Νευροδιαβιβαςτζσ και ςυμπεριφορά. Αλεξάνδρα Οικονόμου

Transcript

1 Νευροδιαβιβαςτζσ και ςυμπεριφορά Αλεξάνδρα Οικονόμου

2 Το ανακλαςτικό τόξο Υποδοχείσ (π.χ. δζρμα) αιςκθτικόσ νευρϊνασ ενδιάμεςοσ νευρϊνασ (ςτο νωτιαίο μυελό) κινθτικόσ νευρϊνασ μφεσ (κάμψθ, ζκταςθ) Βαςίηεται ςτθν επικοινωνία μεταξφ των νευρϊνων και όχι ςτθν απλι μετάδοςθ δυναμικϊν ενεργείασ Αυτόματεσ αντιδράςεισ ςτο ερζκιςμα

3 Νωτιαίοσ μυελόσ Αιςκθτικόσ νευρϊνασ Ενδιάμεςοσ νευρϊνασ Κινθτικόσ νευρϊνασ μυσ

4 NEYPOEΠIΣTHMH KAI ΣYMΠEPIΦOPA ΠANEΠIΣTHMIAKEΣ EKΔOΣEIΣ KPHTHΣ

5 NEYPOEΠIΣTHMH KAI ΣYMΠEPIΦOPA ΠANEΠIΣTHMIAKEΣ EKΔOΣEIΣ KPHTHΣ

6 Συναπτικι κακυςτζρθςθ Βραδφτερθ μετάδοςθ μζςω ςφναψθσ από τθ μετάδοςθ ερεκιςμοφ κατά μικοσ του νευράξονα. Ταχφτθτα κατά μικοσ του νευράξονα: 40 m/s. Ταχφτθτα δια μζςου ανακλαςτικοφ τόξου: 15 m/s.

7 Άκροιςθ ςτο χρόνο Ελαφρό τςίμπθμα δεν κουνιζται το πόδι. Διζγερςθ μικρότερθ τθσ ουδοφ πυροδότθςθσ του μεταςυναπτικοφ νευρϊνα, δεν ανοίγει αρκετοφσ διαφλουσ νατρίου. Μερικι εκπόλωςθ: τοπικά διαβακμιηόμενο δυναμικό. Το Διεγερτικό Μεταςυναπτικό Δυναμικό (ΔΜΣΔ) δεν υπερβαίνει ουδό πυροδότθςθσ και εξαςκενεί. Ελαφρό τςίμπθμα μερικζσ φορζσ κίνθςθ Η διζγερςθ εξαςκενεί γριγορα, αλλά ςυνδυαηόμενθ με μια δεφτερθ μικρι διζγερςθ αμζςωσ μετά, υπερβαίνει ουδό πυροδότθςθσ του μεταςυναπτικοφ νευρϊνα. Δυναμικό ενεργείασ

8 Ευαιςκθςία ςτον πόνο χρόνοσ Ερεκίςματα ίςθσ ζνταςθσ & διάρκειασ

9 Άκροιςθ ςτο χϊρο Ελαφρό τςίμπθμα ταυτόχρονα ςε 2 διαφορετικά ςθμεία κίνθςθ Ενεργοποιικθκαν 2 αιςκθτικοί νευρϊνεσ, ο κακζνασ από τουσ οποίουσ εξζτεινε ζνα νευράξονα ςτον ίδιο ενδιάμεςο νευρϊνα. Δθμιουργία μεγαλφτερου Διεγερτικοφ Μεταςυναπτικοφ Δυναμικοφ.

10 Άκροιςθ ςτο χρόνο Άκροιςθ ςτο χϊρο

11

12 Άκροιςθ ςτο χρόνο/χϊρο Αναςταλτικό Μεταςυναπτικό Δυναμικό (ΑΜΣΔ): υπερπόλωςθ μεταςυναπτικοφ νευρϊνα, αφξθςθ αρνθτικοφ φορτίου, μείωςθ πικανότθτασ ζκλυςθσ δυναμικοφ ενεργείασ. Οι ςυναπτικζσ πλθροφορίεσ ανοίγουν επιλεκτικά τουσ διαφλουσ Κ+ (+ ιόντα εξζρχονται), ι τουσ διαφλουσ Cl- (- ιόντα ειςζρχονται).

