معلومة

كيف يتواصل المشبك المثبط مع جسم خلية الخلايا العصبية؟

كيف يتواصل المشبك المثبط مع جسم خلية الخلايا العصبية؟



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أتخيل خلية عصبية على أنها تحتوي على عدة أشجار من التشعبات متصلة بجسم الخلية مع محوار واحد يغادر جسم الخلية. أعتقد أن جسم الخلية بالقرب من جذر المحور العصبي يتخذ قرارًا بإطلاق أو عدم إطلاق جهد فعل.

  • إذا كان للخلايا العصبية كل من المشابك المثيرة والمثبطة في أشجار التغصنات ، فكيف تتواصل مع جسم الخلية؟

  • هل ينتقل شيء مثل جهد الفعل عبر الأشجار المتغصنة إلى جسم الخلية؟

  • ما هو الفرق بين الإشارات الاستثارة والتثبيطية التي يتم إرسالها؟


من تعليقك إلى إجابة نيكو الجيدة ، يبدو أن سؤالك يتعلق حقًا بكيفية انتشار إمكانات التشابك من خلال التشعبات.

من الناحية القانونية ، تنتقل الإمكانات المشبكية بشكل سلبي على طول الأغشية ويتم وصفها بواسطة نظرية الكابلات. تصف معادلة الكبل كيف سيتغير الجهد بمرور الوقت والمساحة على طول الكابل. تم تطوير النظرية في الأصل من أجل تحلل الإشارة في كبلات التلغراف عبر المحيط الأطلسي ، لكن المبدأ ينطبق على طول الغشاء المستقل عن الجهد مثل التغصنات.

النقطة الأساسية هي أن التغيير المحتمل "يراه" جسم الخلية يكون يختلف عن التغيير المحتمل الذي يمكن رؤيته محليًا في موقع المشبك نفسه. في الواقع ، يتحلل الجهد بشكل كبير مع زيادة المسافة من المشبك. يخضع مدى انحلال الإشارة للمقاومة المحورية (تتأثر بقطر شجيري) ، ومقاومة الغشاء ، وسعة الغشاء ، ونمط التفرع. إن بيئة النمذجة العصبية الشائعة التي تسمى NEURON هي في الأساس حل رائع لمعادلة الكبل.

ستلاحظ أن نتيجة اضمحلال الإشارة هي أن الموقع المشبكي مهم كثيرًا. بالنظر إلى الإمكانات المشبكية المتطابقة ، فإن المشبك البعيد جدًا سيكون له تأثير أقل بكثير على سوما من التشعب الأقرب. في بعض الأحيان ، يتم تحجيم نقاط القوة المتشابكة للتعويض عن مشكلة الموقع هذه (سيكون للمشبك البعيدة تغيير محتمل محلي أكبر بكثير). تستفيد العديد من نقاط الاشتباك العصبي المثبطة من اعتماد هذا الموقع وتقع بالقرب من سوما لتعمل بمثابة تحويلات لجميع الإشارات القادمة من الشجرة التغصنية. عند تنشيطه ، فإن المشبك المثبط سيقلل من مقاومة الغشاء المحلي وبالتالي يقلل من استثارة الخلية.

أخيرًا ، سألاحظ أنه على الرغم من أننا غالبًا ما نتحدث عن التشعبات على أنها موصلات سلبية ، إلا أن التشعبات في الواقع نشطة جدًا ولديها العديد من القنوات التي تعتمد على الجهد. إن الظواهر المعتمدة على الجهد في التغصنات تعقد استخدام نظرية الكبل النقي لفهم ديناميات الإمكانات المتشابكة. ومع ذلك ، لا تزال نظرية الكابلات هي الأساس الأساسي الذي يبنى عليه فهمنا المتزايد للتغصنات النشطة.


المشبك المثبط يعمل تمامًا مثل الإثارة!

عندما تشتعل عصبون ما قبل المشبكي فإنه سيطلق ناقل عصبي في نهايته (محطاته). يمكن أن يكون هذا الناقل العصبي مثيرًا أو مثبطًا ، ويكون المثير الرئيسي في الجهاز العصبي المركزي هو الغلوتامات والمثبط الرئيسي GABA.*

GABA و Glu بعيدان عن كونهما الناقلات العصبية الوحيدة في الدماغ ، إنهما مجرد مثال كلاسيكي ، لذلك سنلتزم بهما. عندما يتم تحرير الناقل العصبي فإنه يرتبط بمستقبلات على الخلايا العصبية بعد المشبكي (بشرط ، بالطبع ، أن الخلايا العصبية بعد المشبكية تعبر عن هذه المستقبلات).

توجد العديد من مستقبلات GABA و Glu ، كلاهما مؤثر على التقلص (أي مستقبلات القناة التي تسمح للأيونات بالتدفق عبر الغشاء عند ارتباط اللجند) والمستقبلات الأيضية (أي المستقبلات التي تنشط مسارًا داخل الخلايا لا يفعل ذلك. في حد ذاته بدء تدفق الأيونات ، ولكن هذا يمكن أن يحفزه أو يمنعه بشكل غير مباشر). من أجل التبسيط ، سنلتزم بالمستقبلات المؤينة.

يرتبط Glu بثلاثة أنواع من المستقبلات المؤثرة على الأيونات: مستقبلات AMPA و NMDA و kainate. هذه لها خصائص / حركيات مختلفة ، لكن خلاصة القول هي أنها تسمح للكاتيونات (أيونات موجبة الشحنة ، مثل Na + و Ca ++) في الخلية. عندما يحدث هذا ، يحدث نزع الاستقطاب بعد المشبكي ، والذي يسمى EPSP (إمكانات ما بعد التشابك المثيرة).
لذلك ، إذا كانت إمكانات الغشاء الساكن ، على سبيل المثال ، -57 مللي فولت ، فستصبح ، على سبيل المثال -52 مللي فولت. هذا يعني أنه إذا كانت العتبة المحتملة لإطلاق جهد فعل هي -43 مللي فولت ، فإن الخلية التي احتاجت أولاً إلى إزالة استقطاب 14 مللي فولت لإطلاقها الآن ستحتاج إلى إزالة استقطاب 9 مللي فولت. إذا كان مجموع EPSP اللاحق ، فيمكنهم إزالة استقطاب الخلية بشكل كافٍ للوصول إلى العتبة وترك الخلية تنطلق.

هذه الصورة من ويكيبيديا تفسيرية ذاتية تمامًا: في هذه الحالة ، تولدت 3 أحداث متشابكة 3 EPSPs تم تلخيصها ، مما يجعل الخلية خالية من الاستقطاب بما يكفي للوصول إلى عتبة الإمكانات ، وتوليد جهد فعل ، والذي سينتشر بعد ذلك إلى جسم الخلية.

من ناحية أخرى ، يرتبط GABA بمستقبل GABA-A ، وهو قناة كلوريد. في معظم الحالات ، عند ربط GABA ، يتيح GABA-A لـ Cl- في الخلية ، مما يؤدي إلى احتكارها بشكل فعال وتوليد IPSP (إمكانات ما بعد المشبكية المثبطة). الوضع هو نفسه (لكن عكس) لـ Glu ، ولكن هذه المرة ، تصبح الإمكانات أكثر سلبية.

يمكن أن يحدث EPSP و IPSP في نفس الوقت: حيث يمكن أن يتفاوتوا في التردد والشدة اعتمادًا على تردد إطلاق النار ونمط إطلاق الخلايا العصبية قبل المشبكية ، يمكن تحقيق نطاق مستمر إلى حد كبير من الفولتية في الخلايا العصبية بعد المشبكي.

تأتي عناصر التحكم الأخرى في هذه العملية من المستقبلات الأيضية التي يمكنها ، على سبيل المثال ، [de] فسفوريلات (إضافة أو إزالة مجموعة فوسفات) القنوات الأيونية التي تعدل نفاذية للأيونات أو من الحركية المختلفة للقنوات المختلفة (على سبيل المثال ، تبقى قنوات معينة مفتوحة من أجل لفترة أطول أو تفتح بطريقة متأخرة ، إلخ) ، مما يسمح بضبط النظام.


*أنا أقوم بتعميم شامل هنا. الناقل العصبي ليس مثيرًا أو مثبطًا في حد ذاته، ذلك يعتمد على السياق. على سبيل المثال ، توجد نقاط الاشتباك العصبي GABA المثيرة.


Calsyntenin-3 ، وهو كاديرين غير نمطي ، يثبط المشابك العصبية للخلايا النجمية والسلة المثبطة ولكنه يعزز المشابك المثيرة للألياف الموازية في المخيخ

يساهم الكاديرين في تنظيم جميع الأنسجة تقريبًا ، لكن وظائف العديد من الكاديرينات المحفوظة تطوريًا ، بما في ذلك تلك الخاصة بالكالسينتينين ، تظل غامضة. بشكل محير ، تم اقتراح وظيفتين متميزتين غير متداخلة لـ calsyntenins: مثل روابط neurexin بعد المشبكية في تكوين المشبك ، أو كمحولات قبل المشبكي للنقل الحويصلي بوساطة كينيسين. هنا ، نوضح أن الحذف الحاد بوساطة CRISPR لـ calsyntenin-3 في خلايا Purkinje المخيخية في الجسم الحي يسبب انخفاضًا كبيرًا في المشابك المثبطة ، ولكن زيادة قوية بشكل مدهش في المشابك المثيرة للألياف المتوازية. لم يتم الكشف عن أي تغييرات في البنية التغصنية لخلايا بركنجي أو في مشابك الألياف المتسلقة. وبالتالي ، من خلال تعزيز تكوين نوع مثير من المشابك وتقليل تكوين نوع مثبط من المشابك العصبية في نفس العصبون ، يعمل calsyntenin-3 كجزيء التصاق ما بعد المشبكي الذي ينظم التوازن الاستثاري / المثبط في خلايا بركنجي. لم يلاحظ سابقًا أي وظيفة متعارضة مماثلة لجزيء التصاق متشابك ، مما يشير إلى نموذج جديد للتنظيم التشابكي.


