfelszíne rendkívül specializált, mozaikos. Az idegsejt a legpolarizáltabb sejttípus, rajta axonális és szomatodendritikus területet különböztetünk meg, a kettő közötti mozgást a tight junctionok biztosítják. A citoszkeleton szintén polarizált, a mikrotubulus rendszerre ez különösen jellemző. Az idegsejtekre speciális sejtvándorlás jellemző, nyúlványképződés csak a célterület elérése után történik (ez az idegrendszeri plaszticitás alapja). Az idegsejtek neurotranszmittereket, neuromodulátorokat és növekedési faktorokat szekretálhatnak. Információtovábbításuk a szinaptikus kommunikáció révén igen gyors. Ingerlékeny sejtek A neuronokra, mint ingerlékeny sejtekre jellemző, hogy a környezet ingereire különösen gyorsan képesek reagálni, membránpotenciáljuk lényegesen gyorsabban és nagyobb mértékben változhat, mint az egyéb szöveti sejteké. A gyors membránpotenciál változás hatására végső soron a citoplazmában is elindulhatnak olyan metabolikus változások, melyek a membránsajátosságok nyugalmi szintre való visszaállítása után is hosszabb időre megváltoztathatják az idegsejt ingerelhetőségét. Végső soron a sejtek mindig a környezetnek aktuálisan megfelelő egyensúlyi állapotban vannak.

Neuronok, membránok, elektromos potenciálok Legváltozatosabb formákban létezhet, eddig kb. 100 különböző morfológiai típust írtak le. A „klasszikus” idegsejt az ún. mozgató idegsejt (MN). Fontos az IS-ek alakja, hiszen ettől függ az akcióspotenciál mintázat. Axon fogadhat, dendritből is felszabadulhat hírvivő. Képesek akcióspotenciált generálni (erre némely gliasejt is képes), nyúlványaik szerint sorolhatjuk őket több osztályba (uni-, bi-, pseudounipolárisak stb.). Bipoláris idegsejtek (pl. retinában, érző ganglion sejtek) Pseudounipoláris idegsejtek (pl. gerincvelőben) Axon nélküliek idegsejtek (pl. amakrin sejtek).

