Синапсы в нейронных сетях - Суммация, окклюзия и утомление

Суммация, окклюзия и утомление

Суммация

В мозге дендритная зона (см. рис. 5-1) одного нейро­на формирует с другими нервными клетками множество синап­сов (до сотен, тысяч и десятков тысяч). Когда на мембране ден­дритной зоны одного нейрона одновременно возникают постсинаптические потенциалы (ПСП) в нескольких синаптических контактах, то происходит пространственная суммация этих потенциалов; если же несколько ПСП возникают в одном си­напсе через короткий временной промежуток, то наблюдается их временная суммация.

На рис. 6-9 представлена гипотетическая ней­ронная сеть, в которой происхо­дит суммация влияний нейронов А и Б на нейрон Г. В случае воз­буждающих ПСП одновременное воздействие нейронов А и Б на нейрон Г может привести к гене­рации ПД, тогда как раздельная активация синаптических входов вызовет лишь подпороговый ответ.

Пространственная и временная сум­мация облегчает достижение кри­тического уровня деполяризации и генерацию ПД.

Напротив, при суммации тормозных ПСП будет наблюдаться более выраженная гиперполяризация и увеличение порога генерации ПД.

Рис 6-9. Суммация и окклюзия в нейронных сетях

Окклюзия

В некоторых случаях раздельная активация нейронов более эффективна, чем одновременная. Этот феномен, называе­мый окклюзией, рассмотрен на рис. 6-9. Когда для генерации ПД в нейроне достаточно активации одного афферентного вхо­да, раздельная активность нейронов А и Б приведёт к активации четырёх нервных клеток (В+Г, Г+Д), но при одновременном воз­буждении нейронов А и Б будет активировано лишь три нейрона (В+Г+Д). Причиной окклюзии служит конвергенция афферент­ных входов нейронов А и Б на нейроне Г.

Утомление

Повторная стимуляция возбуждающих синапсов с высокой частотой вначале вызывает появление большого числа разрядов в постсинаптических нейронах, но частота разрядов в течение короткого времени уменьшается. Это состояние называ­ется утомлением синаптической передачи. Утомление синапти-ческой передачи — важное свойство ЦНС, предохраняющее от перевозбуждения (так, во время эпилептического припадка утом­ление предохраняет ЦНС от серьёзных повреждений). Развитие утомления связано с истощением запасов нейромедиатора: их достаточно для генерации 10 000 ПД, этот запас может быть из­расходован в несколько минут, а иногда и секунд.