انتقال النبضات العصبية داخل الخلايا العصبية

لكي يعمل الجهاز العصبي ، يجب أن تكون الخلايا العصبية قادرة على إرسال واستقبال الإشارات. هذه الإشارات ممكنة لأن كل خلية عصبية لديها غشاء خلوي مشحون (فرق الجهد بين الداخل والخارج) ، ويمكن أن تتغير شحنة هذا الغشاء استجابة لجزيئات الناقل العصبي المنبعثة من الخلايا العصبية الأخرى والمنبهات البيئية. لفهم كيفية تواصل الخلايا العصبية ، يجب على المرء أولاً أن يفهم أساس خط الأساس أو شحنة الغشاء "السكونية".


انتقال متشابك

المشبك أو "الفجوة" هو المكان الذي تنتقل فيه المعلومات من خلية عصبية إلى أخرى. عادة ما تتشكل نقاط الاشتباك العصبي بين المحاور الطرفية والعمود الفقري الشجيري ، لكن هذا ليس صحيحًا عالميًا. هناك أيضًا محوار إلى محور عصبي ، والتغصنات إلى التغصنات ، والمشابك العصبية من الجسم إلى الخلية. تسمى الخلية العصبية التي تنقل الإشارة بالخلايا العصبية قبل المشبكي ، وتسمى الخلية العصبية التي تستقبل الإشارة بالخلايا العصبية بعد المشبكية. لاحظ أن هذه التعيينات مرتبطة بمشبك معين — معظم الخلايا العصبية تكون في نفس الوقت قبل المشبكية وما بعد المشبكية. هناك نوعان من المشابك: الكيميائية والكهربائية.

المشبك الكيميائي

الشكل 6. هذه الصورة المزيفة اللونية المأخوذة بمجهر إلكتروني مسح تُظهر طرفًا محوارًا مفتوحًا لتكشف عن حويصلات متشابكة (زرقاء وبرتقالية) داخل الخلية العصبية. (الائتمان: تعديل العمل بواسطة Tina Carvalho ، بيانات مقياس NIH-NIGMS من Matt Russell)

عندما يصل جهد الفعل إلى المحطة المحورية ، فإنه يزيل استقطاب الغشاء ويفتح قنوات الصوديوم ذات الجهد الكهربائي. تدخل أيونات الصوديوم إلى الخلية ، مما يؤدي إلى زيادة استقطاب الغشاء قبل المشبكي. يتسبب هذا الاستقطاب في فتح قنوات Ca 2+ ذات البوابات ذات الجهد الكهربائي. تبدأ أيونات الكالسيوم التي تدخل الخلية سلسلة إشارات تسبب حويصلات صغيرة مرتبطة بالغشاء ، تسمى الحويصلات المشبكية، التي تحتوي على جزيئات الناقل العصبي لتندمج مع الغشاء قبل المشبكي. تظهر الحويصلات المشبكية في الشكل 6 ، وهي صورة مأخوذة من المجهر الإلكتروني الماسح.

يؤدي اندماج الحويصلة مع الغشاء قبل المشبكي إلى إطلاق ناقل عصبي في شق متشابك، الفضاء خارج الخلية بين الأغشية قبل المشبكي وما بعد المشبكي ، كما هو موضح في الشكل 7. ينتشر الناقل العصبي عبر الشق المشبكي ويرتبط ببروتينات المستقبل على الغشاء بعد المشبكي.

الشكل 7. الاتصال في المشابك الكيميائية يتطلب إطلاق الناقلات العصبية. عندما يكون الغشاء قبل المشبكي غير مستقطب ، تفتح قنوات Ca2 + ذات الجهد الكهربائي وتسمح لـ Ca2 + بدخول الخلية. يتسبب دخول الكالسيوم في اندماج الحويصلات المشبكية مع الغشاء وإطلاق جزيئات الناقل العصبي في الشق المشبكي. ينتشر الناقل العصبي عبر الشق المشبكي ويرتبط بالقنوات الأيونية المترابطة في الغشاء بعد المشبكي ، مما يؤدي إلى إزالة الاستقطاب الموضعي أو فرط الاستقطاب للخلايا العصبية بعد المشبكية.

يؤدي ارتباط ناقل عصبي معين إلى فتح قنوات أيونية معينة ، في هذه الحالة القنوات ذات بوابات الترابط ، على الغشاء بعد المشبكي. يمكن أن يكون للناقلات العصبية تأثيرات استثارة أو مثبطة على الغشاء ما بعد المشبكي ، كما هو مفصل في الجدول 2. على سبيل المثال ، عندما يتم إطلاق أستيل كولين عند المشبك بين العصب والعضلة (يسمى الوصل العصبي العضلي) بواسطة عصبون قبل المشبكي ، فإنه يسبب Na + بعد المشبكي. قنوات لفتح. يدخل Na + إلى الخلية ما بعد المشبكي ويسبب إزالة الاستقطاب من الغشاء بعد المشبكي. هذا الاستقطاب يسمى إمكانات ما بعد المشبكية المثيرة (EPSP) ويجعل الخلايا العصبية بعد المشبكية أكثر عرضة لإطلاق جهد فعل. إطلاق الناقل العصبي في أسباب المشابك المثبطة إمكانات ما بعد المشبك المثبطة (IPSPs)، فرط استقطاب الغشاء قبل المشبكي. على سبيل المثال ، عندما يتم إطلاق الناقل العصبي GABA (حمض جاما أمينوبوتيريك) من عصبون ما قبل المشبكي ، فإنه يرتبط بقنوات Cl & # 8211 ويفتحها. تدخل أيونات Cl & # 8211 الخلية وتفرط في استقطاب الغشاء ، مما يجعل العصبون أقل احتمالية لإطلاق جهد فعل.

بمجرد حدوث النقل العصبي ، يجب إزالة الناقل العصبي من الشق المشبكي حتى يمكن إعادة ضبط الغشاء بعد المشبكي ويكون جاهزًا لاستقبال إشارة أخرى. يمكن تحقيق ذلك من خلال ثلاث طرق: يمكن أن ينتشر الناقل العصبي بعيدًا عن الشق المشبكي ، ويمكن أن يتحلل بفعل الإنزيمات الموجودة في الشق المشبكي ، أو يمكن إعادة تدويره (يسمى أحيانًا إعادة امتصاص) بواسطة العصبون قبل المشبكي. تعمل العديد من الأدوية في هذه الخطوة من النقل العصبي. على سبيل المثال ، تعمل بعض الأدوية التي تُعطى لمرضى الزهايمر عن طريق تثبيط إنزيم أستيل كولينستراز ، وهو الإنزيم الذي يحلل الأستيل كولين. هذا التثبيط للإنزيم يزيد بشكل أساسي من النقل العصبي في نقاط الاشتباك العصبي التي تطلق الأسيتيل كولين. بمجرد إطلاقه ، يبقى الأسيتيل كولين في الشق ويمكن أن يرتبط باستمرار ويفك ارتباطه بمستقبلات ما بعد المشبكي.

الجدول 2. وظيفة الناقل العصبي والموقع
ناقل عصبي مثال موقع
أستيل كولين الجهاز العصبي المركزي و / أو الجهاز العصبي المحيطي
أمين حيوي المنشأ الدوبامين ، السيروتونين ، النوربينفرين الجهاز العصبي المركزي و / أو الجهاز العصبي المحيطي
حمض أميني جلايسين ، جلوتامات ، أسبارتاتي ، حمض جاما أمينوبوتيريك الجهاز العصبي المركزي
نيوروببتيد المادة P ، الإندورفين الجهاز العصبي المركزي و / أو الجهاز العصبي المحيطي

المشبك الكهربائي

في حين أن عدد المشابك الكهربائية أقل من عدد المشابك الكيميائية ، إلا أنها توجد في جميع الأجهزة العصبية وتلعب أدوارًا مهمة وفريدة من نوعها. إن طريقة النقل العصبي في المشابك الكهربائية مختلفة تمامًا عن تلك الموجودة في المشابك الكيميائية. في المشبك الكهربائي ، تكون الأغشية قبل المشبكية وما بعد المشبك متقاربة جدًا من بعضها البعض وترتبط فعليًا ببروتينات القناة التي تشكل تقاطعات فجوة. تسمح تقاطعات الفجوة للتيار بالمرور مباشرة من خلية إلى أخرى. بالإضافة إلى الأيونات التي تحمل هذا التيار ، يمكن للجزيئات الأخرى ، مثل ATP ، أن تنتشر عبر فتحات الوصلات الكبيرة.

هناك اختلافات أساسية بين المشابك الكيميائية والكهربائية. نظرًا لأن المشابك الكيميائية تعتمد على إطلاق جزيئات الناقل العصبي من الحويصلات المشبكية لتمرير إشاراتها ، فهناك تأخير يصل إلى جزء من الألف من الثانية تقريبًا بين وصول إمكانات المحاور إلى الطرف قبل المشبكي وعندما يؤدي الناقل العصبي إلى فتح قنوات أيونية ما بعد المشبكي. بالإضافة إلى ذلك ، هذه الإشارة أحادية الاتجاه. على النقيض من ذلك ، فإن الإشارات في المشابك الكهربائية تكون فورية تقريبًا (وهو أمر مهم للمشابك المتضمنة في ردود الفعل الرئيسية) ، وبعض المشابك الكهربائية ثنائية الاتجاه. تعتبر المشابك الكهربائية أيضًا أكثر موثوقية حيث تقل احتمالية انسدادها ، وهي مهمة لمزامنة النشاط الكهربائي لمجموعة من الخلايا العصبية. على سبيل المثال ، يُعتقد أن المشابك الكهربائية في المهاد تنظم نوم الموجة البطيئة ، ويمكن أن يتسبب تعطيل هذه المشابك في حدوث نوبات.


