Können potenzielle Veränderungen von Neuronen unterhalb der Schwelle Informationen vermitteln?

Question

In den Neurowissenschaften lernen wir, dass wenn das Membranpotential eines Neurons einen Schwellenwert erreicht (typischerweise um -55 mV), es "spitzt": Das heißt, es verbreitet aktiv ein Signal. Ich habe diesbezüglich zwei verwandte Fragen:

1. Die Spike-Initiationszone befindet sich typischerweise (z. B. bei Säugetieren) am Axonhügel - von dort aus wird das Aktionspotential aktiv (Öffnung von Ionenkanälen ..) durch das Axon ausgebreitet. Aber was passiert dann an und nach der (chemischen) Synapse? Ist die Ausbreitung nach der Synapse zur postsynaptischen Zelle passiv ?

2. Neuere Bildgebungstechniken (z. B. Kalziumbildgebung) können Änderungen des Membranpotentials unterhalb der Schwelle erfassen. Wie sind diese Unterschwellenpotentiale für die Informationsverarbeitung relevant? Werden sie zu postsynaptischen Zellen vermehrt, wenn auch wieder nur passiv ?

Answer 1

Diese Art der passiven Leitung (Unterschwelle) wird als elektrotonische Leitung bezeichnet . Wenn ein Aktionspotential das Axonterminal (prä-synaptischer Knopf) erreicht, induziert es durch chemische oder elektrische Synapse ein postsynaptisches Potential (PSP). Wenn es nun eine EPSP-Erzeugung (dh eine exzitatorische Erzeugung) gibt, gibt es im postsynaptischen Neuron ein elektrotonisches Potential, das sich in Richtung 'Axonhügel' bewegt.

Bis zum Axonhügel ist die Leitung meistens elektrotonisch und daher benötigen wir diese Art der Leitung, um tatsächlich ein Aktionspotential zu erzeugen.

In der theoretischen Neurowissenschaft wird diese elektrotonische Leitung entlang von Dendriten unter Verwendung der Kabeltheorie berechnet . Es wird schließlich mit der Entfernung als aussterben$-$

$V(x)={V_o}\, e^{-\frac{x}{\sqrt{r_m/r_i}}}$;; Standardnotationen verwendet.

Referenzartikel: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780123971791000178

Wir können daher den Schluss ziehen, dass für die Informationsübertragung Potentiale unterhalb der Schwelle äußerst wichtig sind.

Answer 2

Elektrische Synapsen (Gap Junctions) können ohne Emission einer Spitze Strom zu anderen Zellen erzeugen. Es ist erwiesen, dass diese Wechselwirkung unterhalb der Schwelle funktionelle Auswirkungen auf die neuronale Aktivität hat (z. B. Retina ).