Entwicklungsveränderungen im inneren Strom des Aktionspotenzials von Rohon-Beard-Neuronen

Rohon-Beard-Zellen im Rückenmark von Xenopus-Küken wurden in Tieren vom frühen Neuralrohr bis zu frei schwimmenden Larvenstadien untersucht. Der Beginn und die weitere Entwicklung der elektrischen Erregbarkeit dieser Neuronen wurden in verschiedenen ionischen Umgebungen untersucht, um die ionischen Spezies zu bestimmen, die den inneren Strom des Aktionspotenzials tragen. 2. Die Zellen erscheinen in frühen Stadien (Nieuwkoop & Faber Stadien 18–20) nicht erregbar und erzeugen keine Aktionspotenziale bei depolarisierenden Stromimpulsen. 3. Das Aktionspotenzial wird erstmals im Stadium 20 aufgezeichnet. (A) Der innere Strom wird in den Stadien 20–25 durch Ca 2+ getragen, da er durch mM-Mengen von La 3+, Co 2+ oder Mn 2+ blockiert wird und nicht durch die Entfernung von Na + oder die Zugabe von Tetrodotoxin (TTX) beeinflusst wird. (B) Das Aktionspotenzial ist ein erhöhtes Plateau von langer Dauer (Durchschnitt 190 ms in den Stadien 20–22). Die Dauer nimmt exponentiell bei wiederholter Stimulation ab. (C) Die spezifische Ca 2+-Leitfähigkeit (g Ca) zu Beginn des Plateaus des Aktionspotenzials beträgt 2·6 × 10 −4 mho/cm 2 . Berechnungen zeigen, dass ein einzelnes Aktionspotenzial Ca 2+ 1 um mehr als das 100-fache erhöht. 4. In späteren Zeiten (Stadium 25–40) wird der innere Strom des Aktionspotenzials sowohl von Na + als auch von Ca 2+ getragen: das Aktionspotenzial hat zwei Komponenten, einen anfänglichen Spike, der durch die Entfernung von Na + oder die Zugabe von TTX blockiert wird, gefolgt von einem Plateau, das durch La 3+, Co 2+ oder Mn 2+ blockiert wird. 5. Schließlich (Stadien 40–51) wird der innere Strom hauptsächlich von Na + getragen, da das Aktionspotenzial nur durch die Entfernung von Na + oder die Zugabe von TTX blockiert wird, und der Overshoot stimmt mit der Vorhersage der Nernst-Gleichung für eine Na-selektive Membran überein. Wenn der äußere Stromkanal blockiert wird und die Zellen Na-freien Lösungen ausgesetzt sind, waren 67 % der Zellen in den zuletzt untersuchten Stadien nicht in der Lage, Aktionspotenziale zu erzeugen, bei denen der innere Strom von zweiwertigen Kationen getragen wird. 6. Die Dauer des Aktionspotenzials nimmt während der Entwicklung von einem Maximum von etwa 1000 ms auf etwa 1 ms ab. Der maximale Eingangswiderstand (R in) nimmt von ca. 1000 auf 100 MΩ ab. 7. Das Calcium-Aktionspotenzial könnte eine Rolle in der Entwicklung der Erregbarkeit und dem Wachstum der Neuronen spielen.