Νευροδιαβιβαστές και συμπεριφορά - ΒΒΣ 20 PDF

Νευροδιαβιβαστές και συμπεριφορά Αλεξάνδρα Οικονόμου  Το ανακλαστικό τόξο Υποδοχείς (π.χ. δέρμα) → αισθητικός νευρώνας → διάμεσος νευρώνας (στο νωτιαίο μυελό) → κινητικός νευρώνας → μύες (κάμψη, έκταση) Βασίζεται στην επικοινωνία μεταξύ των νευρώνων και όχι στην απλή...

Νευροδιαβιβαστές και συμπεριφορά Αλεξάνδρα Οικονόμου  Το ανακλαστικό τόξο Υποδοχείς (π.χ. δέρμα) → αισθητικός νευρώνας → διάμεσος νευρώνας (στο νωτιαίο μυελό) → κινητικός νευρώνας → μύες (κάμψη, έκταση) Βασίζεται στην επικοινωνία μεταξύ των νευρώνων και όχι στην απλή μετάδοση δυναμικών ενέργειας Αυτόματες αντιδράσεις στο ερέθισμα  Νωτιαίος μυελός Γάγγλιο Υποδοχέας πόνου στο δέρμα Αισθητικός νευρώνας μυς Κινητικός νευρώνας Διάμεσος νευρώνας NEYPOEΠIΣTHMH KAI ΣYMΠEPIΦOPA – ΠANEΠIΣTHMIAKEΣ EKΔOΣEIΣ KPHTHΣ  Συναπτική καθυστέρηση Βραδύτερη μετάδοση μέσω σύναψης από τη μετάδοση ερεθισμού κατά μήκος του νευράξονα. Ταχύτητα κατά μήκος του νευράξονα: 40 m/s. Ταχύτητα δια μέσου ανακλαστικού τόξου: 15 m/s.  Άθροιση στο χρόνο Ελαφρό τσίμπημα→ δεν κουνιέται το πόδι. Διέγερση μικρότερη του ουδού πυροδότησης του μετασυναπτικού νευρώνα, δεν ανοίγει αρκετούς διαύλους νατρίου. Μερική εκπόλωση: τοπικά διαβαθμιζόμενο δυναμικό. Το Διεγερτικό Μετασυναπτικό Δυναμικό (ΔΜΔ) δεν υπερβαίνει ουδό πυροδότησης, εξασθενεί. Ελαφρό τσίμπημα μερικές φορές→ κίνηση Η διέγερση εξασθενεί γρήγορα, αλλά συνδυαζόμενη με μια δεύτερη μικρή διέγερση αμέσως μετά, υπερβαίνει ουδό πυροδότησης του μετασυναπτικού νευρώνα. Δυναμικό ενέργειας  Άθροιση στο χρόνο Δεν επανέρχεται στο αρχικό επίπεδο Ευαισθησία στον πόνο Αρχικό επίπεδο χρόνος Ερεθίσματα ίσης έντασης & διάρκειας Άθροιση  Άθροιση στο χώρο Ελαφρό τσίμπημα ταυτόχρονα σε 2 διαφορετικά σημεία→ κίνηση Ενεργοποιήθηκαν 2 αισθητικοί νευρώνες, ο καθένας από τους οποίους εξέτεινε ένα νευράξονα στον ίδιο διάμεσο νευρώνα. Δημιουργία μεγαλύτερου Διεγερτικού Μετασυναπτικού Δυναμικού.  