كيف تنتقل النبضات عبر المشبك؟

اقرأ الإجابة الكاملة هنا. هكذا فقط ، كيف تنتقل النبضات العصبية عبر المشبك؟

أ الدافع العصبي يكون تنتقل عبر ال تشابك عصبى من قبل-متشابك الخلايا العصبية إلى ما بعد-متشابك الخلايا العصبية من خلال استخدام انتشار الناقل العصبي. هذا يغير الجهد في العصبون مما يتسبب في قنوات الكالسيوم ذات الجهد الكهربائي في المرحلة السابقةمتشابك الخلايا العصبية لفتح.

علاوة على ذلك ، كيف تنتقل رسالة الدافع عبر المشبك؟ عندما تتواصل الخلايا العصبية ، يكون كهربائي دفعة يؤدي إلى إطلاق النواقل العصبية من المحور العصبي إلى تشابك عصبى. تعبر الناقلات العصبية تشابك عصبى وترتبط بجزيئات خاصة على الجانب الآخر ، تسمى المستقبلات. توجد المستقبلات على التشعبات. المستقبلات تتلقى وتعالج رسالة.

يجب معرفة كيف تنتقل النبضات؟

عصب دفعة هي ظاهرة كهربائية تحدث بسبب اختلاف الشحنات الكهربائية عبر غشاء البلازما في الخلايا العصبية. ينتقل جهد الفعل بسرعة إلى أسفل محور العصبون كتيار كهربائي. عصب دفعة يكون أحال إلى خلية أخرى إما عند مشابك كهربائية أو كيميائية.

ما الذي يسبب انتقال النبضات العصبية؟

ال انتقال النبضات العصبية على طول أ الخلايا العصبية من طرف إلى آخر يحدث نتيجة للتغيرات الكهربائية عبر غشاء الخلايا العصبية. غشاء غير محفز الخلايا العصبية هو مستقطب و [مدش] أي أن هناك فرق في الشحنة الكهربائية بين خارج وداخل الغشاء.


محتويات

يتم تخزين الناقلات العصبية في حويصلات متشابكة ، متجمعة بالقرب من غشاء الخلية في المحطة المحورية للخلايا العصبية قبل المشبكية. يتم إطلاق النواقل العصبية في الشق المشبكي وتنتشر عبره ، حيث ترتبط بمستقبلات محددة على غشاء العصبون بعد المشبكي. [5] قد يؤثر ارتباط الناقلات العصبية على العصبون ما بعد المشبكي إما بطريقة الإثارة أو المثبطة ، ويزيل الاستقطاب أو يعيد الاستقطاب على التوالي.

معظم النواقل العصبية بحجم حمض أميني واحد تقريبًا ، ومع ذلك ، قد تكون بعض الناقلات العصبية بحجم بروتينات أو ببتيدات أكبر. يتوفر ناقل عصبي مُطلق عادةً في الشق المشبكي لفترة قصيرة قبل أن يتم استقلابه بواسطة الإنزيمات ، أو سحبه مرة أخرى إلى الخلايا العصبية قبل المشبكية من خلال إعادة امتصاصه ، أو ربطه بمستقبل ما بعد المشبكي. ومع ذلك ، فإن التعرض قصير المدى للمستقبل للناقل العصبي يكون عادةً كافيًا للتسبب في استجابة ما بعد المشبكي عن طريق انتقال متشابك.

بشكل عام ، يتم إطلاق ناقل عصبي في الطرف قبل المشبكي استجابةً لإمكانية عمل العتبة أو الجهد الكهربائي المتدرج في العصبون قبل المشبكي. ومع ذلك ، فإن مستوى الإطلاق "الأساسي" المنخفض يحدث أيضًا بدون تحفيز كهربائي.

حتى أوائل القرن العشرين ، افترض العلماء أن غالبية الاتصالات المشبكية في الدماغ كانت كهربائية. ومع ذلك ، من خلال الفحوصات النسيجية التي أجراها Ramón y Cajal ، تم اكتشاف فجوة تتراوح بين 20 إلى 40 نانومتر بين الخلايا العصبية ، والمعروفة اليوم باسم الشق المشبكي. إن وجود مثل هذه الفجوة يشير إلى التواصل عبر الرسائل الكيميائية التي تعبر الشق المشبكي ، وفي عام 1921 أكد عالم الصيدلة الألماني أوتو لويوي أن الخلايا العصبية يمكن أن تتواصل عن طريق إطلاق مواد كيميائية. من خلال سلسلة من التجارب التي شملت الأعصاب المبهمة للضفادع ، تمكن لوي من إبطاء معدل ضربات قلب الضفادع يدويًا عن طريق التحكم في كمية المحلول الملحي الموجود حول العصب المبهم. عند الانتهاء من هذه التجربة ، أكد لوي أن التنظيم الودي لوظيفة القلب يمكن التوسط من خلال التغييرات في التركيزات الكيميائية. علاوة على ذلك ، يعود الفضل إلى Otto Loewi في اكتشاف الأسيتيل كولين (ACh) - أول ناقل عصبي معروف. [6]

هناك أربعة معايير رئيسية لتحديد النواقل العصبية:

  1. يجب تصنيع المادة الكيميائية في الخلية العصبية أو أن تكون موجودة فيها.
  2. عندما تكون الخلايا العصبية نشطة ، يجب إطلاق المادة الكيميائية وإنتاج استجابة في بعض الأهداف.
  3. يجب الحصول على نفس الاستجابة عند وضع المادة الكيميائية تجريبياً على الهدف.
  4. يجب أن توجد آلية لإزالة المادة الكيميائية من موقع التنشيط بعد انتهاء عملها.

ومع ذلك ، نظرًا للتطورات في علم الأدوية ، وعلم الوراثة ، وعلم التشريح العصبي الكيميائي ، يمكن تطبيق مصطلح "ناقل عصبي" على المواد الكيميائية التي:

  • حمل الرسائل بين الخلايا العصبية عن طريق التأثير على الغشاء بعد المشبكي.
  • لها تأثير ضئيل أو معدوم على جهد الغشاء ، ولكن لها وظيفة حمل مشتركة مثل تغيير بنية المشبك.
  • التواصل عن طريق إرسال رسائل الاتجاه العكسي التي تؤثر على إطلاق أو إعادة استقبال أجهزة الإرسال.

عادة ما يتم تحديد التوطين التشريحي للناقلات العصبية باستخدام تقنيات كيميائية مناعية ، والتي تحدد موقع المواد الناقلة نفسها أو الإنزيمات التي تشارك في تركيبها. كشفت التقنيات الكيميائية الخلوية المناعية أيضًا أن العديد من المرسِلات ، وخاصة الببتيدات العصبية ، موضعية مشتركة ، أي أن العصبون قد يطلق أكثر من مرسل واحد من طرفه المشبكي. [7] يمكن استخدام تقنيات وتجارب مختلفة مثل التلوين والتحفيز والتجميع لتحديد الناقلات العصبية في جميع أنحاء الجهاز العصبي المركزي. [8]

هناك العديد من الطرق المختلفة لتصنيف الناقلات العصبية. يعتبر تقسيمها إلى أحماض أمينية ، وببتيدات ، وأحادي الأمين كافيًا لبعض أغراض التصنيف. [9]

  • أحماض أمينية:الغلوتامات ، [10] الأسبارتات ، D- سيرين ، حمض جاما أمينوبوتيريك (GABA) ، [nb 1] الجلايسين
  • ناقلات الغاز:أكسيد النيتريك (NO) ، وأول أكسيد الكربون (CO) ، وكبريتيد الهيدروجين (H2س)
  • أحادي الأمين:الدوبامين (DA) ، النوربينفرين (النورادرينالين NE ، NA) ، الإبينفرين (الأدرينالين) ، الهيستامين ، السيروتونين (SER ، 5-HT)
      : الدوبامين ، النوربينفرين (النورادرينالين) ، الإبينفرين (الأدرينالين)
  • بالإضافة إلى ذلك ، تم العثور على أكثر من 50 ببتيدًا نشطًا عصبيًا ، ويتم اكتشاف ببتيدات جديدة بانتظام. [ بحاجة لمصدر ] يتم إطلاق العديد من هذه المركبات جنبًا إلى جنب مع جهاز إرسال جزيء صغير. ومع ذلك ، في بعض الحالات ، يكون الببتيد هو المرسل الأساسي في المشبك. يعتبر Beta-Endorphin مثالًا معروفًا نسبيًا للناقل العصبي الببتيد لأنه يشارك في تفاعلات محددة للغاية مع مستقبلات المواد الأفيونية في الجهاز العصبي المركزي.

    تعتبر الأيونات المفردة (مثل الزنك المنطلق بشكل متشابك) أيضًا نواقل عصبية من قبل البعض ، [12] وكذلك بعض الجزيئات الغازية مثل أكسيد النيتريك (NO) وأول أكسيد الكربون (CO) وكبريتيد الهيدروجين (H2س). [13] يتم إنتاج الغازات في السيتوبلازم العصبي وتنتشر على الفور من خلال غشاء الخلية إلى السائل خارج الخلية وإلى الخلايا المجاورة لتحفيز إنتاج الرسل الثاني. يصعب دراسة النواقل العصبية للغازات القابلة للذوبان ، لأنها تعمل بسرعة وتتحلل على الفور ، وتتواجد لبضع ثوانٍ فقط.

