1.4.fiziologia neuronului
DESCRIPTION
fiziologiaTRANSCRIPT
COMPONENTELE CELULARE ALE SISTEMULUI NERVOS
NEURONII celulele înalt diferenţiate, excitabile fără capacitate de diviziune rol în: - recepţionarea - generarea impulsului nervos - transmiterea
CELULELE GLIALE rol: - trofic - de susţinere pentru neuroni - de protecţie
ORGANIZAREA MORFOFUNCŢIONALĂ A ŢESUTULUI NERVOS
NEURONUL pericarion =centrul trofic al neuronului axon = prelungire unică dendrite = prelungiri bogat ramificate
NEURONUL
• unitatea celulară structurală şi funcţională a SN• celulă ectodermică diferenţiată• în SN: 5 x 1010 neuroni• zilnic se distrug 100 000 – 500 000 (în 80 ani viaţă aceştia reprezintă doar 10%) • alcătuit din:
corp celular (pericarion): nucleu cu un nucleol, citoplasma (organite cel. comune şi specif.), citoschelet
prelungiri (dendrite, axoni)
Corpii Nissl (tigroidul): - mase dense de RE asociate cu ribozomi,- predomină în corpul celular, părţile adiacente ale dendritelor, - lipseşte în conul de emergenţă al axonului- lezarea axonului, epuizarea neuronului reducerea şi
marginalizarea lor (cromatoliză)Neurofibrilele:- elemente de citoschelet dispuse în reţea, în pericarion şi
prelungiri- structuri de suport şi de orientare a f. nervoaseNeurotubulii:- predomină în pericarion; in prelungiri, mai ales în axon- rol în transportul organitelor citoplasmatice, mobilizate de
kinezină (proteină transportor cu proprietăţi ATP-azice)- participă la transportul axoplasmatic şi la fb. nervoase
Dendritele:
- prelungiri scurte- prezintă spini dendritici (contacte sinaptice) ce cresc
suprafaţa receptoare a neuronului- citoplasmă asemănătoare cu a pericarionului, fără
complex Golgi iar la periferie fără RE, ribozomi- microtubuli ce asigură un transport dendritic de 3 mm/h- rol în recepţionarea impulsurilor nervoase- conducere celulipetă
Axonul:
- unic, prezintă conul axonal unde ia naştere PA- colaterale au la capăt o arborizaţie - conducerea impulsului este celulifugă- transportul materialului citosolic:
- anterograd, flux lent ce asigură reînoirea constituenţilor, creşterea şi flux rapid, de
transport al mediatorilor, neurohormonilor, neuromodulatorilor
- retrograd, flux axoplasmatic cu influenţă trofică asupra pericarionului
Funcţionalitatea neuronilor depinde de:
1. Conexiunea cu alţi neuroni în cadrul reţelei:- aferenţele, legăturile sinaptice, asigură energogeneza, procesele asimilatorii, în funcţie de metabolism- dezaferentarea produce degenerescenţă, moarte celulară
2. Relaţia cu nevroglia
NEVROGLIA
Tip special de ţesut interstiţial al SNAsigură fc. metabolice ale neuronilor, sintetizează AA, nucleotizi şi îi transferă neuronilorTipuri de celule gliale: - astrocite: se aplică pe soma şi dendritele apicale ale neuronilor, formează o tunică în jurul vaselor, separă şi izolează sinapsele- oligodendroglia: rol în formarea mielinei- microglia: rol în fagocitoză
Funcţii:
Suport structuralRol în bariera hematoencefalicăReglarea microcirculaţiei cerebraleTransmiterea sinapticăSomn, învăţare, memorizare
Particularităţi ale celulelor gliale
Conţinut Na, ↓KConectate prin structuri de joasă rezistenţă şi mare conductanţă ionică.Activitate carbanhidrazică: > 50x faţă de neuronParticipă la metabolismul electrolitic, activitatea bioelectrică neuronalăPotenţialul transmembranar este determinat primordial de distribuţia K intra- şi extramembranarAcumularea extracel. a K, în stări de excitaţie cerebrală, este preluată de cel gliale
FIZIOLOGIA NEURONULUI
1. POTENŢIALE BIOELECTRICE NEURONALE2. FIZIOLOGIA CONDUCERII PRIN FIBRA
NERVOASĂ3. TRANSMITEREA SINAPTICĂ
FUNCŢIILE SPECIFICE NEURONULUI
Excitabilitatea dezvoltarea stării de excitaţie în urma acţiunii unui stimul se bazează pe modificări de permeabilitate şi polaritate membranară , traduse prin PA
Conductibilitatea transmiterea excitaţiei pe toată suprafaţa membranei
Memoria capacitatea de a reţine şi conserva informaţiile
1. POTENŢIALELE BIOELECTRICE NEURONALE
POTENŢIALUL DE REPAUS NEURONAL
POTENŢIALELE LOCALE
POTENŢIALUL DE ACŢIUNE NEURONAL
POTENŢIALUL DE REPAUS NEURONALDEFINIŢIE: diferenţa de potenţial dintre supraf. internă (electric negativă) şi supraf. externă (electric pozitivă), în condiţii de repaus.
