Освобождаване на невротрансмитери

В този клип ще говоря за това как невротрансмитерът се отделя в синапса. В последното видео говорихме за структурата на типичен химичен синапс с аксонално окончание като това, което съм нарисувал в зелено. То има синаптични везикули, пълни с невротрансмитер. Казахме, че на постсинаптичната мембрана на ефектроната клетка има рецептори за молекулите на невротрансмитера, но въпросът е как молекулите на невротранасмитера излизат от синаптичните везикули в аксоналното окончание, за да пресекат синаптичната цепка и да се свържат с рецепторите си. За да разберем как се отделят невротрансмитерите, трябва да поговорим за този нов вид йонен канал. Това са волтаж-зависимите калциеви канали. Говорихме за волтаж-зависими натриеви и калиеви канали, когато учихме за акционния потенциал, но в аксоналното окончание има и волтаж-зависими калциеви канали, които са много важни за отделянето на невтротрансмитери. Когато акционният потенциал се проведе през аксона и достигне аксоналното окончание, той променя мембранния потенциал на аксоналното окончание и отваря волтаж-зависимите калциеви канали. Когато волтаж-зависимите калциеви канали се отворят, калций навлиза в аксоналното окончание, защото концентрацията на калций е много по-висока извън неврона, отколкото вътре. Калцият ще навлезе и концентрацията му ще се увеличи в аксоналното окончание. Ще нарисувам няколко калциеви йона, в действителност има много. Увеличаването на калция в аксоналното окончание, когато волтаж-зависимите калциеви канали са отворени, води до промени в белтъците на синаптичните везикули и белтъците на пресинаптичната мембрана на аксоналното окончание. Те ще взаимодействат и ще се слеят, ще изтрият тези части от мембраната тук и ще нарисувам как тези две части се сливат. Сега вътрешността на синаптичния везикул е в контакт с външната среда на неврона, със синаптичната цепка. След това молекулите на невротрансмитера излизат от аксоналния терминал и стигат до синаптичната цепка, сега там има много невротрансмитер, а преди не е имало. Запомни, нарисувал съм синаптичната цепка прекалено голяма, в действителност тя е много малка, така че за невротрансмитерите не е проблем да преминат чрез дифузия през нея и да се свържат с рецепторите си на постсинаптичната мембрана на ефекторната клетка. Спомни си, че сме казвали, че информацията, която се съдържа в акционните потенциали е кодирана чрез честотата и продължителността на последоватлността на акционните потенциали, изпратени през аксона на неврона. Тази информация сега ще се превърне в количеството и продължителността, за която невротрансмитерът е в синаптичната цепка. Увеличаване на честотата на акционните потенциали, достигащи аксоналното окончание, ще доведе до повече отваряния на волтаж-зависимите калциеви канали, тогава повече калций ще навлезе в аксоналното окончание, а повишаването на концентрацията му в аксоналното окончание ще доведе до сливането на повече синаптични везикули с пресинаптичната мембрана. Така ще се отдели по-голямо количество невротрансмитер в синаптичната цепка. По-продължителна последователност от акционни потенциали ще доведе до отделяне на невротрансмитер за по-дълъг период от време, така че невротрансмитерът е в синаптичната цепка по-дълго време. По този начин информацията, кодирана в честотата и продължителността на последователността от акционни потенциали, се превръща в количество и продължителност на присъствие на невротрансмитер в синаптичната цепка. Тази информация се предава на ефекторната клетка чрез свързване на невротрансмитера с рецептори, броят на рецепторите, с които се свърже и продължителността на свързване зависят от количеството невротрансмитер в синаптичната цепка и продължителността, за която той е там. Когато поредицата от акционни потенциали спре, волтаж-зависимите калциеви канали се затварят, калцият спира да навлиза в аксоналното окончание и нормалният процес, който изнася калций извън неврона, бързо понижава концентрацията на калций в аксоналното окончание. Синаптичните везикули ще спрат да се сливат с пресинаптичната мембрана и ще спре отделянето на невротрансмитер.