    أكثر أجهزة الإرسال انتشارًا هي الغلوتامات ، وهي مثيرة في أكثر من 90٪ من نقاط الاشتباك العصبي في دماغ الإنسان. [10] ثاني أكثرها انتشارًا هو حمض جاما أمينوبوتيريك ، أو GABA ، وهو مثبط في أكثر من 90٪ من نقاط الاشتباك العصبي التي لا تستخدم الغلوتامات. على الرغم من استخدام أجهزة إرسال أخرى في عدد أقل من نقاط الاشتباك العصبي ، إلا أنها قد تكون مهمة جدًا من الناحية الوظيفية: تمارس الغالبية العظمى من الأدوية ذات التأثير النفساني آثارها عن طريق تغيير تصرفات بعض أنظمة الناقلات العصبية ، وغالبًا ما تعمل من خلال أجهزة إرسال أخرى غير الغلوتامات أو GABA. تؤثر العقاقير المسببة للإدمان مثل الكوكايين والأمفيتامينات في المقام الأول على نظام الدوبامين. تمارس العقاقير الأفيونية التي تسبب الإدمان آثارها في المقام الأول كنظير وظيفي للببتيدات الأفيونية ، والتي بدورها تنظم مستويات الدوبامين.

    تحرير قائمة الناقلات العصبية والببتيدات وجزيئات الإشارات الغازية

    تشكل الخلايا العصبية شبكات متقنة يمكن من خلالها أن تنتقل النبضات العصبية - إمكانات الفعل -. كل خلية عصبية لديها ما يصل إلى 15000 اتصال مع الخلايا العصبية المجاورة.

    لا تلمس الخلايا العصبية بعضها البعض (إلا في حالة المشابك الكهربائية من خلال تقاطع فجوة) بدلاً من ذلك ، تتفاعل الخلايا العصبية عند نقاط الاتصال التي تسمى المشابك العصبية: تقاطع داخل خليتين عصبيتين ، تتكون من فجوة صغيرة يتم من خلالها نقل النبضات بواسطة ناقل عصبي . ينقل العصبون معلوماته عن طريق نبضة عصبية تسمى جهد الفعل. عندما يصل جهد الفعل إلى الزر الطرفي قبل المشبكي ، فإنه قد يحفز إطلاق النواقل العصبية. يتم إطلاق هذه الناقلات العصبية في الشق المشبكي لربطها بمستقبلات الغشاء بعد المشبكي والتأثير على خلية أخرى ، إما بطريقة مثبطة أو مثيرة. قد تكون الخلية العصبية التالية متصلة بالعديد من الخلايا العصبية ، وإذا كان مجموع التأثيرات المثيرة ناقص التأثيرات المثبطة كبيرًا بما يكفي ، فإنها أيضًا "تشتعل". وهذا يعني أنه سيخلق إمكانات فعلية جديدة في تلة المحاور الخاصة به ، ويطلق الناقلات العصبية ويمرر المعلومات إلى خلية عصبية مجاورة أخرى.

    تحرير مثير ومثبط

    يمكن للناقل العصبي أن يؤثر على وظيفة الخلية العصبية من خلال عدد ملحوظ من الآليات. ومع ذلك ، في أفعاله المباشرة في التأثير على الاستثارة الكهربائية للخلايا العصبية ، يعمل الناقل العصبي بإحدى طريقتين فقط: الإثارة أو المثبطة. يؤثر الناقل العصبي على تدفق الأيونات عبر الغشاء إما لزيادة (إثارة) أو لتقليل (مثبط) من احتمال أن تنتج الخلية التي تتلامس معها إمكانية فعلية. وبالتالي ، على الرغم من التنوع الكبير في نقاط الاشتباك العصبي ، فإنها جميعًا تنقل رسائل من هذين النوعين فقط ، ويتم تصنيفها على هذا النحو. تعتبر المشابك من النوع الأول مثيرة في أفعالها ، في حين أن المشابك من النوع الثاني مثبطة. كل نوع له مظهر مختلف ويقع في أجزاء مختلفة من الخلايا العصبية الواقعة تحت تأثيره. [17]

    عادةً ما توجد المشابك من النوع الأول (المثيرة) على أعمدة أو أشواك التشعبات ، بينما توجد المشابك من النوع الثاني (المثبطة) عادةً على جسم الخلية. بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي المشابك من النوع الأول على حويصلات متشابكة دائرية ، في حين يتم تسطيح حويصلات المشابك من النوع الثاني. تكون المادة الموجودة على الأغشية قبل المشبكية وما بعد المشبكية أكثر كثافة في المشبك من النوع الأول مما هي عليه في النوع الثاني ، والشق المشبكي من النوع الأول أوسع. أخيرًا ، المنطقة النشطة في المشبك من النوع الأول أكبر من تلك الموجودة في المشبك من النوع الثاني.

    المواقع المختلفة من النوع الأول والنوع الثاني من المشابك تقسم الخلايا العصبية إلى منطقتين: شجرة شجرية مثيرة وجسم خلية مثبط. من منظور مثبط ، يأتي الإثارة فوق التشعبات وينتشر إلى التل المحوري لإطلاق جهد فعل. إذا تم إيقاف الرسالة ، فمن الأفضل إيقافها عن طريق تطبيق التثبيط على جسم الخلية ، بالقرب من تلة المحور العصبي حيث ينشأ جهد الفعل. هناك طريقة أخرى لتصور التفاعل الاستثاري المثبط وهي تصوير الإثارة التي تتغلب على التثبيط. إذا كان جسم الخلية عادة في حالة تثبيط ، فإن الطريقة الوحيدة لتوليد جهد فعل في محور المحور العصبي هو تقليل تثبيط جسم الخلية. في استراتيجية "فتح البوابات" هذه ، تكون الرسالة المثيرة مثل حصان سباق جاهز للركض في المسار ، ولكن أولاً ، يجب إزالة بوابة البداية المثبطة. [18]

    أمثلة على إجراءات الناقل العصبي الهامة تحرير

    كما هو موضح أعلاه ، فإن الإجراء المباشر الوحيد للناقل العصبي هو تنشيط المستقبل. لذلك ، تعتمد تأثيرات نظام الناقل العصبي على اتصالات الخلايا العصبية التي تستخدم المرسل ، والخصائص الكيميائية للمستقبلات التي يرتبط بها المرسل.

    فيما يلي بعض الأمثلة على إجراءات الناقل العصبي المهمة:

      يستخدم في الغالبية العظمى من المشابك العصبية المثيرة في الدماغ والحبل الشوكي. يتم استخدامه أيضًا في معظم نقاط الاشتباك العصبي "القابلة للتعديل" ، أي القادرة على الزيادة أو النقصان في القوة. يُعتقد أن المشابك العصبية القابلة للتعديل هي العناصر الرئيسية لتخزين الذاكرة في الدماغ. يمكن أن يؤدي الإفراط في إفراز الغلوتامات إلى تحفيز الدماغ بشكل مفرط ويؤدي إلى السمية المثيرة التي تسبب موت الخلايا مما يؤدي إلى حدوث نوبات أو سكتات دماغية. [19] السمية المفرطة لها دور في بعض الأمراض المزمنة بما في ذلك السكتة الدماغية ، والصرع ، والتصلب الجانبي الضموري ، ومرض الزهايمر ، ومرض هنتنغتون ، ومرض باركنسون. [20] يستخدم في الغالبية العظمى من نقاط الاشتباك العصبي المثبطة السريعة في كل جزء من الدماغ تقريبًا. تعمل العديد من الأدوية المهدئة / المهدئة من خلال تعزيز تأثيرات GABA. [21] بالمقابل ، الجلايسين هو الناقل المثبط في الحبل الشوكي. كان أول ناقل عصبي تم اكتشافه في الجهاز العصبي المحيطي والمركزي. ينشط العضلات الهيكلية في الجهاز العصبي الجسدي وقد يثير أو يثبط الأعضاء الداخلية في الجهاز اللاإرادي. [8] يتميز بأنه جهاز إرسال عند التقاطع العصبي العضلي الذي يربط الأعصاب الحركية بالعضلات. يعمل curare السهم السم المشلول عن طريق منع الانتقال في هذه المشابك. يعمل الأسيتيل كولين أيضًا في العديد من مناطق الدماغ ، ولكن باستخدام أنواع مختلفة من المستقبلات ، بما في ذلك مستقبلات النيكوتين والمسكارينيك. [22] له عدد من الوظائف المهمة في الدماغ والتي تشمل تنظيم السلوك الحركي ، والملذات المتعلقة بالتحفيز والإثارة العاطفية. يلعب دورًا مهمًا في نظام المكافأة ، وقد تم ربط مرض باركنسون بمستويات منخفضة من الدوبامين ، كما تم ربط الفصام بمستويات عالية من الدوبامين. [23] هو ناقل عصبي أحادي الأمين. يتم إنتاج معظمها وتوجد في الأمعاء (حوالي 90 ٪) ، والباقي في الخلايا العصبية للجهاز العصبي المركزي. يعمل على تنظيم الشهية والنوم والذاكرة والتعلم ودرجة الحرارة والمزاج والسلوك وتقلص العضلات ووظيفة نظام القلب والأوعية الدموية ونظام الغدد الصماء. يُعتقد أن له دورًا في الاكتئاب ، حيث يُرى أن بعض مرضى الاكتئاب لديهم تركيزات أقل من مستقلبات السيروتونين في السائل النخاعي وأنسجة المخ. [24] الذي يتم تصنيعه في الجهاز العصبي المركزي والأعصاب السمبثاوية ، يعدل استجابات الجهاز العصبي اللاإرادي وأنماط النوم والتركيز واليقظة. يتم تصنيعه من التيروزين. الذي يتم تصنيعه أيضًا من التيروزين يتم إطلاقه في الغدد الكظرية وجذع الدماغ. يلعب دورًا في النوم ، مع قدرة الفرد على البقاء في حالة تأهب واستجابة للقتال أو الطيران. يعمل مع الجهاز العصبي المركزي (CNS) ، وتحديداً الوطاء (نواة درنة الثدي) والخلايا البدينة للجهاز العصبي المركزي.

