45 FIZJOLOGIA PRZEWODZENIA IMPULSÓW NERWOWYCH

FIZJOLOGIA PRZEWODZENIA

IMPULSÓW NERWOWYCH

NEURON

Typowa komórka nerwowa zawiera jądro komórkowe w

swej rozszerzonej części zwanej

ciałem komórki

(perikarion)

. Od ciała komórki nerwowej odchodzą dwa

rodzaje wypustek: krótkie, o drzewkowatym kształcie

dendryty

i zazwyczaj jedna długa rozgałęziająca się na

końcu –

akson (neuryt).

Neuryty przewodzą impuls

odkomórkowo, czyli od ciała komórki nerwowej dalej

natomiast dendryty przewodzą impulsy dokomórkowo,

czyli w stronę ciała komórki. Aksony mogą osiągać

długość do około 1m. Długie wypustki kończące się w

znacznej odległości od ciała komórki nerwowej nazywamy

włóknami nerwowymi

1-dendryty
2-ciało komórki
3-jądro
4-osłonka mielinowa
5-neuryt
6-przewężenie Ranviera
7-tigroidy (ciała Nissla) – gęste skupienia RNA i rybosomów

NEURON

Podstawową jednostką budując ą układ nerwowy jest komórka nerwowa czyli neuron

Średnica aksonu

(0,004 mm) do 100 mikronów (.1 mm)

Średnica włosa

0,02 mm do 0,08 mm.

U ludzi:

Ok. 10

neuron

ów w mózgu

Średnia długość aksonu w korze ok. 0.02 m.

Całkowita długość aksonów A = 2*10

Odległość Ziemia – Księżyc L = 4*

A/L = 5

Długość aksonu

(1 mm) do ponad 1m

Neurony

jednobiegunowe

Neuron

dwubiegunowy

Neurony wielobiegunowe

Komórki glejowe – Oligodendrocyty, Komórki Schwanna, Astrocyty

ASTROCYTY

- buforowanie jonów

potasu, regulacja
neuroprzekaźnictwa, dostarczają
glukozę

OLIGODENDROCYTY

KOMÓRKI SCHWANNA

–

wytwarzają mielinę (choroba:
stwardnienie rozsiane)

MIKROGLEJ

– składniki układu

odpornościowego, aktywne podczas
stanów zapalnych i w
uszkodzeniach, pochłaniają
produkty rozpadu tkanki nerwowej

Aksonami nazywamy wypustki nerwowe wyprowadzające impulsy z ciała

komórki nerwowej.

Wyróżniamy:

• włókna bezrdzenne

– otoczone

lemocytami

, czyli komórkami Schwanna,

które tworzą tzw. osłonką Schwanna, występują w układzie wegetatywnym

• włókna rdzenne (mielinowe)

z osłonką mielinową. Osłonka ta utworzona

jest przez wyspecjalizowane komórki glejowe w ośrodkowym układzie

nerwowym i lemocyty w obwodowym układzie nerwowym, które owijając

się wokół aksonów, tworzą tę osłonkę ze swojej błony komórkowej ułożonej

w kilka warstw. Mielina nie tworzy ciągłej osłony ale w regularnych

odstępach przewęża się tworząc

przewężenia Ranviera

. Osłonka ta pełni

jednocześnie funkcję ochrony mechanicznej i izolatora elektrycznego

aksonu.

Włókna rdzenne

przewężenie Ranviera

We włóknach bez osłonki mielinowej impulsy nerwowe przesuwają

się ruchem jednostajnym ze stałą prędkością. Ten typ

przewodzenia nazwano

falowym

(2).

Włókna rdzenne przewodzą ze znacznie większą szybkością, co jest

spowodowane przeskakiwaniem impulsów nerwowych z

jednego przewężenia Ranviera na drugie. Ten typ przewodzenia

nazwano

skokowym

(1).

Zakończenia aksonów tworzą liczne rozgałęzienia, za pomocą

których dany neuron łączy się z inna komórką nerwową lub

komórką efektorową. Miejsca styku komórek nazywamy

synapsami

. Zapewniają one ciągłość czynnościową w układzie

nerwowym i umożliwiają przekazywanie informacji z układu

nerwowego do innych organów. Wyróżniamy synapsy:

• nerwowo – nerwowe ( styk dwóch neuronów),
• nerwowo – mięśniowe (styk neuronu z włóknem mięśniowym),
• nerwowo – gruczołowe (styk neuronu z gruczołem).

BUDOWA SYNAPSY

Gdy impuls nerwowy osiąga zakończenie neurytu -

błonę

presynaptyczną

(1), do

szczeliny synaptycznej

(3)

otwierają się

pęcherzyki synaptyczne

zawierające

mediator (5). Substancja ta dyfunduje przez szczelinę i

pobudza

receptory

(4) w

błonie postsynaptycznej

(2),

wyzwalając w kolejnej komórce impuls nerwowy.

PRZEKAZYWANIE DANYCH

•

Synapsa- to miejsce, w którym akson
jednego neuronu styka się z
dendrytem drugiego neuronu lub z
inną komórką.

•

Pobudzenie, docierające do końcowej
części aksonu, uwalnia z niego
cząsteczki neuroprzekaźnika, który
powoduje w niej zmiany elektryczne.

•

Przewodzenie impulsu odbywa się więc
na drodze elektryczno - chemicznej.

Potencjał czynnościowy - propagacja

Prąd wpływający do komórki musi z niej
wypłynąć by zamknąć obwód prądowy. Jony
płyną wzdłuż komórki szukając miejsc
najmniejszego oporu błony. Prądy te (tzw. prądy
lokalne) rozprzestrzeniają depolaryzację do
sąsiednich rejonów aksonu gdzie, jeśli próg jest
osiągnięty, generowany jest następny potencjał.