VALOARE: - 60 mV - 90 mV tehnica microelectrozilor
FACTOR DETERMINANT: repartiţia inegală a sarcinilor el. de o parte şi de alta a membr. ; determinată de diferenţele de conc. intracel. şi extracel. a ionilor: Na+, K+ şi Cl-
Ioni Concentraţie intracelulară
Concentraţie extracelulară
Potenţialul de echilibru Nernst
Na+ 10 mEq/l 140 mEq/l + 65 mVK+ 140 mEq/l 4 mEq/l - 95 mVCl- 5 mEq/l 100 mEq/l - 89 mV
Anioni proteici
65 mEq/l - -
POTENŢIALUL DE REPAUS (PR)
repartiţie neuniformă a ionilor de o parte şi de alta a membranei:− permeabilitatea selectivă a membr. ( K+ > Na+ ) − prezenţa ATP-azei Na+ / K+
K+
Na++ + + + + +
+ +
++++
–– – – –
–––
–
–– –
înregistrareapotenţialuluide repaus
POTENŢIALUL DE REPAUS
extracelularmembranacelularăintracelular
POTENŢIALUL DE REPAUS
• repartiţia inegală a sarcinilor electrice: în neuron predomină macromolecule proteice (M -) nedifuzabile, K+ iar la exterior Na+ şi Cl-• permeabilitatea pentru K+ este de 50 -100 > decât pentru Na+; • K+ difuzează uşor în virtutea gradientului, spre exterior
POTENŢIALUL DE REPAUS
Aproximativ - 90 mV, măsurat cu tehnica microelectrozilor
POTENŢIALUL DE REPAUS NEURONALPotenţialul de echilibru Nernst
potenţ. transmembr. la care ionul se găseşte în echil. electrochimic de o parte şi de alta a membr.
ecuaţia Nernst:
RT Ce
E(mV) = ln
zF Ci
•
Potentialul de echilbru Nernst:
Ecuatia lui Nernst descrie relatia dintre gradientul de concentratie al unui ion si potentialul sau de echilibru
Where:E = potentialyl de echilibru (volts)R = cnstanta gazelorT = temperaturea absolutaF = constant Faraday’ (2.3 x 104 cal/V/mol)Z = valenta ionului (+1 pt. Na+, +2 pt. Ca2+)In = logaritm in baza cCo = concentratia ext. a ionilor poz.Ci = concentratia int. a ionilor negativi
POTENŢIALUL DE REPAUS NEURONAL
FACTORII CARE MENŢIN POTENŢIALUL DE REPAUS:PASIVI
1. Permeabilitatea selectivă a membranei în condiţii de repaus
existenţa de c. ionice voltaj-dependente operabile la valoarea PR permeabilitatea pentru Na+ este practic nulă permeabilitatea pentru K+ este de 50 - 100 decât pt. Na+
2. Echilibrul de membrană Donnan:- se stabileste când de o parte a membranei există un ion
nepermean, ca anionul proteină Pr (-) - determină repartiţia anionilor (-) şi cationilor (+)
permeani astfel încât să echilibreze suma ionilor din cele două compartimente;
- cationii difuzibili vor fi în exces în compartimentul cu proteine iar anionii în cel fără.
POTENŢIALUL DE REPAUS NEURONALEchilibrul de membrană
DONNAN : existenţa anionilor proteici intracelulari nedifuzibili redistribuirea ionilor difuzibili în sensul grad. electrochimic fluxul determinat de forţele de difuziune = fluxul determinat de forţele electrostatice
POTENŢIALUL DE REPAUS NEURONAL
ACTIVI pompa Na+/K+ (pompă electrogenică)
cea mai imp. ATP-ază de transport
transportă 3 Na+ spre ext. şi 2 K+ spre int. pentru 1 ATP
mare consumatoare de energie (50% - neuron)
•Pompa Na/K: expulzând 3 Na+, menţine o conc. intracel. de 10 mEq, fata de conc. extracel. de 140 mEq, de unde difuzează în interior (gradient).• Simultan 2 K+ sunt pompaţi în celula => K+ intracel: 140 mEq, extracel: 5mEq transportat activ în interiorul celulei• Cl- sunt respinşi de sarcinile (-) intracel. şi atraşi de sarcinile (+) extracel.
