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Zeitliche Summation

Die zeitliche Summation ist eigentlich recht einfach zu verstehen. Wenn ein Aktionspotenzial am synaptischen Endknöpfchen ankommt, wird eine bestimmte Menge von Neurotransmittern in den synpatischen Spalt ausgeschüttet. Diese Neurotransmitter setzen sich an entsprechende Rezeptoren der postsynaptischen Membran und führen zum Öffnen von Ionenkanälen; bei erregenden Synapsen sind dies Natriumkanäle. Nach kurzer Zeit (Millisekunden) lösen sich diese Neurotransmitter aus den Rezeptoren und gelangen wieder in den synaptischen Spalt. Ein Teil der Neurotransmitter-Moleküle setzt sich erneut in die Rezeptoren (Ping-Pong-Prinzip), ein anderer Teil wird durch bestimmte Enzyme im synaptischen Spalt abgebaut, so dass die Neurotransmitter unwirksam werden. Auf diese Weise dauert das erregende oder hemmende postsynaptische Potenzial (EPSP bzw. IPSP) nur eine kurze Zeit, in der Regel nur wenige Millisekunden.

Kommen in dieser Zeit aber weitere Aktionspotenziale am synaptischen Endknöpfchen an, so werden weitere Neurotransmitter in den synaptischen Spalt freigesetzt. Die Rezeptoren der postsynaptischen Membran werden also weiterhin durch Neurotransmitter besetzt, und bei einer erregenden Synapse fließen weitere Natrium-Ionen in die postsynaptische Zelle ein. Die Depolarisierung der postsynaptischen Membran hält also nicht nur an, sondern wird sogar verstärkt.

Im Grunde ist das schon alles, was man zur zeitlichen Summation wissen muss. Nichtsdestotrotz möchte ich Ihnen hier mit einer kleinen Zeichnung "auf die Sprünge" helfen, damit Sie die zeitliche Summation noch besser verstehen.

Hier ist nur eine Synapse zu sehen. Zunächst wird diese Synapse nur einmal aktiviert. Am synaptischen Endköpfchen kommt nur ein Aktionspotenzial an, es wird nur eine "Portion" Neurotransmitter ausgeschüttet, und es entsteht am Axonhügel ein kleines EPSP (unteres Diagramm).

Beim zweiten Mal kommen zwei Aktionspotenziale am Endköpfchen an (oberes Diagramm). Es werden zwei "Portionen" Neurotransmitter in den synaptischen Spalt abgegeben, und die beiden ausgelösten EPSPs summieren sich zu einem größeren Summenpotenzial, das am Axonhügel den Schwellenwert für Aktionspotenziale überschreitet (rote Linie in dem unteren Diagramm). Die dünnen blauen Linien im Diagramm sollen verdeutlichen, dass es ein paar Millisekunden dauert, bis ein EPSP am Axonhügel ankommt.

Vertiefung:

Ein komplexeres Fallbeispiel

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