Άθροιση στο χώρο Άθροιση στο χρόνο  Άθροιση στο χρόνο/χώρο Ανασταλτικό Μετασυναπτικό Δυναμικό (ΑΜΔ): υπερπόλωση μετασυναπτικού νευρώνα, αύξηση αρνητικού φορτίου, μείωση πιθανότητας έκλυσης δυναμικού ενέργειας. Οι συναπτικές πληροφορίες ανοίγουν επιλεκτικά τους διαύλους Κ+ (+ ιόντα εξέρχονται), ή τους διαύλους Cl- (- ιόντα εισέρχονται). Άθροιση στο χρόνο/χώρο  Άθροιση στο χρόνο/χώρο Το κάθε κύτταρο έχει μυριάδες συναπτικές εισόδους Το αν ο μετασυναπτικός νευρώνας πυροδοτήσει καθορίζεται από το εάν μια εκπόλωση είναι αρκετή για να υπερβεί τον ουδό πυροδότησης όταν φτάσει στον εκφυτικό κώνο  Μυοτατικό ανακλαστικό Κτύπημα κάτω από την επιγονατίδα: διάταση τετρακέφαλου, έκταση κνήμης Μεταφορά αισθητικής πληροφορίας της διάτασης του τετρακέφαλου από προσαγωγούς νευρώνες στο ΚΝΣ Στο νωτιαίο μυελό: σύσπαση του τετρακέφαλου Διάμεσοι νευρώνες: αναστολή κινητικών νευρώνων που θα συσπούσαν ανταγωνιστές μυς (οπίσθιους μηριαίους) Ανακλαστική συμπεριφορά NEYPOEΠIΣTHMH KAI ΣYMΠEPIΦOPA – ΠANEΠIΣTHMIAKEΣ EKΔOΣEIΣ KPHTHΣ Μυοτατικό ανακλαστικό  Άθροιση στο χρόνο/χώρο –συν. ΔΜΔ, ΑΜΣΔ είναι τοπικά διαβαθμιζόμενα. Εξασθενούν. Όσο πιο κοντά βρίσκεται η σύναψη στον εκφυτικό κώνο, τόσο μεγαλύτερη επίδραση έχει. Τροποποίηση αυθόρμητου ρυθμού πυροδότησης (αύξηση, μείωση). Διπλή αναστολή: αναστολή της αναστολής→ αύξηση της διέγερσης του 3ου κυττάρου.  Μετασυναπτική απαρτίωση Ένας νευρώνας μπορεί να δέχεται ερεθίσματα από συνάψεις που προκαλούν ΔΜΔ ή ΑΜΔ Το τελικό αποτέλεσμα είναι μια πολύπλοκη άθροιση των επιδράσεων Η συμπεριφορά εξαρτάται από ένα δίκτυο νευρώνων και όχι από μεμονωμένους νευρώνες Η διέγερση ή αναστολή του νευρώνα δεν αντιστοιχεί πάντα με τη συμπεριφορά, απλά αλλάζει την πιθανότητα η συμπεριφορά να γίνει ή να μην γίνει  Νευρωνικά δίκτυα Ομάδες νευρώνων που λειτουργούν μαζί για να διεξάγουν μια εργασία Η κατανόηση της συνδεσμολογίας & λειτουργίας των δικτύων αυτών είναι ο επόμενος ερευνητικός στόχος Το Πρόγραμμα Χαρτογράφησης Ανθρώπινων Νευρωνικών Συναπτικών Συνδέσεων (Human Connectome Project) είναι μια μεγάλης κλίμακας πολυπανεπιστημιακή προσπάθεια για τη χαρτογράφηση των κυκλωμάτων του εγκεφάλου  Νευρωνικά δίκτυα Οι νοητικές διεργασίες επιτελούνται από νευρωνικά δίκτυα, στα οποία οι νευρώνες συνεργάζονται συντονισμένα, σε τοπικά δίκτυα αλλά και σε δίκτυα που εκτείνονται σε ολόκληρο τον εγκέφαλο  Νευρωνικά δίκτυα Η απεικόνιση της λευκής ουσίας του εγκεφάλου (Diffusion Tensor Imaging) δείχνει τις διαφορετικές ισχύς των συνδέσεων Χημικές διεργασίες στη σύναψη  Η δομή της σύναψης Σύναψη: ο χώρος μεταξύ της τελικής απόληξης του άξονα ενός νευρώνα και της μεμβράνης του άλλου. Η διαβίβαση γίνεται προς μία διεύθυνση, μόνο. Προσυναπτική μεμβράνη Μετασυναπτική μεμβράνη Συναπτικό χάσμα Δομές της τελικής απόληξης: μιτοχόνδρια, συναπτικά κυστίδια.  