Открит е друг начин, по който невроните контролират своята възбудимост

Началният сегмент на аксона (ASI) е областта между аксоновия хълм (Axon hillock) и началото на самия аксон. Тази област е изключително важна, тъй като тук се генерира импулсът (потенциал за действие, AP). Колкото по-далеч е ISA от тялото на нервната клетка (неврон), толкова по-малка е вероятността да се появи PD. Британски невролози успяха да покажат, че ISA може да се движи по аксона по-близо или по-далеч до клетъчното тяло, в зависимост от електрическата активност на неврона. Изследователите предполагат, че това е един от начините нервните клетки да регулират своята възбудимост.

Както знаете, невронната мембрана има потенциал на покой - тоест в спокойно състояние има потенциална разлика между вътрешната и външната част. Възниква така.

За да пропуснат тези йони, в мембраната има специални "врати" - йонни канали. Това са големи протеини с пори в средата, проникващи през мембраната. Пората вътре в канала, през който преминават йоните, може да бъде отворена или затворена в зависимост от определени условия (някои канали реагират на промени в мембранния потенциал, други на прикрепването на лигандна молекула към тях). Така мембраната ставаселективно пропускливаза йони - т.е. определени йони могат да преминат през нея само когато клетката се нуждае от това.

В резултат на това натриевите, калциевите и хлорните йони се „тълпят“ близо до външната повърхност на мембраната на невъзбуден неврон, а калиеви йони, фосфатни и сулфатни йони, големи органични аниони и т.н. се събират близо до вътрешната повърхност. Най-вече разликата между вътрешната и външната концентрация на калиеви йони е 56 към едно. Ако включим тези числа вУравнението на Нернст се оказва, че потенциалната разлика между вътрешната и външната част на мембраната трябва да бъде приблизително -90 mV (миливолта). Други йони (предимно натриеви, калциеви и хлоридни йони) също допринасят за появата на потенциала на покой, поради което тази цифра намалява до -70 mV.

В зависимост от това дали мембраната е деполяризирана или, обратно, хиперполяризирана, този потенциал се нарича възбудителен (EPSP) или инхибиторен (IPSP). Размерът на PSP зависи от площта на синапса, от това колко медиатор е стигнал до постсинаптичната мембрана и колко рецептори има върху нея. PSP възникват локално на мястото на синапса, разпространяват се по протежение на мембраната на определено разстояние и избледняват след известно време. Между тези потенциали има пространствено и времево сумиране - например два възбуждащи потенциала в съседни участъци на мембраната се "сливат" в един потенциал с по-голяма сила, а възбуждащият и инхибиторният потенциал, напротив, "гасят" взаимно. И тъй като импулсите през синапсите непрекъснато идват, зарядът на невронната мембрана в различни части непрекъснато се променя с някаква малка величина (като море, по което непрекъснато се движат малки вълни).

От особено значение при сумирането на PSP е един участък от мембраната на нервната клетка - аксонов хълм (виж Аксон хълм), който преминава в началния сегмент на аксона (ISA). Ако възбуждането тук премине определена прагова стойност, ще се генерира потенциал за действие и нервен импулс ще тече по аксона. Мембраната на тази област съдържа голям брой йонни канали от различни видове, поради което става особено „чувствителна“. Дължината и местоположението на ISA в аксона е от голямо значение - в края на краищата възбудимостта зависи от това.неврон.

В неврони от различни видове (и дори в представители на един и същи тип) позицията на ISA е много различна. Какви обаче са механизмите, които "изместват" ISA по протежение на аксона дистално (т.е. далеч от тялото на неврона) или, обратно, проксимално (по-близо до тялото на клетката), беше абсолютно неизвестно.

Невролозите от King's College London успяха да разберат малко по този въпрос.

Трябва да се отбележи, че в възбуждащите неврони ISA се измества много по-силно, отколкото в инхибиторните; може би тези резултати ще бъдат полезни при изследването на епилепсията.

Добре, но какъв е механизмът, по който се движи ISA? Учените са се опитали да разберат това, като блокират различните видове йонни канали, открити в тази област. И се оказа, че когато два вида калциеви канали са блокирани, ISA спира да „пътува“, въпреки хроничната деполяризация на невроните. Това означава, че тези канали са ясно включени в движението на ISA, въпреки че точният механизъм, по който работят, все още не е проучен.

Сега остава само да разберем какво засягат „пътуванията“ на ISA и какви последствия могат да имат за невроните. Проучванията показват, че колкото по-далеч е ISA от клетъчното тяло, толкова по-висок е прагът на възбуждане за този неврон - тоест, толкова повече е необходимо да се деполяризира мембраната, за да може невронът да изпрати импулс по аксона. С други думи, възбудимостта на неврона зависи пряко от местоположението на ISA. Оказва се, че движението на тази област е вид пластичност, която позволява на неврона оптимално да коригира характеристиките си към конкретни условия, да не се „превъзбужда“, но и да не пропуска важни сигнали.

Възможно е получените даннище бъде полезно за лечение на заболявания, при които е нарушен балансът между възбуждане и инхибиране в нервната система, като епилепсия.

Източник:Матю С. Граб, Хуан Бъроне. Зависещото от активността преместване на началния сегмент на аксона фино настройва невронната възбудимост. //Природа. Т. 465. С. 1070–1074.