Кіріспе

Нейробиологияда қоздырғыштық постсинаптикалық потенциал (ЭПСП) – постсинаптикалық нейронның әрекет потенциалын тудыру мүмкіндігін арттыратын постсинаптикалық потенциал. Позитивті зарядталған иондардың постсинаптикалық жасушаға ағуынан туындайтын постсинаптикалық мембраналық потенциалдың уақытша деполяризациясы, лигандқа сезімтал иондық каналдардың ашылуының нәтижесі болып табылады. Бұл ингибиторлық постсинаптикалық потенциалдарға (ИПСП) қарама-қарсы келеді, олар әдетте жасушаға теріс иондардың ағуынан немесе жасушадан оң иондардың шығуынан пайда болады. ЭПСП шығу теріс зарядтарының азаюынан да туындауы мүмкін, ал ИПСП кейде оң зарядтардың шығуының артуынан туындайды. ЭПСП-ге себеп болатын ион ағыны – қоздырғыштық постсинаптикалық ток (ЭПСТ). ЭПСП, ИПСП сияқты, градуировкаланған (яғни, олардың әсері жинақталады). Егер бірнеше ЭПСП постсинаптикалық мембрананың бір бөлігінде пайда болса, олардың біріктірілген әсері жеке ЭПСП-лердің қосындысы болады. Үлкен ЭПСП мембрананың күштірек деполяризациясына және осылайша постсинаптикалық жасушаның әрекет потенциалын тудыру шегіне жету мүмкіндігінің артуына әкеледі. Тірі жасушалардағы ЭПСП химиялық жолмен туындайды. Белсенді пресинаптикалық жасуша нейротрансмиттерлерді синапсқа шығарғанда, олардың бір бөлігі постсинаптикалық жасушадағы рецепторларға байланысады. Осы рецепторлардың көпшілігі жасушаға немесе одан шығатын оң зарядталған иондарды өткізе алатын иондық каналды қамтиды (мұндай рецепторлар ионотроптық рецепторлар деп аталады). Қоздырғыштық синапстарда иондық канал әдетте натрийдің жасушаға енуіне мүмкіндік береді, бұл қоздырғыштық постсинаптикалық токты тудырады. Бұл деполяризациялық ток мембраналық потенциалды, яғни ЭПСП-ті арттырады.

Эксцитациялық молекулалар

ЭПСП-мен ең көп байланысты нейротрансмиттер – аминқышқылы глутамат, және ол омыртқалы жануарлардың орталық жүйке жүйесіндегі басты қоздырғыш нейротрансмиттер болып табылады. Оның қоздырғыш синапстарда кең таралғандығы оны қоздырғыш нейротрансмиттер деп атауға себеп болды. Кейбір омыртқасыз жануарларда глутамат нейромышектік қосылыстағы басты қоздырғыш трансмиттер болып табылады. Омыртқалы жануарлардың нейромышектік қосылыстарында ЭПП (соңғы табақша потенциалдары) нейротрансмиттер ацетилхолин арқылы жүзеге асырылады, ол (глутаматпен бірге) омыртқасыз жануарлардың орталық жүйке жүйесіндегі негізгі трансмиттерлердің бірі болып табылады. Сонымен қатар, GABA мидағы ІPSP-термен байланысты ең көп кездесетін нейротрансмиттер болып табылады. Дегенмен, нейротрансмиттерлерді осылай жіктеу техникалық тұрғыдан дұрыс емес, себебі нейротрансмиттердің қоздырғыш немесе тежегіш әсерін анықтауға көмектесетін бірнеше басқа синапты факторлар бар.

Минималды EPSP және кванттық талдау

Нейротрансмиттерлерді қамтитын көпіршіктердің пресинаптикалық жасушадан босауы ықтималдық сипатқа ие. Шындығында, тіпті пресинаптикалық жасушаны стимуляцияламаған жағдайда да, бір көпіршік синапсқа кездейсоқ шығарылып, кішкентай ЭПСП (mEPSP) тудыруы мүмкін. Бернард Кац 1951 жылы осы mEPSP-терді нейромышелік байланыста (көбінесе кішкентай ұшқыш пластиналық потенциалдар деп аталады) зерттеуді бастады, бұл синапстық берілістің кванттық екенін көрсетті. Кванттық мөлшері – бір көпіршіктен нейротрансмиттердің босауына жауап ретіндегі синапстық реакция, ал кванттық құрамы – жүйке импульсіне жауап ретінде босатылған тиімді көпіршіктердің саны. Кванттық талдау – белгілі бір синапста қанша трансмиттер кванты босатылатынын және әр кванттың мақсатты жасушаға қандай орташа әсер ететінін анықтауға қолданылатын әдістер, бұл иондардың ағыны (заряд) немесе мембраналық потенциалдың өзгеруі арқылы өлшенеді.

ЕҚҚЖ-ның өрістік

ЕПСП әдетте жасушаішілік электродтар арқылы тіркеледі. Жекелей нейроннан түсетін жасуша сырты сигнал өте кішкентай болғандықтан, адам миында оны тіркеуге жақын да мүмкін емес. Дегенмен, мидың кейбір аймақтарында, мысалы, гиппокампта, нейрондар бірдей аймақта синапстық сигналдарды қабылдайтындай етіп орналасқан. Осы нейрондардың бағыты бірдей болғандықтан, синапстық қоздырудан түсетін жасуша сырты сигналдар бір-бірін жоймай, керісінше, қосылып, өрістік электродпен оңай тіркелетін сигналды береді. Бұл нейрондар тобынан алынған жасуша сырты сигнал – өріс потенциалы. Гиппокамптың ұзақ мерзімді потенциялануын (ҰМП) зерттеулерде, көбінесе Шаффер қосалқыларының стимуляциясына жауап ретінде CA1 радиациялық қабатындағы EPSP (fEPSP) өрісін көрсететін мәліметтер келтіріледі. Бұл сигнал CA1 пирамидалық нейрондарының апикальды дендриттер қабатына орналастырылған жасуша сырты электрод арқылы байқалады. Шаффер қосалқылары осы дендриттерге қоздырғыш синапстар құрайды, сондықтан олар белсендірілген кезде радиациялық қабатта ток ағыны пайда болады: өріс ЕПСП. Өріс ЕПСП кезінде тіркелген кернеудің өзгеруі теріс бағытта, ал жасуша ішінде тіркелген ЕПСП оң бағытта болады. Бұл айырмашылық иондардың (негізінен натрий ионының) жасушаға салыстырмалы ағынына байланысты, өріс ЕПСП жағдайында электродтан алысқа қарай, ал жасушаішілік ЕПСП үшін электродқа қарай ағады. Өріс ЕПСП кейін жасуша сырты электрод электр потенциалының тағы бір өзгеруін тіркей алады, ол популяциялық шыңы деп аталады және бұл жасушалардың белсенділік потенциалын (спайк) тудыруына сәйкес келеді. Гиппокамптың CA1-ден басқа аймақтарында өріс ЕПСП әлдеқайда күрделі және түсіндіруге қиын болуы мүмкін, себебі көздер мен ағындар әлдеқайда нашар анықталған. Стриатум сияқты аймақтарда допамин, ацетилхолин, ГАМҚ және басқа да нейротрансмиттерлер де бөлінуі мүмкін, бұл түсіндіруді одан әрі қиындатады.