POTENŢIALUL LOCAL se realizează prin stimularea unei zone limitate a m. cel. se manifestă prin:
depolarizare - influx de ioni de Na+ sau Ca2+
hiperpolarizare - creşterea efluxului de K+ - influx de Cl-
caracteristici:− gradat, stimuli mai puternici determină o depolarizare
mai mare− se însumează temporo-spaţial − dacă prin însumare atinge un nivel critic (prag) → la
nivelul conului axonal va fi generat un PA propagat
POTENŢIALUL LOCAL răspuns nespecific al membr. la acţ. unui excitant subliminar, prin stimularea unei zone limitate a m. cel. se manifestă prin:
depolarizare reversibilă, cu amplitudine mică: influx de Na+ sau Ca2+
perioada de latenţă = 1msec, durata =15 msec hiperpolarizare - creşterea efluxului de K+
- influx de Cl-
caracteristici:−răspuns gradat, stimuli mai puternici depolarizare mai mare−se propagă cu decrement−se însumează temporo-spaţial: sumaţie temporală – stimulii cu fr. mare suprapunerea
depolarizărilor succesive sumaţie spaţială – aplicarea simultană de stimuli subliminari în puncte foarte apropiate ale membr. suprapunerea depol. adiacente
−dacă prin însumare se atinge un nivel prag → la conului axonal va fi generat un PA propagat; −sumaţia PL permite atingerea potenţialului prag (- 55 mV)
PL / PA
-65 mV
Stimul slab Stimul puternic
axon
Potenţialul de acţiune: se propagă la distanţă prin axon, fără decrement şi respectă legea “totul sau nimic”
1. Legea “totul sau nimic”: dacă stimulul depolarizant atinge intensitatea prag se declanşază PA
Stimul prag = intensitatea minimă a unui stimul care produce un potenţial de acţiune
* Toate PA au amplitudine constantă dependentă de proprietăţile membranei celulare Potenţialul prag
Vm
POTENŢIALUL DE ACŢIUNE NEURONAL
Stimulul induce starea de excitaţie ce are ca substrat fenomene biochimice, metabolice, schimburi ionice, modificări de polarizare.Influxul nervos induce variaţii ale P transmembranar => depolarizare în sinapsele excitatorii şi hiperpolarizare în sinapsele inhibitorii.La atingerea pragului detonant (20 mV), PA se propagă în axon, fără decrement => influxul nervos
DEFINIŢIE PA: modificarea rapid reversibilă a potenţialului trnsmembranar sub
acţiunea unui stimul prag la locul excitaţiei membrana devine el. pozitivă la interior el. negativă la exterior manifestare a excitabilităţii neuronale respectă legea “totul sau
nimic”
VALOARE: +20 mV, +30 mV (amplit. 120 mV) tehnica microelectrozilor
FACTOR DETERMINANT: atingerea potenţialului prag1. acţ. unui stimul prag depol. ireversibilă cu amplitudinea 20 mV2. acţ. unor stimuli subprag depol. revers. (<20mV) = PL participă la fenomene de sumaţie:
Sumaţie temporală stimulii se succed cu frecvenţă mare Sumaţie spaţială stimuli aplicaţi simultan în puncte apropiate ale membranei
FAZELE POTENŢIALULUI DE ACŢIUNE
Per. de latenţă: de la stimulare până la apariţia spike-ului (0,1 ms);↑ de sute de ori conductanţa pentru Na debutul fluxului Na, atingerea pragul detonant ce induce depolarizarea
Potenţialul de vârf, spikedeflexiune de mare amplitudine:
1. Depolarizarea (1ms), influx masiv de Na ce depolarizează complet membrana, atinge 0 mV, continuă la +30 mV (overshoot), până la 120 mV. Perioada refractară absolută, fibra este inexcitabilă.
2. Repolarizarea rapidă, prin ↓ bruscă a conductanţei pentru Na, cu atingerea valori max. a conductanţei pentru K; fluxul în sens invers al K creşte, din celulă iese o cantitate de K aprox. egală cu cea intrată de Na (Perioada refractară relativă).
