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Synapse – hemmende und erregende Synapsen 06:19 min

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Transkript Synapse – hemmende und erregende Synapsen

Hallo, mein Name ist Sabine und in diesem Video möchte ich dir den Unterschied zwischen erregenden und hemmenden Synapsen erklären. Mit diesem Wissen verstehst du dann auch, die Informationsverarbeitung im Zellkörper des Neurons.

Zuerst eine kleine Wiederholung. Bisher hast du gelernt, dass wenn im Axonendköpfchen ein Aktionspotenzial ankommt, sich Kalziumkanäle öffnen und positiv geladenen Kalziumionen in das Innere des Axonendknöpfchens strömen. Dadurch können die synaptischen Bläschen, die einen Neurotransmitter enthalten, zur präsynaptischen Membran wandern und geben dann ihren Botenstoff in den synaptischen Spalt. Auf der postsynaptischen Membran dockt der Transmitter an einen Rezeptor an. Dadurch werden Ionenkanäle geöffnet, einströmendes Natrium polt nun die Membran um. Bei Muskelfasern hieß dieses Potenzial, das entstand, ein Plattenpotenzial. Allgemein bezeichnet man diese Depolarisation aber als EPSP, erregendes postsynaptisches Potenzial.

Die Prozesse an der hemmenden Synapse sind eigentlich recht ähnlich. Wenn ein Aktionspotenzial im Axonendknöpfchen ankommt, werden auch hier wieder Kalziumionen dafür sorgen, dass die synaptischen Bläschen mit der präsynaptischen Membran verschmelzen können und den Transmitter in den Spalt geben. Wenn der Transmitter nun in seiner postsynaptischen Membran auf einen Rezeptor trifft, werden auch hier Ionenkanäle geöffnet. Aber diesmal für Chloridionen und oder Kaliumionen. Die Chloridionen strömen in das Zellinnere und die Kaliumionen verstärkt in die Zwischenzellflüssigkeit. Dadurch wird das Ruhepotenzial der postsynaptischen Membran negativer, also es gibt eine Hyperpolarisation. Das nun entstandene Potenzial nennt man HPSP/IPSP. Ausgeschrieben bedeutet HPSP "hemmendes postsynaptisches Potenzial" und IPSP "Inhibitorisches postsynaptisches Potenzial". Im weiteren Verlauf des Films werde ich immer HPSP benutzen, weil ich mir das persönlich besser merken kann als "Inhibitorisches postsynaptisches Potenzial". Aber beide Begriffe sind durchaus gleichberechtigt.

Hemmende Synapsen sind wichtig für unseren Körper, da sie der Gegenspieler zu den erregenden sind. Dadurch können Übererregungen verhindert werden, die im Extremfall zu Starrkrämpfen führen könnten. Synapsen liegen meist an den Dendriten oder am Zellkörper des Folgeneurons an, aber manchmal können sie auch am Ende des Axons vorkommen und regeln dort die Menge des freigesetzten Neurotransmitters. Zuerst soll eine erregende Synapse am Axonendköpfchen anliegen. Wenn ein Aktionspotenzial einläuft, sorgt diese erregende Synapse dafür, dass die Kaliumkanäle geschlossen werden, die für die Rückpolung der Membran zuständig sind. Das heißt, der Zustand des Ruhepotenzials wird viel später erreicht. Im Gegensatz zu einem normalen Aktionspotenzial hält dieses Aktionspotenzial viel länger an, und dadurch schüttet das Axonendknöpfchen viel mehr Neurotransmitter in den synaptischen Spalt. Eine hemmende Synapse sorgt dafür, dass im Axonendköpfchen zusätzliche Kaliumkanäle geöffnet werden. Das heißt, ein einkommendes Aktionspotenzial wird abgeschwächt, da ja die Membran negativer geladen ist. Daraus folgt, dass viel weniger Neurotransmitter in den synaptischen Spalt gegeben werden kann. Nun kommen wir zur Informationsverarbeitung. Als 1. musst du wissen, dass Aktionspotenziale nur im Axon der Nervenzelle entstehen können. weil es nur hier spannungsgesteuerte Natrium- und Kaliumkanäle gibt. Erregende postsynaptische Potenziale und hemmende postsynaptische Potenziale kommen in den Dendriten und am Zellkörper der Nervenzelle vor. Erregende bzw. hemmende postsynaptische Potenziale, die an der Synapse gebildet werden, breiten sich Richtung Zellkörper und Axonhügel aus. Sie werden nicht fortgeleitet, wie z. B. Aktionspotenziale. Die Höhe von erregenden postsynaptischen Potenzialen nimmt mit zunehmender Entfernung der Synapse ab.