13 Μυοτατικό ανακλαςτικό Κτφπθμα κάτω από τθν επιγονατίδα: διάταςθ τετρακζφαλου, ζκταςθ κνιμθσ Μεταφορά αιςκθτικισ πλθροφορίασ τθσ διάταςθσ του τετρακζφαλου από προςαγωγοφσ νευρϊνεσ ςτο ΚΝΣ Στο νωτιαίο μυελό: ςφςπαςθ του τετρακζφαλου Διάμεςοι νευρϊνεσ: αναςτολι κινθτικϊν νευρϊνων που κα ςυςποφςαν ανταγωνιςτζσ μυσ (οπίςκιουσ μθριαίουσ) Ανακλαςτικι ςυμπεριφορά

14 NEYPOEΠIΣTHMH KAI ΣYMΠEPIΦOPA ΠANEΠIΣTHMIAKEΣ EKΔOΣEIΣ KPHTHΣ Μυοτατικό ανακλαστικό

15 Άκροιςθ ςτο χρόνο/χϊρο ςυν. ΔΜΣΔ, ΑΜΣΔ είναι τοπικά διαβακμιηόμενα. Εξαςκενοφν. Όςο πιο κοντά βρίςκεται θ ςφναψθ ςτον εκφυτικό κϊνο, τόςο μεγαλφτερθ επίδραςθ ζχει. Τροποποίθςθ αυκόρμθτου ρυκμοφ πυροδότθςθσ (αφξθςθ, μείωςθ). Διπλι αναςτολι: αναςτολι τθσ αναςτολισ αφξθςθ τθσ διζγερςθσ του 3ου κυττάρου.

16 Νευρωνικι απαρτίωςθ Ζνασ νευρϊνασ μπορεί να δζχεται ερεκίςματα από ςυνάψεισ που προκαλοφν ΔΜΣΔ ι ΑΜΣΔ. Το τελικό αποτζλεςμα είναι μια πολφπλοκθ άκροιςθ των επιδράςεων. Η ςυμπεριφορά εξαρτάται από ζνα δίκτυο νευρϊνων και όχι από μεμονωμζνουσ νευρϊνεσ. Η διζγερςθ ι αναςτολι του νευρϊνα δεν αντιςτοιχεί πάντα με τθ ςυμπεριφορά. Απλά αλλάηει τθν πικανότθτα θ ςυμπεριφορά να γίνει ι να μθν γίνει.

17 Χθμικζσ διεργαςίεσ ςτθ ςφναψθ

18 Η δομι τθσ ςφναψθσ Σφναψθ: ο χϊροσ μεταξφ τθσ τελικισ απόλθξθσ του άξονα ενόσ νευρϊνα και τθσ μεμβράνθσ του άλλου. Η διαβίβαςθ γίνεται προσ μία διεφκυνςθ, μόνο. Προςυναπτικι μεμβράνθ Μεταςυναπτικι μεμβράνθ Συναπτικό χάςμα Δομζσ τθσ τελικισ απόλθξθσ: μιτοχόνδρια, ςυναπτικά κυςτίδια.

19 Η δομι τθσ ςφναψθσ ςυν. Προςυναπτικι μεμβράνθ: 4 τφποι ιόντων Νάτριο (Na+), κάλιο (Κ+), χλϊριο (Cl-), αςβζςτιο (Ca2+). Το αςβζςτιο βρίςκεται ςε μεγαλφτερθ ςυγκζντρωςθ ζξω από το κφτταρο. Προςυναπτικά το αςβζςτιο κάνει τα κυςτίδια να χφνουν το νευροδιαβιβαςτι. Μεταςυναπτικά το αςβζςτιο ενεργοποιεί ειδικά ζνηυμα.

