Imbalance of Neuronal Excitability as a Cause of Psychic Disorder

Abstract

Electrical activity of neurons is characterized by an equilibrium between excitation and inhibition, maintained by negative feedback mechanisms at the cellular, synaptic and neurohumoral level. A central mechanism is the interaction between excitatory calcium currents and inhibitory potassium currents, linked by intracellular calcium concentration. These conductances are located in the somato-dendritic part of the neuron and fundamentally influence spontaneous activity and the processing of synaptic input.

The electrical equilibrium is altered by different neuromodulators, such as biogenic amines, peptides, and steroids and by several drugs. Neuromodulatory desequilibration towards increased excitability may occur task-related in a transient way or in a cascade of desequilibrating and partially compensating mechanisms, producing distinct grades of functional impairment. Pharmacotherapeutic principles interfere with this process. It is postulated, that the imbalance between excitation and inhibition is a central factor in the origin of psychic disorder.

Zusammenfassung

Die elektrische Aktivität von Nervenzellen wird durch das funktionelle Gleichgewicht erregender (Na, Ca) und hemmender (K, Cl) Ionenströme durch die Zellmembran bestimmt. Beide Komponenten der Membranleitfähigkeit stehen in engem zeitlichen Zusammenhang, indem einer Erregung eine ihr in Größe und Dauer entsprechende Hemmung folgt. Solche Mechanismen negativer Rückkopplung lassen sich auf zellulärer, synaptischer und neurohumoraler Ebene finden. Eine besondere Rolle spielt die kalziumabhängige Kalium-Leitfähigkeit, die sich besonders in den großen, in andere Hirnareale projizierenden Pyramidenzellen findet.

Das Erregungsgleichgewicht wird durch verschiedene Neuromodulatoren - biogene Amine, Peptide, Steroide - moduliert. Neuromodulation kann als normaler, vorübergehender Mechanismus angesehen werden, z. B. in Abhängigkeit bestimmter an den Organismus gestellter Aufgaben. Das Gleichgewicht kann sich aber auch längerfristig in Richtung auf eine gesteigerte Erregbarkeit verschieben, wenn hemmende Mechanismen unterdrückt werden. Da neuronale Hemmung meist durch verschiedene, kompensatorische Sicherheit gewährleistende Mechanismen garantiert wird, kann eine Kaskade stufenweise zunehmender Pathophysiologie postuliert werden. Es konnte gezeigt werden, daß viele Psychopharmaka solche Vorgänge auf unterschiedliche Weise beeinflussen können. Als Hypothese wird vorgeschlagen, daß das Ungleichgewicht zwischen erregenden und hemmenden Mechanismen ein zentrales Prinzip bei der Entstehung seelischer Erkrankungen und Zielfunktion verschiedener Behandlungswege sei.