Postpotenţialul negativ (1,5 – 6 mV, ms) - partea finală a replolarizării, datorat excesului de Na intracel. si deficitului de K, ce se rectifică prin intervenţia pompei ionice. Pemeabilitate redusă pentru Na, eflux în creştere de K; (Perioada de hiperexcitabilitate)
Postpotentialul pozitiv (80 – 100 ms, amplitudine - 0,1/ -1,2 mV, survine când PR a fost atins; prin eflux activ de Na apare la ext. un plus de sarcini (+), determinând hiperpolarizarea (Perioada de hipoexcitabilitate)
POTENŢIALUL DE ACŢIUNEIntensitatea stimulului este codificată în funcţie de frecvenţa potenţialelor de acţiune
-65
0Vm
moderat puternicDiferă de potenţialele locale
Generarea potenţialului de acţiune:
Stimuldepolarizant
chimicelectric
Potenţial localsubprag
Deschiderea canalelor de Na+ voltaj-dependente depolarizare localizată (prepotenţialul)prag
Atingerea potenţialului prag deschiderea mai multor can. de Na+ influx de Na+(depolarizare)
Canalele de Na+ sunt rapid inactivate oprind influxul de Na+
Canalele de K+ voltaj dependente se deschid, eflux de K+ (repolarizare)
Canalele de K+ se închid, potenţialul revenind la valoarea de repaus Vm
Restabilirea echilibrului ionic → pompa Na+ /K+
slab
PERIOADELE EXCITABILITĂŢII NEURONULUI
Perioada refractară absolută − faza de depolarizare şi o parte din repolarizare− neuronul nu răspunde la alţi stimuli− importanţă funcţională → fixează un maxim de
frecvenţă a impulsului nervos
Perioada refractară relativă
Perioada receptivă optimală
POTENŢIALUL DE ACŢIUNE
T
T POTENŢIALUL PRAG
ENa
EK
Vm
+60
+65
-85
s STIMULUL
s
1
1
2
2
3
3
SPIKE
4
4
5
5
6 POTENŢIALUL DE REPAUS
6
PERIOADA REFRACTARĂ ABSOLUTĂ
PERIOADA REFRACTARĂ RELATIVĂ
REPOLARIZAREA
POSTPOTENŢIAL POZITIV
PREPOTENŢIALUL
DEPOLARIZAREA
FAZELE PA NEURONALPREPOTENŢIALUL
depolarizare localizată până la potenţialul prag durata = 15 ms permeabilizare parţială pentru Na+ sub acţiunea excitantului
POTENŢIALUL DE VÂRF (SPIKE) durata = 1 ms amplitudinea = 100 - 120 mV două faze:1. DEPOLARIZAREA variaţia potenţ.: val. de repaus -70 mV +30 mV overshoot (0 mV +30 mV) influx de Na+ prin c. voltaj-depend. (0,5 msec) eflux de K+ cu o întârziere de 0,3 msec2. REPOLARIZAREA revenirea potenţ. la val. de repaus - 60 mV, - 90 mV oprirea infl. de Na+ inactiv. c. voltaj-depend. efluxului de K+ prin c. voltaj-depend.
POSTPOTENŢIAL POZITIV restabilirea echil. ionic pompa Na+/K+ hiperpolarizarea membranei durata = 15 msec
PERIOADELE DE EXCITABILITATE ALE POTENŢIALULUI DE ACŢIUNE
depend. de dinamica porţilor c. de Na+ în timpul fazelor PA.Canalul de Na+ voltaj-dependent 2 porţi: poarta m - de activare poarta h - de inactivare
PERIOADELE DE EXCITABILITATE ALE POTENŢIALULUI DE ACŢIUNE
PERIOADA REFRACTARĂ ABSOLUTĂ membrana inexcitabilă lipsă de răspuns la orice stimul cuprinde: depolarizarea rapidă canale de Na+ deschise prima parte a repolarizării canale de Na+ inactivate
PERIOADA REFRACTARĂ RELATIVĂ membrana hipoexcitabilă răspuns incomplet la stimuli supraprag cuprinde: ultima parte a repol. o parte din c. de Na+ în repaus postpotenţialul pozitiv membrana hiperpolarizată
PERIOADA CU EXCITABILITATE NORMALĂ răspuns complet la stimuli potenţialul de repaus toate c. de Na+ sunt în stare de repaus
PERIOADELE DE EXCITABILITATE ALE POTENŢIALULUI DE ACŢIUNE
2. FIZIOLOGIA CONDUCERII PRIN FIBRA NERVOASĂ
Axonii neuronilor din SNP prezintă în jurul axolemei mai multe teci:
Teaca de mielină - mai multe straturi lipoide. prezintă noduri sau strangulaţii Ranvier rol - izolant (rezistenţă electrică specifică) condiţionează viteza de conducere a excitaţiei.