    في بعض الأحيان ، تشكل الخلايا العصبية التي تعبر عن أنواع معينة من الناقلات العصبية أنظمة متميزة ، حيث يؤثر تنشيط النظام على أحجام كبيرة من الدماغ ، تسمى انتقال الحجم. تشمل أنظمة الناقلات العصبية الرئيسية نظام النورأدرينالين (النوربينفرين) ، ونظام الدوبامين ، ونظام السيروتونين ، والنظام الكوليني ، من بين أمور أخرى. الأمينات النزرة لها تأثير تعديل على النقل العصبي في مسارات أحادي الأمين (مثل مسارات الدوبامين والنورادرينالين والسيروتونين) في جميع أنحاء الدماغ عن طريق الإشارات من خلال مستقبل مرتبط بالأمين 1. [25] [26] فيما يلي مقارنة موجزة لهذه الأنظمة:

      (LC) الإسقاطات
    • LC → اللوزة والحصين
    • LC → جذع الدماغ والحبل الشوكي
    • LC → المخيخ
    • LC → القشرة الدماغية
    • LC → الهايبوتلاموس
    • LC → Tectum
    • LC → ثالاموس
    • LC → المنطقة السقيفية البطنية
      (LTF) التوقعات
    • LTF → جذع الدماغ والحبل الشوكي
    • LTF → لمبة شمية
    • القلق (اليقظة) والذاكرة العاملة (التي ينظمها الدوبامين بشكل مشترك)
    • التغذية واستتباب الطاقة
    • الذاكرة العاطفية السلبية (إدراك الألم) (دور ثانوي)
      (VTA) التوقعات
    • VTA → Amygdala
    • VTA → القشرة الحزامية
    • VTA → الحصين
    • VTA → المخطط البطني (المسار الميزوليفيكي)
    • VTA → لمبة شمية
    • VTA → قشرة الفص الجبهي (مسار القشرة الوسطى)
      → المخطط الظهري
      → السمعة المتوسطة
    • الإسقاط تحت المهاد
      → النخاع الشوكي
      → الهايبوتلاموس
      (يقظة)
    • النفور والذاكرة العاملة (التي ينظمها النورابينفرين)
    • العاطفة والمزاج
    • الدافع (بروز تحفيزي) والتحكم (الوسيط الأساسي) ، والنشوة الجنسية ، وفترة المقاومة (عن طريق تنظيم الغدد الصم العصبية)
      (TMN) التوقعات
    • TMN → القشرة الدماغية
    • TMN → الحصين
    • TMN → Neostriatum
    • TMN → Nucleus accumbens
    • TMN → Amygdala
    • TMN → الهايبوتلاموس
      (يقظة)
    • التغذية واستتباب الطاقة
    • التعلم
    • ذاكرة
    • الإسقاطات الذيلية
    • CN → القشرة الدماغية
    • CN → ثالاموس
    • CN → Caudate-putamen والنواة المتكئة
    • CN → Substantia nigra ومنطقة tegmental البطنية
    • CN → المخيخ
    • CN → الحبل الشوكي
    • إسقاطات المنقار
    • RN → أميجدالا
    • RN → القشرة الحزامية
    • RN → الحصين
    • RN → الهايبوتلاموس
    • RN → القشرة المخية الحديثة
    • RN → الحاجز
    • RN → ثالاموس
    • RN → المنطقة السقيفية البطنية
      تنظيم (اليقظة)
    • العاطفة والمزاج ، بما في ذلك العدوانية
    • التغذية واستتباب الطاقة (دور ثانوي)
    • الادراك الحسي
    • إسقاطات نوى جذع الدماغ
    • BCN → المنطقة السقيفية البطنية
    • BCN → ثالاموس
      (يقظة)
    • العاطفة والمزاج
    • التعلم
    • الدافع (بروز تحفيزي) (دور ثانوي)

    يشتمل فهم تأثيرات الأدوية على النواقل العصبية على جزء كبير من المبادرات البحثية في مجال علم الأعصاب. يعتقد معظم علماء الأعصاب المشاركين في هذا المجال البحثي أن مثل هذه الجهود قد تعزز فهمنا للدوائر المسؤولة عن الأمراض والاضطرابات العصبية المختلفة ، بالإضافة إلى طرق العلاج الفعال ، وربما في يوم من الأيام منع أو علاج مثل هذه الأمراض. [41] [ هناك حاجة إلى الاقتباس الطبي ]

    Drugs can influence behavior by altering neurotransmitter activity. For instance, drugs can decrease the rate of synthesis of neurotransmitters by affecting the synthetic enzyme(s) for that neurotransmitter. When neurotransmitter syntheses are blocked, the amount of neurotransmitters available for release becomes substantially lower, resulting in a decrease in neurotransmitter activity. Some drugs block or stimulate the release of specific neurotransmitters. Alternatively, drugs can prevent neurotransmitter storage in synaptic vesicles by causing the synaptic vesicle membranes to leak. Drugs that prevent a neurotransmitter from binding to its receptor are called receptor antagonists. For example, drugs used to treat patients with schizophrenia such as haloperidol, chlorpromazine, and clozapine are antagonists at receptors in the brain for dopamine. Other drugs act by binding to a receptor and mimicking the normal neurotransmitter. Such drugs are called receptor agonists. An example of a receptor agonist is morphine, an opiate that mimics effects of the endogenous neurotransmitter β-endorphin to relieve pain. Other drugs interfere with the deactivation of a neurotransmitter after it has been released, thereby prolonging the action of a neurotransmitter. This can be accomplished by blocking re-uptake or inhibiting degradative enzymes. Lastly, drugs can also prevent an action potential from occurring, blocking neuronal activity throughout the central and peripheral nervous system. Drugs such as tetrodotoxin that block neural activity are typically lethal.

    Drugs targeting the neurotransmitter of major systems affect the whole system, which can explain the complexity of action of some drugs. Cocaine, for example, blocks the re-uptake of dopamine back into the presynaptic neuron, leaving the neurotransmitter molecules in the synaptic gap for an extended period of time. Since the dopamine remains in the synapse longer, the neurotransmitter continues to bind to the receptors on the postsynaptic neuron, eliciting a pleasurable emotional response. Physical addiction to cocaine may result from prolonged exposure to excess dopamine in the synapses, which leads to the downregulation of some post-synaptic receptors. After the effects of the drug wear off, an individual can become depressed due to decreased probability of the neurotransmitter binding to a receptor. Fluoxetine is a selective serotonin re-uptake inhibitor (SSRI), which blocks re-uptake of serotonin by the presynaptic cell which increases the amount of serotonin present at the synapse and furthermore allows it to remain there longer, providing potential for the effect of naturally released serotonin. [42] AMPT prevents the conversion of tyrosine to L-DOPA, the precursor to dopamine reserpine prevents dopamine storage within vesicles and deprenyl inhibits monoamine oxidase (MAO)-B and thus increases dopamine levels.

    Prevents muscle contractions

    Stimulates muscle contractions

    Increases effects of ACh at receptors

    Used to treat myasthenia gravis

    Prevents muscle contractions

    Causes sedation and depression

    High dose: stimulates postsynaptic receptors

    Enhances attention and impulse control in ADHD

    Blocks voltage-dependent sodium channels

    Can be used as a topical anesthetic (eye drops)

    Prevents destruction of dopamine

    Reduces nausea and vomiting

    Treats depression, some anxiety disorders, and OCD [42] Common examples: Prozac and Sarafem

    Inhibits reuptake of serotonin

    Used as an appetite suppressant

    Stimulates 5-HT2 أ receptors in forebrain

    Causes excitatory and hallucinogenic effects

    Used in smoking cessation

    Used in research to increase cannabinoid system activity

    Used in research to increase cannabinoid system activity

    Prevents calcium ions from entering neurons

    Impairs synaptic plasticity and certain forms of learning

    Induces trance-like state, helps with pain relief and sedation

    Increase availability of GABA

    Reduces the likelihood of seizures

    Used to study norepinephrine system

    Used to study norepinephrine system without affecting dopamine system

    ناهضات تحرير

    An agonist is a chemical capable of binding to a receptor, such as a neurotransmitter receptor, and initiating the same reaction typically produced by the binding of the endogenous substance. [46] An agonist of a neurotransmitter will thus initiate the same receptor response as the transmitter. In neurons, an agonist drug may activate neurotransmitter receptors either directly or indirectly. Direct-binding agonists can be further characterized as full agonists, partial agonists, inverse agonists. [47] [48]

    Direct agonists act similar to a neurotransmitter by binding directly to its associated receptor site(s), which may be located on the presynaptic neuron or postsynaptic neuron, or both. [49] Typically, neurotransmitter receptors are located on the postsynaptic neuron, while neurotransmitter autoreceptors are located on the presynaptic neuron, as is the case for monoamine neurotransmitters [25] in some cases, a neurotransmitter utilizes retrograde neurotransmission, a type of feedback signaling in neurons where the neurotransmitter is released postsynaptically and binds to target receptors located on the presynaptic neuron. [50] [note 1] Nicotine, a compound found in tobacco, is a direct agonist of most nicotinic acetylcholine receptors, mainly located in cholinergic neurons. [45] Opiates, such as morphine, heroin, hydrocodone, oxycodone, codeine, and methadone, are μ-opioid receptor agonists this action mediates their euphoriant and pain relieving properties. [45]

    Indirect agonists increase the binding of neurotransmitters at their target receptors by stimulating the release or preventing the reuptake of neurotransmitters. [49] Some indirect agonists trigger neurotransmitter release and prevent neurotransmitter reuptake. Amphetamine, for example, is an indirect agonist of postsynaptic dopamine, norepinephrine, and serotonin receptors in each their respective neurons [25] [26] it produces both neurotransmitter release into the presynaptic neuron and subsequently the synaptic cleft and prevents their reuptake from the synaptic cleft by activating TAAR1, a presynaptic G protein-coupled receptor, and binding to a site on VMAT2, a type of monoamine transporter located on synaptic vesicles within monoamine neurons. [25] [26]

    Antagonists Edit

    An antagonist is a chemical that acts within the body to reduce the physiological activity of another chemical substance (as an opiate) especially one that opposes the action on the nervous system of a drug or a substance occurring naturally in the body by combining with and blocking its nervous receptor. [51]

    There are two main types of antagonist: direct-acting Antagonist and indirect-acting Antagonists:

    1. Direct-acting antagonist- which takes up space present on receptors which are otherwise taken up by neurotransmitters themselves. This results in neurotransmitters being blocked from binding to the receptors. The most common is called Atropine.
    2. Indirect-acting antagonist- drugs that inhibit the release/production of neurotransmitters (e.g., Reserpine).

