της Δήμητρας Σπανού 

καθηγήτριας Χημικού

υπό κατασκευή

Της Δήμητρας Σπανού Χημικού

ΠΩΣ ΔΗΜΙΟΥΡΓΕΙΤΑΙ ΤΟ  ΝΕΥΡΙΚΟ ΣΗΜΑ

Νευρικό σήμα δημιουργείται όταν κινείται ηλεκτρικό φορτίο από τον ένα νευρώνα (προσυναπτικό) προς τον άλλον (μετασυναπτικό) διαμέσου των νευρικών συνάψεων

Υπάρχουν δύο ειδών συνάψεις μεταξύ των νευρώνων, οι ηλεκτρικές και οι χημικές.

Δυναμικό ηρεμίας και Δυναμικό ενέργειας 

Το νευρικο κύτταρο σε γενικές γραμμές, είναι  όπως κάθε κύτταρο του οργανισμού μας. 

 Με τον πυρήνα , το κυτταρόπλασμα και την κυτταρική του μεμβράνη που το διαχωρίζει από τον εξωκυττάριο χώρο, ελέγχει την επικοινωνία, την διέλευση ουσιών  αλλά και την διέγερση του κυττάρου από εξωκυττάριους παράγοντες

Αυτές οι λειτουργίες της μεμβράνης ευνούνται, διότι υπάρχει μια διαφορά ηλεκτρικοχημικού δυναμικού μεταξύ του κυτταροπλάσματος και του εξωκυττάριου χώρου που ενισχύει τις λειτουργίες αυτές και τους παρέχει ενέργεια σαν μια μπαταρία. Είναι το

 μεμβρανικό δυναμικό (ή διαμεμβρανικό δυναμικό) είναι είναι η διαφορά μεταξύ του ηλεκτρικού δυναμικού στο κυτταρόπλασμα () και του ηλεκτρικού δυναμικού στον εξωκυττάριο χώρο (), δηλαδή.

Δυναμικό ηρεμίας  Ό ταν  οι τιμές του μεμβρανιακού  δυναμικού οι φυσιολογικές

 διαφορά δυναμικού στις άκρες της κυτταρικης μεμβράνης απομακρυνθεί από  απομακρυνθεί από τις φυσιολογικές τιμές, και είναι ο τρόπος για να επανέλθουν

Το δυναμικό αυτό σε φυσιολογικές συνθήκες παίρνει διάφορες τιμές αναλόγως το κύτταρο  -60mV για τα κύτταρα λείου μυός, -40mV για τους φωτουποδοχείς, -95mV για τα κύτταρα σκελετικών μυών και οφείλεται σε ιόντα Καλίου, χλωρίου, ασβεστίου κ.α. που υπάρχουν μέσα και έξω από το κάθε κύτταρα αλλά και στον προσανατολισμό ορισμένων μορίων της κυτταρικής μεμβράνης πρωτεινών, γλυκεριδίων κ.α. που εμφανίζουν πολικότητα.

Ειδικότερα στα νευρικά κύτταρα και από αυτά στους νευρώνες αυτή η διαφορά δυναμικού δεν παραμένει πάντα σταθερή ώστε να έχουμε το δυναμικό ηρεμίας που είναι  -60 έως-70 mV 

Δυναμικό ενέργειας

Όταν με το ένα ή τον άλλο τρόπο η μεταβολή φτάσει  μια κρίσιμη ποσότητα  των 15mV ,  δηλαδή στα νευρικά κύτταρα όταν ανέβει στα   ή στα -50mV 

 Η κρίσιμη ποσότητα ονομάζεται ουδός

Το Δυναμικό ονομάζεται Δυναμικό ενέργειας 

 ΤΟΤΕ ΚΑΙ ΜΟΝΟ το κύτταρο εκπολώνεται  ώστε να επανέλθει στο δυναμικό ηρεμίας του.

Ο τρόπος που εκπολώνεται είναι η διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος κατά μήκος του νευροάξονα του μετασυναπτικού νευρώνα με κατεύθυνση το επόμενο κύτταρο- νευρώνα.  Έτσι  επανέρχεται στο δυναμικό ηρεμίας του.

Υπάρχουν δυο τρόποι να κινηθεί ηλεκτρικό φορτίο και να γίνει η εκπόλωση όπ

ως αναφέρθηκε. 

Α Ηλεκτρική διαβίβαση 

Κατά τον ηλεκτρική διαβίβαση, κινείται  ηλεκτρικό φορτίο από τον προσυναπτικό στο μετασυναπτικό νευρώνα παθητικά με διάχυση. Αυτό γίνεται,

 1.μέσω κυλινδρικών καναλιών  από πρωτείνες (δίαυλοι διέλευσης ιόντων ή χασμοσύνδεσμοι)

Αυτά δεν υπάρχουν μόνιμα αλλά  αποτελούνται από δύο ημικύλινδρους , φτιαγμένους από  διαμεμβρανιακές πρωτείνες που είναι τοποθετημένοιται - ένας ημικύλινδρος  σε κάθε νευρώνα -κοντά συναπτική σχισμή και πάνω στην μεμβράνη εκάστου νευρώνα, από τον έξω χώρο προς το κυτταρόπλασμα .