Teaca Schwann - formată din celule gliale Schwann rol în secreţia mielinei. secţionarea fibrei nervoase periferice regenerare, condiţionata de
prezenţa tecii Schwann (viteză de 1-4,5 mm/zi)Teaca Henle - formată din celule de tip conjunctiv, fibre colagene şi de reticulină rol nutritiv şi de protecţie
MECANISMUL CONDUCERII EXCITAŢIEI PRIN FIBRA NERVOASĂ
DENDRITE celulipet: dendrite pericarion cu decrement
AXON celulifug: pericarion axon fără decrement debutează la conul axonal (prag de excitab.) buton autopropagare a PA pe baza curenţilor locali
CONDUCEREA PA ÎN FIBRELE NERVOASE
În fibrele nervoase amielinice− depolarizarea unei zone membranare produce activarea c. de Na+
adiacente− PA se propagă - secvenţial - din aproape în aproape - cu viteză mică
În fibrele nervoase mielinice − conducerea este saltatorie de la un N. Ranvier la altul− explicaţia – densitatea a c. de Na+ la nivelul N. Ranvier - teaca de mielină permeab. ↓ a m.internodale− viteza de conducere depinde de:
− grosimea f. nervoase− distanţa dintre N. Ranvier
SECVENŢELE CONDUCERII EXCITAŢIEI ÎN FB. NERVOASĂ AMIELINICĂ
DEPOLARIZAREA LOCALIZATĂ apare la nivelul conului axonal zonă activă
APARIŢIA CURENŢILOR ELECTRICI LOCALI între z. activă şi z. adiacente: sarcinile pozitive înlocuiesc sarcinile
negative, la exteriorul şi interiorul membranei zona activă se repolarizează zonele adiacente se depolarizează
PROPAGAREA CURENŢILOR LOCALI de-a lungul membranei în funcţie de: diametrul şi grosimea fibrei prezenţa tecii de mielină rezistenţă electrică
CONDUCEREA EXCITAŢIEI PRIN FIBRELE AMIELINICE
curenţii locali HERMANN se propagă din aproape în aproape
zona activă lungime 16 - 60 nm lung. de undă a influxului nervos
viteză redusă < 0,5 m/s
consum mare de energie
CONDUCEREA EXCITAŢIEI PRIN FIBRELE MIELINICE
saltator de la un nod la altulzona activă = nodul sau ştrangulaţia Ranvier
permeabil pt. schimburi ioniceviteza de conducere = 5 - 120 m/s
V (m/s) = 6 diametrul axonului (m)consum energetic mai redus
contains few or no Na+ channels
CONDUCEREA IMPULSULUI PRIN FIBRELE NERVOASE MIELINICE
CONDUCEREA IMPULSULUICONDUCEREA IMPULSULUIPRIN FIBRELE NERVOASE PRIN FIBRELE NERVOASE AMIELINICEAMIELINICE
CLASIFICAREA FUNCŢIONALĂ A FIBRELOR NERVOASE
Grup Subgrupe Diametru (m)
Viteza (m/s)
Distribuţie Funcţii
A Alfa 10-20 70-120 •Fibre motorii•Fibre ale sensibilităţii proprioceptive
•Motorii somatice•Propriocepţie
Beta 7-15 30-70 •Fibre ale sensibilităţii exteroceptive tactile
•Tactilă•Presiune
Gama 4-8 15-30 •Fibre eferente ale fusului neuromuscular
•Tonusul muscular
Delta 2,5-5 5-30 •Fibre senzitive de la receptorii termici şi dureroşi cutanaţi
•Tactilă•Durere
B - 1-3 3-15 •Fibre vegetative preganglionare
C - 0,3-1,5 0,5-2 •Fibre postganglionare simpatice•Fibre senzitive
•Durere
LEGILE CONDUCERII PRIN AXON Legea integrităţii fiziologice - o fibră nervoasă secţionată sau parţial lezată, comprimată sau tracţionată, nu poate conduce excitaţia. Scăderea metabolismului (refrigerare) sau novocainizarea nervului (blocarea canalelor rapide de Na+) induc aceleaşi efecte;
Legea conducerii izolate - fibrele nervoase conduc independent impulsurile proprii. Excitaţia nu se transmite la fibrele învecinate;
Legea conducerii bilaterale - o fibră nervoasă excitată la mijlocul ei conduce excitaţia în ambele sensuri - ortodromic spre butonul axonal şi antidromic spre pericarion. Sinapsele asigură unidirecţionalitatea transmiterii impulsului deoarece ele nu pot conduce excitaţia decât ortodromic;
Legea conducerii nedecremenţiale - conducerea excitaţiei se face fără scăderea amplitudinii potenţialului de acţiune propagat de-a lungul fibrei, respectând legea “totul sau nimic”.