    Drug antagonists Edit

    An antagonist drug is one that attaches (or binds) to a site called a receptor without activating that receptor to produce a biological response. It is therefore said to have no intrinsic activity. An antagonist may also be called a receptor "blocker" because they block the effect of an agonist at the site. The pharmacological effects of an antagonist, therefore, result in preventing the corresponding receptor site's agonists (e.g., drugs, hormones, neurotransmitters) from binding to and activating it. Antagonists may be "competitive" or "irreversible".

    A competitive antagonist competes with an agonist for binding to the receptor. As the concentration of antagonist increases, the binding of the agonist is progressively inhibited, resulting in a decrease in the physiological response. High concentration of an antagonist can completely inhibit the response. This inhibition can be reversed, however, by an increase of the concentration of the agonist, since the agonist and antagonist compete for binding to the receptor. Competitive antagonists, therefore, can be characterized as shifting the dose–response relationship for the agonist to the right. In the presence of a competitive antagonist, it takes an increased concentration of the agonist to produce the same response observed in the absence of the antagonist.

    An irreversible antagonist binds so strongly to the receptor as to render the receptor unavailable for binding to the agonist. Irreversible antagonists may even form covalent chemical bonds with the receptor. In either case, if the concentration of the irreversible antagonist is high enough, the number of unbound receptors remaining for agonist binding may be so low that even high concentrations of the agonist do not produce the maximum biological response. [52]

    Precursors Edit

    While intake of neurotransmitter precursors does increase neurotransmitter synthesis, evidence is mixed as to whether neurotransmitter release and postsynaptic receptor firing is increased. Even with increased neurotransmitter release, it is unclear whether this will result in a long-term increase in neurotransmitter signal strength, since the nervous system can adapt to changes such as increased neurotransmitter synthesis and may therefore maintain constant firing. [56] [ مصدر طبي غير موثوق؟ ] Some neurotransmitters may have a role in depression and there is some evidence to suggest that intake of precursors of these neurotransmitters may be useful in the treatment of mild and moderate depression. [56] [ مصدر طبي غير موثوق؟ ] [57]

    Catecholamine and trace amine precursors Edit

    إل-DOPA, a precursor of dopamine that crosses the blood–brain barrier, is used in the treatment of Parkinson's disease. For depressed patients where low activity of the neurotransmitter norepinephrine is implicated, there is only little evidence for benefit of neurotransmitter precursor administration. L-phenylalanine and L-tyrosine are both precursors for dopamine, norepinephrine, and epinephrine. These conversions require vitamin B6, vitamin C, and S-adenosylmethionine. A few studies suggest potential antidepressant effects of L-phenylalanine and L-tyrosine, but there is much room for further research in this area. [56] [ مصدر طبي غير موثوق؟ ]

    Serotonin precursors Edit

    Administration of L-tryptophan, a precursor for serotonin, is seen to double the production of serotonin in the brain. It is significantly more effective than a placebo in the treatment of mild and moderate depression. [56] [ مصدر طبي غير موثوق؟ ] This conversion requires vitamin C. [24] 5-hydroxytryptophan (5-HTP), also a precursor for serotonin, is more effective than a placebo. [56] [ مصدر طبي غير موثوق؟ ]

    Diseases and disorders may also affect specific neurotransmitter systems. The following are disorders involved in either an increase, decrease, or imbalance of certain neurotransmitters.

    For example, problems in producing dopamine (mainly in the substantia nigra) can result in Parkinson's disease, a disorder that affects a person's ability to move as they want to, resulting in stiffness, tremors or shaking, and other symptoms. Some studies suggest that having too little or too much dopamine or problems using dopamine in the thinking and feeling regions of the brain may play a role in disorders like schizophrenia or attention deficit hyperactivity disorder (ADHD). Dopamine is also involved in addiction and drug use, as most recreational drugs cause an influx of dopamine in the brain (especially opioid and methamphetamines) that produces a pleasurable feeling, which is why users constantly crave drugs.

    Similarly, after some research suggested that drugs that block the recycling, or reuptake, of serotonin seemed to help some people diagnosed with depression, it was theorized that people with depression might have lower-than-normal serotonin levels. Though widely popularized, this theory was not borne out in subsequent research. [58] Therefore, selective serotonin reuptake inhibitors (SSRIs) are used to increase the amounts of serotonin in synapses.

    Furthermore, problems with producing or using glutamate have been suggestively and tentatively linked to many mental disorders, including autism, obsessive compulsive disorder (OCD), schizophrenia, and depression. [59] Having too much glutamate has been linked to neurological diseases such as Parkinson's disease, multiple sclerosis, Alzheimer's disease, stroke, and ALS (amyotrophic lateral sclerosis). [60]

    Generally, there are no scientifically established "norms" for appropriate levels or "balances" of different neurotransmitters. It is in most cases pragmatically impossible to even measure levels of neurotransmitters in a brain or body at any distinct moments in time. Neurotransmitters regulate each other's release, and weak consistent imbalances in this mutual regulation were linked to temperament in healthy people . [61] [62] [63] [64] [65] Strong imbalances or disruptions to neurotransmitter systems have been associated with many diseases and mental disorders. These include Parkinson's, depression, insomnia, Attention Deficit Hyperactivity Disorder (ADHD), anxiety, memory loss, dramatic changes in weight and addictions. Chronic physical or emotional stress can be a contributor to neurotransmitter system changes. Genetics also plays a role in neurotransmitter activities. Apart from recreational use, medications that directly and indirectly interact with one or more transmitter or its receptor are commonly prescribed for psychiatric and psychological issues. Notably, drugs interacting with serotonin and norepinephrine are prescribed to patients with problems such as depression and anxiety—though the notion that there is much solid medical evidence to support such interventions has been widely criticized. [66] Studies shown that dopamine imbalance has an influence on multiple sclerosis and other neurological disorders. [67]

    A neurotransmitter must be broken down once it reaches the post-synaptic cell to prevent further excitatory or inhibitory signal transduction. This allows new signals to be produced from the adjacent nerve cells. When the neurotransmitter has been secreted into the synaptic cleft, it binds to specific receptors on the postsynaptic cell, thereby generating a postsynaptic electrical signal. The transmitter must then be removed rapidly to enable the postsynaptic cell to engage in another cycle of neurotransmitter release, binding, and signal generation. Neurotransmitters are terminated in three different ways:

    1. Diffusion – the neurotransmitter detaches from receptor, drifting out of the synaptic cleft, here it becomes absorbed by glial cells.
    2. Enzyme degradation – special chemicals called enzymes break it down. Usually, astrocytes absorb the excess neurotransmitters and pass them on to enzymes or pump them directly into the presynaptic neuron.
    3. Reuptake – re-absorption of a neurotransmitter into the neuron. Transporters, or membrane transport proteins, pump neurotransmitters from the synaptic cleft back into axon terminals (the presynaptic neuron) where they are stored. [68]

    For example, choline is taken up and recycled by the pre-synaptic neuron to synthesize more ACh. Other neurotransmitters such as dopamine are able to diffuse away from their targeted synaptic junctions and are eliminated from the body via the kidneys, or destroyed in the liver. Each neurotransmitter has very specific degradation pathways at regulatory points, which may be targeted by the body's regulatory system or drugs.


    Soma (biology)

    ال سوما (ر. somas), perikaryon (ر. perikarya), neurocyton, or cell body is the bulbous, non-process portion of a neuron or other brain cell type, containing the cell nucleus. The word 'soma' comes from the Greek ' σῶμα ' , meaning 'body'. Although it is often used to refer to neurons, it can also refer to other cell types as well, including astrocytes, [1] oligodendrocytes, [2] and microglia. [3] There are many different specialized types of neurons, and their sizes vary from as small as about 5 micrometres to over 10 millimetres for some of the smallest and largest neurons of invertebrates, respectively.

    The soma of a neuron (i.e., the main part of the neuron in which the dendrites branch off of) contains many organelles, including granules called Nissl granules, which are composed largely of rough endoplasmic reticulum and free polyribosomes. [4] The cell nucleus is a key feature of the soma. The nucleus is the source of most of the RNA that is produced in neurons. In general, most proteins are produced from mRNAs that do not travel far from the cell nucleus. This creates a challenge for supplying new proteins to axon endings that can be a meter or more away from the soma. Axons contain microtubule-associated motor proteins that transport protein-containing vesicles between the soma and the synapses at the axon terminals. Such transport of molecules towards and away from the soma maintains critical cell functions. In case of neurons, the soma receives a large number of inhibitory synapses, [5] which can regulate the activity of these cells. It has also been shown, that microglial processes constantly monitor neuronal functions through somatic junctions, and exert neuroprotection when needed. [6]

    The axon hillock is a specialized domain of the neuronal cell body from which the axon originates. A high amount of protein synthesis occurs in this region, as it contains many Nissl granules (which are ribosomes wrapped in RER) and polyribosomes. Within the axon hillock, materials are sorted as either items that will enter the axon (like the components of the cytoskeletal architecture of the axon, mitochondria, etc.) or will remain in the soma. In addition, the axon hillock also has a specialized plasma membrane that contains large numbers of voltage-gated ion channels, since this is most often the site of action potential initiation. [4]

    The survival of some sensory neurons depends on axon terminals making contact with sources of survival factors that prevent apoptosis. The survival factors are neurotrophic factors, including molecules such as nerve growth factor (NGF). NGF interacts with receptors at axon terminals, and this produces a signal that must be transported up the length of the axon to the nucleus. A current theory of how such survival signals are sent from axon endings to the soma includes the idea that NGF receptors are endocytosed from the surface of axon tips and that such endocytotic vesicles are transported up the axon. [7]