We włóknach niezmielinizowancyh propagacja
następuje w sposób ciągły.

B. We włóknach z mieliną propagacja
następuje skokowo – od jednego przewężenia
do następnego.

W dendrytach występują odcinki błony
aktywnej (tzw. hot spots), w których może być
generowany impuls. Jest to odmiana
propagacji skokowej.

Type of
synapse

Distance between pre-
and postsynaptic cell
membranes

Cytoplasmic continuity
between pre- and
postsynaptic cells

Ultrastructural components

Agent of
transmission

Synaptic delay

Direction of
transmission

Electrical

3.5 nm

Yes

Gap-junction channels

Ion current

Virtually absent

Usually
bidirectional

Chemical

20-40 nm

Presynaptic vesicles and
active zones; postsynaptic
receptors

Chemical
transmitter

Significant: at least 0.3
ms, usually 1-5 ms or
longer

Unidirectional

Dwa główne sposoby komunikacji w układzie nerwowym:

synapsy elektryczne i synapsy chemiczne.

SYNAPSY CHEMICZNE I ELEKTRYCZNE

Synapsy elektryczne

Główne cechy przekaźnictwa elektrycznego:
- duża prędkość
- wierność przekazu (bez zniekształcenia)
- działanie dwukierunkowe
Zastosowanie:
- szybkie działanie (np. odruch ucieczki)
- synchroniczne działanie dużych grup neuronów
- komunikacja w komórkach glejowych

A. W synapsie elektrycznej dwie komórki są połączone kanałami
szczelinowymi (gap-junction channels). Kanały te umożliwiają
bezpośredni przepływ jonów pomiędzy dwoma komórkami.
Dodatkową ułatwieniem komunikacji jest zawężenie przestrzeni
zewnątrzkomórkowej z 20nm do 3.5 nm w złączu szczelinowym (gap
junction).

Mikrografia elektronowa połączenia szczelinowego. Macierz
kanałów wyizolowana z błony wątroby szczura. Każdy kanał
ma strukturę hexagonalną. Powiększenie: X 307 800

B. Każdy półkanał (connexon) składa się z sześciu identycznych
podzespołów (connexin).

C. Podzespoły są ułożone tak, że tworzą por pośrodku kanału. Por
jest otwarty gdy podzespoły są skręcone względem podstawy. Na
otwarcie lub zamknięcie poru może wpływać poziom pH i stężenie
Ca+ w komórce. Synapsy elektryczne mogą mieć również
napięciowozależne bramki oraz reagować na różne
neuroprzekaźniki.

Synapsa chemiczna

•

Potencjał czynnościowy
dochodzi do
zakończenia aksonu.

•

Uwolnienie
neuroprzekaźnika do
szczeliny synaptycznej.

•

Powstanie potencjału
postsynaptycznego w
neuronie
postsynaptycznym.

RODZAJE NEUROPRZEKAŹNIKÓW I ICH FUNKCJE

Acetylocholina

– procesy pamięci, pobudzanie mięśni do skurczów.

GABA

– (niedobór) – lęk.

Noradrenalina

– (niedobór) – depresja.

Dopamina

– (nadmiar) – schizofrenia.

Serotonina

– procesy wzbudzenia, długotrwałe żywe halucynacje.

Endorfiny

– kontrola lęku, strachu, napięcia, przyjemności i bólu.

TEORIA MEMBRANOWA

(POMPA SODOWO - POTASOWA)

W przewodzeniu impulsów w komórce nerwowej podstawową rolę odgrywa błona

komórkowa. Gdy neuron jest niepobudzony to błona komórkowa wykazuje

polaryzację spoczynkową.

Różnica potencjałów (potencjał
spoczynkowy) między wewnętrzną
a zewnętrzną powierzchnia błony
wynosi

-70 mV

TEORIA MEMBRANOWA

(POMPA SODOWO - POTASOWA)

Stan polaryzacji jest utrzymywany dzięki obecności enzymu w błonie komórkowej - pompy

sodowo-potasowej - która przenosi aktywnie przez błonę jony sodu i potasu. Energia

potrzebna do aktywnego transportu jonów jest uzyskiwana z hydrolizy ATP do ADP i Pi.

TEORIA MEMBRANOWA

(POMPA SODOWO - POTASOWA)

Kanał sodowy bramkowany
potencjałem

W momencie lokalnego otwarcia
kanałów jonowych w błonie
komórkowej neuronu przez silny
bodziec następuje chwilowa
zmiana właściwości elektrycznych
błony i gwałtowny napływ do
wnętrza komórki jonów sodu oraz
wypływ jonów potasu. Następuje
wtedy depolaryzacja o potencjale
+40 mV.

TEORIA MEMBRANOWA

(POMPA SODOWO - POTASOWA)

Po chwili następuje repolaryzacja błony, która jest
skutkiem aktywności pomp sodowo-potasowych,
które przepompowując aktywnie jony bardzo szybko
doprowadzają do stanu polaryzacji spoczynkowej.

Nierównomierne rozmieszczenie jonów sodu i jonów potasu po obu stronach błony

komórkowej neuronu są przyczyną jej polaryzacji.

Proces lokalnej depolaryzacji może
przemieścić się wzdłuż błony
komórkowej neuronu jako fala
depolaryzacyjna.

Fala ta, we włóknach bezosłonkowych
ma charakter ciągły, przez to względnie
małą prędkość.

W przypadku włókien dwuosłonkowych
fala będzie się przemieszczała z większą
prędkością z wyniku przeskoków do
kolejnych przewężeń Ranviera.

TEORIA MEMBRANOWA

(POMPA SODOWO - POTASOWA)