3. TRANSMITEREA SINAPTICĂDEFINIŢIE
sinapsa = ansamblul joncţional interneuronal care asigură transmiterea unidirecţională a imp. nervos excitator sau inhibitor
asigură comunicarea între celulele nervoase şi efectori (muşchi, glande)
CLASIFICARE1. în raport cu natura segm. de contact postsinaptic: - sinapse interneuronaleaxo-dendritice, axo-somatice, axo-axonice - sinapse neuromusculare placa motorie2. în raport cu mecanismul prin care se face transmiterea sinaptică: - sinapse chimice - sinapse electrice3. în raport cu tipul de răspuns pt. sinapsele chimice: - sinapse excitatorii permit propagarea potenţialului de acţiune - sinapse inhibitorii opresc propagarea potenţialului de acţiune
SINAPSA
Sinapsele electrice se caracterizează prin:
− conducerea directă a curentului de la o celulă la alta prin joncţiuni specializate „gap junctions”
− canalul unei celule se uneşte cu canalul altei celule moleculele mici şi ionii trec de la o celulă la alta
− curentul electric poate trece la nivelul „joncţiunii gap” în ambele direcţii
− se găsesc în retină şi bulbul olfactiv
Sinapsele chimice − structura - componenta presinaptică - fanta sinaptică - componenta postsinaptică
TIPURI DE SINAPSE ÎN FUNCŢIE DE MEDIATORUL CHIMIC ŞI TIPUL DE RĂSPUNS
Tip sinapsă Mesager chimic Tip de răspuns
Colinergică Acetilcolina Excitator
Adrenergică Noradrenalina Excitator
Dopaminergică Dopamina Excitator/inhibitor
Serotoninergică Serotonina Excitator/inhibitor
GABA-ergică GABA inhibitor
Cell-to-cell communication
sens
ory
interneuron
effe
ctor
targ
et
How is information passed from one cell to another at synapses?
Type of Synapse
Distance between pre- & post-synaptic
membranes
Cytoplasmic continuity between
pre- & post-synaptic membranes
Structural components
Agent of transmission Synaptic delay
Direction of transmission
Electrical 3.5 nm Yes Gap-junctional channels Ion current Virtually
noneUsually
bidirectional
Chemical 20-40 nm No
Presynaptic vesicles &
active zones; postsynaptic
receptors
Chemical transmitter
Significant; at least 0.3 ms, usually 1-5 ms or
longer
Uni-directional
SUMAŢIA
− sumaţia temporală apare când PA invadează terminaţiile nervoase
după ce primul potenţial postsinaptic a dispărut
− sumaţia spaţială apare când terminaţiile nervoase sunt stimulate
aproximativ în acelaşi timp
1. SUMAŢIA TEMPORALĂ
dendrite corpul/axon
Potenţialul prag
s
-65
s s s s s s
presinaptic postsinaptic
2. SUMAŢIA SPAŢIALĂ
dendrite corpul/axon
Potenţialul prag
a
-65
b b a a b bpresinaptic postsinaptic
“a”
“b”
TRANSMIŢĂTORII SINAPTICI
TRANSMIŢĂTORI CU ACŢIUNE RAPIDĂ
TRANSMIŢĂTORI CU ACŢIUNE LENTĂ(NEUROPEPTIDE)
TRANSMIŢĂTORI SINAPTICI (după Guyton)
TRANSMIŢĂTORI CU ACŢIUNE RAPIDĂ1. Clasa I - Acetilcolina2. Clasa II - Amine (noradrenalina, dopamina, serotonina)3. Clasa III - Aminoacizi (GABA, glicina, glutamat, aspartat)4. Clasa IV - Oxidul nitric
TRANSMIŢĂTORI CU ACŢIUNE LENTĂ. NEUROPEPTIDE– Hormoni de eliberare hipotalamici (TRH, LRH)– Peptide hipofizare (STH, -endorfina)– Peptide neuroactive (enkefalina, subst. P)
TRANSMIŢĂTORII CU ACŢIUNE RAPIDĂ sintetizaţi în citosolul terminaţiilor presinaptice
stocaţi în vezicule
cuplarea cu rec. postsinaptici determină: ↑ conductanţei pt. Na+ excit. ↑ conductanţei pt. K+/Cl-
inhib.