Idegsejtmembrán Lipid kettős réteg Integráns és perifériás membránfehérjék Ami átmehet: gázok lipidoldékony molekulák vízmolekulák Ami nem: hidrofil semleges molekulák ionok Többi: transzporttal – lehetőségek: ioncsatornák passzív karrierek (transzporter) primer pumpák A szervezetet alkotó többi sejtféleséghez hasonlóan a neuronokat is sejtmembrán határolja el a környezettől. Felületén kifejeződnek különböző funkcióval rendelkező fehérjék, melyek a többi, közelebbi vagy távolabbi környezetben lévő sejtektől és a nem-sejtes környezetből jövő információ felfogására alakultak ki. A felfogott jel hatására különböző ingerületi folyamatok alakulnak ki, rövidebb vagy hosszabb távon befolyásolva az idegsejtek anyagcseréjét. Plazmamembrán feladata:  elhatárol a környezettől  sejten belüli ionösszetétel meghatározása, szabályozása  fizikai és funkcionális összeköttetések a szomszédos sejtekkel  sejt pillanatnyi alakjának meghatározása  felépítési elve minden sejtben azonos (1972 Singer&Nicholson folyékony mozaikmembrán PL kettős rétegből álló lipidkontinuum foszfo- és glikolipidek, hossztengelyük elnyújtott, keskeny molekula - hidrofil: foszfát, észterifikált alkohol, bázis -hidrofób: zsírsavlánc (apoláros) ehhez: integráns membránfehérjék (enzim-pumpa, receptor, carrier, ioncsatorna) főleg glikoproteinek kristályrács szerű szerk.: bimolekuláris lipid kettősréteg (6-7nm) - megfelelő hőmérsékleten a membrán belső része nagy mobilitású - hossztengelyük körül szabadon foroghatnak - az egyes zsírsavláncok elhajolhatnak - laterális diffúzió ↓ integráns fehérjék elmozdulhatnak Anyagáramlás mechanizmusa a sejtmembránon diffúzió, facilitált diffúzió, ozmózis, filtráció, aktív pumpa Diffúzó: gáz v. folyadék részecskéinek mozgása révén kiterjed nagy koncentráció (cc.) kis koncentrációegyenletes Az egyensúly eléréséhez szükséges idő a diffúziós sebesség négyzetével arányos - egyenesen arányos a cc. különbségével (kémiai v. koncentráció- gradiens) - km-i felülettel - fordítottan a határréteg vastagságával 1. Lipidrétegen keresztül : fontos fogalom: P: permeábilitási (átjárhatósági) állandó (adott molekula mozgásának sebessége, a membrán 2 oldala között egységnyi a kül.)-anyag lipidoldékonyságától, méretétől, töltésétől függ 2. Fehérjecsatornán keresztül: a. állandóan nyitott csatornák b. kapuzó csatornák  mechanoszenzitív (simaizom) – mechanikus ingerlés hatására nyílik 1. 2  feszültségfüggő (Na-csat.-TTX, K-csat (TEA), Ca (verapamil)  ligandfüggő (ATP szenzitív K+ csat) minden v. semmi konduktancia Facilitált diffúzió: (karrier közvetített transzport)  cc. gradiens irányába  specifikus transzporter molekula segítségével Filtráció membránon keresztül, a nyomáskülönbség hatására létrejövő folyadékáramlás Ozmózis:  oldószer-molekulák diffúziója a koncentráltabb oldat irányába, egy, az oldott anyagra átjárhatatlan membránon keresztül. Aktív transzport  elektrokémiai gradiens ellenében  energiát igényel (ATP)  transzport maximum  karrier molekula  uniport – antiport - szimport (kotranszport): önmagában, valamivel kicserélődve, valamivel együttesen (rendre megfeleltetve az elnevezéseknek)  primer aktív transzport integráns fehérje a karrier  Na-K-ATP-áz (Na pumpa) 3Na+ki/2K+beelektrogén (ATP-t bont, ebből lesz energiája a koncentráció-gradiens ellenében „pakolgatni”)  Ca2+-pumpa  másodlagos aktív transzport  polarizált sejtek (apicalis-basalis felszín, eltérő pumpák)  aktív transzporttal létrehozott ion-gradiens teremti meg a feltételt egyes részecskék transzportjához vese, bél hámsejtjei

Transzmembrán transzport a) neuronok közti kommunikáció idegi rendszerek: * akciós potenciál * szinaptikus jel b) receptor – agy kommunikáció szívizom jeladás és szabályozó folyamatok A lipid kettősréteg elektromos szempontból az intra- és az extracelluláris teret elválasztó szigetelőként viselkedik. A lipidfázis ugyanakkor töltéseket is szeparál, vagyis kondenzátornak, kapacitív elemnek tekinthető. Monovalens Ion csatornák (monovalens = csak egy anyagra érzékeny) Az elektromosan aktív sejtek, mint a neuronok vagy az izomsejtek, kb -70mV-os nyugalmi potenciált tartanak fenn. A neurotranszmitterek depolarizálják vagy hiperpolarizálják a sejtmembránt az ioncsatornák nyitásával. Ezek az ioncsatornák lehetnek integrált receptormolekulák (ligand-függő csatornák) vagy G-protein mediált receptorok (ion csatornakapcsolt receptrorok). A ligandfelismerő részhez történő kapcsolódás konformációváltozást indít be a csatornaképző fehérjékben, amelyeken át így megnövekedik az ionáramlás a membránon keresztül. Ezzel szemben a feszültségfüggő-ioncsatornák csak a membránpotenciál változásra reagálnak. Ezek a csatornák felelősek az akciós potenciál kialakulásáért egy elektromosan ingerlékeny sejtnél. Ha a Na+ áteresztő képesség megnövekedett, a Na+ beáramlik a sejtbe lecsökkentve ezzel a koncentráció gradienst és a nyitott csatorna területén depolarizált lesz a membrán. Ezzel szemben, ha a Cl- áteresztő képesség nő, a membrán hiperpolarizált lesz a nyitott csatorna környékén. A depolarizáció együtt járhat az akciós potenciál generálással, a neurotranszmisszióval, degranulációval (neurotranszmittereket tartalmazó vezikulák felszívódnak a neurotranszmitter távozása után) és az izomösszehúzódással. A hiperpolarizáció ezeknek a folyamatoknak a gátlásával függ össze. A nyugalmi membránpotenciál visszaállítása és fenntartása a Na+-K+-ATPáz pumpa feladata, amely aktívan lök ki Na+-t a sejtből.