  Ενώνονται σε δίαυλους με ευθυγράμμιση μόνο όταν πρέπει να γίνει η διέλευση ιόντων από το ένα νευρικό κύτταρο στο άλλο που λέγονται χασμοσύνδεσμοι ( οι χασμοσύνδεσμοι χρησιμοποιούνται σε ορισμένες περιπτώσεις διαβιβάσεων όπως στον συντονισμό των συστολών των μυών της καρδιάς

Χρησιμοποιούνται όταν υπάρχει ανάγκη γρήγορης επικοινωνίας  αλλά όχι επεξεργασίας των μυνημάτων

Μεταδίδονται δυναμικά ενέργειας αλλά και δυναμικά κάτω από την ουδό.

Ακολουθούν σταθερή πορεία, μεταδιδονται από τον έναν νευρώνα στον άλλο

Υπάρχει επίσης επιλογή στον τύπο των ιόντων που μπορούν να εισέλθουν και να εξέλθουν από το κύτταρο (εκλεκτική διέλευση ιόντων )

 Υπάρχουν ειδικοί και μη ειδικοί δίαυλοι, που εξαρτάται από το φορτίο μέσα στην οπή που σχηματίζει ο δίαυλος καθώς και από το μέγεθος και το σχήμα του. 

Στις χασμοσυνδέσεις η δημιουργία τους ρυθμίζεται από την διαφορά δυναμικού , το PH, και την συγκέντρωση ασβεστίου

 Αυτά επιρρεάζει και την ένταση του νευρικού ερεθίσματος

 Θεωρητικά στο κυτταρόπλασμα υπάρχει περίσσεια αρνητικού φορτίου περίπου 65mV. 

Και το PH έξω από το κύτταρο είναι PH =7 ενώ στο κυτταροπλάσμα είναι PH=5,4. 

Η συγκέντρωση Ασβεστίου επιρρεάζει την δημιουργία χασμο

2.Το αποτέλεσμα αυτής της επιλεκτικής διέλευσης των ιόντών είναι  να μεταβάλεται

αυτό το δυναμικό εκατέροθεν της μεμβράνης .

Οι ιοντικοί δίαυλοι είναι δίαυλοι ελεγχόμενης μεταφοράς (gatted channels) Ανοίγουν στις εξής περιπτώσεις

α. Όταν έχουμε μεταβολή στο δυναμικό ηρεμίας

β. Όταν συνδεθεί κάποιο μόριο εξωτερικά πουμπορείνα είναι ορμόνη ή διαβιβαστής (δεύτερος αγγελιοφόρος)

γ. Από κάποιο μηχανικό ερέθισμα (mechanically gated channels) 

Παράγοντες που επιρρεάζουν την ηλεκτρική διαβίβαση είναι 

Αν μιλάμε για τους νευρώνες του Περιφεριακού Νευρικού Συστήματος όπου κάθε κύτταρο- νευρώνας συνδέται με έναν προηγούμενον και έναν επόμενο (που μπορεί να είναι και μυικός οπότε μιλάμε για νευρομυική σύνδεση)

Α Η Χημκή διαβίβαση 

Κατά την χημική διαβίβαση κάθε δυναμικό ενέργειας έχει σαν αποτέλεσμα την κίνηση ιόντων ασβεστίου από την συναπτική σχισχή των δύο νευρώνων στον προσυναπτικό νευρώνα. Διαπερνά την μεμβράνη και επιρρεάζει τα κυστίδια με τον νευροδιαβιβαστή που βρίσκονται στο κυτταρόπλασμα 

ΠΗΓΕΣ 

https://repository.kallipos.gr/bitstream/11419/4312/1/02_chapter%2005.pdf

repository.kallipos.gr/bitstream/11419/4831/1/ch_3.pdf

• Το μέγεθος των ηλεκτρικών σημάτων που εισέρχονται στο κυτταρόπλασμα και ο χρόνος που απαιτείται γι αυτό, εξαρτάται από την αντίσταση και την χωρητικότητα της μεμβράνης σε ηλεκτρικό φορτίο.
• Η αντίσταση της μεμβράνης και του κυτταροπλάσματος κατά μήκος του νευροάξονα καθώς και τα τεχνικά χαρακτηριστικά τους (πάχος, μήκος, διάμετρος επηρρεάζουν την ταχύτητα διάδοσης του σήματος από νευρώνα σε νευρώνα

ΠΗΓΕΣ

WWW RESPI-GAM NET/NODE/4015

Nευροεπιστήμη και συμπεριφορά Eric Kandel, James Schwartz, Thomas Jessel

MNHMH Από τον νου στα μόρια Larry Squire Eric Kandel