rol: transmiterea semnalelor
senzoriale la creier transmiterea semnalelor
motoare la muşchi
Clasa I Acetilcolina
Clasa II: Amine
NoradrenalinaDopaminaSerotoninaHistamina
Clasa III: Aminoacizi
GABAGlicinaGlutamatAspartat
Clasa IV Oxidul nitric (NO)
NEUROPEPTIDELE
sintetizaţi în cantitate mică, la nivelul corpului celular neuronal
stocaţi în vezicule
transportaţi de fluxul axonal cu viteză mică
au acţiuni mai prelungite: schimbări pe termen lung a
nr. de rec. neuronali deschiderea sau închiderea
pe termen lung a unor canale
schimbarea nr. de sinapse sau a dimensiunii lor
Hormoni de eliberare hipotalamici
TRH (Thyrotropin-releasing H.)LRH (Luteinising-releasing H.)Somatostatina
Peptide hipofizare ACTH (Adrenocorticotropic H.) β-EndorfinaProlactinaHormon luteinizantTirotropinaSTH (Growth H.)VasopresinaOxitocina
Peptide care acţionează pe intestin şi creier
EnkefalinaSubstanţa PGastrinaColecistokininaPolipeptidul intestinal vasoactiv Factor de creştere nervoasăNeurotensinăInsulinaGlucagon
NEUROMODULATORI
substanţe neuroactive neimplicate direct în transmiterea sinaptică
pot acţiona presinaptic, modificând cantitatea şi durata eliberării neurotransmiţătorilor
la nivel postsinaptic modifică sensibilitatea R. pentru mediator
pot avea efecte moderatoare sau facilitatoare, în funcţie de R asupra căruia acţionează
acţiunile lor cresc complexitatea procesării informaţiei la nivelul neuronului
între neurotransmiţător şi neuromodulator nu există o distincţie netă → rolul lor este dependent de tipul de R. asupra căruia acţionează
CARACTERISTICI MORFOLOGICE ALE SINAPSELOR CHIMICE
COMPONENTA PRESINAPTICĂ = terminaţia butonată a axonului1. Membrana presinaptică prezintă: canale ionice voltaj-dependente rol - modificarea potenţialului presinaptic - eliberarea mediatorului chimic exemplu – canalele de Na+, K+ şi Ca++
autoreceptori rol autoreglarea niv. de excitaţie presinaptică exemplu – receptorii muscarinici M2
- receptorii adrenergici 2
2. Veziculele - conţin subst. eliberate de neuroni la nivelul sinapselor: mediatori principali – induc modif. specif. ale potenţ. postsinaptic comediatori - elib. de acelaşi neuron, odată cu mediatorul princ. - modulează răspunsul postsinaptic - reglează elib. mediatorului din butonul sinaptic - exercită efecte trofice în teritoriu - exemplu: Ach şi VIP, NOR şi NPY neuromodulatori – prod. de neuronul implic., de alţi neuroni sau str. adiac. - nu det. răspunsuri postsinaptice specifice - induc modif. de durată a capac. de răsp. postsinaptic
FANTA SINAPTICĂ- spaţiul dispus între m. presinaptică şi m. postsinaptică, limitat la
periferie de nevroglie- traversată de filamente de proteoglicani rol în direcţionarea
mediatorului spre m. postsinaptică- clasificarea sinapselor în fcţ. de mărimea fantei sinaptice: sinapse de tip I - peste 30 nm sinapse de tip II 20 nm sinapse de tip III - 0 sau fantă minimă (sinapse electrice)
COMPONENTA POSTSINAPTICĂ = porţiune diferenţiată a m. pstsinaptice ce prezinta: struct. rec. specifice mediatorului – proteine-canal ionic de Na+, K+, Cl-
struct. cu rol enzimatic - intervin în hidroliza mediatorului - exemplu - acetilcolinesteraza
CARACTERISTICI FUNCŢIONALE ALE SINAPSELOR CHIMICE
UNIDIRECŢIONALITATEA mediatorul poate fi eliberat exclusiv din regiunea presinaptică si acţioneaza
numai pe R specific la niv. m. postsinapticeÎNTÂRZIEREA SINAPTICĂ
latenţa între momentul depolarizării butonului terminal şi apariţia activităţii postsinaptice = 0,4 – 0,7 msec
