Postsynaptische Potenziale

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1 Postsynaptisches Potenzial Arbeitsblatt Nr 1 Postsynaptische Potenziale Links ist eine Versuchsanordnung zur Messung der Membranpotenziale an verschiedenen Stellen abgebildet. Das Axon links oben wurde gereizt und die weitergeleitete Erregung an den Stellen (A), (B) und (C) gemessen. Beschreibe den Ort der jeweils mit einem Buchstaben bezeichneten Messstellen. In den Abbildungen unten sind die verschiedenen Messergebnisse dargestellt. An welchen Stellen werden Aktionspotenziale gemessen? Was könnte der Grund dafür sein, dass an den einen Stellen Aktionspotenziale entstehen, an einer anderen nicht? Vergleiche den Verlauf von Aktionspotenzial (links) und postsynaptischem Potenzial (rechts).

2 Postsynaptisches Potenzial Arbeitsblatt Nr 2 Postsynaptische Potenziale Unten ist eine Versuchsanordnung zur Messung der Membranpotenziale an verschiedenen Stellen abgebildet. Das Axon links oben wurde gereizt und die weitergeleitete Erregung (Symbol E) an den Stellen (1.), (2.) und (3.) gemessen. Rechts sind die Messergebnisse von 1. bis 3. von oben nach unten dargestellt. Vergleiche die jeweils mit einer Nummer bezeichneten Messstellen. Stelle die Unterschiede dieser drei postsynaptischen Potenziale heraus und finde dafür eine Erklärung.

3 Postsynaptisches Potenzial Arbeitsblatt Nr 3 EPSP und IPSP Links bildet eine Nervenzelle mit zwei verschiedenen Axonen A und B Synapsen. Zuerst wird Axon A gereizt und dann mit Hilfe der Messanordnung die Erregung im Soma gemessen. In einem zweiten Durchgang wird Axon B gereizt und das PSP gemessen. Die Messergebnisse: PSP nach Reizung von Axon A: PSP nach Reizung von Axon B: Was fällt beim Vergleich der beiden postsynaptischen Potenziale auf? Was könnte auf molekularer Ebene die Hyperpolarisation des PSP nach Reizung von Axon B bewirken? Beschreibe das PSP nach Reizung an Axon B Was könnte passieren, wenn die Erregungen der Axone A und B gleichzeitig an den Synapsen ankämen?

4 Postsynaptisches Potenzial Arbeitsblatt Nr 4 Rechts ist nochmals die Versuchsanordnung mit zwei zuführenden Axonen und zwei verschiedenen Synapsentypen abgebildet. Zur Kontrolle wurde einzeln eine Erregung über A und dann über B geleitet und im Zellkörper gemessen. Dann wurden Erregungen über A und B geleitet, allerdings mit einem Abstand von wenigen Millisekunden zeitlich versetzt. Die Ergebnisse sind unten dargestellt. EPSP und IPSP Erregung kommt nur über A Erste Erregung kommt über (A) und wenige ms später eine zweite Erregung über (B). Erregung kommt nur über B Erste Erregung kommt über (B) und wenige ms später eine zweite Erregung über (A). Beschreibe die Potenzialänderungen bei leicht zeitlich versetzten Erregungen in beiden Axonen Wie unterscheidet man die beiden unterschiedlichen PSP? Welche gegenseitige Wirkung erzielen die beiden verschiedenen PSP?

5 Postsynaptisches Potenzial Arbeitsblatt Nr 5 Zeitliche Summation Rechts ist die Versuchsanordnung zur Messung der Membranpotenziale dargestellt. Hier wurde das Axon nicht nur einmalig gereizt sondern mehrfach kurz hintereinander. Die Erregungen im Axon sind unten abgebildet, die im Soma ganz unten. AP-Abfolge im Axon Das im Soma gemessene PSP. Erkläre das im Zellkörper gemessene PSP. Wie kann man die Entstehung der bisher betrachteten postsynaptischen Potenziale zusammenfassen?

