Neurotransmitter ermöglichen die neuron-zu-neuron-Signalübertragung über die Synapse. Der Prozess:
Schritt-für-Schritt synaptische Übertragung
- Ankunft des Aktionspotentials am präsynaptischen Terminal → Depolarisation.
- Spannungsgesteuerte Ca²⁺-Kanäle öffnen → Ca²⁺-Zufluss.
- Vesikelfusion und Neurotransmitterfreisetzung: Ca²⁺ löst SNARE-vermittelte Exozytose von Vesikeln in den synaptischen Spalt aus.
- Diffusion und Rezeptorbindung: Neurotransmitter überqueren den Spalt, binden an spezifische Rezeptoren auf der postsynaptischen Membran.
- Ionenkanal-Öffnung:
- Ionotrop (ligand-gesteuert): Direktes Öffnen (z. B. AMPA: Na⁺-Zufluss → EPSP; GABAA: Cl⁻-Zufluss → IPSP).
- Metabotrop (G-gekoppelt): Second-Messenger-Kaskaden → modulieren Kanäle, Genexpression.
- Postsynaptisches Potenzial (PSP):
- EPSP (exzitatorisch): Depolarisation (Na⁺/Ca²⁺ ein).
- IPSP (inhibitorisch): Hyperpolarisation (Cl⁻ ein oder K⁺ aus).
- Integration und Aktionspotential-Initiation: Räumliche/zeitliche Summation von EPSPs/IPSPs am Axon-Hügel. Bei Erreichen des Schwellenwerts öffnen sich spannungsgesteuerte Na⁺-Kanäle → Aktionspotential breitet sich am postsynaptischen Axon aus.
Schlüsselkonzepte
- Beendigung: Reuptake (SERT, DAT, NET), enzymatischer Abbau (AChE, MAO, COMT), Diffusion.
- Modulation: Präsynaptische Autorezeptoren, Neuromodulatoren (Dopamin, Serotonin, Neuropeptide) verändern Freisetzungswahrscheinlichkeit und postsynaptische Reaktivität.
- Plastizität: LTP/LTD liegen Lernen zugrunde – Veränderungen der synaptischen Stärke.
Dieses elektrochemische Relais ist die Basis aller neuralen Berechnung.
