Nervesystemets celler, fysiologi & kemi

Transkript

1 Nervesystemets celler, fysiologi & kemi Carsten Reidies Bjarkam. Professor, specialeansvarlig overlæge, Ph.D. Neurokirurgisk Afdeling Aalborg Universitetshospital

2 Nervesystemet er opbygget af nerveceller (+ gliaceller)

3 Nervecellen Specialiseret til informationsbearbejdning og - overførelse Kendetegnet ved sine udløbere og evne til at frisætte bestemte neurotransmittere Menneskets CNS rummer omkring 100 milliarder nerveceller, som gennemsnitligt hver danner 1000 synapser

4 Nerveceller kan være meget forskellige

5 Alle nerveceller har dog samme grundform Dendritterne forøger nervecellens receptive overflade Cellelegemet er sæde for kernen og basale cellulære funktioner Axonet er den udløber, hvormed nervecellen påvirker andre celler

6 Dendritter Dendrittræets udstrækning illustrerer nervecellens behov for at fange information fra omgivelserne Primære, sekundære og tertiære dendritter Distale versus proximale dendritkontakter

7 Dendrit spinae Små udposninger på dendritgrenen specialiseret til synaptisk kontakt Stor betydning for neural plasticitet

8 Dendritter Påvirkes af andre nerveceller Synaptisk & non-synaptisk Påvirkning af ionotrope receptorer medfører små lokale ændringer af membranpotentialet EPSP: exitatorisk postsynaptisk potentiale IPSP: inhibitorisk postsynaptisk potentiale Påvirkning af metabotrope receptorer medfører strukturelle og funktionelle ændringer i nervecellen

9 Soma, cellelegemet Temporal og spatial summation af indkomne EPSPs & IPSPs Nervecellens membranpotentiale ændres hele tiden!

10 Dendritter-soma-axon Integrate-and-fire Dendrite Cell body (soma) Axon Direction of information flow Synaptic input Integration Action potential initiation

11 Aktionspotentialet løber langs axonet til axonterminalen Aktionspotentialets udslag er konstant Udbredelseshastighed afhænger af axonets diameter og myelineringsgrad

12 Axonterminalen Rig på vesikler Disse indeholder specifikke kemiske stoffer (neurotransmittere) Neurotransmitterne frisættes til ECV når aktionspotentialet kommer frem til axonterminalen De frisatte neurotransmittere kan hernæst påvirke receptorer på andre celler De frisatte neurotransmittere vil ultimativt diffundere væk, blive nedbrudt i ECV eller genoptaget i axonterminalen

13 Nerveceller kan kommunikere med Nerveceller Muskler Kirtler Gliaceller

14 Nerveceller kan påvirke hinanden på 3 forskellige måder 1: Elektrisk via gap-junctions 2a: Kemisk via synapser 2b: Kemisk via non-synaptisk (volumen) transmission

15 Elektrisk transmission (gap-junctions) Direkte kontakt mellem ICV i 2 nerveceller pga forekomst af gapjunctions Fri udveksling af ioner Kan samordne nervecellernes membranpotentiale og dermed deres aktivitet Primitiv umodulerbar transmissionsform

16 Kemisk transmission kræver generelt En afsender (donor) Et transmitterstof En modtager (receptor)

17 Neurotransmittere

18 Neurotransmittere Kemiske stoffer Dannes i nervecellerne samt genoptages fra synapsespalten Samles og opkoncentreres i de præsynaptiske vesikler Nedbrydes enzymatisk Syntese og nedbrydningsveje er oplagte mål for lægemidler og misbrugsstoffer

19 Receptorer Oftest lokaliseret i cellemembranen En celle kan have mange forskellige receptorer En given receptor er ofte specifik for et givent kemisk stof Lignende kemiske stoffer kan dog også bindes til receptoren Receptorer kan stimuleres og hæmmes/blokkeres

20 Receptorer inddeles i Ionotrope receptorer som medfører åbning af ion kanaler Metabotrope receptorer som aktiverer intracellulære enzymsystemer

21 Ionotrope receptorer Involveret i Fast synaptic transmission Virkningsvarighed er ms Signalet kan være excitatorisk som følge af åbning af Na eller Ca kanaler Signalet kan være inhibitorisk som følge af åbning af Cl kanaler

22 Metabotrope receptorer Involveret i Slow synaptic transmission Virkningsvarighed er sekunder til timer Kan have strukturel og trofisk betydning for nervecellen

23 Synaptisk transmission Synapse = specialiseret kontaktpunkt mellem 2 nerveceller Hver nervecelle danner i gennemsnit 1000 synapser Vigtigt angrebspunkt for lægemidler og misbrugsstoffer

24 Synapsens opbygning En præsynaptisk del (donor-axonterminalen) En synapse spalte En postsynaptisk del (modtager-nervecellen og dens receptorer) Bemærk ensrettet transmissionsretning!

25 Synaptisk transmission Aktionspotentiale Ca influx Vesikel-exocytose og frisætning af neurotransmittere Neurotransmittere vandrer over synapse spalten Binder sig til postsynaptiske receptorer hvorved lokal effekt udløses

26 Men bemærk også! Forekomst af neurotransmitter nedbrydende (inaktiverende) enzymer Neurotransmitter re-uptake via specielle præsynaptiske pumper Præsynaptisk re-syntese af neurotransmitter Mulighed for at neurotransmitteren kan diffundere ud af synapse-spalten

27 Non-synaptisk kemisk transmission Alle nerveceller har receptorer som ligger udenfor synapserne Disse kan påvirkes af neurotransmittere som er frisat direkte til ECV eller diffunderet ud af eksisterende synapsespalter Denne transmissionsform er særligt udtalt for modulerende systemer

28 Synaptisk vs non-synaptisk transmission Synaptisk transmission er hurtig, lokal og præcis Non-synaptisk transmission er langsom, vidt udbredt og upræcis

29 Det sensoriske system Distinkt system

30 Det motoriske system Distinkt system

31 Det dopaminerge system Modulerende system Af stor betydning for tænkning og motivation

32 Det noradrenerge system Modulerende system Af stor betydning for stemningslejet og opmærksomhed

33 Det serotonerge system Modulerende system Af betydning for stemningsleje og tankevirksomhed

34 Det kolinerge system Modulerende system Af betydning for hukommelse og vågenhed