Gradierte synaptische Übertragung an der neuromuskulären Verbindung von Caenorhabditis elegans

Die meisten Neurotransmissionen werden durch Aktionspotentiale vermittelt, während sensorische Neuronen elektrische Signale passiv fortpflanzen und Neurotransmitter in einem graduellen Maß abgeben. Hier zeigen wir, dass die neuromuskulären Verbindungen von Caenorhabditis elegans Neurotransmitter in gradueller Weise freisetzen. Als motorische Neuronen durch Lichtaktivierung von Channelrhodopsin-2 depolarisiert wurden, skalierten die ausgelösten postsynaptischen Ströme mit der Stärke der Stimulation. Als motorische Neuronen durch Lichtaktivierung von Halorhodopsin hyperpolarisiert wurden, wurde die tonische Freisetzung von synaptischen Vesikeln verringert. Diese Daten deuten darauf hin, dass sowohl die ausgelöste als auch die tonische Neurotransmitterfreisetzung graduell als Reaktion auf das Membranpotential erfolgt. Acetylcholin-Synapsen werden durch hochfrequente Stimulation deprimiert, teilweise aufgrund der Desensibilisierung des nikotinsensitiven ACR-16-Rezeptors. Im Gegensatz dazu erleichtern GABA-Synapsen, bevor sie deprimiert werden. Gradierte Übertragung und Plastizität verleihen diesen Synapsen einen breiten dynamischen Bereich. Gradierte Freisetzung überträgt präzise die Stimulationsintensität, selbst hyperpolarisierende Eingaben. Synaptische Plastizität verändert das Gleichgewicht zwischen exzitatorischen und inhibitorischen Eingaben in die Muskulatur auf eine nutzungsabhängige Weise.