20 Σςναπηικό σάζμα Πποζςναπηικά κςζηίδια Πποζςναπηική μεμβπάνη Μεηαζςναπηική μεμβπάνη

21 Είδθ ςυνάψεων

22 NEYPOEΠIΣTHMH KAI ΣYMΠEPIΦOPA ΠANEΠIΣTHMIAKEΣ EKΔOΣEIΣ KPHTHΣ

23 Χθμικά γεγονότα ςτθ ςφναψθ-1 Δυναμικό ενεργείασ τελικι απόλθξθ Ανοίγουν ταςοεξαρτόμενοι δίαυλοι αςβεςτίου προςυναπτικά, ειςροι αςβεςτίου Τα ςυναπτικά κυςτίδια ςτθν προςυναπτικι μεμβράνθ προςκολλϊνται ςτθ μεμβράνθ, ανοίγουν δθμιουργϊντασ ζνα «Ω», & χφνουν το περιεχόμενό τουσ ςτο ςυναπτικό χάςμα Ο νευροδιαβιβαςτισ δεςμεφεται ςε ζναν μεταςυναπτικό υποδοχζα Ταχεία διαδικαςία, ζωσ 2 χιλ. του δευτερολζπτου

24 Χθμικά γεγονότα ςτθ ςφναψθ-2 Η προςκόλλθςθ γίνεται όταν μόρια πρωτεϊνϊν των κυςτιδίων προςκολλϊνται ςε μόρια πρωτεϊνϊν ςτθν προςυναπτικι μεμβράνθ Με τθν εκπόλωςθ τθσ μεμβράνθσ, οι δίαυλοι ιόντων αςβεςτίου ανοίγουν Τα ιόντα αςβεςτίου (Ca++) βρίςκονται ςε μεγαλφτερθ ςυγκζντρωςθ ςτο εξωκυτταρικό υγρό και ειςρζουν ςτο κφτταρο λόγω τθσ θλεκτροςτατικισ πίεςθσ και τθσ διάχυςθσ

25 Χθμικά γεγονότα ςτθ ςφναψθ-3 Χωρίσ τθν φπαρξθ ιόντων αςβεςτίου, δεν δφναται να υπάρξει άνοιγμα κυςτιδίων. Η αντλία ιόντων αςβεςτίου τα αφαιρεί αργότερα, όπωσ θ αντλία ιόντων νατρίου-καλίου. Το αςβζςτιο που ειςρζει ςτθν τελικι απόλθξθ ενϊνεται με τα μόρια πρωτεϊνϊν που ςυνδζουν τθ μεμβράνθ του ςυναπτικοφ κυςτιδίου με τθν προςυναπτικι μεμβράνθ. Αυτό το γεγονόσ κάνει τα μόρια τθσ πρωτεΐνθσ να διαχωρίηουν, δθμιουργϊντασ μια τρφπα. Τα μόρια του νευροδιαβιβαςτι διαχζονται μζςω του ςυναπτικοφ χάςματοσ και δεςμεφονται από μεταςυναπτικοφσ υποδοχείσ.

26 Χθμικά γεγονότα ςτθ ςφναψθ-4 Μετά τθ δζςμευςθ, οι μεταςυναπτικοί υποδοχείσ ανοίγουν ταςοεξαρτόμενουσ διαφλουσ ιόντων. Οι νευροδιαβιβαςτζσ ανοίγουν τουσ διαφλουσ ιόντων με 2 διαφορετικζσ μεκόδουσ: άμεςθ, ζμμεςθ. Ο νευρϊνασ ςυνκζτει νευροδιαβιβαςτζσ & νευροτροποποιθτζσ & τουσ μεταφζρει ςτισ απολιξεισ του νευράξονα. Το δυναμικό ενεργείασ προκαλεί τθν απελευκζρωςθ νευροδιαβιβαςτϊν & νευροτροποποιθτϊν από τισ απολιξεισ. Τα μόρια δεςμεφονται ςε υποδοχείσ & μεταβάλλουν τθ δραςτθριότθτα του μεταςυναπτικοφ νευρϊνα. Ο προςυναπτικόσ νευρϊνασ επαναπροςλαμβάνει μερικά από τα μόρια.

