Könnte ein Aktionspotential basierend auf dem empfangenen Stimulus weniger oder mehr Neurotransmitter produzieren?

Kurze Antwort

• Die Erweiterung des Aktionspotentials erhöht die Freisetzung von Neurotransmittern;
• Im Allgemeinen führt ein Aktionspotential zur Freisetzung von etwa einem Vesikel von Neurotransmittern;
• Ein Aktionspotential muss nicht zu einer Neurotransmitter-Ausschüttung führen – die Wahrscheinlichkeit liegt je nach untersuchter Synapse zwischen 9 und 100 %.
  
  

Hintergrund

Neurotransmitter werden in Paketen freigesetzt, die als Neurotransmitter -Vesikel bezeichnet werden :

^{Quelle: Wissenschaftsblogs}

Vesikel werden über einen Mechanismus freigesetzt, an dem Ca ²⁺ beteiligt ist . Wenn ein Aktionspotential das synaptische Terminal erreicht, öffnen sich spannungsgesteuerte Ca ²⁺ -Kanäle, was zu einem Ca ²⁺ -Einstrom führt. Das erhöhte Ca ²⁺ im Terminal führt zur Freisetzung von Vesikeln.

Eine Studie von Sabatini & Regehr (1997) zeigte, dass eine Verbreiterung des präsynaptischen Aktionspotentials in Kleinhirnzellen von Ratten zu einem verstärkten Ca ²⁺ -Einstrom führte, der wiederum die Freisetzung von Neurotransmittern stark erhöhte.

Gemäß einer Studie an Hippocampuszellen von Ratten wurde gezeigt, dass ein einzelnes Aktionspotential im Durchschnitt etwa 0,5 % des Vesikelpools aus dem präsynaptischen Terminal freisetzt. Der präsynaptische Vesikelpool wurde auf 100–200 Vesikel geschätzt, was sich somit auf 0,5–1 pro Aktionspotential freigesetztes Vesikel summierte (Ryan & Smith, 1995) .

Eine frühere Studie von Rosenmund et al. (1993) bestätigen diese Befunde in hippocampalen Neuronen und untersuchten die Variabilität zwischen verschiedenen Synapsen genauer. Sie fanden heraus, dass die Wahrscheinlichkeit, dass ein einzelnes Aktionspotential Neurotransmitter freisetzt, bei 9 - 54 % lag . Sie argumentierten, dass größere synaptische Terminals oder Terminals, die durch langfristige Potenzierung ausgelöst werden, eine höhere Chance haben, Neurotransmitter freizusetzen. Darüber hinaus können solche Terminals mit erhöhter Freisetzungswahrscheinlichkeit auch eine höhere Chance haben, mehrere Vesikel pro Aktionspotential freizusetzen . Sie sagten voraus, dass 54 % der Freisetzungsereignisse von solchen verbesserten Terminals mehrere Vesikel pro Aktionspotential freisetzen können, während dies nur 9 % der normalen Terminals tun könnten.

Referenzen
- Rosenmund et al. Wissenschaft 1993; 262 : 754–6
– Ryan & Smith, Neuron 1995; 14 : 983–9
– Sabatini & Regehr, J Neurosci 1997; 17 : 3425–35

Neuronen codieren die "Größe" des Reizes in der Feuerfrequenz. Neurotransmitter werden in Vesikeln nahe dem Ende des Axons gespeichert. Es wurde gezeigt, dass die Freisetzung von Neurotransmittern der Poisson-Verteilung folgt und dass normalerweise ein einzelnes "Paket" (Quantum) freigesetzt wird - dies ist als Quantenfreisetzung bekannt. Obwohl die tatsächliche Anzahl von Molekülen in einem einzelnen Vesikel etwas variiert und gelegentlich mehrere Vesikel geleert werden können, wird akzeptiert, dass für ein einzelnes AP ein Neuron ein einzelnes Vesikel freisetzt. Diese beiden Seiten können Ihnen weitere Informationen und Details geben: http://neuroscience.uth.tmc.edu/s1/chapter04.html http://neuroscience.uth.tmc.edu/s1/chapter05.html

Auch dieser Link bietet einführende Informationen zum Thema

Ein großartiges Bild von: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1113/jphysiol.2006.123224/full