Η δομή της σύναψης –συν. Προσυναπτική μεμβράνη: 4 τύποι ιόντων Νάτριο (Na+), κάλιο (Κ+), χλώριο (Cl-), ασβέστιο (Ca++). Το ασβέστιο βρίσκεται σε μεγαλύτερη συγκέντρωση έξω από το κύτταρο. Προσυναπτικά το ασβέστιο κάνει τα κυστίδια να χύνουν το νευροδιαβιβαστή. Μετασυναπτικά το ασβέστιο ενεργοποιεί ειδικά ένζυμα. Συναπτικό χάσμα Προσυναπτικά κυστίδια Προσυναπτική μεμβράνη Μετασυναπτική μεμβράνη NEYPOEΠIΣTHMH KAI ΣYMΠEPIΦOPA – ΠANEΠIΣTHMIAKEΣ EKΔOΣEIΣ KPHTHΣ  Χημικά γεγονότα στη σύναψη-1 Δυναμικό ενέργειας → τελική απόληξη Με την εκπόλωση της μεμβράνης, ανοίγουν τασοελεγχόμενοι δίαυλοι Ca++ προσυναπτικά, εισροή Ca++ Τα ιόντα Ca++ βρίσκονται σε μεγαλύτερη συγκέντρωση στο εξωκυτταρικό υγρό & εισρέουν λόγω της ηλεκτροστατικής πίεσης και της διάχυσης Ca++: σύντηξη συναπτικών κυστιδίων με την προσυναπτική μεμβράνη, δημιουργία ενός «Ω», απελευθέρωση νευροδιαβιβαστή στο συναπτικό χάσμα Ο νευροδιαβιβαστής δεσμεύεται σε έναν μετασυναπτικό υποδοχέα Ταχεία διαδικασία, έως 2 χιλ. του δευτερολέπτου NEYPOEΠIΣTHMH KAI ΣYMΠEPIΦOPA – ΠANEΠIΣTHMIAKEΣ EKΔOΣEIΣ KPHTHΣ  Χημικά γεγονότα στη σύναψη-2 Μόρια νευροδιαβιβαστή προσδένονται στους υποδοχείς στη μετασυναπτική μεμβράνη και ανοίγουν (άμεσα ή έμμεσα) διαύλους ιόντων στη μετασυναπτική μεμβράνη Η ροή ιόντων οδηγεί σε ΔΜΣ ή ΑΜΣ στο μετασυναπτικό νευρώνα Αν η εκπόλωση υπερβεί τον ουδό, δημιουργείται δυναμικό ενέργειας Ο νευροδιαβιβαστής αποδομείται από ένζυμα ή απομακρύνεται από τη συναπτική σχισμή από μεταφορείς ή ενεργοποιεί προσυναπτικούς αυτοϋποδοχείς, μειώνοντας την απελευθέρωση του νευροδιαβιβαστή  Χημικά γεγονότα στη σύναψη-3 Χωρίς Ca++, δεν δύναται να υπάρξει άνοιγμα κυστιδίων. Η αντλία ιόντων ασβεστίου τα αφαιρεί αργότερα, όπως η αντλία ιόντων νατρίου-καλίου. Πρόσδεμα: μόριο με το κατάλληλο σχήμα για να εφαρμόσει σε έναν πρωτεϊνικό υποδοχέα (κλειδί- κλειδαριά) και να τον ενεργοποιήσει ή αναστείλει Ενδογενή προσδέματα: νευροδιαβιβαστές Εξωγενή προσδέματα: φάρμακα, τοξίνες  Χημικά γεγονότα στη σύναψη-4 Οι νευροδιαβιβαστές