נוירון פיראמידאלי (בקורטקס) עץ דנדריטי אפיקאלי עץ דנדריטי בזאלי גוף תא אקסון עם שלוחות קלט סינפטי פלט התא

קלט ופלט בנוירון פלט: פוטנציאל פעולה EPSP (Excitatory Post Synaptic Potential) 10msec 10mV מיאלין nodes of ranvier תעלות תלויות מתח תעלות תלויות מתח תעלות תלויות ליגנד 1msec 100mV פלט: פוטנציאל פעולה IPSP (Inhibitory Post Synaptic Potential) 10msec 10mV תעלות פאסיביות מהם בעצם הקלט והפלט? אלה שינויי מתח שנובעים מזרמי יונים דרך תעלות בממברנת התא. זוהי סכמה של נוירון, זוהי תלולית האקסון והסיגנל מתקדם לאורך האקסון. אפילו שהאקסון הוא ארוך הסיגנל איננו דועך כיוון שהאקסון עטוף במעטה שומני בשם מיאלין. דרך אגב, כשמדברים על חומר אפור וחומר לבן במח מתייחסים למיאלין שהשומן הרב בו משווה לו מראה לבן ולגופי התאים שנראים אפורים-חומים. המעטפת אינה רצופה, אלא עשויה ממקטעים שביניהם מרווחים בשם NODES OF RANVIER. מרווחים אלה מכילים תעלות תלויות מתח שמאפשרות את הגברת הסיגנל לאורך התקדמותו באקסון. תעלות אלה מעבירות יונים עפ"י מפל הריכוזים בין שני צידי הממברנה (כלומר בלי שימוש במקור אנרגיה חיצוני ATP כמו משאבות). האקסון מסתיים בנקודות סיום מרובות הנקראות כפתורים סופיים (בוטונים). כל בוטון יוצר כמה סינפסות עם הדנדריט או הסומה של התא הבא, שנקרא התא הפוסט-סינפטי. הטרמינל הפרה-סינפטי מכיל גם הוא תעלות תלויות מתח שמאפשרות שחרור של וסיקולות או בועיות שמכילות נוירוטרנסמיטורים (גאבא, אצטיל כולין ועוד). אלה הם מתווכים כימיים שמשתחררים מהתא הפרה-סינפטי כתוצאה מאיחוי הוסיקולות עם הממברנה הפרה-סינפטית. הם משתחררים למרווח הסינפטי וחלקם נקשרים לרצפטורים על הממברנה הפוסט-סינפטית. זוהי הפעלת הסינפסה. הפעלת הסינפסה מסתיימת ע"י פירוק הנ"ט ע"י אנזים, או בריאפטייק – קליטת הנ"ט מהמרווח הסינפטי חזרה לתוך התא הפרה-סינפטי. הממברנה הפוסט-סינפטית מכילה תעלות תלויות ליגנד שנפתחות כתוצאה מקישור הנ"ט לרצפטור. הרצפטור ממוקם על הממברנה ועקב הקישור עובר שינוי קונפורמציה. כך מתאפשרת פתיחת התעלות של הרצפטור, שיכולות להיות שכנות לרצפטור או ברצפטור עצמו. ישנן גם תעלות פסיביות שממוקמות על ממברנת התא הפרה וגם הפוסט, כלומר בכל התא-אקסון, דנדריטים וגוף התא. הן כל הזמן פתוחות כמו חורים בממברנה וכל יון יכול לעבור דרכן. הן קובעות את מתח המנוחה של התא. המתח הזה משתנה כשהסינפסה מופעלת. פתיחת התעלות תלויות הליגנד גורמת לשינוי המתח הפוסט-סינפטי - לעליה או ירידה במתח יחסית למנוחה. למעלה - דוגמה לקלט אקסיטטורי, כלומר עליית מתח הממברנה בעקבות פעילות הסינפסה. למטה – קלט אינהיביטורי = ירידת מתח הממברנה יחסית למנוחה. בחלק הראשון של המעבדה נתמקד בצד הפרה-סינפטי ונלמד איך נוצר פ"פ ובחלקה השני נדון בפוטנציאל הפוסט סינפטי ונבין מה קובע את כיוון השינוי במתח ואת משרעת השינוי תעלות פאסיביות

מודל לתיאור יצירת פוטנציאל פעולה: Hodgkin & Huxley (1952)

הניסויים שביצעו הודג'קין והאקסלי באקסון הענק של הדיונון (Voltage clamp) מתח קיבוע חסימת תעלות הנתרן חסימת תעלות האשלגן

זרמים בתא הפרה-סינפטי K+ המתח בתא נקבע לפי חוק אוהם בטריית היון מתח הממברנה iמשוואת הזרם של יון כא"מ מוליכות משוואת נרנסט קובעת את הבטריה של היון Na+ ENa חיובי K+ EK שלילי EK = -90* log([K]out/[K]in) ENa = 67* log([Na]out/[Na]in)

הכא"מ משפיע על כיוון ועוצמת הזרם Ei Vm Vm Ei כיוון הזרם: נציב: Vm = -60mv, Ek = -75mv, ENa = +55mv זרם חיובי זרם שלילי Ei Vm Ei Vm עוצמת הזרם: נציב: Vm = -60mv, Ek = -100mv, ENa = +100mv הפרש Vm - Ei גדול יותר זרם גדול יותר

חישוב מתח הממברנה בש"מ הזרם הכולל בתא = סך הזרמים במערכת * במצב עומד (למשל במנוחה), הזרם הכולל = 0 הזרם הכולל בתא = סך הזרמים במערכת הקבל טעון ולכן :Ic = 0 * * תמיד מתקיים: gl = gl משוואת גולדמן (משוואת המוליכויות)

כל שער יכול להיות פתוח (1) או סגור (0) Hodgkin & Huxley מודל השערים של K+ Na+ כל שער יכול להיות פתוח (1) או סגור (0) הסיכוי ששער אחד יהיה פתוח 0 1 m, h n הסיכוי שתעלה אחת תהיה פתוחה m3h n4 gk= gkn4 gNa= gNam3h מוליכות ליון בעקבות דפולריזציה נפתחים -m נסגרים,-h נפתחים -n בעקבות ירידת מתח הממברנה נסגרים-mנפתחים, -h נסגרים -n קינטיקה מהיר-mאיטי, -h איטי -n

דפולריזציה דפולריזציה רפולריזציה INa gNa gk Ik זרם החוצה Vm Vm gNa h gNa סגירת INa זרם פנימה gNa m פתיחת Vm משוב חיובי מהיר דפולריזציה פתיחת gk n Ik זרם החוצה Vm דפולריזציה רפולריזציה

שלבי פוטנציאל הפעולה - תעלות ושערים פתיחת תעלות נתרן, שערי m נפתחים שערי h מתחילים להיסגר, שערי n מתחילים להיפתח כל התעלות סגורות שערי m סגורים, שערי h,n פתוחים חלקית פתיחת תעלות אשלגן (שערי n נפתחים) תגובה פסיבית סגירת תעלות נתרן - סגירת שערי m היפרפולריזציה דפולריזציה סגירת תעלות אשלגן שערי n נסגרים, שערי h נפתחים רפולריזציה

התקופה הרפרקטורית תק' רפרקטורית יחסית: יש אפשרות ליצור פ"פ בעזרת גירוי מספיק חזק תק' רפרקטורית מוחלטת: אין אפשרות ליצור פ"פ