大脑皮层锥体神经元动作电位的爆发和传播机制

来源 :中国科学院上海生命科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shang66
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动作电位是神经元编码信号和传输信号的主要方式。在大脑皮层锥体神经元,动作电位通常起始于轴突始段(AIS)的远胞体端。传统观点认为这是由于AIS的Na+通道密度较高所决定的。然而,最新免疫染色和电生理实验结果都显示,Na+通道的密度在AIS近端和远端是相似的。那么,为什么动作电位偏好于在AIS远端而非近端起始呢?结合新颖的轴突断端(axon bleb)膜片钳记录和免疫染色方法,发现在AIS实际分布着两种亚型的Na+通道:低阈值的Navl.6和高阈值的Navl.2分别聚集在AIS的远端和近端。进一步电生理实验和计算机模型显示,当神经元从静息状态爆发动作电位的过程中,AIS远端的Navl.6首先开放造成动作电位起始,并决定了动作电位的阈电位和起始位点;AIS近端Navl.2的进一步开放促进了动作电位回传到胞体。然而,当神经元膜电位持续去极化时,由于AIS的Navl.6大量失活,动作电位的起始位点会向AIS近端,即Navl.2聚集的区域转移。起始后动作电位将跳过Navl.6失活的区域,直接激活远端轴突上的Na+通道并继续向下传递。此外,发现5-HTIA受体在AIS近端的分布与Navl.2非常接近。电生理实验结果显示,5-HTlA受体激活后可以抑制AIS Na+电流,阻碍动作电位向胞体的回传,并且抑制细胞去极化时由Navl.2介导的动作电位起始。因此,AIS的Navl.2和Navl.6互补地介导了动作电位的起始和传播过程,二者的分工是由膜电位水平决定的。在AIS近端分布的5-HT1A受体通过抑制Navl.2对动作电位起到调节作用。  
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