27 NEYPOEΠIΣTHMH KAI ΣYMΠEPIΦOPA ΠANEΠIΣTHMIAKEΣ EKΔOΣEIΣ KPHTHΣ

28 Νευροδιαβιβαςτζσ Χθμικζσ ουςίεσ που απελευκερϊνονται ςτθ ςφναψθ. Συνκζτονται ςτο κυτταρικό ςϊμα και ςτισ απολιξεισ από πρόδρομεσ ουςίεσ που το άτομο παίρνει από τθ διατροφι. Φτάνουν ςτο κφτταρο μζςω τθσ κυκλοφορίασ του αίματοσ. Ταχφτθτα μεταφοράσ: χιλιοςτόμετρα / μζρα. Απαιτείται μεγάλο χρονικό διάςτθμα για τθν αντικατάςταςι τουσ.

29 Νευροδιαβιβαςτζσ ςυν. Βιογενείσ αμίνεσ Αμινοξζα Πεπτίδια

30 (Βιογενείσ) αμίνεσ 1. Ακετυλοχολίνθ (τεταρτογενισ αμίνθ) 2. Μονοαμίνεσ: α. Σεροτονίνθ β. Κατεχολαμίνεσ: Ντοπαμίνθ Νορεπινεφρίνθ Επινεφρίνθ (αδρεναλίνθ)

31 Αμινοξζα Γλουταμινικό οξφ GABA Γλυκίνθ Ιςταμίνθ

32 Πεπτίδια Ενδορφίνεσ Εγκεφαλίνεσ Δυνορφίνεσ

33 Μεταφορά, απελευκζρωςθ, διάχυςθ Πεπτίδια: ςφνκεςθ ςτο κυτταρικό ςϊμα, μεταφορά ςτισ απολιξεισ. Μθ πεπτιδικοί νευροδιαβιβαςτζσ: ςφνκεςθ κυρίωσ ςτισ απολιξεισ. Επαναπρόςλθψθ & ανακφκλωςθ. Αποκικευςθ νευροδιαβιβαςτϊν ςε κυςτίδια ςτθν ςυναπτικι απόλθξθ & εκτόσ των κυςτιδίων.

34 Μεταφορά, απελευκζρωςθ, διάχυςθ Απελευκζρωςθ ςε ςτακερι ποςότθτα: quantum, μόνο ςε ακζραια πολλαπλάςια, όχι ςε υποδιαιρζςεισ

35 Νευροδιαβιβαςτζσ Ο εγκζφαλοσ χρθςιμοποιεί πολλοφσ νευροδιαβιβαςτζσ. Ο κάκε νευρϊνασ απελευκερϊνει οριςμζνουσ μόνο, αλλά τον ίδιο ςυνδυαςμό νευροδιαβιβαςτϊν ςε όλεσ τισ διακλαδϊςεισ του. Ο κάκε νευρϊνασ ανταποκρίνεται ςε ζναν μεγάλο αρικμό νευροδιαβιβαςτϊν ςτισ διάφορεσ ςυνάψεισ του, διαφορετικοφσ νευροδιαβιβαςτζσ ςε διαφορετικζσ ςυνάψεισ. Διακζτει αρκετά είδθ υποδοχζων. Η επίδραςθ του νευροδιαβιβαςτι εξαρτάται από το είδοσ του υποδοχζα που κα τον δεςμεφςει. Η ακετυλοχολίνθ μπορεί να ζχει ταχεία & ςφντομθ δράςθ ςε ζνα νευρϊνα, βραδεία & παρατεταμζνθ δράςθ ςε ζναν άλλο, καμία δράςθ ςε ζναν τρίτο.