Das heißt, eine einzige Synapse kann bei einem Folgeneuron noch keine Depolarisation im Axonhügel hervorrufen. Daher gibt es auch die räumliche Summation. Eine Nervenzelle besitzt viele erregende Synapsen. Und wenn davon mehrere erregt werden, summieren sich die einzelnen erregenden Potenziale. Wenn der Schwellenwert im Axonhügel erreicht wird, entsteht ein Aktionspotenzial, dass dann weitergeleitet wird.

Ist der zeitliche Abstand zwischen Aktionspotenzialen sehr kurz, d.h. es gibt eine sehr hohe Frequenz an Aktionspotenzialen, ist das erste erregende postsynaptische Potenzial noch nicht ganz abgefangen. Das heißt, es kann sich mit einem 2. erregenden Potenzial überlagern, das nennt man dann zeitliche Summation. Dadurch kommt es zu einer länger anhaltenden Depolarisation des Axonhügels. Und wenn der Schwellenwert überschritten ist, kann auch hier ein Aktionspotenzial weitergeleitet werden.

Jetzt musst du noch wissen, dass hemmende und erregende Potenziale gegensinnig sind, wie + und -, aber das konnte man sich ja schon fast denken. Der Axonhügel funktioniert dann wie ein Rechenzentrum, der die positive und negative Wirkung der Potenziale zusammenrechnet. Die wird dann in die Frequenz an neuen Aktionspotenzialen übersetzt, die dann im Axon weitergeleitet werden. Die Frequenz am neuen Aktionspotenzialen ist umso höher, je stärker der Axonhügel depolarisiert wurde.

Ich hoffe dieser Film konnte dir beim Lernen helfen und ich bedanke mich sehr bei dir für das Zusehen. Hoffentlich bis bald, Sabine.

5 Kommentare
  1. Hi, wie immer ein super informatives Video! Ich würde mich jedoch über ein bisschen mehr Aufgaben freuen.

    Von Tanja K., vor mehr als 2 Jahren
  2. Hallo :) Ja da hast du Recht. Das Alles-oder-nichts-Prinzip löst ein immer gleich starkes AP aus, dieses wandert dann unverändert bis zum Synapsenendknöpfchen. Eine Hemmende Synapse kann das Membranpotential im Endknöpfchen jedoch beeinflussen. So werden weniger Transmitter freigegeben und das EPSP (erregnde postsynaptische Potential) wird geringer ausfallen.

    Von Marcel S., vor etwa 6 Jahren
  3. Gilt nicht das Alles-oder-Nichts-Gesetz? Wenn doch, dann kann sich die Amplitude des APs nicht verringern? (s. Minute 3:44)

    Von Khangholi 1, vor etwa 6 Jahren
  4. endlich mal alles auf einen blick ;) tolle zusammenfassung!!

    Von Sinaida , vor mehr als 6 Jahren
  5. Danke fürs Video! :)

    Von Oksana B, vor mehr als 7 Jahren

Synapse – hemmende und erregende Synapsen Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Synapse – hemmende und erregende Synapsen kannst du es wiederholen und üben.

  • Benenne die jeweiligen Wirkungen von De- und Hyperpolarisation sowie der zeitlichen und räumlichen Summation.

    Tipps

    Bei einer Depolarisation strömen positiv geladene Natrium-Ionen in die Zelle ein.

    Bei einer Depolarisation können Aktionspotentiale entstehen, wenn ein Schwellenwert überschritten wird.

    Lösung

    Bei einer Depolarisation verändert sich die Membranspannung hin zu positiveren Werten.

    Bei einer Hyperpolarisation verändert sich die Membranspannung hin zu negativeren Werten.

    Ein EPSP (erregendes postsynaptisches Potential) löst eine Depolarisation an der postsynaptischen Membran aus.

    Ein HPSP (hemmendes postsynaptisches Potential) löst eine Hyperpolarisation an der postsynaptischen Membran aus.

    Bei der zeitlichen Summation kommen innerhalb einer kurzen Zeit viele APs von einer Synapse an.

