EPSP und IPSP
EPSP und IPSP sind Abkürzungen für Spannungen, die an der Zellmembran einer Nervenzelle entstehen. Sie beeinflussen dort die Signalweiterleitung. Was das genau bedeutet, erklären wir dir in dem Beitrag. Wenn du lieber zuhörst als selber zu lesen, schau dir doch einfach unser Video zu dem Thema an!
Inhaltsübersicht
EPSP und IPSP einfach erklärt
EPSP ist die Abkürzung für exzitatorisches postsynaptisches Potential (EPSP). Es beschreibt die positive Veränderung der Spannung in einer Nervenzelle. Dadurch wird die Nervenzelle erregt und die Signalweiterleitung gefördert.
Auf der anderen Seite gibt es das IPSP, also inhibitorisches postsynaptisches Potential (IPSP). Darunter verstehst du eine Abnahme der Spannung, die eine Nervenzelle hemmt und die Weiterleitung verhindert.
Deine Nervenzellen (Neuronen) sind also für die Weiterleitung von elektrischen Signalen (Erregungen) verantwortlich. Dafür müssen die Nervenzellen Erregungen auch untereinander übertragen. Das passiert an speziellen Kontaktstellen – den Synapsen . Dort kann es dann dazu kommen, dass die Weiterleitung des Signales entweder gehemmt oder gefördert wird. Das hängt vom jeweiligen Synapsentyp ab. Du unterscheidest zwischen erregenden und hemmenden Synapsen.
Exzitatorisches postsynaptisches Potential (EPSP)
Ein EPSP entsteht in einer exzitatorischen Synapse. Bei dem erregenden Potential steigt die Spannung in der postsynaptischen Zelle, also der Nervenzelle hinter dem synaptischen Spalt (Spalt zwischen Prä- und postsynaptischer Membran), an. Das bedeutet, die Spannung wird positiver. Bei einer Abnahme der negativen Spannung in einer Nervenzellen sprichst du auch von einer Depolarisierung.
Durch eine präsynaptische Erregung kommt es zum Einstrom von Botenstoffen (Neurotransmittern) in den synaptischen Spalt der erregenden Synapse. In der Membran des postsynaptischen Neurons befinden sich entsprechende Rezeptoren, also Andockstellen für die Botenstoffe. Wenn die Neurotransmitter nun an die Rezeptoren binden, kommt es zur Öffnung von Ionenkanälen. Im Fall des EPSPs öffnen sich Natriumionenkanäle. Daher strömen Natriumionen (Na+) in die Zelle und das Potential steigt an. Denn je mehr Natriumionen in der Zelle sind, desto höher ist dort die positive Ladung.
Je mehr Transmitter sich im synaptischen Spalt befinden, desto länger bleiben die Kanäle geöffnet. Daher ist dann auch die Erregung der Nervenzelle stärker.
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Inhibitorisches postsynaptisches Potential (IPSP)
An einer hemmenden Synapse kommt es zur Entstehung eines inhibitorischen postsynaptischen Potentials (IPSP). Dabei sinkt die Spannung der postsynaptischen Nervenzelle. Den Vorgang nennst du auch Hyperpolarisation. Unter einer Hyperpolarisation verstehst du das Sinken der Spannung unter den negativen Wert des Ruhepotentials . Als Ruhepotential bezeichnest du eine Spannung von ca. -70 mV, die in der Zelle in Ruhe herrscht.
Hierfür sind Kalium- und Chloridionenkanäle in der Nervenzellmembran verantwortlich. Auch sie werden durch Neurotransmitter im synaptischen Spalt geöffnet. Durch die Kaliumionenkanäle strömen dann positiv geladene K+-Ionen aus der Zelle heraus. Gleichzeitig strömen durch die Chloridionenkanäle negativ geladene Cl–-Ionen in die Zelle. Beide Effekte führen dazu, dass die Ladung innerhalb der Zelle negativer wird. Daher kann die Nervenzelle die Erregung nicht weiterleiten. Eine Nervenzelle, die keine Erregungen mehr weiterleitet, nennst du gehemmt.