36 3 κατθγορίεσ δράςεων των νευροδιαβιβαςτϊν Ιοντοτρόποσ Μεταβολοτρόποσ (μεταβολοτροπικόσ) (ςυςτιματα 2ου αγγελιοφόρου) Τροποποιθτικι

37 Ιοντοτρόποσ-1 Ο νευροδιαβιβαςτισ δεςμεφεται ςε ζναν ιοντοτρόπο υποδοχζα και ανοίγει διαφλουσ κάποιου ιόντοσ. Π.χ. γλουταμινικό οξφ ανοίγει διαφλουσ νατρίου (+) ειςζρχονται ςτο μεταςυναπτικό κφτταρο εκπόλωςθ μεμβράνθσ διεγερτικόσ νευροδιαβιβαςτισ Π.χ. GABA ανοίγει διαφλουσ χλωρίου (-) ειςζρχονται ςτο μεταςυναπτικό κφτταρο υπερπόλωςθ μεμβράνθσ αναςταλτικόσ νευροδιαβιβαςτισ

38 Ιοντοτρόποσ-2 Η ακετυλοχολίνθ αςκεί ιοντοτρόπο δράςθ ςε οριςμζνεσ ςυνάψεισ, τισ νικοτινικζσ. Π.χ. ακετυλοχολίνθ νικοτινικόσ υποδοχζασ ανοίγει διαφλουσ νατρίου 1-3 ms (+) ειςζρχονται ςτο μεταςυναπτικό κφτταρο εκπόλωςθ μεμβράνθσ διεγερτικόσ νευροδιαβιβαςτισ Οι ιοντοτρόποι δράςεισ ςτισ ςυνάψεισ είναι ταχείεσ (<30 ms) αλλά μικρισ διάρκειασ. Χριςιμεσ ςυνάψεισ για πλθροφορίεσ από ακουςτικά, οπτικά ερεκίςματα, κινιςεισ μυϊν.

39 ACh σολίνη Οξικό οξύ

40 Μεταβολοτρόποσ (μεταβολοτροπικόσ)-1 Βραδφτερθ (30 ms), διαρκζςτερθ, πολυπλοκότερθ. Πιο ςυνικθσ. Π.χ. Επινεφρίνθ (πρώτος αγγελιοφόρος) πρωτείνθ (υποδοχζασ) τροποποιεί τθν πρωτείνθ (G) θ πρωτείνθ ενεργοποιεί ζνηυμα παραγωγι ουςιϊν ανοίγουν δίαυλοι ιόντων μεταφορά του μθνφματοσ ςε διάφορεσ περιοχζσ του μεταςυναπτικοφ κυττάρου βιοχθμικζσ αλλαγζσ. Οι ουςίεσ που ανοίγουν τουσ διαφλουσ ιόντων λζγονται δεφτεροσ αγγελιοφόροσ.

41 Μεηαβολοηπόπορ επίδπαζη (2ορ αγγελιοθόπορ)

42 Μεηαβολοηπόπορ επίδπαζη (2ορ αγγελιοθόπορ)

43 Μεταβολοτρόποσ (μεταβολοτροπικόσ)-2 Το μινυμα που ςτζλνεται ςτο μεταςυναπτικό κφτταρο μπορεί να είναι διεγερτικό ι αναςταλτικό (αυξάνει ι μειϊνει τθν πικανότθτα να δθμιουργιςει δυναμικό ενεργείασ) Ο ρυκμόσ τθσ πυροδότθςθσ εξαρτάται από τα διεγερτικά ι αναςταλτικά αποτελζςματα που δθμιουργοφνται ςτισ ςυνάψεισ με το ςϊμα ι δενδρίτεσ του νευρϊνα