6 Postsynaptisches Potenzial Arbeitsblatt Nr 6 Räumliche Summation Links ist eine neue Versuchsanordnung zu sehen. Was ist hier gegenüber der vorher besprochenen Situation anders? Jeder der Axone wurde nahezu gleichzeitig einmal gereizt. Die in jedem der Axone messbare Erregung ist rechts dargestellt. Das im Soma gemessene PSP. Erkläre das im Zellkörper gemessene PSP. Wodurch könnte hier die zeitliche Versetzung der einzelnen PSP entstehen?

7 Postsynaptisches Potenzial Arbeitsblatt Nr 7 Postsynaptische Potenziale An welchen Stellen werden Aktionspotenziale gemessen? A und C Was könnte der Grund dafür sein, dass an den einen Stellen Aktionspotenziale entstehen, an einer anderen nicht? An den Axonen befinden sich spannungsgesteuerte Natrium-Kanäle, die aufgrund der Permeabilitätsänderung durch die Depolarisierung Aktionspotenziale ermöglichen. An der Membran des Zellkörpers befinden sich transmittergesteuerte Natrium-Kanäle, die nur auf Transmitter und nicht auf Depolarisierung reagieren. Vergleiche den Verlauf von Aktionspotenzial (links) und postsynaptischem Potenzial (rechts), vor allem unter den Gesichtspunkten Depolarisation und Dauer. Beim Aktionspotenzial erkennt man zunächst eine Depolarisierung bis Null und dann sogar eine Polarisierung in den positiven Bereich mit anschließendem Rückgang der Kurve (über eine Hyperpolarisierung) zum Ruhepotenzial. Dieser Vorgang dauert etwa 1 bis 2 ms. Beim postsynaptischen Potenzial PSP ist eine ganz leichte Depolarisierung zu erkennen, die über einen Zeitraum von fast 10 ms wieder auf das Ruhepotenzial zurückgeht. Beim PSP eine viel geringere Depolarisation, die jedoch mindestens 5 bis 6 Mal so lange andauert wie bei einem Aktionspotenzial. Postsynaptische Potenziale Vergleiche die jeweils mit einer Nummer bezeichneten Messstellen. Die Messstelle (1.) liegt ganz nahe bei der erregten Synapse. Die Messstelle (2.) befindet sich mitten im Soma und die Messstelle (3.) ist noch weiter von der Synapse entfernt kurz vor dem Axonhügel gelegen. Stelle die Unterschiede dieser drei postsynaptischen Potenziale heraus und finde dafür eine Erklärung. Das Messergebnis bei (1.) zeigt mit der größten Depolarisierung auch die höchste Amplitude und die längste Dauer. Bei (2.) tritt die Depolarisierung etwa zwei ms später ein und hält nicht mehr so lange an wie bei (1.). Das Messergebnis (3.) zeigt eine weitere Verzögerung und einen noch schwächeren Verlauf. Je weiter die Messstellen von der Synapse entfernt sind, desto später und desto schwächer erfolgt eine Depolarisierung des PSP. Man bekommt den Eindruck, dass die postsynaptischen Potenziale in Form von Ausgleichsströmchen weitergeleitet werden.