POTENŢAREA POSTSINAPTICA frecv. de stimulare presinaptică cantit de mediator chimic eliberată cu ocazia fiecărui stimul
FATIGABILITATEA stimul. prelungită cu frecv. epuizarea rezervelor de mediator chimic blocarea transmiterii sinaptice
INEXCITABILITATEA PERIODICĂ A MEMBRANEI POSTSINAPTICE răspunsul postsinaptic este condiţionat de elib. mediatorului chimic în fanta
sinaptică
SECVENŢA FENOMENELOR TRANSMITERII SINAPTICE
INVAZIA BUTONULUI SINAPTIC DE CĂTRE INFLUXUL NERVOS influx de Na+ propagarea influxului nervos influx de Ca++ eliberarea mediatorului din veziculele sinaptice
ELIBERAREA MEDIATORULUI ÎN FANTA SINAPTICĂ în prezenţa Ca++ şi a ATP-ului exocitoza med. în spaţiul sinaptic - 1 veziculă 1 cuantă 5000-10000 molec. Ach - în repaus 1 cuantă/sec zgomotul de fond al sinapsei - 1 influx nervos eliberarea a 150 - 300 cuante - butonul sinaptic vezicule pentru 1000 impulsuri
PROPAGAREA TRANSSINAPTICĂ A INFLUXULUI NERVOS
DIFUZIUNEA MEDIATORULUI CHIMIC med. eliberat în fanta sininaptica difuzează liber spre
m. postsinaptică
ACŢIUNEA MEDIATORULUI CHIMIC ASUPRA RECEPTORILOR SPECIFICI
R proteină-canal ionic postsinaptic desch. simultană a 1000-2000 canale ionice modif. de permeab. ale m. postsin. R presinaptici (autoreceptori) reglarea elib. mediatorului din butonul sinaptic
Ligand-Operated ACh Channels
G Protein-Operated ACh Channel
Mechanism of Action of Monoamine NT
INACTIVAREA MEDIATORULUI CHIMIC1. Inactivare postsinaptică enzime hidrolizante din m. postsinaptică desfac complexul
mediator-receptor exemplu: acetilcolinesteraza 2. Captare postsinaptică mediatorul care nu a fost fixat pe receptori captat de struct. postsinaptică inactivat în citoplasmă3. Difuziune extrasinaptică mediatorul inactivat de enzime extracelulare captat de celule gliale4. Recaptare presinaptică mediatorul chimic recaptat reutilizat
Inhibition of Monoamines as NT
TOXINA BOTULINICĂ - blochează eliberarea veziculelor paralizie musculară
MAGNEZIU - nr. de vezic. ce elib. Ach. prin blocarea c. de Ca++ excitabilitatea neuro-musculară
TIPURI DE RĂSPUNSURI POSTSINAPTICE
POTENŢIAL POSTSINAPTIC EXCITATOR (PPSE) = potenţ. local de tip depolarizant depolarizari locale nepropagate
se sumează temporo-spaţial potenţ. prag PA autopropagat - exemplu: -influx de Na+ receptorul nicotinic pt. acetilcolină -influx de Ca+ +receptorul pt. glutamat
POTENŢIAL POSTSINAPTIC INHIBITOR (PPSI) = potenţ. local de tip hiperpolarizant excitab. membr. postsinaptice
inhibă propagarea PA - exemplu: -influx de Cl- receptorul pt. GABA -eflux de K+ receptorul muscarinic pt. Ach
POTENŢIALUL DE INHIBIŢIE PRESINAPTIC se manifestă la nivelul sinapselor axo-axonice de tip excitator
INHIBIŢIA RECURENTĂ realizată de un neuron intercalar asupra unui axon cu care face sinapsă în cadrul unei bucle de retroacţiune
Neuron presinapticNeurotransmiţător excitator
Ext.
Int. -40 mV
Na+
++
+ +
Ext.
Int. -65 mV
Neuron postsinaptic
-65
s
-40
Potenţialul postsinaptic excitator(EPSP)
Neuron postsinapticl
Ext.
Int. -65 mV
Neuron presinapticrNeurotransmiţăto inhibitor
Ext.
Int. -85 mV
Cl-
-- --
-65
s
-40
Potenţialul postsinaptic inhibitor(IPSP)
-85
-85
POTENŢIALUL POSTSINAPTIC EXCITATOR ŞI INHIBITOR
MEMORIA
Stocarea informatiei prin stabilirea de legaturi chimice interneuronale persistenteParticiparea celulelor glialeBransari, comutari moleculare in cadrul unor nucleoproteine, proteine structuraleEvocarea unui raspuns stereotip la receptionarea excitantului ce l-a provocat