有關突觸後電位變化之敘述，下列何者正確？

本題觀念：

本題考查的是突觸後電位 (Postsynaptic Potentials) 的基礎生理機制，特別是興奮性與抑制性突觸後電位的定義、離子機制以及動作電位產生的條件。

選項分析

• A. 興奮性衝動導致細胞膜電位過極化，稱為興奮性突觸後電位（EPSP）—— 錯誤

  • 興奮性突觸後電位 (EPSP) 的定義是使突觸後神經元的膜電位發生去極化 (Depolarization)，即電位變得較不負（例如從 -70mV 上升至 -60mV），使其更接近動作電位的閾值。
  • 過極化 (Hyperpolarization) 是指膜電位變得更負，這通常與抑制性電位有關。因此選項敘述剛好相反。

• B. 抑制性衝動引起細胞膜電位去極化，稱為抑制性突觸後電位（IPSP）—— 錯誤

  • 抑制性突觸後電位 (IPSP) 的作用是降低突觸後神經元產生動作電位的機率。這通常是透過使膜電位過極化 (Hyperpolarization)（例如從 -70mV 下降至 -80mV）或穩定在靜止電位來實現，使其遠離閾值。
  • 雖然在極少數特殊生理狀態下 IPSP 可能涉及去極化（Shunting inhibition），但一般定義上，抑制性衝動是引起過極化，而非去極化。因此選項敘述錯誤。

• C. 神經傳導物質、所結合的受體及作用的離子通道，決定突觸後細胞膜引起去極化或過極化 —— 正確

  • 突觸後電位的性質（興奮性或抑制性）並非單純由神經傳導物質決定，而是由**「神經傳導物質 + 受體 + 離子通道」的組合**決定。
  • 舉例：
    • 乙醯膽鹼 (ACh)：
      • 在骨骼肌的神經肌肉接合處，結合菸鹼型受體 (Nicotinic receptor)，開啟陽離子通道 ($Na^+/K^+$)，產生去極化 (EPSP)。
      • 在心臟的迷走神經末梢，結合毒蕈鹼型受體 (Muscarinic receptor)，開啟 $K^+$ 通道，產生過極化 (IPSP)，導致心跳變慢。
    • 這證實了突觸後的反應取決於受體及其偶聯的離子通道類型。

• D. 大部分情況下，單一興奮性脈衝就足夠促成動作電位產生 —— 錯誤

  • 單一個突觸前神經元的興奮性脈衝所產生的 EPSP 通常非常微弱（幅度約 0.5 ~ 1.0 mV），遠低於觸發動作電位所需的閾值（通常需要約 10-20 mV 的去極化）。
  • 要產生動作電位，通常需要透過加成作用 (Summation)：
    • 空間加成 (Spatial summation)：多個突觸同時輸入。
    • 時間加成 (Temporal summation)：單一突觸高頻率連續輸入。

答案解析

正確答案為 C。突觸後的反應（去極化或過極化）取決於特定的神經傳導物質與其特定受體結合後，開啟了何種離子通道（如 $Na^+$ 通道導致 EPSP，$Cl^-$ 或 $K^+$ 通道導致 IPSP）。

核心知識點

1. EPSP (Excitatory Postsynaptic Potential)：
   • 電位變化：去極化 (Depolarization)。
   • 機制：主要開啟 $Na^+$ 或 $Ca^{2+}$ 通道（陽離子內流）。
   • 功能：使膜電位接近閾值，增加動作電位產生機率。
2. IPSP (Inhibitory Postsynaptic Potential)：
   • 電位變化：過極化 (Hyperpolarization)。
   • 機制：主要開啟 $K^+$ 通道（$K^+$ 外流）或 $Cl^-$ 通道（$Cl^-$ 內流）。
   • 功能：使膜電位遠離閾值，降低動作電位產生機率。
3. 決定因素：同一種神經傳導物質在不同受體上可產生相反效果（如 ACh）。
4. 加成作用 (Summation)：單一 EPSP 通常不足以引發動作電位，需經由空間或時間加成。

參考資料

1. Purves D, et al. Neuroscience. 6th edition. Sunderland (MA): Sinauer Associates; 2018. Chapter 5, Synaptic Transmission.
2. Hall JE, Hall ME. Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology. 14th edition. Philadelphia (PA): Elsevier; 2021. Chapter 46, Organization of the Nervous System, Basic Functions of Synapses, and Neurotransmitters.