44 Τροποποιθτικι Οι νευροτροποποιθτζσ μεταβάλλουν τθ δράςθ των νευροδιαβιβαςτϊν. Αςκοφν μικρι επίδραςθ ςτουσ νευρϊνεσ. Συνικωσ απελευκερϊνονται ςτισ απολιξεισ. Επθρεάηουν όλα τα γειτονικά κφτταρα που ζχουν υποδοχείσ γι αυτοφσ. Μειϊνεται θ ςυγκζντρωςθ του νευροτροποποιθτι με τθν απόςταςθ. Συνικωσ αςκοφν δράςθ μζςω δευτζρων αγγελιοφόρων. Συχνά είναι πεπτίδια (2 ι περιςςότερεσ αλυςίδεσ αμινοξζων).

45 Υποδοχείσ Ο υποδοχζασ ςτον προςυναπτικό νευρϊνα μπορεί να είναι ευαίςκθτοσ ςτον νευροδιαβιβαςτι που απελευκερϊνει ο νευρϊνασ, ι ςε άλλον νευροδιαβιβαςτι Αυτοχποδοχζασ: ο προςυναπτικόσ υποδοχζασ που είναι ευαίςκθτοσ ςτον ίδιο νευροδιαβιβαςτι με αυτόν που απελευκερϊνει ο νευρϊνασ

46 Επαναπρόςλθψθ-1 Οι νευροδιαβιβαςτζσ αδρανοποιοφνται ι επαναπροςλαμβάνονται. Π.χ. Ακετυλοχολίνθ διαςπάται από το ζνηυμο ακετυλοχολιναςτεράςθ οξικό οξφ & χολίνθ Χολίνθ διαχζεται πίςω ςτον προςυναπτικό νευρϊνα, που τθν εναναςυνδζει με το οξικό οξφ που ιδθ υπάρχει ςτο κφτταρο, για να ςχθματίςει ακετυλοχολίνθ. Ανακφκλωςθ τθσ χολίνθσ.

47 Επαναπρόςλθψθ-2 Διαδοχικι μείωςθ τθσ χολίνθσ, διότι το κφτταρο καταναλϊνει ακετυλοχολίνθ ταχφτερα από ότι μπορεί να τθν επαναςυνκζςει (Νόςοσ Alzheimer). Όταν θ ακετυλοχολιναςτεράςθ υπάρχει ςε μικρι ποςότθτα, θ ακετυλοχολίνθ παραμζνει ςτθ ςφναψθ για μεγαλφτερο χρονικό διάςτθμα και ςυνεχίηει να τθν διεγείρει Φάρμακα που αναςτζλλουν τθ δράςθ τθσ ακετυλχολιναςτεράςθσ αποτελοφν τθ βάςθ τθσ φαρμακευτικισ αντιμετϊπιςθσ τθσ βαριάσ μυαςκζνειασ & τθσ νόςου Alzheimer

48 Επαναπρόςλθψθ-3 Σεροτονίνθ, κατεκολαμίνεσ (ντοπαμίνθ, επινεφρίνθ, νορεπινεφρίνθ): δεν διαςπϊνται αλλά επαναπροςλαμβάνονται Οριςμζνα μόρια ςεροτονίνθσ και κατεκολαμινϊν μετατρζπονται ςε μθ δραςτικζσ χθμικζσ ουςίεσ από ζνηυμα (όπωσ θ μονοαμινοξειδάςθ ι ΜΑΟ) Για κάκε νευροδιαβιβαςτι υπάρχουν πολλά είδθ υποδοχζων. Υποδοχείσ τθσ ακετυλοχολίνθσ: νικοτινικοί, μουςκαρινικοί Διαφορετικοί νευροδιαβιβαςτζσ ελζγχουν διαφορετικζσ παραμζτρουσ τθσ ςυμπεριφοράσ Η χθμεία των ςυνάψεων και των υποδοχζων μπορεί να είναι υπεφκυνθ για οριςμζνεσ ψυχικζσ αποκλίςεισ