Wo werden Aktionspotentiale zunächst erzeugt?

Aktionspotentiale werden ausgelöst, wenn eine hohe Dichte an spannungsabhängigen Signalen vorhanden ist$Na^+$Kanäle und das kann von Zelle zu Zelle variieren, wie Sie vermutet haben. Ein veranschaulichendes Beispiel finden Sie in der folgenden Abbildung, reproduziert mit Genehmigung von Kole et al. ( 2008 ).

_{Dichte von spannungsgesteuert$Na^+$Kanäle u$Na^+$Einstrom entlang des Axons eines kortikalen Pyramidenneurons.
Reproduziert mit Genehmigung © Nature Publishing Group}

Wie Sie sehen können, ist dieser Zelltyp spannungsgesteuert$Na^+$Kanäle, die im Bild ganz links grün markiert sind, werden überwiegend vom Axonhügel weg exprimiert. Wir können auch beobachten, dass der Ausdruck spannungsabhängig ist$Na^+$Kanäle korreliert mit dem Grad der$Na^+$Zustrom in einer monotonen Beziehung (Feld ganz rechts).

In kleineren Zellen kann die Auslösung des Aktionspotentials näher am Axonhügel und in Zellen einiger wirbelloser Tiere sogar an mehreren Stellen erfolgen ( Kole und Stuart 2012 ). Was kann der Vorteil sein, das Axon-Initial-Segment (AIS) als einzige Stelle der Initiation von Aktionspotentialen (APs) zu verwenden? Hier ist ein direktes Zitat von Kole und Stuart ( 2012 ):

[Das AIS] hat eine kleine lokale Kapazität ($C$) und benötigt daher weniger Einwärtsstrom ($I$), also eine kleinere Anzahl von$Na^+$Kanäle pro Flächeneinheit, um APs im Vergleich zu größeren Strukturen wie Soma oder proximalen Dendriten zu erzeugen. Daher ist das AIS auch ein energetisch günstiger Ort für die AP-Initiation. Darüber hinaus begünstigt die geringe Kapazität des AIS schnelle Änderungen des Membranpotentials, wie sie während des Aufwärtshubs des AP auftreten ($dV/dt = I/C$). Schließlich ist es erwähnenswert, dass das Vorhandensein einer einzigen Stelle der AP-Erzeugung den Neuronen einen einzigen Ort bietet, an dem die Hemmung die AP-Initiation steuern kann. [...] Die Initiierung von APs, die weiter vom Soma entfernt sind, unter Ausnutzung der elektrischen Isolierung dieser Region, ist eine Strategie, die in einigen Neuronen verwendet wird, um ihre Fähigkeit zu erhöhen, die Ankunftszeit verschiedener synaptischer Eingaben zu unterscheiden.

_{Referenzen
MHP Kole et al., Aktionspotentialerzeugung erfordert eine hohe Natriumkanaldichte im Anfangssegment des Axons. Nat. Neurosci. 11 , 178–186 (2008). doi: 10.1038/nn2040
MHP Kole, GJ Stuart, Signalverarbeitung im Axon-Anfangssegment. Neuron . 73 , 235–247 (2012). doi: 10.1016/j.neuron.2012.01.007}