Können Dendritenstacheln Aktionspotential auf das Soma feuern?

Ich bin verwirrt darüber, wie sich das Signal von den Dendritenstacheln zum Soma ausbreitet. Ich glaube, es wird allgemein gelehrt, dass das Signal "passiv" diffundiert, dh elektrostatisch ohne Verstärkung auf seinem Weg zum Soma.

Aber kann manchmal ein Aktionspotential erzeugt werden, indem spannungsgesteuerte Kanäle geöffnet werden, um die Ausbreitung zu unterstützen, wenn der Dendrit zum Beispiel sehr lang ist?

Können wir entlang des Dendriten Zonen mit mehr oder weniger spannungsgesteuerten Kanälen haben, sodass das Signal eine Kombination aus passiver und aktiver Ausbreitung wäre?

siehe cogsci.stackexchange.com/questions/10071/… für eine weitere Frage, die mit dendritischer Verarbeitung zu tun hat.

Antworten (1)

Diese Frage zeugt von einer guten Portion Intuition. Es stimmt, dass allgemein angenommen wird, dass sich das Signal passiv ausbreitet. Die aktive Ausbreitung dendritischer Signale ist jedoch sicherlich eine wichtige Eigenschaft. Im Gegensatz zum Axon, wo das Aktionspotential durch spannungsgesteuerte Natriumkanäle (Na+) erzeugt wird, sind die spannungsgesteuerten Kanäle in den Dendriten Calciumkanäle (Ca2+) (VGCC – spannungsgesteuerte Calciumkanäle) oder unspezifische Kationen (Na+, K+ und Ca2+) Kanäle wie der NMDA-Kanal. Die spannungsgesteuerte Natur dieser Erregungskanäle führt zu einem positiven Rückkopplungseffekt ähnlich dem des Aktionspotentials selbst. Der Zeitverlauf dieser Signale ist jedoch viel langsamer: in der Größenordnung von 10 bis 100 Millisekunden, im Gegensatz zu der Zeitskala von 1 ms des Aktionspotentials.

Als Nebenpunkt können im Soma erzeugte Aktionspotentiale tatsächlich rückwärts (backpropagating action potentials) in den Dendriten übertragen werden, indem dieselben spannungsgesteuerten Kanäle verwendet werden. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8107777

Literatur
Schiller, J. et al. (2000) NMDA-Spitzen in basalen Dendriten kortikaler Pyramidenneuronen. Natur 404, 285–9

Major, G. et al. (2008) Raumzeitlich abgestufte NMDA-Spitzen- / Plateaupotentiale in basalen Dendriten neokortikaler Pyramidenneuronen. J. Neurophysiol. 99, 2584–601

Cai, X. et al. (2004) Einzigartige Rollen von SK- und Kv4.2-Kaliumkanälen bei der dendritischen Integration. Neuron 44, 351–64

Wei DS, Mei YA, Bagal A, Kao JP, Thompson SM, Tang CM (2001)Kompartimentiertes und binäres Verhalten von terminalen Dendriten in hippocampalen Pyramidenneuronen. Wissenschaft 293: 2272–2275.

Ich habe tatsächlich selbst eine Arbeit über den möglichen Nutzen von dendritischen Plateaupotentialen im Arbeitsgedächtnis geschrieben:
Sanders, H. et al. (2013) NMDA und GABAB (KIR) Leitwerte: Das „perfekte Paar“ für Bistabilität. J. Neurosci. 33, 424–429 http://www.jneurosci.org/cgi/doi/10.1523/JNEUROSCI.1854-12.2013

Es scheint, dass bei mehreren Ionenkanälen (mit unterschiedlicher Dynamik), die zur Ausbreitung beitragen, kein Grund besteht, dass die Spitze bei der Ausbreitung eine "feste" Spitze bleibt. Eine Wirbelsäulenentladung könnte zu wenigen Schwingungen im Soma führen. Das wäre eine Signatur für den Ursprung des Signals im Dendriten. Oder gibt es bekannte Mechanismen, die die Welle wie ein Soliton "fest" halten?
ich kann deiner Frage nicht ganz folgen?
in Axonen behalten Zacken ihre Form mehr oder weniger bei. In Dendriten hat das Signal angesichts der mehreren Ionenkanäle mit unterschiedlichen Eigenschaften (und damit Dynamiken) keinen Grund, seine Form beizubehalten. Es könnte sich in wenige Stacheln aufteilen, bevor es das Soma erreicht. Eine Möglichkeit, dem Soma zu sagen, woher es kommt: Mehrere Spitzen (oder Oszillationen) könnten beispielsweise einen weiter entfernten dendritischen Dorn bedeuten. Es sei denn, es gibt Mechanismen, die diese Streuung bei der Ausbreitung verhindern.
Es ist unwahrscheinlich, dass es sich aufspalten würde (wie würde das genau passieren?), aber ja, die zeitliche Dauer und Dynamik sind überhaupt nicht sehr stereotyp. major et al. und cai et al. betonen dies.
Tatsächlich ist es ein Sonderfall, wenn sich eine Welle nicht teilt oder abprallt (Streuung und Reflexion). Und selbst in dem speziellen Fall, in dem wir nichtlineare Eigenschaften haben, die die Spitze binden und verhindern, dass sie sich aufspaltet, würde jede Änderung des Dendritendurchmessers, jede Überschneidung oder Änderung der Oberflächendichten der Kanäle die Spitze stören. Bei ausreichender Störung treten mehrere Spitzen auf, einige gehen sogar rückwärts, bevor sie das Soma erreichen.
Ich kann leicht sehen, wie eine Spitze an einem Teilungspunkt oder bei einer Änderung der Kanaldichte verschwindet, aber ich kann mir nicht vorstellen, warum sich die Spitze teilen würde ...
das ist Wissenschaftsmann :) ok, danke, es wäre schön, mehr Mitwirkende zu haben
Können Dendritenstacheln Aktionspotential auf das Soma feuern?
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