10. Mandag Nervesystemet del 1 Det er ikke pensums letteste stof at kunne redegøre for mekanismerne bag udbredelsen af nerveimpulser. Måske pensums sværeste stof forståelsesmæssigt, så fortvivl ikke hvis det ikke lige forstås ved første gennemlæsning Det er stof hvor i har bøger/noter som hjælp til eksamen.
Nervesystemet overordnet: Somatiske og viljestyrede Autonome og ubevidst Perifere nervesystem (PNS) Støtteceller: Schwanske celler Centralnervesystemet (CNS) Hjerne Rygmarven Støtteceller: oligodendrocytter
Nervecellens opbygning: En nervecelle er specialiseret i at udsende nerveimpulser ud langs cellen og dernæst videreføre impulsen til en tilstødende nervecelle eller f.eks. til en muskelcelle. Den består af en krop med små udløbere der kaldes dendritter og en lang udløber der kaldes et axon. Dette axon har i enden modsat krop flere forgreninger, der hver især kan videreføre impulsen. En nerve kan pirres til at udsende impulser; disse starter tæt ved kroppen, fordi andre nervecellers axon forgreninger overfører impulser til selve kroppen og dens dendritter. Det er således cellens krop og dendritter der modtager input fra andre celler og når disse andre celler har pirret tilstrækkeligt, vil cellen selv udsende en impuls ud langs axonet. Vi skal i dag se hvordan dette lader sig gøre. Ranvierske indsnøringer Perifer nerve
Nervesystemet er et komplekst netværk af neuroner = nerveceller: Der er over 100.000.000.000 neuroner bare i hjernen! Et enkelt neuron kan stå i forbindelse med måske 1000 andre neuroner, via forbindelser til krop/dendritter og forbindelser som axonets forgreninger har til andre neuroner. Der er således en enorm trafik i menneskets neurale netværk. Flere neuroner påvirker 1 neuron 1 neuron påvirker flere neuroner
Men hvad er så fysiologien bag udbredelsen af nerveimpulser langs axonet? For at svare på det spørgsmål er vi nød til at se på funktionen af natrium kalium pumpen igen. + + Under forbrug af ATP pumpes 3 NA ioner ud af cellen og 2 K ind i cellen. Dette skaber en stor koncentrationsforskel over cellemembranen for disse ioner; koncentrationsforskelle er en forudsætning for diffusion af stoffer. Hvis der derfor åbnes nogle ion specifikke + + kanaler i cellemembranen, vil NA vandre ind i cellen ved diffusion og K vil vandre ud af cellen. Dette er groft sagt hvad der sker når en nerve udsender en impuls langs cellen. Det ser vi lidt nærmere på. Na/K - pumpen
Membranpotentialet spiller også en afgørende rolle for nerveimpulsen: Natrium/Kalium pumpen skaber altså forudsætningen for den "strøm" af ioner over membranen når en impuls udbredes langs axonet. Men det er faktisk membranpotentialet, der "bestemmer" hvornår en nerve "pirres" til at udbrede impulsen. Det skyldes at disse ion kanaler i membranen reagerer på ændringer i membranpotentialet, dvs. ion kanalerne er "spændingsafhængige". Membranpotentialet i hvile er nogenlunde konstant og kan måles med voltmeter og elektroder som vist på figuren. Hvilemembranpotentialet kan variere fra celletype til celletype. Voltmetermålingerne viser, at cellen er positiv udenfor cellen og negativ inde i cellen, hvilket giver en spændingsforskel over membranen. En nervecelle i hvile er altså "opladet" eller man siger polariseret; sålænge hvile spændingsforskellen ikke ændrer sig vil cellen ikke blive pirret til at starte en impuls. Men hvis spændingsforskellen over membranen bliver mindre i tilstrækkeligt omfang lokalt tæt på cellekroppen, vil cellen "gniste", dvs. de spændingsfølsomme ion kanaler åbnes og en impuls er startet, som vi nu skal forstå princippet bag. Polariseret membran Polariseret membran
Selve impulsudbredelsen: depolariseret membranområde (cellen er pirret lokalt typisk nær cellens krop, fordi den har modtaget input fra andre nerveceller) Det pirrede område gør naboområder mere positive, dvs. depolariserer naboområder. 2 nye depolariserede membranområder osv. osv. langs axonet depolariserer = mindsker spændingsforskellen over membran.
mv (membranpotentiale) 1 Her ses ændringer i membranpotentialet under en nerveimpuls Selve impulsudbredelsen 2 her ses hvad der sker for membranens gennemtrængelighed + + for Na og K under en impuls for en pirret nervecelle. + Først åbnes Na kanaler der depolariserer membranen yderligere (1). + Men Na kanaler lukker hurtigt igen, + + hvorefter K kanaler åbnes og K vandrer ud af cellen og genskaber oprindelige polarisering over membranen (2).
En nervecelle pirres til at udsende en impuls fordi:...at nervecellens krop og dendritter modtager input fra andre nerveceller, der bevirker at cellens inderside bliver mere positiv (depolarisering) nær kroppen (øverste figur). Hvis spændingsforskellen over membranen mindskes tilstrækkeligt som følge af disse input, vil impulsudbredelsen langs axonet starte. Spændingsafhængige natriumion kanaler vil åbne og natriumioner strømmer ind i cellen og gør cellens inderside endnu mere positiv. Men disse kanaler lukker hurtigt og nu åbner kaliumion kanaler, der bevirker at cellens indre mister positiv ladning, således at cellen vil vende tilbage til polariseret tilstand med positiv ydre og negativ indre. Imidlertid har den første indstrømning af positive natriumioner medført, at naboområde er blevet mere positiv på indersiden af membranen, hvilket så har pirret naboområde til også at åbne ion kanaler og historien gentager sig helt ud til axonets forgreninger, der støder op til andre celler. I sidste ende frigives et transmitterstof, der så er input til tilstødende nervecelle. En nervecelle kan også modtage input fra andre celler, der hæmmer impulsudbredelsen i cellen, fordi cellen bliver endnu mere polariseret (nederste figur).
Den motoriske endeplade: