Neurotransmission - Neurotransmission

Den presynaptiska neuronen (överst) släpper ut en signalsubstans, som aktiverar receptorer på den närliggande postsynaptiska cellen (botten).
Ligand-gated jonkanal som visar bindning av sändare (Tr) och förändring av membranpotential (Vm)

Neurotransmission (latin: transmissio "passage, crossing" from transmittere "send, let through") är processen genom vilken signalmolekyler som kallas neurotransmittorer frigörs av axonterminalen i en neuron (den presynaptiska neuronen) och binder till och reagerar med receptorer på dendritterna i en annan neuron (postsynaptisk neuron) en bit bort. En liknande process sker vid retrograd neurotransmission , där dendriterna i det postsynaptiska neuronet frigör retrograde neurotransmittorer (t.ex. endocannabinoider ; syntetiseras som svar på en ökning av intracellulära kalciumnivåer ) som signalerar genom receptorer som är placerade på axonterminalen i det presynaptiska neuronet, främst vid GABAergiska och glutamatergiska synapser .

Neurotransmission regleras av flera olika faktorer: tillgänglighet och synteshastighet för neurotransmittorn, frisläppandet av den neurotransmittorn, baslinjeaktiviteten för den postsynaptiska cellen, antalet tillgängliga postsynaptiska receptorer för neurotransmittorn att binda till och den efterföljande avlägsnande eller avaktivering av signalsubstansen med enzymer eller presynaptisk återupptagning.

Som svar på en tröskelaktionspotential eller graderade elektriska potentialen , är en neurotransmittor frigöres vid presynaptiska terminalen . Den frigjorda signalsubstansen kan sedan röra sig över synapsen för att detekteras av och binda till receptorer i den postsynaptiska neuronen. Bindning av signalsubstanser kan påverka den postsynaptiska neuronen antingen på ett hämmande eller excitatoriskt sätt. Bindningen av neurotransmittorer till receptorer i den postsynaptiska neuronen kan utlösa antingen kortsiktiga förändringar, såsom förändringar i membranpotentialen som kallas postsynaptiska potentialer eller förändringar på längre sikt genom aktivering av signalkaskader .

Neuroner bildar komplexa biologiska neurala nätverk genom vilka nervimpulser (åtgärdspotentialer) färdas. Neuroner vidrör inte varandra (förutom i fallet med en elektrisk synaps genom en gapskorsning ); istället interagerar neuroner vid nära kontaktpunkter som kallas synapser. En neuron transporterar sin information genom en åtgärdspotential. När nervimpulsen kommer till synapsen kan det orsaka frisättning av signalsubstanser, som påverkar en annan (postsynaptisk) neuron. Den postsynaptiska neuronen kan ta emot insignaler från många ytterligare neuroner, både excitatoriska och hämmande. De excitatoriska och hämmande influenserna summeras, och om nettoeffekten är hämmande kommer neuronen att vara mindre benägna att "elda" (dvs generera en åtgärdspotential), och om nettoeffekten är excitatorisk kommer neuron att vara mer benägna att brand. Hur sannolikt en neuron är att skjuta beror på hur långt dess membranpotential är från tröskelpotentialen , spänningen vid vilken en åtgärdspotential utlöses eftersom tillräckligt med spänningsberoende natriumkanaler aktiveras så att den inåtgående natriumströmmen överstiger alla utåtgående strömmar. Excitatoriska ingångar tar en neuron närmare tröskeln, medan hämmande ingångar tar neuronen längre från tröskeln. En åtgärdspotential är en "allt-eller-ingen" -händelse; neuroner vars membran inte har nått tröskeln kommer inte att skjuta, medan de som gör det måste elda. När åtgärdspotentialen väl har initierats (traditionellt vid axonbacken ), kommer den att sprida sig längs axonen, vilket leder till frisläppande av signalsubstanser vid den synaptiska bouton för att överföra information till ännu en angränsande neuron.

Stadier i neurotransmission vid synapsen

Huvudartikel: Kemisk synaps
  1. Syntes av signalsubstansen. Detta kan ske i cellkroppen , i axonen eller i axonterminalen .
  2. Lagring av signalsubstansen i lagringskorn eller vesiklar i axonterminalen.
  3. Kalcium kommer in i axonterminalen under en åtgärdspotential, vilket orsakar frisättning av signalsubstansen i den synaptiska klyftan.
  4. Efter frisläppandet binder sändaren till och aktiverar en receptor i det postsynaptiska membranet.
  5. Deaktivering av signalsubstansen. Neurotransmittorn förstörs antingen enzymatiskt eller tas tillbaka till terminalen från vilken den kom, där den kan återanvändas eller nedbrytas och tas bort.

