Potential changes in the crayfish motor nerve terminal during repetitive stimulation

ZusammenfassungAm Öffnermuskel der Krebsschere wurde mit extracellulären Mikroelektroden von Endigungen der motorischen Nervenfasern abgeleitet. Die Änderungen der Potentialschwankungen der Nervenendigung, der e.n.t.p., bei Reizfrequenzen zwischen 1/sec und 40/sec wurden untersucht. Es sollte geklärt werden, ob Vergrößerungen der e.n.t.p. die erhöhte Freisetzung von Überträgerstoff während der Bahnung bewirken.Bei Erhöhung der Reizfrequenz nehmen die postsynaptischen Potentiale immer zu. Diphasische e.n.t.p. dagegen werden bei Frequenzerhöhung kleiner. Ebenso nimmt das vom motorischen Nerven registrierte extracelluläre Aktionspotential ab. Bei erhöhter Frequenz verringert sich auch die Leitungsgeschwindigkeit in der motorischen Nervenfaser. Dieses Verhalten des Nerven kann durch Depolarisation (negative Nachpotentiale) bei höheren Erregungsfrequenzen gedeutet werden.Im Gegensatz zur Reaktion des Nerven nehmen monophasisch positive e.n.t.p. bei Frequenzerhöhung immer zu, die Amplitude dieser Potentiale kann sich von 1/sec–40/sec vervielfachen. Die positiven e.n.t.p. werden mit großer Wahrscheinlichkeit von der äußersten Nervenendigung abgeleitet, sie entstehen durch elektrotonische Ausbreitung der Erregung in die Endigung. Die Zunahme der positiven e.n.t.p. bei Frequenzsteigerung zeigt also eine vergrößerte Depolarisation der Nervenendigung an. Im untersuchten Frequenzbereich ist die Amplitude der positiven e.n.t.p. etwa proportional der Amplitude der an der gleichen Synapse gemessenen postsynaptischen Potentiale. Sehr wahrscheinlich ist also die erhöhte präsynaptische Potentialänderung die Ursache für die vermehrte Ausschüttung von Überträgerstoff.SummaryBy means of extracellular microelectrodes potential changes were recorded from the terminal region of motor nerve fibers in the neuromuscular junction. The influence of frequencies of stimulation between 1/sec and 40/sec on these excitatory nerve terminal potentials (e.n.t.p.s) was analyzed.Postsynaptic potentials always increased with frequency of stimulation. The amplitude of diphasic e.n.t.p.s, however, was reduced at higher stimulation rates. Similarly the extracellularly recorded action potential in the motor nerve fiber is reduced, and its velocity of conduction is slowed. This behavior of the nerve fiber may be explained by depolarisation (negative afterpotentials) at increased rates of stimulation.Contrary to the reaction of the nerve fiber monophasic positive e.n.t.p.s always increased with frequency of stimulation, the change in amplitude of these e.n.t.p.s between 1/sec and 40/sec often exceeds 100%. It must be assumed that positive e.n.t.p.s are recorded from the ultimate terminal, and are generated by electrotonic spread of excitation into the terminal. The increase of positive e.n.t.p.s with frequency thus signals an increased depolarisation of the nerve terminal.The amplitude of positive e.n.t.p.s is about proportional to the average size of postsynaptic potentials in the range of frequencies studied. It seems very probable that the presynaptic potential variations with frequency of stimulation to a great extent determine the output of transmitter substance, i.e. increased potential changes in the terminal are the basis of facilitation.