ανοίγουν τους διαύλους ιόντων με 2 διαφορετικές μεθόδους: άμεση, έμμεση. Ο νευρώνας συνθέτει νευροδιαβιβαστές & νευροτροποποιητές & τους μεταφέρει στις απολήξεις του νευράξονα. Το δυναμικό ενέργειας προκαλεί την απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών & νευροτροποποιητών από τις απολήξεις. Τα μόρια δεσμεύονται σε υποδοχείς & μεταβάλλουν τη δραστηριότητα του μετασυναπτικού νευρώνα. Ο προσυναπτικός νευρώνας επαναπροσλαμβάνει μερικά από τα μόρια. Ρύθμιση της δραστηριότητας στη σύναψη Νευροαξονοδενδριτικές συνάψεις – προς δενδρίτες Νευροαξονοσωματικές συνάψεις – προς κυτταρικά σώματα Νευροαξονοαξονικές συνάψεις – προς τις απολήξεις του προσυναπτικού νευρώνα, επιδρούν στην προσυναπτική διέγερση ή αναστολή, στην αποδέσμευση του νευροδιαβιβαστή ρυθμίζουν ποσότητα ασβεστίου που εισέρχεται στην προσυναπτική απόληξη Αυτοϋποδοχείς στην προσυναπτική απόληξη ρυθμίζουν την έξοδο του νευροδιαβιβαστή, ανάλογα με την ποσότητα αποδέσμευσής του  Είδη συνάψεων Νευροαξονοδενδριτικές συνάψεις Νευροαξονοαξονικές συνάψεις Νευροαξονοσωματικές συνάψεις Ρύθμιση της δραστηριότητας στη σύναψη Απόληξη από άλλον νευρώνα σχηματίζει Προσυναπτικός νευρώνας νευροαξονοαξονική σύναψη, ρυθμίζει ποσότητα νευροδιαβιβαστή που εκλύεται Κυστίδια Αυτοϋποδοχείς ανιχνεύουν την ποσότητα του νευροδιαβιβαστή και Οι υποδοχείς αλλάζουν ρυθμίζουν την έξοδο ως προς τον αριθμό και την ευαισθησία τους Ρύθμιση της δραστηριότητας στη σύναψη Γλοιακά κύτταρα: εμποδίζουν την εξάπλωση του νευροδιαβιβαστή, περιβάλλοντας τη σύναψη, απομακρύνοντας τον νευροδιαβιβαστή από τη σύναψη, αποδεσμεύοντας τους δικούς τους νευροδιαβιβαστές που παίζουν ρυθμιστικό ρόλο  Νευροδιαβιβαστές Χημικές ουσίες που απελευθερώνονται στη σύναψη. Συνθέτονται στο κυτταρικό σώμα και στις απολήξεις από πρόδρομες ουσίες που το άτομο παίρνει από τη διατροφή. Φτάνουν στο κύτταρο μέσω της κυκλοφορίας του αίματος. Ταχύτητα μεταφοράς: 1-100 χιλιοστόμετρα / μέρα. Απαιτείται μεγάλο χρονικό διάστημα για την αντικατάστασή τους. Νευροδιαβιβαστές –συν. (Βιογενείς) αμίνες Αμινοξέα Πεπτίδια  (Βιογενείς) αμίνες 1. Ακετυλοχολίνη (τεταρτογενής αμίνη) 2. Μονοαμίνες: α. Σεροτονίνη β. Κατεχολαμίνες: Ντοπαμίνη Νορεπινεφρίνη Επινεφρίνη (αδρεναλίνη)  Αμινοξέα Γλουταμινικό οξύ GABA Γλυκίνη Ισταμίνη  Πεπτίδια Ενδορφίνες Εγκεφαλίνες Δυνορφίνες  Μεταφορά, απελευθέρωση, διάχυση Πεπτίδια: σύνθεση στο κυτταρικό σώμα, μεταφορά στις απολήξεις. Μη πεπτιδικοί νευροδιαβιβαστές: σύνθεση κυρίως στις απολήξεις. Επαναπρόσληψη & ανακύκλωση. Αποθήκευση νευροδιαβιβαστών σε κυστίδια στην συναπτική απόληξη & εκτός των κυστιδίων.  