8 Postsynaptisches Potenzial Arbeitsblatt Nr 8 EPSP und IPSP - 1 Was fällt beim Vergleich der beiden postsynaptischen Potenziale auf? Das Ruhepotenzial ist zunächst gleich. Eine Erregung über Axon A führt zu dem bereits bekannten PSP, während eine Erregung über Axon B zu einem an der horizontalen gespiegelten PSP führt. Beschreibe das PSP nach Reizung an Axon B Eine Hyperpolarisierung kann bei den Ionenverhältnissen an einer Nervenzelle dadurch zustande kommen, dass mehr Kalium-Ionen nach außen oder mehr Chlorid-Ionen nach innen gelangen. Es müssten durch entsprechende Transmitter Kalium- oder Chlorid- Kanäle geöffnet werden. Was könnte auf molekularer Ebene die Hyperpolarisation des PSP nach Reizung von Axon B bewirken? Das Ruhepotenzial beträgt zunächst auch - 80 mv. Das Membranpotenzial senkt sich dann jedoch durch eine Hyperpolarisation etwas weiter nach unten ab und erreicht nach einigen ms wieder das Ruhepotenzial. Was könnte passieren, wenn die Erregungen der Axone A und B gleichzeitig an den Synapsen ankämen? Wenn die Erregungen über A und B gleichzeitig an den Synapsen ankämen, würde die Erregung über A eine leichte Depolarisierung und die Erregung über B eine entsprechend hohe Hyperpolarisierung des Membranpotenzials bewirken. Gleichzeitiger Natrium-Einstrom und Kalium-Ausstrom bzw Chlorid-Einstrom in entsprechender Größenordnung, würden sich praktisch gegenseitig aufheben. Am Ruhepotenzial sollte sich nicht viel ändern. EPSP und IPSP - 2 Beschreibe die Potenzialänderungen bei leicht zeitlich versetzten Erregungen in beiden Axonen. Die Erregung über A führt zunächst zu einer Depolarisierung. Beim Eintreffen der Erregung über B, die eine hyperpolarisierende Wirkung hat, wird das Membranpotenzial unter das Ruhepotenzial gedrückt und geht dann wieder auf den normalen Ruhepotenzial - Wert zurück. Die Erregung über B führt zunächst zu einer Hyperpolarisierung, die beim Eintreffen der Erregung über A mit polarisierender Wirkung mehr als aufgehoben wird. Wie unterscheidet man die beiden unterschiedlichen PSP?

9 Postsynaptisches Potenzial Arbeitsblatt Nr 9 Ein depolarisierendes PSP bezeichnet man als erregendes postsynaptisches Potenzial (EPSP). Ist das EPSP so mächtig, dass es am Axonhügel den Schwellenwert für ein Aktionspotenzial erreicht, löst es dort ein solches aus. Ein hyperpolarisierende PSP nennt man inhibitorisches postsynaptisches Potenzial (IPSP). IPSP können die Wirkung von EPSPs so stark absenken, dass diese keine Aktionspotenziale am Axonhügel auslösen können. Welche gegenseitige Wirkung erzielen die beiden verschiedenen PSP? Die Wirkung der beiden PSP ist antagonistisch. Sie heben sich nahezu auf. Zeitliche Summation Erkläre das im Zellkörper gemessene PSP. Das im Soma entstehende PSP ist ein depolarisierendes und damit ein EPSP. Es sieht aus wie die Summierung von vier zeitlich versetzten einzelnen EPSP. Man spricht hier von zeitlicher Summation oder zeitlicher Bahnung. Wie kann man die Entstehung der bisher betrachteten postsynaptischen Potenziale zusammenfassen? Die bisher betrachteten postsynaptischen Potenziale waren entweder einzelne EPSP oder IPSP oder sind durch Summation einzelner PSPs entstanden. Das im Zellkörper so entstehende Potenzial bezeichnet man als Generatorpotenzial. Es wird über Dendriten und Zellkörper in Form von Ausgleichsströmchen weitergeleitet. Erreicht das am Axonhügel ankommende Generatorpotenzial den Schwellenwert, wird dort ein Aktionspotenzial ausgelöst und diese Erregung über das Axon weitergeleitet. Räumliche Summation Erkläre das im Zellkörper gemessene PSP. Die vier Neurite sind über erregende Synapsen mit der betrachteten Nervenzelle verbunden. Man erkennt dies an den erregenden Potenzialen. Auch die über verschiedene Axone räumlich getrennt ankommenden Erregungen werden als PSP zu einem Generatorpotenzial summiert. Es handelt sich um räumliche Bahnung oder räumliche Summation. Wodurch könnte hier die zeitliche Versetzung der einzelnen PSP entstehen? Die einzelnen Synapsen haben eine unterschiedliche Entfernung zur Messstelle. Dadurch dass die PSP in Form von Ausgleichsströmchen weitergeleitet werden, ergibt sich auch bei der räumlichen Summation eine zeitliche Verschiebung.