Hogyan alakul ki a nyugalmi potenciál Amit figyelembe kell venni egy félig áteresztő membrán esetén: Ozmózisnyomás Diffúziós potenciál Elektrokémiai potenciál Ozmózis: A csupán tömegáramlást akadályozó szemipermeábilis hártyával elválasztott folyadékterekben lévő oldott anyagok koncentrációja hosszabb-rövidebb idő alatt kiegyenlítődik. Az oldott anyag mozgását a kémiai potenciál különbsége biztosítja. Ez a mozgás akkor válik igazán fontossá, ha csak a víz tud a szemipermeábilis hártyán átlépni, az oldott anyag nem. Ezt a térfogat-, és nyomásváltozással járó folyamatot ozmózisnak nevezzük.

Ion koncentráció gradiensek Speciális helyzet alakulhat ki a szemipermeábilis hártyával elválasztott, különböző koncentrációjú oldatokat tartalmazó térrészek közötti diffúzió során, ha az oldott anyag töltéssel rendelkező részecskékből áll. Ezek mozgását ugyanis a koncentráció gradiensen kívül a két térfél közötti elektromos potenciálkülönbség is befolyásolni fogja. Ennek egyik példája a diffúziós potenciál kialakulása. A potenciál kifejezés arra utal, hogy az illető anyag a magasabb koncentrációjú oldalon magasabb energiaszinten van jelen és spontán alacsonyabb energiaszint elérésére törekszik, vagyis mindaddig diffundál az alacsonyabb koncentrációjú oldalra, míg a koncentrációk, és így az energiaszintek ki nem egyenlítődnek. Az intracelluláris térben negatív töltésű fehérjék találhatók, míg az extracelluláris tér gyakorlatilag fehérjementes. A sejtmembrán fehérjékkel szemben impermeábilis, tehát az intracelluláris fehérjék nem hagyhatják el a sejtet. Mindkét térben találunk pozitív és negatív töltésű ionokat, melyek a nekik megfelelő ioncsatornán keresztül diffundálhatnak. A nem permeáló fehérje anionok jelenléte miatt a diffuzibilis ionok koncentrációja különbözik a két térben, vagyis egyenlőtlen ionmegoszlás alakul ki. Az egyenlőtlen ionmegoszlás kialakulását két termodinamikai szabály magyarázza: egyensúlyi állapotban érvényesül az elektroneutralitás elve, ami azt mondja ki, hogy azonos oldalon a pozitív és a negatív töltések száma megegyezik. Ugyanakkor a diffuzibilis ionok vonatkozásában érvényesül az ionszorzat állandóságának az elve is, ami megköveteli, hogy a két oldalon a diffuzibilis ionok szorzata állandó legyen. A két egyenletből összességében az adódik, hogy a diffuzibilis ionokra vonatkozóan koncentrációkülönbség lép fel. Eltérő mozgékonyságú ionok szemipermeábilis hártyán való átdiffundálásakor, mint láttuk, diffúziós potenciál alakul ki. Az eltérő mozgékonyság szélső esetben azt is jelentheti, hogy az egyik ion nem tud átlépni a membránon. Ilyenkor alakul ki a Donnan egyensúly, vagy Donnan megoszlás. A jelenség azért fontos, mert a sejtek belseje nagy, nem diffundáló negatív ionokat (fehérjék, nukleinsavak) tartalmaz, és ezért korábban feltételezték, hogy a Donnan egyensúly lehet a nyugalmi potenciál létrejöttének magyarázata. Ha a diffúzióra képes ionokra nézve valóban egyensúly alakul ki, az A oldalon a részecskék száma magasabb lesz, mint a B oldalon, mivel 2x mólnak megfelelő részecske lép át B-ből az A oldalra. A két oldal közötti részecskeszám különbség ozmózisnyomás különbséget eredményez, aminek hatására víz fog a B oldalról az A oldalra lépni. A víz belépése felborítja a kialakult egyensúlyt, mivel megváltoztatja az ionális koncentrációkat. Ezért újabb ionok fognak belépni, így nem tud kialakulni ozmótikus egyensúly. A Donnan egyensúly tehát valójában nem egyensúly, hacsak nem akadályozzuk meg a víz mozgását. Állati sejtek esetén ennek a problémának a kiküszöbölésére a Na+-K+-ATPáz enzim szolgál, amely 3 Na+-t pumpál ki-, és 2 K+-t pumpál be a sejtbe, annak koncentráció gradiensével szemben. Ez a csere energiaigényes, azaz ATP bontás mellett történik. Így maradhat fenn a -30- -90 mV közötti nyugalmi membránpotenciál. Ez a feltétele:  ideg & izomsejtek ingerlékenységének  sejteken belüli anyagtranszportnak  sejteket érő jelzések felvételének  egyes szekréciós folyamatoknak extracelluláris (sejten kívüli): nagy Na és kis K intracelluláris (sejten belüli): nagy K és kis Na Equilibrium (egyensúlyi) potenciál: egy ionra nézve az a feszültség érték, mely egyensúlyt tart a koncentráció- különbséggel