Allmän beskrivning

Neurotransmittorer packas spontant i vesiklar och frigörs i individuella kvantpaket oberoende av presynaptiska verkningsmöjligheter. Denna långsamma frisättning är detekterbar och ger mikrohämmande eller mikro-excitatoriska effekter på den postsynaptiska neuronen. En åtgärdspotential förstärker denna process kort. Neurotransmittor som innehåller vesiklar kluster runt aktiva platser, och efter att de har släppts kan de återvinnas med en av tre föreslagna mekanismer. Den första föreslagna mekanismen innebär delvis öppning och sedan återstängning av vesikeln. De två andra involverar full sammansmältning av blåsan med membranet, följt av återvinning eller återvinning till endosomen. Vesikulär fusion drivs till stor del av koncentrationen av kalcium i mikrodomäner som ligger nära kalciumkanaler, vilket möjliggör endast mikrosekunder för neurotransmittorfrisättning, medan återgång till normal kalciumkoncentration tar ett par hundra mikrosekunder. Vesikelexocytosen tros drivas av ett proteinkomplex som kallas SNARE , det är målet för botulinumtoxiner . När den väl släppt kommer en signalsubstans in i synapsen och möter receptorer. Neurotransmittorer receptorer kan antingen vara jonotropa eller g -proteinkopplade. Ionotropa receptorer tillåter joner att passera igenom när de agoniseras av en ligand. Huvudmodellen innefattar en receptor som består av flera subenheter som möjliggör koordinering av jonpreferenser. G -proteinkopplade receptorer, även kallade metabotropa receptorer, genomgår genom konformationsförändringar som ger intracellulärt svar. Avslutning av neurotransmittoraktivitet utförs vanligtvis av en transportör, men enzymatisk avaktivering är också trolig.

Summering

Huvudartikel: Summation (neurofysiologi)

Varje neuron ansluter till många andra neuroner och får många impulser från dem. Summation är att lägga ihop dessa impulser vid axonbacken. Om neuronen bara får excitatoriska impulser kommer det att generera en aktionspotential. Om neuron istället får lika många hämmande som excitatoriska impulser, avbryter hämningen excitationen och nervimpulsen stannar där. Handlingspotentialgenerering står i proportion till sannolikheten och mönstret för neurotransmittorfrisättning och postsynaptisk receptorsensibilisering.

Rumslig summering innebär att effekterna av impulser som tas emot på olika ställen på neuron adderas, så att neuron kan skjuta när sådana impulser tas emot samtidigt, även om varje impuls för sig inte skulle vara tillräcklig för att orsaka avfyrning.

Temporal summering innebär att effekterna av impulser mottagna på samma plats kan öka om impulserna tas emot i nära tidsmässig följd. Således kan neuronen skjuta när flera impulser tas emot, även om varje impuls för sig inte skulle vara tillräcklig för att orsaka avfyrning.

Konvergens och divergens

Neurotransmission innebär både en konvergens och en divergens av information. Först påverkas en neuron av många andra, vilket resulterar i en konvergens av input. När neuronet avfyras skickas signalen till många andra neuroner, vilket resulterar i en divergens i utsignalen. Många andra neuroner påverkas av denna neuron.

Överföring

Cotransmission är frisläppandet av flera typer av neurotransmittorer från en enda nervterminal .

Vid nervterminalen finns neurotransmittorer inom 35–50 nm membrankapslade vesiklar som kallas synaptiska vesiklar . För att frigöra signalsubstanser dockar och smälter de synaptiska vesiklarna övergående vid basen av specialiserade 10–15 nm koppformade lipoproteinstrukturer vid det presynaptiska membranet som kallas porosomer . Den neuronala porosome proteomet har lösts, vilket ger den molekylära arkitekturen och den fullständiga kompositionen av maskinen.

Nyligen genomförda studier i en myriad av system har visat att de flesta, om inte alla, neuroner släpper ut flera olika kemiska budbärare. Cotransmission möjliggör mer komplexa effekter vid postsynaptiska receptorer och möjliggör därmed mer komplex kommunikation mellan neuroner.

I modern neurovetenskap klassificeras neuroner ofta av sin cotransmitter. Till exempel använder striatala "GABAerga neuroner" opioidpeptider eller substans P som deras primära cotransmitter.

Vissa neuroner kan släppa minst två signalsubstanser samtidigt, den andra är en samsändare, för att ge den stabiliserande negativa återkopplingen som krävs för meningsfull kodning, i frånvaro av inhiberande internuroner . Exempel inkluderar:

Noradrenalin och ATP är sympatiska samsändare. Man har funnit att det endocannabinoida Anandamid och cannabinoid WIN 55,212-2 kan ändra den övergripande svar på sympatisk nervstimulering, och indikerar att prejunctional CB1-receptorer medierar sympatho -inhibitory åtgärder. Således kan cannabinoider hämma både de noradrenerga och purinerga komponenterna i sympatisk neurotransmission.

Ett ovanligt par samsändare är GABA och glutamat som frigörs från samma axonterminaler hos neuroner som härstammar från det ventrala tegmentala området (VTA), intern globus pallidus och supramammillär kärna . Den förstnämnda två projekt till habenula medan prognoserna från supramammillary kärna är kända för att rikta dentate gyrus i hippocampus.

Genetisk förening

Neurotransmission är genetiskt förknippat med andra egenskaper eller funktioner. Till exempel ledde anrikningsanalyser av olika signalvägar till upptäckten av en genetisk koppling till intrakraniell volym.

Se även

Referenser

externa länkar