Μεταφορά, απελευθέρωση, διάχυση Απελευθέρωση σε σταθερή ποσότητα: quantum, μόνο σε ακέραια πολλαπλάσια, όχι σε υποδιαιρέσεις  Νευροδιαβιβαστές Ο εγκέφαλος χρησιμοποιεί πολλούς νευροδιαβιβαστές. Ο κάθε νευρώνας απελευθερώνει ορισμένους μόνο, αλλά τον ίδιο συνδυασμό νευροδιαβιβαστών σε όλες τις διακλαδώσεις του. Ο κάθε νευρώνας ανταποκρίνεται σε έναν μεγάλο αριθμό νευροδιαβιβαστών στις διάφορες συνάψεις του, διαφορετικούς νευροδιαβιβαστές σε διαφορετικές συνάψεις. Διαθέτει αρκετά είδη υποδοχέων. Η επίδραση του νευροδιαβιβαστή εξαρτάται από το είδος του υποδοχέα που θα τον δεσμεύσει.  Ακετυλοχολίνη (ACh) Η ακετυλοχολίνη δεσμεύεται σε υποδοχείς στη μετασυναπτική μεμβράνη Μπορεί να έχει ταχεία & σύντομη δράση σε ένα νευρώνα, βραδεία & παρατεταμένη δράση σε έναν άλλο, καμία δράση σε έναν τρίτο. Κουράριο: ανταγωνιστής (ανασταλτής) της ACh (δηλητήριο – Αμαζόνιος) Μουσκαρίνη: αγωνιστής της ACh (δηλητήριο – amanita muscaria) Νικοτίνη: αγωνιστής της ACh Νικοτινικοί και μουσκαρινικοί υποδοχείς της ACh: στον εγκέφαλο οι περισσότεροι είναι μουσκαρινικοί, στο ΑΝΣ. Στη νευρομυϊκή σύναψη: νικοτινικοί  3 κατηγορίες δράσεων των νευροδιαβιβαστών Ιοντοτρόπος Μεταβολοτρόπος (μεταβολοτροπικός) (συστήματα 2ου αγγελιοφόρου) Τροποποιητική  Ιοντοτρόπος-1 Ο νευροδιαβιβαστής δεσμεύεται σε έναν ιοντοτρόπο υποδοχέα και ανοίγει διαύλους κάποιου ιόντος. Π.χ. γλουταμινικό οξύ→ ανοίγει διαύλους νατρίου (+)→ εισέρχονται στο μετασυναπτικό κύτταρο→ εκπόλωση μεμβράνης→ διεγερτικός νευροδιαβιβαστής Π.χ. GABA→ ανοίγει διαύλους χλωρίου (-)→ εισέρχονται στο μετασυναπτικό κύτταρο→ υπερπόλωση μεμβράνης→ ανασταλτικός νευροδιαβιβαστής  Ιοντοτρόπος-2 Η ACh ασκεί ιοντοτρόπο δράση σε ορισμένες συνάψεις, τις νικοτινικές. Π.χ. Ach→ νικοτινικός υποδοχέας ανοίγει διαύλους Na+ για 1-3 ms → εισροή στο μετασυναπτικό κύτταρο→ εκπόλωση μεμβράνης→ διεγερτικός νευροδιαβιβαστής Οι ιοντοτρόποι δράσεις στις συνάψεις είναι ταχείες (