Szivárgás A membránpotenciál egyetlen ionra nézve se egyenlő az adott ion egyensúlyi potenciáljával -> az ionok megpróbálnak átjutni a membránon K+ próbál kijutni Na+ próbál bent maradni Cl- próbál bent maradni ->szivárgás

Ion szivárgás- Nernst – elektrokémiai potenciál Bent: Nagy koncentrációjú KCl Kint: alacsony koncentrációjú KCl Tegyük fel, hogy csak K+-ra áteresztő a membrán Diffúzió után egyensúly Nemcsak az ionok eltérő mobilitása miatt kialakuló potenciálkülönbség befolyásolja azonban az ionok vándorlását. Külső forrásból származó elektromos feszültséggel is befolyásolni lehet az ionmozgást. Ha az „A” oldalon egy pozitív ion magasabb koncentrációban van jelen, mint a „B” oldalon, akkor kémiai potenciálja magasabb, és ezért a membránon át a „B” oldalra fog diffundálni. Ha azonban az oldatokba helyezett elektródokkal az „A” oldalt negatívvá tesszük a „B”-hez képest, akkor a pozitív ionok elektromos potenciálja a „B” oldalon lesz magasabb az „A”-hoz képest. Megfelelő nagyságú elektromos potenciálkülönbséget létrehozva, a pozitív ionok netto átlépése megszűnik, mivel az ellenkező irányba mutató kémiai és elektromos gradiensek hatása kiegyenlíti egymást. Ionok szemipermeábilis hártyán keresztül kialakuló diffúziójának vizsgálatakor tehát önmagában sem a kémiai, sem az elektromos nem elegendő a spontán létrejövő ionmozgás meghatározására. A kémiai és elektromos potenciált együttesen kell figyelembevenni. Ennek jellemzésére vezették be az elektrokémiai potenciál fogalmát. A Nernst egyenlet alapvető az ioncsatornák működésének megértéséhez: Feltételezi, hogy 1. A membrán két oldalán ion koncentráció különbség van 2. A membrán csak egy ionra áteresztő Habár a második feltétel sose teljesen igaz, jól leírja a folyamatot, segítségével kiszámíthatjuk két ion esetén a koncentrációkülönbség által kialakított elektromotoros erőt (kapocsfeszültséget), ami megfelel a membrán két oldala között kialakult potenciálkülönbségnek, vagyis a membránpotenciálnak. Nernst egyenlet: 0=z F EK+RTln[K+ B]/[K+ K] EK= -zF/RT x ln [K+ B]/[K+ K] EK= -58x lg[K+ B]/[K+ K]= -75mV ENa= + 50-60mV Kezdő lépés

