兴奋性突触后电位

兴奋性突触后电位（Excitatory Postsynaptic Potential, EPSP） 是神经元突触后膜在兴奋性神经递质作用下产生的局部去极化电位，使膜电位向阈值靠近，增加动作电位产生的概率。

1. 基本概念

• 定义：突触前神经元释放兴奋性神经递质（如谷氨酸），作用于突触后膜的离子通道受体，引发Na⁺或Ca²⁺内流，导致膜电位短暂去极化（如从-70mV升至-65mV）。

• 特性：

  • 分级性：电位幅度与神经递质释放量成正比。

  • 可叠加性：多个EPSP可通过时间总和或空间总和叠加，达到阈值（约-55mV）后触发动作电位。

  • 局部性：仅发生在突触后膜局部区域，需扩散至轴突始段才能引发动作电位。

2. 产生机制

• 突触前过程：

  1. 动作电位到达突触前末梢，触发电压门控Ca²⁺通道开放。

  2. Ca²⁺内流促使突触小泡释放兴奋性递质（如谷氨酸）。

• 突触后过程：

  1. 递质与突触后膜离子型受体（如AMPA受体）结合。

  2. 受体通道开放，Na⁺快速内流（少量K⁺外流），导致膜去极化。

  3. 若递质激活代谢型受体（如mGluR），可能通过第二信使（cAMP）间接增强EPSP。

3. 功能与意义

• 信号整合：

  • 时间总和：短时间内连续多个EPSP叠加（如高频刺激）。

  • 空间总和：多个突触的EPSP同时作用于同一神经元。

• 神经可塑性：

  • 长时程增强（LTP）：强刺激诱导AMPA受体数量增加，增强EPSP，与学习记忆相关。

  • 突触修剪：未参与总和的EPSP可能被弱化或消除。

• 生理实例：

  • 运动神经元EPSP触发肌肉收缩。

  • 海马区神经元EPSP参与空间记忆形成。

4. EPSP与IPSP的区别

5. 调控与病理

• 增强EPSP的因素：

  • 药物：安非他明（促进谷氨酸释放）、D-环丝氨酸（增强NMDA受体功能）。

  • 病理：癫痫（神经元过度兴奋）。

• 抑制EPSP的因素：

  • 药物：苯二氮䓬类（增强GABA能抑制）、NMDA受体拮抗剂（如氯胺酮）。

  • 病理：阿尔茨海默病（AMPA受体减少导致EPSP减弱）。

6. 研究方法

• 电生理技术：

  • 膜片钳记录突触后电流（EPSC）。

  • 场电位记录（如海马脑片LTP实验）。

• 荧光成像：

  • 钙离子指示剂（如Fura-2）监测突触后Ca²⁺动态。

  • pH敏感荧光蛋白标记突触小泡释放。

EPSP是神经元信息传递的核心环节，其动态平衡决定神经网络的兴奋性。例如，抗抑郁药通过调节5-HT间接增强某些通路的EPSP，而精神分裂症可能与NMDA受体功能异常导致的EPSP失调有关。理解EPSP机制对开发神经系统疾病疗法至关重要。