    Bei der räumlichen Summation kommen mehrere APs von mehreren Synapsen an.

  • Beschreibe den Vorgang, der an einer hemmenden Synapse stattfindet.

    Tipps

    Calcium-Ionen wirken auf Vesikel.

    Lösung

    Ein Aktionspotential kommt an der hemmenden Synapse an.

    Durch das AP öffnen sich Calcium-Kanäle an der hemmenden Synapse.

    Calcium-Ionen strömen ein.

    Vesikel wandern zur präsynaptischen Membran und verschmelzen mit ihr.

    Neurotransmitter werden aus den Vesikeln in den synaptischen Spalt freigesetzt.

    Die Neurotransmitter binden an die Rezeptoren der postsynaptischen Membran.

    Ionenkanäle öffnen sich.

    Chlorid-Ionen strömen in die nachgeschaltete Zelle und Kalium-Ionen in den synaptischen Spalt.

    Das Ruhepotential an der postsynaptischen Membran wird negativer und es findet eine Hyperpolarisation statt.

    So entsteht ein hemmendes postsynaptisches Potential (HPSP).

  • Vergleiche EPSP und HPSP.

    Tipps

    Nach einem EPSP strömen positiv geladene Ionen in die Zelle ein.

    Lösung

    Ein EPSP ist ein erregendes postsynaptisches Potential. Eine erregende Synapse schüttet Neurotransmitter aus, die Natrium-Kanäle an der postsynaptischen Membran öffnen. Dadurch entsteht eine Depolarisation. Die Aktionspotentiale in der nachgeschalteten Nervenzelle können durch EPSPs verlängert werden.

    Ein HPSP ist ein hemmendes postsynaptisches Potential. Eine hemmende Synapse schüttet Neurotransmitter aus, die Chlorid-Kanäle an der postsynaptischen Membran öffnen. Dadurch wird sie hyperpolarisiert. Die Aktionspotentiale in der nachgeschalteten Nervenzelle können durch EPSPs abgeschwächt werden. So werden Übererregungen und Starrkrämpfe verhindert.

  • Interpretiere die vorliegenden Diagramme und Graphen der unterschwelligen Erregungen.

    Tipps

    Bei einer zeitlichen Summation kommen mindestens zwei Reize nacheinander an.

    „IPSI“ und „HPSP“ sind das Gleiche.

    Lösung

    Bei der räumlichen Summation summieren sich Potentiale in einer Nervenzelle, die von mehreren Synapsen gleichzeitig ankommen.

    Bei der zeitlichen Summation kommen kurz nacheinander Potentiale von einer Synapse an die Nervenzelle an. Die einzelnen Schübe werden aufsummiert.

    Ein AP entsteht nur bei Erreichen des Schwellenwertes. Dies kann durch ein einzelnes, starkes EPSP oder eine Summation geschehen.

    Ein AP kann nicht durch ein HPSP bzw. IPSP ausgelöst werden.

  • Nenne mindestens drei Eigenschaften des HPSP.

    Tipps

    HPSP wird auch mit IPSP als „inhibitorisches postsynaptisches Potential“ abgekürzt.

    Drei Aussagen über das HPSP sind richtig.

    Lösung

    HPSP bedeutet hemmendes postsynaptisches Potential.

    HPSP ist der Gegenspieler des EPSP (erregendes postsynaptisches Potential) und kann Starrkrämpfe verhindern.

    Ein HPSP kann Übererregungen verhindern.

    Ein HPSP führt zu einer Hyperpolarisation an der postsynaptischen Membran.

    HPSPs werden mit EPSPs am Axonhügel verrechnet. Wenn die HPSPs stärker sind, wird kein Aktionspotential ausgelöst.

  • Werte aus, wie erregende und hemmende Potentiale am Axonhügel verrechnet werden, wenn jene nahezu zeitgleich ankommen.

    Tipps

    Die postsynaptischen Potentiale in diesem Beispiel werden von mehreren Synapsen hervorgerufen.

    Lösung

    Der Axonhügel wird in Summe depolarisiert.

    Durch die räumliche Summation wird ein Aktionspotential im Neuron ausgelöst, wenn der Schwellenwert überschritten wird. Eine zeitliche Summation findet hier nicht statt, da die Potentiale von mehreren Synapsen ankommen.