Ion szivárgás: Ohm törvénye Áram (áramlás) egyenlő a feszültség (hajtóerő) szorozva a konduktanciával (1/ellenállás) I = (V-Vr) G Áram (I) mértékegysége: amper (pA, nA, µA) Feszültség (V) mértékegysége a volt (mV) Konduktancia (G) mértékegysége a Siemens (pS, nS) Egyensúly esetén a membrán szivárgási csatornáin átdiffundáló ionok által létrehozott áramot a pumpa működése ellensúlyozza. Az így felírható egyenlet lényegében az Ohm törvényt követi. Az Ohm-törvény egy fizikai törvényszerűség, amely egy fogyasztón (pl. elektromos vezetékszakaszon) átfolyó áram erőssége és a rajta eső feszültség összefüggését adja meg. A törvény kimondja, hogy az elektromosan vezető anyagok a bennük áramló töltések mozgásával szemben a közegellenálláshoz hasonlítható elektromos ellenállással rendelkeznek. Ohm kísérletileg megállapította, hogy az áramerősség a vezeték két rögzített pontja között mérhető feszültséggel egyenesen arányos. Tehát ha a pumpa 1-1 arányban, és ellentétes irányban mozgatja a K+ és Na+ ionokat, akkor a spontán létrejövő szivárgási áramoknak is azonos nagyságúnak és ellentétes előjelűnek kell lennie. Azonban a már korábban említett ozmózisnyomás miatt 3-2 arányban működik a pumpa, de az előjelek stimmelnek. Vízáramlás, mint analógia: Feszültség, mint a víz hajtóereje Áram, mint a víz áramlási rátája (mennyiség/idő) Ellenállás, mint a cső ellenállása.

Nyugalmi potenciál eredete: 1. A sejtek belsejében magas a K+ (vázizomban 140/2.5 mM) és alacsony a Na+ (10/120 mM) ionok koncentrációja. Egyensúlyi potenciáljuk eltér a nyugalmi membránpotenciál értékétől. 2. A sejtmembrán eltérő konduktanciával rendelkezik a K+ és Na+ ionokkal szemben: a K+ ionok mintegy 20-szor könnyebben jutnak át a membránon nyugalomban, mint a Na+ ionok. 3. A sejtmembránban ATP felhasználásávak működő K-Na-pumpa található, amely folyamatosan eltávolítja a sejtbe belépő Na+ ionokat és ugyanakkor visszatranszportálja a kidiffundáló K+ ionokat. 4. A sejt belsejében negatív töltésű, nemdiffundáló ionok (fehérjék, nukleinsavak, stb.) találhatók, amelyek a Donnan egyensúlynak megfelelően hozzájárulnak a negatívabb potenciál kialakulásához. Amennyiben több diffuzibilis ion is jelen van a rendszerben, az általuk létrehozott eredő feszültséget a Goldman-Hodgkin-Katz egyenlettel számíthatjuk ki, amely figyelembe veszi a membrán adott ionra vonatkoztatottvezetőképességét is. Az egyenlet értelmében membránpotenciál változáshoz vezet az ionkoncentrációk változása, de a membrán konduktanciájának változása is. Továbbá nemcsak az individuális konduktanciák abszolút értéke, hanem a különböző konduktanciák egymáshoz viszonyított aránya is megváltozhat, ami szintén potenciálváltozáshoz vezet.

Az ideg- és az izomsejtekben a Na+ konduktancia nyugalomban csak kb Az ideg- és az izomsejtekben a Na+ konduktancia nyugalomban csak kb. századrésze a K+ és a Cl-konduktanciának, míg az akciós potenciál kialakulásakor a Na+ konduktancia több nagyságrenddel meghaladja a K+ konduktanciát (a membránpotenciál előjele is megváltozik), majd ellentétes változások zajlanak le és a membránpotenciál újra eléri a nyugalmi értéket, miközben az extra- és intracelluláris ionkoncentrációk gyakorlatilag nem változnak.

