Действительно, в этом высвобождении нейротрансмиттера и заключается смысл существования [в оригинале - raison d'être] пресинаптических вольтажных N и P/Q каналов. Когда нервный импульс вторгается в пресинаптическую область, это вызывает изменение заряда через мембрану, в свою очередь, открывая VSCC, позволяя входить кальцию; это дает возможность синаптическим везикулам погружаться в пресинаптическую мембрану и сливатся с ней, выбрасывая нейротрансмиттер в синапс для осуществления нейропередачи (Рисунки 3-25 и 3-26). Это преобразование электрического импульса в химическое сообщение активируется кальцием и иногда называется сопряжением возбуждение-секреция.

Считается, что противосудорожные средства действуют на различных VSSC и VSCC, и будут подробно обсуждаться дальше в соответствующих клинических главах. Многие из этих антиконвульсантов имеют несколько применений в психофармакологии, от хронической боли до мигрени, от биполярной мании к биполярной депрессии, и, возможно, как анксиолитики и дополнительные средства для сна. Специфические применения и более подробная информация о гипотетических механизмах действия подробно излагается в клинических главах, посвященным различным психиатрическим расстройствам.

Ионные каналы и нейротрансмиссия

Несмотря на то, что различные подтипы лиганд-ионных и вольтажных ионных каналов представлены отдельно, реальность такова, что во время нейротрансмиссии они работают совместно. Когда действия всех этих ионных каналов хорошо организованы, мозговая коммуникация становится магическим сочетанием электрических и химических сообщений, обеспечиваемых ионными каналами. Скоординированные действия ионных каналов при нейропередаче показаны на Рисунках 3-25 и 3-26.

Начало химической нейротрансмиссии за счет способности нейронов интегрировать все свои вводы и затем перевести их в электрический импульс, представлено в Главе 1. Теперь мы покажем, как ионные каналы участвуют в этом процессе. Сперва нейрон получает и интегрирует свои вводы от других нейронов, после он кодирует их в потенциал действия, затем нервный импульс отправляется по аксону через вольтажные натриевые каналы, которые расположены вдоль линии аксона (Рисунок 3-25).

Потенциал действия можно описать как зажигание фитиля, сгорающего в направлении от инициирующего сегмента аксона к аксональной терминали. Движение от горящего края фитиля выполняются последовательно в отношении VSSC, которые открываются один за другим, позволяя натрию заходить в нейрон, затем электрический импульс переносится на следующий VSSC по линии (Рисунок 3-25). Когда электрический импульс достигает аксональной терминали, он встречает вольтажные кальциевые каналы в пресинаптической нейрональной мембране, с уже заряженными синаптическими везикулами, готовы к стрельбе (смотрите аксональную терминаль нейрона A на Рисунке 3-25).

Когда электрический импульс обнаруживается вольтметром вольтажного кальциевого канала, он открывает кальциевый канал, позволяя кальцию войти, и раз! -нейротрансмиттер высвобождается, как облако синаптических химикалий из пресинаптического аксона через сопряжение возбуждение-секреция (смотрите аксональную терминаль нейрона А на Рисунке 3-25 и увеличенные иллюстрации на Рисунке 3-26). Детали процесса сопряжения возбуждение-секреция показаны на Рисунке 3-26, начиная с потенциала действия вторгающегося в пресинаптическую терминаль с закрытым VSSC, а также расположенным рядом закрытым, но уравновешенным VSCC удерживающим силок с синаптической везикулой (Рисунок 3-26A). Когда нервный импульс поступает в аксон, он сначала попадает на VSSC как волна положительного заряда натрия, подающаяся открытием восходящих натриевых каналов, которые обнаруживаются вольтметром натриевого канала (Рисунок 3-26В). Это открывает последний изображенный канал натрия, что позволяет натрию войти (Рисунок 3-26C). Последующий вход натрия измененяет электрический заряд вблизи кальциевого канала; затем это определяется вольтметром VSCC (Рисунок 3-26D). Затем открывается кальциевый канал (Рисунок 3-26E). В этот момент химическая нейропередача уже необратимо инициированная и стартует перевод электрического сообщения в химическое. Вход кальция через VSCC теперь увеличивает локальные концентрации этого иона в окрестностях VSCC, синаптической везикуле, и аппарате высвобождения нейротрансмиттера (Рисунок 3-26F). Это позволяет синаптической везикуле состыковаться с пресинаптической мембраной, затем слится с ней и выбросить нейротрансмиттер из мембраны в синапс (Рисунок 3-26G). Этот удивительный процесс происходит почти мгновенно и одновременно на многих VSCC, выбрасывающих медиаторы из многих синаптических везикул.