Potenziale di inversione

In ogni sinapsi chimica rapida una o più specie di ioni trasferisce corrente attraverso la membrana postsinaptica e la variazione del potenziale di membrana che ne consegue determina se la sinapsi è eccitatoria o inibitoria. Se prendiamo come riferimento una sinapsi in cui solo una specie ionica, X, conduce la corrente sinaptica, vedremo che man mano che il potenziale di membrana, Vm, si sposta verso il potenziale di equilibrio, Ex, la forza motrice agente su X (Vm-Ex) diminuirà. 
Quando Vm=Ex, il flusso di corrente transmembrana si annulla, anche se i canali continuano ad essere aperti, poiché è nulla la forza motrice agente sugli ioni X. Se ora regoliamo, sperimentalmente, il valore di Vm sull'altro lato rispetto a Ex, la corrente ricomincerà nuovamente a fluire, perché Vm-Ex sarà ancora diverso da zero, ma il segno risulta cambiato, indicando che la forza motrice è diretta ora in direzione opposta. Di conseguenza, X fluirà attraverso i canali in direzione opposta rispetto alla situazione precedente.
Poiché la direzione della corrente ionica ed il segno del potenziale postsinaptico si invertono quando Vm passa da un lato all'altro di Ex, quest'ultimo è detto potenziale di inversione, Einv. 

Quando i canali sinaptici si aprono, la corrente sinaptica provoca lo spostamento di Vm verso Einv della corrente. Il potenziale di inversione è una proprietà che si è dimostrata molto utile per capire come gli ioni trasportino la corrente. Comunque, questo tipo di potenziale dipende dalle concentrazioni e dalla permeabilità relative di tutti gli ioni coinvolti. Detto questo, possiamo dire che ogni evento sinaptico che accresce la probabilità di innesco di un potenziale d'azione nella cellula postsinaptica viene detto potenziale postsinaptico eccitatorio (ppe); al contrario, ogni evento sinaptico che riduce la probabilità che un potenziale d'azione insorga nella cellula postsinaptica è un potenziale postsinaptico inibitorio (ppi). Se il potenziale di inversione di una corrente sinaptica è più positivo della soglia della cellula postsinaptica, allora quella sinapsi è eccitatoria. 
Se invece Einv è più negativo della soglia, la sinapsi è inibitoria. Nelle sinapsi chimiche rapide, le correnti eccitatorie fluiscono tipicamente attraverso i canali permeabili al Na+ o al Ca2+, mentre, le correnti sinaptiche inibitorie sono tipicamente riconducibili ai flussi ionici attraverso i canali per il K+ o per il Cl-. Si deve, comunque, notare che non vi è nulla di intrinsecamente eccitatorio o inibitorio in ogni particolare sostanza neurotrasmettitrice. Sono infatti le proprietà dei canali attivati dal neurotrasmettitore ed il tipo di ioni che fluiscono attraverso questi canali che determinano il tipo di risposta nella cellula postsinaptica. Per fare un esempio, l'acetilcolina è un neurotrasmettitore eccitatorio nella giunzione neuromuscolare dei vertebrati, dove determina l'apertura dei canali che determinano il passaggio per il sodio e il potassio. Al contrario, la stessa acetilcolina esercita un'azione inibitoria a livello delle terminazioni dei neuroni parasimpatici che innervano il cuore dei vertebrati, dove ad essere attivati sono i canali ionici selettivi per il K+.