Elektrotónusos potenciálok Az elektrotónusos potenciálváltozás amplitúdója arányos a kiváltó inger intenzitásával, illetve a lekötődött transzmitter mennyiségével. Amplitúdója az ingerhatás (ligandkötődés) helyétől távolodva a távolság függvényében exponenciálisan csökken. Szenzoros idegvégződések pl. Lehet depolarizáló vagy hiperpolarizáló membrán időkonstansa: az az időtartam, amely alatt a membrán potenciál eléri a végleges változás 1/e-ed részét τ = R • C membrán térkonstansa: az a távolság, amely alatt a kiváltott hiper v. depolarizáció az eredeti 1/e-ed részére csökken λ = rm / ri, itt lokális változás történik csak Nincs refrakter peiródus Passzív, egyirányú membrán „viselkedés”, a feszültségfüggő Na+ csatornák nem nyitnak A sejtmembrán polarizáltsága lehetőséget biztosít arra, hogy a környezetből származó ingerek által közölt információtartalom elektromos jellé, membránpotenciál-változássá íródjon át. A sejtek közötti információátadásban ugyancsak fontos szerepe van a potenciálváltozásnak, mint információs jelnek. A környezetből származó ingerek hatására vagy ligandok kötődésének következményeként a membránpotenciál megváltozik, ingerületi folyamat alakul ki. Az ingerhatás helyén, ill. a ligand (neurotranszmitter) kötődésének helyén ún. helyi (lokális) ingerületi folyamat, elektrotónusos potenciálváltozás jön létre. Elektrotónusos potenciál az érzéksejtek (ún. érző receptorok) inger hatására bekövetkező ingerülete, areceptorpotenciál. Ugyancsak elektrotónus a posztszinaptikus membránon transzmitter hatására kialakulóposztszinaptikus potenciál.  Helyi potenciálváltozások:  szenzoros neuron: axonvégződés (érző receptor): helyi depolarizáció  ez váltja ki a tovaterjedő ingerületet  fiziológiásan közvetlenül ioncsatornák zárása v. nyitása váltja ki  létrejött potenciál változás amplitúdója, térbeli kiterjedése, időbeli változása (lecsengése) meghatározó az AP fellépése szempontjából  membrán időkonstansa: az az időtartam, amely alatt a membrán potenciál eléri a végleges változás 1/e-ed részét  membrán térkonstansa: az a távolság, amely alatt a kiváltott hiper v. depolarizáció az eredeti 1/e-ed részére csökken  Szenzoros idegvégződések: - szenzoros információ szenzoros receptorok potenciálváltozásával kezdődik. (elektrotónusos jell rec.-, generátor-v. szenzoros potenciál) - kiválthatja: mechanikai, terminális, kémiai ingerek, elektromágneses hullámok (fény) elektrotónusos posztszinaptikus potenciál (PSP): depolarizáló (EPSP) v. hiperpolarizáló (IPSP) létrejöttüket a transzmitter felszabadulás váltja ki - transzmitter ioncsatornát nyit- rec. maga az ioncsat.- ionotróp - emlős KIR, ingerlő szinapszisok 50%-ában glutamát- glutamátR - VIR: Ach- NAch-R ↓ nem szelektív kationcsatornák, ligand köt  Na áramlik be: EPSP 1 preszinaptikus végződésből transzmitter: 0,1mV EPSP  időbeli szummáció 1. 5  térbeli szummáció IPSP: - glicin v. GABA (GABA-A-R-on) - Cl- csatornaként működnek nyit Cl- beáramlik - időbeli, térbeli szummáció EPSP-k+IPSP-k érvényesülő depolarizáló v. hiperpolarizáló hatás

