CHAPTER 44 Neurons and Nervous Systems

1. CHAPTER 44 Neurons and Nervous Systems

2. Nervsystemets celler • Neuroner = nervceller • Gliaceller • Isolerar, skyddar, när, reglerar den extracellulära miljön • Perifera nervsystemet • Schwanns celler • bildar myelinskida • Centrala nervsystemet • Oligodendrocyter • producerar myelin • Astrocyter • skyddar nervcellerna mot kemikalier • blod-hjärnbarriären

3. Hur skapas en nervimpuls?Hur förs impulsen vidare?

4. Jonflöden och -jämvikter • Fördelningen av joner över cellmembranen är beroende av • Cellmembranens lipidskikt (hindrar diffusion) • Jonkanaler (passiv transport) • Kan öppnas/stängas • Na+, K+, Ca2+, Cl- • Jonpumpar (aktiv transport) • T.ex. Na+/K+ • Det finns mera Na+ och Cl- på cellens utsida än på insidan • Det finns mera K+ på cellens insida än på utsidan

5. Vilopotential • Na+/K+ pumpen pumpar ut Na+-joner och in K+-joner • I en nervcell i viloläge är K+-kanaler öppna  K+-joner diffunderar ut igen • Cellens insida blir negativt laddad i förhållande till utsidan • Balans där diffusionen till utsidan och den negativa laddningens dragningskraft tar ut varandra skapar vilopotentialen, ca -60 mV i nervceller • Andra joner bidrar också i viss mån

6. Aktionspotential • membranpotentialen blir positiv = depolarisering • utlöses då neurotransmittor binder till målcellens receptorer i en synaps eller t.ex. då en sinnescell stimuleras • Initieringen och återhämtningen är mycket snabb • Beror på jonflöden då jonkanaler öppnas och stängs • AP som fortplantas längs en axon = nervimpuls

7. Fortplantning av aktionspotentialen • Spänningskänsliga Na+-kanaler öppnas  Na+ flödar in i cellen  depolarisering • Na+-kanalerna stängs snabbt igen och blir okänsliga för spänning för en tid • Spänningskänsliga K+-kanaler öppnas  K+ flödar ut  membranpotentialen återställs • Samtidigt öppnas intilliggande Na+-kanaler pga depolariseringen • Denna depolarisering kan inte öppna de Na+-kanaler som redan varit uppe, men nog de Na+-kanaler som är på andra sidan  signalen förs vidare

8. Aktionspotentialens styrka bibehålls oberoende av axonens längd • Då en depolarisation når ett visst tröskelvärde utlöses aktionspotentialen • Aktionspotentialens amplitud är alltid den samma  fortplantas alltid på samma sätt

9. Nervsignalens hastighet • Beroende av • axonens storlek: Ju tjockare axon desto snabbare signal • myelinisering (vertebrater) • Isolerar axonen • Signalen fortplantas endast vid Ranviers noder  aktionspotentialen ”hoppar” (saltatorisk transduktion) • Den elektriska strömmen flödar snabbare från nod till nod än det skulle ta för jonkanaler att öppna och stänga hela vägen.

10. Synapser • Elektriska synapser • Gap junctions skapar direkt kontakt mellan celler • Signalen kan gå åt två håll • Signalen är snabb • Signalen går inte att modulera 2. Kemiska synapser - vanligare hos vertebrater I fortsättningen avses med ”synaps” den kemiska synapsen, om inte annat nämns.

11. Synapsen • Överföring av signal från en nervcell till en annan eller från en nervcell till en muskelcell • Då aktionspotentialen når den presynaptiska cellens axonterminal, öppnas spänningskänsliga Ca-kanaler och kalcium flödar in • Detta inducerar utsöndring av en neurotransmittor • Neurotransmittorn binder till receptorer i den postsynaptiska cellen

12. Synapsen • Bindning till receptorn leder till att jonkanaler öppnas  den postsynaptiska cellens membranpotential ändrar • Inhiberande signal  hyperpolarisering • Aktiverande signal  depolarisering • Det finns få spänningskänsliga kanaler i synapsregionen  joner måste diffundera till en spänningskänslig region av den postsynaptiska cellen för att en ny aktionspotential ska utlösas • Om den postsynaptiska cellen är icke-neuronal utlöses en celltypisk respons (t.ex. Sammandragning av muskelceller)

13. Mängden frigjord neurotransmittor • bestämmer hyper/depolariseringens styrka • Regleras av • Aktionspotentialen • Presynaptisk inhibition eller aktivering, d.v.s. synapser i axonterminalen där neuromodulator frigörs och påverkar receptorer (jfr de synapser som för en signal vidare: mellan den presynaptiska cellens axonterminal och den postsynaptiska cellens dendriter, neurotransmittorer)

14. Neurotransmittorer • Acetylkolin (nerv – muskel m.m.) • Monoaminer • T.ex. Noradrenalin, serotonin • Aminosyror • T.ex. Glutamat, glycin och GABA som är de viktigaste neurotransmittorerna i CNS • Peptider • T.ex. Endorfiner • Puriner • Gasen kväveoxid (NO) (cellpermeabel)

15. Receptorer för neurotransmittorer • Jonotropiska receptorer: receptorerna är samtidigt jonkanaler och påverkar jonbalansen direkt • Metabotropiska receptorer: G-proteinkopplade receptorer • aktiverar G-proteiner, Gα öppnar jonkanal direkt eller via signalräcka • Samma neurotransmittor har flera olika receptorer • Neurotransmittorns effekt beror på vilka receptorer den postsynaptiska cellen har

16. Avslutning av signalen • Neurotransmittorn måste snabbt avlägsnas från det synaptiska gapet • Nedbrytning • Återupptagning i den presynaptiska cellen • Diffusion • Först då neurotransmittorn försvunnit kan synapsen bli mottaglig för en ny signal

17. Den postsynaptiska cellen • Summan av alla synaptiska händelser bestämmer när aktionspotentialer utlöses • En synaptisk händelse kanske inte är tillräcklig, men flera i följd utlöser respons (temporal summering) • Flera synapser signalerar samtidigt (spatial summering) • Aktiverande vs inhiberande  summareaktion • Det viktiga är om tröskelvärdet för depolarisation uppnås eller inte