    محتويات

    Complex interconnections of neurons form neural networks, which are responsible for various types of computation in the brain. Neurons receive inputs mainly through dendrites, which play a role in spatio-temporal computation, leading to the firing of an action potential which subsequently travels to synaptic terminals passing through axons. [12] Based on their locations, synapses can be classified into various kinds, such as axo-dendritic synapse, axo-somatic synapse, and axo-axonal synapse. The prefix here indicates the part of the presynaptic neuron (i.e., ‘axo-’ for axons), and the suffix represents the location where the synapse is formed on the postsynaptic neuron (i.e., ‘-dendritic’ for dendrites, ‘-somatic’ for cell body and ‘-axonic’ for synapses on axons). [13] Synapse location will govern the role of that synapse in a network of neurons. In axo-dendritic synapses, the presynaptic activity will affect the spatio-temporal computation in postsynaptic neurons by altering electrical potential in the dendritic branch. Whereas the axo-somatic synapse will affect the probability of firing an action potential in the postsynaptic neuron by causing inhibitory or excitatory effects directly at the cell body. [14]

    Whereas the other types of synapses modulate postsynaptic neural activity, the axo-axonic synapses show subtle effects on the network-level neural information transfer. In such synapses, the activity in presynaptic neurons will ليس change the membrane potential (i.e., depolarize or hyperpolarize) of the cell body of postsynaptic neurons because presynaptic neurons project directly on the axons of the postsynaptic neurons. Thus, the axo-axonic synapse will mainly affect the probability of neurotransmitter vesicle release in response to an action potential firing in the postsynaptic neuron. Unlike other kinds of synapses, the axo-axonic synapse manipulates the effects of a postsynaptic neuron’s firing on the neurons further downstream in the network. [2] Due to the mechanism of how axo-axonic synapses work, most of these synapses are inhibitory, [6] and yet a few show excitatory effects in postsynaptic neurons. [9]

    The first direct evidence of the existence of axo-axonic synapses was provided by E. G. Gray in 1962. Gray produced electron microscopy photographs of axo-axonic synapses formed on the terminals of muscle afferents involved in the spinal somatic reflex arc in a cat’s spinal cord slices. [15] Later, Gray coined the term ‘axo-axonic’ after getting photographic confirmation from as many as twelve axo-axonic synapses. Within the next two years, scientists found axo-axonic synapses in various other places in the nervous system in different animals, such as in the retina of cats and pigeons, [16] in the lateral geniculate nucleus of monkeys, [17] in the olfactory bulb of mice, [18] and in various lobes in the octopus brain. [19] This further confirmed the existence of axo-axonic synapses in the brain across animal phyla.

    Prior to the discovery of axo-axonic synapses, physiologists predicted the possibility of such mechanisms as early as in year 1935, following their observations of electrophysiological recordings and quantal analysis of brain segments. [20] They had observed inhibitory responses in postsynaptic motoneurons in the slice preparation of the monosynaptic reflex arc. During simultaneous recordings from presynaptic and postsynaptic neurons, the physiologists could not make sense of the infrequent inhibition observed in the postsynaptic neuron, with no membrane potential changes in the presynaptic neuron. At that time, this phenomenon was known as “presynaptic inhibitory action”, the term proposed by Karl Frank in 1959 [14] and later well summarized by John Eccles in his book. [10] After Gray’s finding of the axo-axonic synapse in 1962, scientists confirmed that this phenomenon was in fact due to the axo-axonic synapse present in the reflex arc. [10]

    More recently, in 2006 researchers discovered the first evidence of excitatory effects caused by an axo-axonic synapse. They found that GABAergic neurons project onto the axons of pyramidal cells in the cerebral cortex to form axo-axonic synapse and elicit excitatory effects in cortical microcircuits. [9]

    Below are the brain locations where axo-axonic synapses are found in different animals.

    Cerebellar cortex Edit

    The axo-axonic synapse in the cerebellar cortex originally appeared in one of the drawings of Santiago Ramón y Cajal in his book published in 1909. [21] Later using electron microscopy, it was confirmed that the basket cell axon projects on the axon hillock of Purkinje cells in the cerebellar cortex in cats and other mammals, forming axo-axonic synapses. [5] The first electrophysiological characterization of an axo-axonic synapse formed on Purkinje cells was done in 1963, where the presynaptic basket cell axons were found to inhibit the terminal output of postsynaptic Purkinje cells through the axo-axonic synapse. [22] Network-level study revealed that the granule cells (a.k.a. the parallel fibers) which activated Purkinje cells, also activated the basket cells which subsequently inhibited the effect of Purkinje cells on the downstream network. [23]

    Cerebral cortex Edit

    Axo-axonic synapses are found In the visual cortex (in V1 and V2) in mammals, and have been well studied in cats, rats and primates such as monkeys. [4] [24] [25] [26] [27] The synapse is formed on the initial segments of the axons of pyramidal cells in several layers in the visual cortex. The projecting neurons for these synapses come from various parts of the central nervous system and neocortex. Similarly, axo-axonic synapses are found in the motor cortex, in the subiculum and in the piriform cortex. [4] In the striate cortex, as the Golgi’s method and electron microscopy revealed, as many as five axo-axonic synapses are formed onto a single pyramidal cell. [4] In the cerebral cortex, inhibitory axo-axonic synapses may play a widespread role in network level activity by enabling synchronized firing of pyramidal cells, essentially by modulating the threshold for output of these cells. [27] [4] These synapses are also found on the initial segments of axons in pyramidal cells in the somatosensory cortex, and in the primary olfactory cortex which are found to be the inhibitory kind. [28] [29] Studying the locations of axo-axonic synapses in the primary olfactory cortex, researchers have suggested that axo-axonic synapses may play a critical role in synchronizing oscillations in the piriform cortex (in the olfactory cortex), which aids olfaction. [30] The axo-axonic synapses are also found in the hippocampus. These synapses are found to be formed mainly on principal cells in stratum oriens and stratum pyramidale and rarely on stratum radiatum they commonly receive projections from GABAergic local interneurons. [31] The horizontal interneurons show a laminar distribution of dendrites and are involved in axo-axonic synapses in the hippocampus, which get direct synaptic inputs from CA1 pyramidal cells. [3] Thus, in general, these studies indicate that axo-axonic synapses can provide a basic mechanism of information processing in the cerebral cortex. [32] [30] [31]

    Basal ganglia Edit

    Microscopy studies in the striatum previously suggested rare occurrence of axo-axonic synapses in individual sections. Extrapolations from the topological data suggest much higher counts of such synapses in the striatum where the therapeutic role of the axo-axonic synapses in treating schizophrenia has been postulated previously. [33] In this study, authors examined 4,811 synapses in rat striatum sections, and 15 of them were found to be the axo-axonic synapses. These axo-axonic synapses are formed by dopaminergic inhibitory interneurons (on the presynaptic side) projecting onto the axons of glutamatergic cortico-striatal fibers in the rat striatum. [33]

    Brainstem Edit

    Axo-axonic synapses are found in the spinal trigeminal nucleus in the brainstem. [34] Electron microscopy studies on the kitten brainstem quantified synaptogenesis of axo-axonic synapses in the spinal trigeminal nucleus at different development ages of the brain. Authors identified the synapses by counting vesicles released in the synaptic cleft, which can be observed in the micrographs. Axo-axonic contacts are shown to consistently increase throughout the development period, starting from the age of 3 hours to the age of 27 days in kittens. The highest rate of synaptogenesis is during the first 3 to 6 days, at the end of which, the kitten’s spinal trigeminal nucleus will have nearly half of the axo-axonic synapses present in adult cats. Later, between 16 to 27 days of age, there is another surge of axo-axonic synaptogenesis. [34] Axo-axonic synapses are also observed in the solitary nucleus (also known as nucleus of the solitary tract) uniquely in the commissural portion in the neuroanatomical studies, which used 5-hydroxydopamine to label axo-axonic synapses. Axo-axonic synapses are formed on baroreceptor terminals by the presynaptic adrenergic fibers, and are proposed to play a role in baroreflex. [35]

    Spinal Cord Edit

    Axo-axonic synapses are found in the mammalian spinal reflex arc [36] [37] [38] and in Substantia gelatinosa of Rolando (SGR). [39] In the spinal cord, axo-axonic synapses are formed on the terminals of sensory neurons with presynaptic inhibitory interneurons. These synapses are first studied using intracellular recordings from the spinal motoneurons in cats, and have been shown to cause presynaptic inhibition. [40] This seems to be a common mechanism in spinal cords, in which GABAergic interneurons inhibit presynaptic activity in sensory neurons and eventually control activity in motor neurons enabling selective control of muscles. [41] In efforts to quantify the occurrence of axo-axonic synapses in the SGR region in rats, 54 such synapses were found among the total 6,045 synapses examined. These 54 axo-axonic synapses were shown to have either agranular vesicles or large granular vesicles. [39]

    Vestibular system Edit

    Axo-axonic synapses are found in the lateral vestibular nucleus in rats. Axo-axonic synapses are formed from the small axons of interneurons onto the axon terminals of large axons, which are upstream to the main dendritic stem. [42] Interestingly, the authors claimed that axo-axonic synapses, which are abundant in rats, are absent in the lateral vestibular nucleus in cats. [42] They note that the types of axon terminals identified and described in cats are all found in rats, but the reverse is not true because the axons forming the axo-axonic synapses are missing in cats. These synapses are proposed to enable complex neural computation for the vestibular reflex in rats. [42]

    Hindbrain Edit

    Axo-axonic synapses are found in the mauthner cells in goldfish. [43] [44] The axon hillock and initial axon segments of mauthner cells receive terminals from extremely fine unmyelinated fibers, which cover the axon hillock with helical projections. These helical projections around mauthner cells are also known as the axon cap. The difference between the axo-axonic synapses and other synapses on mauthner cells is that synapses on dendrites and soma receive myelinated fibers, while axons receive unmyelinated fibers. [43] [44] Mauthner cells are big neurons which are involved in fast escape reflexes in fish. Thus, these axo-axonic synapses could selectively disable the escape network by controlling the effect of mauthner cells on the neural network further downstream. Studying the morphological variation of the axo-axonic synapses at the axon hillock in mauthner cells suggests that, evolutionarily, these synapses are more recent than the mauthner cells. Response to the startle can be mapped phylogenetically, which confirms that basal actinopterygian fish, with little to no axo-axonic synapses on mauthner cells, show worse escape response than fish with axo-axonic synapses. [45]

    Neuromuscular junction Edit

    Inhibitory axo-axonic synapses are found in the crustacean neuromuscular junctions and have been widely studied in Crayfish. [6] [7] [46] Axo-axonic synapses are formed on the excitatory axons as a postsynaptic neuron by the motor neurons from the presynaptic side. Motor neurons, which is the common inhibitor in crab limb closers and limb accessory flexors, form axo-axonic synapses in addition to the neuromuscular junction with the muscles in crayfish. [46] These synapses were first observed in 1967, [6] when they were found to cause presynaptic inhibition in leg muscles of crayfish and crabs. Subsequent studies found that axo-axonic synapses showed varying numbers of occurrence based on the location of the leg muscles from the nervous system. For instance, proximal regions have thrice as many axo-axonic synapses than the central regions. [7] These synapses are proposed to function by limiting neurotransmitter release for controlled leg movements. [7]

    An example of the physiological role of axo-axonic synapses, which are formed by GABAergic inhibitory interneurons to the axons of granule cells, is in eliciting spontaneous seizures, which is a key symptom of Intractable Epilepsy. [47] The presynaptic inhibitory interneurons, which can be labeled by cholecystokinin and GAT-1, are found to modulate the granule cells’s spike output. The same cells subsequently project excitatory mossy fibers to pyramidal neurons in the hippocampal CA3 region.

    One of the two leading theories for the pathoetiology of schizophrenia is the glutamate theory. Glutamate is a well studied neurotransmitter for its role in learning and memory, and also in the brain development during prenatal and childhood. Studies of rat striatum found inhibitory axo-axonic synapses formed on the glutamatergic cortico-striatal fibers. [33] They proposed that these axo-axonic synapses in the striatum could be responsible for inhibiting the glutamatergic neurons. Additionally, these dopaminergic synapses are also proposed to cause hyperdopaminergic activity and become neurotoxic for the postsynaptic glutamatergic neurons. [48] This mechanism is proposed to be a possible mechanism for glutamate dysfunction in observed schizophrenia.

    A study on the spinal cord in mice suggests that the sensory Ig/Caspr4 complex is involved in the formation of axo-axonic synapses on proprioceptive afferents. These synapses are formed through projection of GABAergic interneurons on sensory neurons, which is upstream to the motor neurons. In the axo-axonic synapse, expressing NB2 (Contactin5)/Caspr4 coreceptor complex in postsynaptic neurons along with expressing NrCAM/CHL1 in presynaptic interneurons results in the increased numbers of such synapses forming in the spinal cord. [49] Also, knocking out NB2 from the sensory neurons reduced the number of axo-axonic synapses from GABAergic interneurons, which suggests the necessity and the role of NB2 in synaptogenesis of axo-axonic type of synapses. [49] [36]


    How Neurons Communicate - Sept. 27, 2000

    There are more NA+ and Cl- ions outside of the cell than K-, and vice versa.

    There are pumps on the membrane to keep sodium out of the cell. Sodium has a tendency to go into the cell (forced in by diffusion and electrostatic pressure). The other two ions have a balance of forces.

    The action potential is the language the neurons have to talk to each other.

    TODAY'S TOPIC: Now we have this neuron that is "talking" (generating action potential) -How is this translated for another neuron to understand?
    -SYNAPSE

    • terminal button attached to an axon. Inside the axon are microtubules for support.
    • along these microtubules are "balloons" filled with chemicals.
    • these balloons are synaptic vesicles . They're filled with neurotransmitters .
    • inside the terminal button are mitochondria (they produce ATP = energy for the cell)
    • the vesicles concentrate themselves around the pre-synaptic membrane.
    • On the pre-synaptic side of the cleft is the axon.
    • On the post-synaptic side is the dendrite.
    • there is a dark place on the two membranes - it's got special protein molecules (we'll get back to those)
    1. in between terminal buttons and dendrites (on spines or not).
      • AXO-DENDRITIC SYNAPSE
    2. directly on the cell body (skips the dendrite altogether)
      • AXO-SOMATIC SYNAPSE
    3. in some weird cases, the synapse happens to be on another axon.
      • AXO-AXONIC SYNAPSE
    1. action potential generated near the soma. Travels very fast down the axon.
      • -What happens when it reaches the terminal button?
    2. vesicles fuse with the pre-synaptic membrane. As they fuse, they release their contents (neurotransmitters).
    3. Neurotransmitters flow into the synaptic cleft. If the synaptic cleft looks the same on both sides, it's a symmetric synapse. If the sides look different, it's an asymmetric synapse.
    4. Now you have a neurotransmitter free in the synaptic cleft. On the other side are receptors in the membrane. They're like keyholes. They let ions through if and only if neurotransmitters are bound to them! The neurotransmitter binds to the "keyhole" and lets ions through.
      • -These receptors are called ionotrophic receptors. They allow ions through.
    1. - action potential generated.
    2. - vesicle fuses to pre-synaptic membrane.
    3. - release of neurotransmitters.
    4. - neurotransmitters bind to receptors.
    5. - ions flow through the open receptor.

    There is another type of receptor - metabotrophic receptor.
    This type binds the neurotransmitter like the ionotrophic receptor. But instead of letting ions go through directly, the metabotropic receptor activates the second messenger . This messenger goes to open the ion channels.

    The metabotrophic mechanism is slower than the ionotrophic one, but it's very diffused.
    -it will activate ion channels far away from the binding site.

    The ionotrophic mechanism is very quick, but very local (only lets ions through right where the neurotransmitter is located).

    • sodium is allowed through the membrane and into the cell.
    • What happens if you put positive charges inside the cell?
      • depolarization!
      • K+ wants to leave the cell because of diffusion!
      • Because K+ is positive, the inside of the cell becomes less positive (more negative) and there is hyperpolarization of the cell.
      • Hyperpolarization creates an IPSP -- I nhibitory P ost- S ynaptic P otential.
      • You have more chloride outside the cell than inside. It wants to flow in by diffusion.
      • Chloride is negative and makes the voltage inside the cell go down.
      • Again, you get hyperpolarization , and this triggers an IPSP .

      The final polarization the neurotransmitter creates depends on the type of channel it activates.

      This process starts with electrical and ends with electrical signals. In between, there are chemical signals.
      action potential > vesicle fusion > neurotransmitter release > receptor opening > ion flow > EPSP/IPSP

      Why not just "glue" together neurons?

      Drugs work in the chemical stages (talk about that in Ch.4)

      For the postsynaptic neuron to generate an action potential, it needs to receive a stimulus to bring it above the threshold of excitation. It needs a sum of stimuli. (two movies about this on the web)

      • they're destroyed in the synaptic cleft
      • OR they're re-uptaken, (the excess is "sucked up" into the presynaptic site) to be repackaged in vesicles.
      • The effect of cocaine is to block the re-uptake of the neurotransmitter (many effects, including hallucination)
      • neurointegration = the sum of the EPSPs and the IPSPs.
        • EPSPs = positive voltage
        • IPSPs = negative voltage
        1. مكاني
          • if a neuron has 4 synapses (2 excitatory, 2 inhibitory), and you have pulses from these at the same time:
            • both excitations at the same time > neuron sees a big voltage (depolarization)
            • both inhibitors at the same time > neuron sees a small voltage (hyperpolarization)
            • one excitor and one inhibitor at the same time > neuron sees the sum = zero!
          • spatial summation - everything happens at the same time and different locations!
        2. زمني
          • Things happen at basically the same place (1 synapse), but different times.
            • if you have 2 action potentials, far apart in time, you'll see 2 "bumps" in the voltage.
            • if you have 2 excitory impulses close to one another in time, there will be summation. A bigger signal will be generated.
            • if you have enough summation in time, you can generate action potential (even with just one synapse receiving/firing action potentials - they fire one right after the other).
            • if you have many inhibitory pulses, you won't get action potential!!
              • The summation "goes the wrong way" - negative!

        In review, spatial summation involves many synapses at one time, and temporal summation involves one synapse at many times.
        In real life, both types of summation are involved with the transmission of action potentials.

        To summarize today's lecture:
        The axon tries to reach the dendrite. Axons are filled with microtubules. On these are vesicles, which travel from the soma to the terminal button. The vesicles sit in the terminal button until an action potential is generated. In vesicles are neurotransmitters. a neuron can have only one kind of neurotransmitter. When action potential is reached, vesicles dock with the presynaptic membrane and fuse with it. They release neurotransmitters into the synaptic cleft. These neurotransmitters bind to receptors on the postsynaptic site. If the postsynaptic cell's receptors are ionotrophic, they allow ions to enter the postsynaptic cell directly. If they're metabotrophic, they activate second messengers to open ion channels. The postsynaptic neuron sums al the action potentials it receives and generates its own action potential on it's own axon, if the voltage of the summed pulses is greater than the threshold of excitation.

        • symmetric synapses usually deal with excitatory neurotransmitters.
        • asymmetric synapses usually deal with inhibitory neurotransmitters.

        Neurotransmitter molecules are recycled back into the presynaptic site or destroyed by chemicals.
        But sometimes, you have receptors in the presynaptic site. These are autoreceptors. The goal of autoreceptors is to modulate the production of neurotransmitters on the presynaptic side.


        شاهد الفيديو: لنشاهد كيف يتم عمليه تواصل بين الخلايا العصبية (أغسطس 2022).