A nyugalmi potenciál és az elektrotónus kialakításában résztvevő ioncsatornák közös sajátsága, hogy vezetőképességük független a membránpotenciál értékétől. Az ideg- és az izomsejtek membránja abban különbözik a többi sejt membránjától, hogy olyan ioncsatornákkal is rendelkezik, amelyeknek vezetőképessége függ a membránpotenciál aktuális értékétől és esetleg időben is változik. A csatornák vezetőképességének feszültségfüggését ún. kapuzó (gating) részecskék jelenlétével magyarázzuk. A kapuzó részecskék a csatorna falában elhelyezkedő dipólusok, amelyeknek térszerkezetét a környező elektromos térerő nagysága és irányultsága befolyásolja. A csatorna nyugalmi állapotában a kapuzó részecskék orientációja megakadályozza az ionok átlépését a csatornán. Kellően nagy katelektrotónusos potenciálváltozás hatására a dipólusok átrendeződnek, a csatorna átjárhatóvá válik. A Na+ csatornák esetében egy másik kapuzó mechanizmus is van, amely ugyancsak feszültségfüggő módon nyitja ill. zárja a csatornát, ez az ún. inaktivációs kapu. A csatorna akkor vezetőképes, ha mindkét kapu nyitva van, ez a csatorna aktivált állapota. Amennyiben az inaktivációs kapu a membránpotenciál változás hatására, ill. az idő függvényében bezáródik, a csatorna vezetőképessége megszűnik. Ez az inaktivált állapot. Az újra aktiválhatóság feltétele a nyugalmi állapot helyreállása. A K+ csatornák esetében nincs inaktivációs kapu, a depolarizáció nyitja az aktivációs kaput, repolarizáció hatására pedig a kapu záródik. Az akciós potenciál egységnyi membránfelszínen található csatornapopulációk szinkron működésének következtében alakul ki. Amennyiben a katelektrotónus amplitúdója eléri azt a szintet, amely beindítja a feszültségfüggő Na+ csatornák megnyílását, beindul a Hodgkin ciklusnak nevezett eseménysor. A Na+ csatornák megnyílása Na+ ionok (pozitív töltések) belépését teszi lehetővé. A pozitív töltések felszaporodása depolarizál, ami további Na+ csatornákat nyit meg stb. A ciklus addig folytatódik, amíg a belső tér pozitivitása egyensúlyba nem kerül a Na+ ionokra ható koncentráció gradienssel, azaz el nem érjük a Na+ egyensúlyi potenciálját vagy amíg az összes Na+ csatorna meg nem nyílik. A valóságban a belső pozitivitás nem éri el ezt az értéket, mivel a Na+csatornák inaktiválódnak, ill. a depolarizáció megnyitja a feszültségfüggő K+ csatornákat is, amiken keresztül K+ionok lépnek ki, vagyis pozitív töltések távoznak a sejtből. Akciós potenciál: helyi depolarizáló inger hatására tovaterjedő AP jöhet létre - AP teljes amplitúdója: 90-105mV - ingerküszöb: a minimális depolarizáció, ami kiváltja az AP-t - amplitúdója a küszöbértéket elérő inger nagyságától függetlenül állandó - AP: membránon átfolyó ionáramok következménye - Na permeabilitás több 100x-ra fokozódik, gyors, feszültségfüggő, TTX szenzitív Na csat. - EC Na grádiensnek megfelelően befelé áramlik - depolarizálják a membránt (csúcspotenciál, spike) - AP maximumának elméleti felső határa: Na egyensúlyi potenciál - Na permeabilitás, Na áram lecsökken, ill. megszűnik - ezzel párhuzamosan a K permeabilitás nő, kifelé áramlanak - membránpotenciált a negatív irányba viszik el  repolarizáció (nyugalminál kissé negatívabb lesz) AP nem éri el a Na egyensúlyi potenciálját, - Na permeabilitás még az egyensúlyi potenciál elérése előtt lecsökken - közben megindul a K permeabilitás fokozódása

Akciós potenciál ion fázisai 5 lépésben Nyugalmi potenciál, kevés K+ csatorna nyitott (K+ ki), Na+ csatorna zárt Depolarizáció hatására nyílnak a Na+ csatornák (Na+ be), de ekkor még a többi K+ csatorna zárt A depolarizáció eléri a csúcsot, kialakul a „túllövés”, az akciós potenciál. A Na+ csatornák végül inaktív állapotba kerülnek, K+ csatornák nyitnak (K+ki) Megindul a repolarizáció, illetve hiperpolarizáció (alul lövés), a K+ csatornák nyitottak (K+ ki) Visszaáll a nyugalmi potenciál, K+ csatornák többsége bezár.

