Может ли один аксон передавать несколько одновременных потенциалов действия?

Мне не удалось найти ни одного исследования, которое указывало бы на то, может ли один аксон нейрона или нервной клетки проводить несколько одновременных (т. е. пространственно разделенных) потенциалов действия. Я знаю, что у многих нейронов рефрактерные периоды исключают такую ​​возможность, однако в некоторых случаях задержки по аксонам достаточно велики.

Так ли это? Можете ли вы указать мне какие-либо цитаты, подтверждающие ваш ответ?

Да, но есть верхняя граница максимального количества энергии на аксон. Нет никаких эмпирических доказательств того, какой точный энергетический спектр может удерживать каждый аксон. Это также покажет вам, какие потенциалы действия может распространять или удерживать аксон. Там нет достаточной технологии визуализации, которую можно было бы использовать для проведения некоторых исследований.

Ответы (2)

Когда вы говорите о нескольких одновременных потенциалах действия, я предполагаю, что стимулы для всех из них перекрываются во времени. В этом случае нейрон может интегрировать различные раздражители и запускать потенциал действия. Из множества раздражителей одни могут быть возбуждающими, а другие тормозными. Чистым ответом будет интеграция всех сигналов [ ссылка ] .

Однако, если в стимулах есть разрыв, клетка может не реагировать так, как это было бы в ее рефрактерный период (что происходит до тех пор, пока уровни ионов не вернутся к исходному состоянию и не восстановится мембранный потенциал).

Могут быть длительные задержки, которые зависят от различных факторов, таких как дефицит ионов, дефицит АТФ (АТФ необходим для Na + /K + АТФазы) или нейропатологических состояний. В случае передачи нервных сигналов по многим нейронам синапсы могут страдать от синаптической усталости , которая возникает из-за истощения нейротрансмиттеров.

РЕДАКТИРОВАТЬ :

Максимальная скорость распространения ПД/скорость проводимости нерва = ~120 м/с (не удается найти первоисточник. Из Википедии )

Самый длинный миелинизированный аксон (седалищный нерв у человека) = ~ 1 м

Время, необходимое для достижения синапса = ~ 8 мс

Время, необходимое для реполяризации = ~ 5 мкс

Таким образом, возможны множественные потенциалы действия (~ 160) (давайте назовем это ситуацией-X).

Гигантский аксон кальмара составляет ~ 500 мкм. Я считаю, что он также немиелинизированный. В этом случае, если NCV меньше 100 м/с, может произойти ситуация-X. NCV может опускаться до 0,5 м / с (опять же, ссылка на википедию, поскольку я не могу найти первоисточник).

Сказав это, ситуация-X также может вызвать синаптическое утомление, если скорость срабатывания (частота AP) превышает определенное значение. Это значение будет зависеть от того, сколько нейротрансмиттера высвобождается на AP, сколько находится в хранилище и скорости поглощения.

«стимулы для всех из них перекрываются во времени» ... это неправильная идея. речь идет не о суммировании стимулов, а о продукции ПД в короткой последовательности, которые одновременно распространяются в одной и той же клетке (очевидно, с некоторым пространственным расстоянием). Также в вопросе обсуждаются рефрактерные периоды.
@watsonic Ааа. Вы имеете в виду, что если в длинном аксоне первая точка доступа еще не достигла синапса, а область сомы/дендрита уже реполяризована?
да, например. или один AP на аксоне проксимальнее сомы и один дистальный.
@watsonic смотрите правку. Я надеюсь, что это отвечает на ваш вопрос.

Не понимаю, почему бы и нет, раз натриевые и калиевые каналы вдоль аксона вернулись в состояние покоя. Но я не знаю жесткого цитирования. Я бы посоветовал поискать в недавней литературе по оптогенетике, где исследователи возбуждают аксоны и аксональные окончания с помощью каналородопсина. Люди, скорее всего, имеют количественные потенциалы действия для различной продолжительности и интенсивности освещения, и вы можете судить по максимальной частоте возбуждения, насколько возможны несколько одновременных импульсов.

Кроме того, скорее всего, можно вызвать антидромный спайк, в то время как нейрон запускает ортодромный спайк. Не совсем то, что вы спросили, но близко.

Антидромные электрически вызванные потенциалы плюс нормальные физиологические реакции :) - Хорошая мысль!