兴奋性突触后电流

兴奋性突触后电流（Excitatory Postsynaptic Current, EPSC）是指在中枢神经系统兴奋性突触（Excitatory Synapse）传递过程中，神经递质与突触后膜受体结合后，引发的短暂内向电流（Inward Current）。它是突触后电位（Postsynaptic Potential）的电流表现形式，是神经元产生兴奋性突触后电位（Excitatory Postsynaptic Potential, EPSP）并最终触发动作电位的直接电生理基础。

1. 机制
当动作电位到达突触前末梢（Presynaptic Terminal）时，引起电压门控钙通道开放，钙离子内流触发突触小泡（Synaptic Vesicle）与突触前膜融合，释放兴奋性神经递质（主要为谷氨酸， Glutamate）。递质扩散通过突触间隙（Synaptic Cleft），与突触后膜上的离子型受体（Ionotropic Receptor）结合。这些受体（主要为AMPA型和NMDA型谷氨酸受体）本身是离子通道，其开放允许钠离子（Na⁺）和钾离子（K⁺）跨膜流动。由于钠离子的驱动力远大于钾离子，导致净正电荷流入突触后神经元，形成快速的内向电流，即EPSC。

2. 特性

• 方向：内向电流（正电荷流入细胞）。

• 主要离子：Na⁺（主要贡献者）和K⁺。

• 效应：使突触后膜去极化（Depolarization），即产生EPSP。当多个EPSP（由时空总和产生的EPSC总和）使膜电位达到阈值时，即可触发动作电位。

• 时程：通常快速（毫秒级），但其动力学特性受受体亚型、神经元类型和突触位置影响。

3. 研究方法
EPSC通常在脑片或培养神经元上使用电压钳（Voltage Clamp）技术进行记录。通过将突触后神经元钳制在一个固定电位（通常为-70 mV），可以分离并精确测量由突触前刺激引发的突触后电流。这是研究突触传递、可塑性及药理作用的核心电生理技术。

4. 生理与病理意义
EPSC的幅度和频率是决定神经元兴奋性的关键因素。其特性的长期改变是突触可塑性（Synaptic Plasticity）——如长时程增强（Long-Term Potentiation, LTP）和长时程抑制（Long-Term Depression, LTD）——的重要表现和机制，被认为是学习和记忆的细胞基础。此外，EPSC功能异常与多种神经系统疾病相关，如癫痫、精神分裂症、阿尔茨海默病及慢性疼痛等。

5. 相关概念

• 抑制性突触后电流（Inhibitory Postsynaptic Current, IPSC）：由GABA或甘氨酸等抑制性递质引发，通常产生外向电流（氯离子内流），导致超极化和抑制。

• 微小兴奋性突触后电流（Miniature EPSC, mEPSC）：在无动作电位的情况下，由单个突触小泡自发释放引起的EPSC，用于研究突触传递的量子化特性。

• 电流-电压关系（I-V Relationship）：用于分析EPSC的整流特性及鉴定参与受体类型（如NMDA受体的电压依赖性镁离子阻滞）。

关键词（Keywords）

• 兴奋性突触后电流 Excitatory Postsynaptic Current (EPSC)

• 谷氨酸 Glutamate

• AMPA受体 AMPA Receptor

• NMDA受体 NMDA Receptor

• 电压钳 Voltage Clamp

• 突触可塑性 Synaptic Plasticity

• 兴奋性突触后电位 Excitatory Postsynaptic Potential (EPSP)

参考文献

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