Repolarizáció, Refrakter periódus K+ csatornák aktivációja okozza, habár nem esszenciálisak, sokkal gyorsabb repolarizációt biztosítanak, és így végbe mehet a neuronok gyors tüzelése A Na+/K+ pumpa a hosszútávú elektrokémiai gradiens fenntartásában játszik szerepet, nem a repolarizációban. Az abszolút reftrakter fázisban a Na+ csatornák inaktiváltak A relatív refrakter fázis alatt némely Na+ csatorna már aktiválható, de a megnövekedett K+ konduktancia a depolarizáció ellen dolgozik.

Az akcióspotenciál csúcsát meghatározza: Az egyensúlyi Na+ potenciál A Na+ csatornák inaktivált ideje

AP csökkenés nélkül terjed Az AP haladásakor más terüleken is AP-t eredményez, A konduktancia gyorsaságát jellemzi • méret • mielinizáció

Mielinhüvely Neuronok axonjait öleli körül. Feladatai: Gyorsítja és hatékonyabbá teszi a neurotranszmissziót Szigeteli egymástól az idegsejteket Feladata: szigetelés. Növeli a membránellenállást és csökkenti a kapacitanciát, ezáltal növeli a konduktanciát, amely így 100-szorosára is nőhet. Tehát az axon mielinnel borított részének nem kell, hogy szerepet játsszon az ingerület továbbításában. Jelentősen csökken az ingerület terjedésének ATP igénye is, hiszen nem kell végig működtetni a Na-K-ATP-ázt. Hibás mielinizációnak aberráns nyúlványnövekedés, axonális degeneráció, az axonális transzport sérülése, nem megfelelő szinaptikus aktivitás lehet a következménye. Velőhüvely nélküli axon: AP depolarizáló fázisa elektrotónusosan átterjed a szomszédos membrán részletre elektrotónusosan depolarizálja egyre több Na csatorna nyit  ingerküszöb AP; Lokális áramkörök Velőhüvelyes axon: Axon membránja csak a Ranvier befűződéseknél érintkezik az ECF-al, velőhüvelyes szakaszon kevés Na csat, Ranvier: sok Na csat AP csak itt alakul ki szaltatórikus vezetés

Impulzus haladása https://www.youtube.com/watch?v=U0NpTdge3aw Elektromos feszültségváltozás történik a neuron stimulációjának hatására. Ha elég nagy, depolarizációt okoz és kialakul az akciós potenciál. Ez a depolarizáció egy másik akciós potenciált eredményez az axon további részén. Az ioncsatornák nyitottá válnak a szomszédos területen és pozitív töltésű ionok áramolnak be, míg a kiindulópontban lévő pozitív ionok kiáramlanak. Az akciós potenciál gyorsan továbbterjed az axon vége felé, közben pedig a kiindulópontban visszaáll az egyensúlyi potenciál. https://www.youtube.com/watch?v=U0NpTdge3aw

Summation of EPSPs and IPSPs EPSP = excitatory postsynaptic potential = serkentő posztszinaptikus potenciál; IPSP = inhibitory postsynaptic potential = gátló posztszinaptikus potenciál A központi idegrendszerben történő posztszinaptikus hatás általában nagyon alacsony, pár miliV, ami alig éri el a depolarizációhoz szükséges küszöböt. Hogy mégis elérje a küszöböt, sok kis stimulus összegződik (szummáció), és így már megtörténhet a depolarizáció. A szummáció történhet időben és térben is. A gátló potenciálok csökkenteni tudják a serkentő potenciálok hatását. A szummáció tehát lehetőséget ad a neuronnak arra, hogy az elektromos információt integrálja bármikor mind a gátló, mind a serkentő szinapszisoknál. Az akciós potenciál kialakulása a serkentés és gátlás közti egyensúlytól függ. Az egyensúly folyamatosan változik a serkentő és gátló szinapszisok számától függően.

Szinaptikus transzmisszió és agyi neurokémia