EPSP IPSP
EPSP und IPSP haben also gegenteilige Effekte auf die Nervenzelle. Hier haben wir dir die wichtigsten Unterschiede noch einmal in einer Tabelle gegenübergestellt:
| EPSP | IPSP | |
| Wirkung | exzitatorisch / erregend | inhibitorisch / hemmend |
| Potentialänderung | Depolarisation | Hyperpolarisation |
| Ionen | Na+-Ionen | K+-, Cl–-Ionen |
EPSP und IPSP — häufigste Fragen
(ausklappen)
EPSP und IPSP — häufigste Fragen
(ausklappen)-
Wie merke ich mir schnell, ob ein EPSP das Membranpotential positiver oder negativer macht?Ein EPSP macht das Membranpotential positiver (Depolarisation). Merkhilfe: E wie erregend und „E“ wie „ein bisschen näher an der Erregungsschwelle“. Das passiert meist durch Na+-Einstrom, wodurch innen mehr positive Ladung entsteht.
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Was ist der Unterschied zwischen einem postsynaptischen Potential und einem Aktionspotential?Ein postsynaptisches Potential ist lokal und abgestuft, ein Aktionspotential ist alles-oder-nichts und breitet sich aus. Postsynaptische Potentiale entstehen an Synapsen und klingen mit der Entfernung ab. Aktionspotentiale starten am Axonhügel bei Schwellenüberschreitung und laufen entlang des Axons weiter.
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Wie können mehrere kleine EPSPs zusammen ein Aktionspotential auslösen?Mehrere kleine EPSPs können sich am Axonhügel summieren und so die Schwelle auslösen. Das klappt räumlich, wenn viele Synapsen gleichzeitig aktiv sind, oder zeitlich, wenn EPSPs schnell hintereinander kommen. Überschreitet die Summe etwa -50 mV, entsteht ein Aktionspotential.
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Welche typischen Denkfehler passieren bei EPSP und IPSP mit den Ionenströmen?Ein häufiger Denkfehler ist: „positiv rein heißt immer EPSP, negativ rein immer IPSP“. Entscheidend ist, ob das Membranpotential zur Schwelle hin verschoben wird. Außerdem wird oft Ein- und Ausstrom verwechselt: Bei IPSP kann K+ ausströmen oder Cl- einströmen, beides macht innen negativer.
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Warum kann ein IPSP auch dann hemmend wirken, wenn es das Membranpotential kaum verändert?Ein IPSP kann hemmend wirken, weil es die Membranleitfähigkeit erhöht und EPSPs „kurzschließt“ (shunting inhibition). Dabei öffnen sich oft Cl–Kanäle, sodass eingehende erregende Ströme weniger Spannung aufbauen. Das Membranpotential bleibt ähnlich, aber die Chance auf Schwellenüberschreitung sinkt.
Zusammenhang Aktionspotential
Eine Nervenzelle ist mit ihren Dendriten (bäumchenartiger Fortsatz der Nervenzelle) jedoch nicht nur mit einer einzigen, sondern mit sehr vielen anderen Nervenzellen verbunden. Die Synapsen können dabei jeweils erregend oder hemmend sein. Das führt dazu, dass eine neuronale Verrechnung notwendig wird.
Das bedeutet, dass es am Axonhügel des Neurons zu einer Summation aller Potentiale (alle Potentiale zusammengerechnet) kommt. Wenn dabei ein Schwellenwert von ungefähr -50 mV überschritten wird, wird ein sogenanntes Aktionspotential ausgelöst. Das ist notwendig, damit die Nervenzelle das elektrische Signal entlang ihres Axons bis zur nächsten Nervenzelle weiterleiten kann. Schau dir unbedingt auch unser Video zum Aktionspotential an! Dort erklären wir dir, wie es zustande kommt und wie der Kurvenverlauf aussieht.
