CNS + Muskler del 1 detta bör ni behärska

Transkript

1 den 18 oktober 2007 CNS + Muskler del 1 detta bör ni behärska Uppbyggnad CNS ANS sympatikus-parasympatikus uppbyggnad, ganglier, transmittorsubstanser, funktion PNS efferenta nervbanor motoriska neuron celler i nervsystemet synapsen, olika typer, transmittorsubstans Aktivitet polarisering av membranet, depolarisering, hyperpolarisering graderade potentialer, exempel, bildande av, egenskaper hos, var finns de? EPSP, IPSP temporal och spatial summation aktionspotentialens bildande och ledning, egenskaper saltatorisk ledning av aktionspotentialen myelinisering, egenskaper refraktärperiod

2 CNS + MUSKLER del 1 hjälp till föreläsningsanteckningar Litteratur Silverthorns (Homeostasis does not mean equilibrium), (Diffusion), (Channel proteins form..) (Membrane potential)), , (inte GHK equation inte s273), (Efferent division) Nomenklatur CNS centrala nervsystemet (hjärna + ryggmärg) ANS autonoma nervsystemet sympaticus (S) + parasympaticus: (PS) reglerar vicerala organ SNS somatiska nervsystemet reglerar skelettmuskulatur PNS perifera nervsystemet ANS + somatiska (alla NS delar utanför CNS) Motorisk nervbana (efferent): används ofta om alla "utåtgående" eg efferenta nervbanor som transporterar signaler från CNS till olika organ. Somatiska motorneuron: Transporterar signaler från CNS till skelettmuskulatur. Autonoma nervsystemet: signaler från CNS till vicerala organ, består av två antagonistiska delar sympaticus parasympatikus CELLER I NERVSYSTEMET Nervcell: Silverthorn: fig 8:2, 8:3 Dendriter: Axon: tar emot inkommande signaler många - en nervcell kan ta emot signaler från flera celler en - nervcellen kan bara ta emot signal från en annan nervcell skickar ut signaler de flesta nervceller har endast ett axon μm - 1 meter i längd en bunt med axoner = nerv/neuron Schwannceller: Isolerar axoner i PNS genom att bilda myelin (upprepade cirkulära fosfolipidlager) runt axonet. Ökar axonets ledningshastighet 50-75ggr Oligodendrocyter: Motsvarande funktion inom CNS. MEMBRANPOTENTIALEN Alla celler i kroppen har en membranpotential som uppstår då jonpermeabiliteten över membranet är begränsad.

3 Den vilande membranpotentialen -70mV uppstår i stort sätt för att cellmembranet nästan bara är permeabelt för K +. Eftersom K + från utsidan inte gärna "läcker" in MOT sin koncentrationsgradient utan läcker ut kommer cellen att förlora +-laddningar till utsidan. Insidan av cellmembranet får på detta sätt en laddning på 70mV lägre än utsidan. Membranets vilopotential blir -70mV. Jonkanaler: En öppen jonkanal släpper igenom joner åt något håll bland annat beroende på jonens koncentrationsgradient och den elektriska gradienten. K + oftast ut ur cellen Na +, Cl -, Ca 2+ oftast in i cellen Olika typer av jonkanaler 1. Läckage-kanaler 2. Spänningsreglerade kanaler (kanalen öppnas/stängs då membranpotentialen ändras) 3. Ligandberoende kanal kemisk jonkanal (en specifik molekyl kan öppna/stänga en kanal, ex neuro-transmittor) 4. Mekanisk kanal (mekaniska stimuli öppnar/stänger jonkanal, ex beröring, vibrationer såsom ljudvågor eller sträckning av vävnad) Na/K-pumpen Även om det till största delen är K + som skapar membranpotentialen genom att vandra ut ur cellen så läcker även en liten mängd Na + in i cellen samtidigt. Denna pump, som skickar tillbaka 3Na + ut ur cellen samtidigt som 2K + åker in, hjälper till att underhålla membranpotentialen. POLARISERING AV MEMBRANET Membranpotentialen påverkas om jonkanaler öppnas eller stängs. Depolarisering: Membranpotentialen närmar sig noll, skillnaderna mellan laddning på in och utsidan minskar. Hyperpolarisering: membranpotentialen ökar ytterligare, insidan blir ännu mer negativ jämfört med utsidan Om nervcellens dendriter blir Stimulerade t ex av en annan nervcells transmittorsubstans (överförs via synapsen) så öppnas ligandberoende jonkanaler i membranet. Dessa jonkanaler kan öppnas då en transmittorsubstans finns närvarande. De öppnas väldigt lokalt just där stimuleringen sker. Graderade potentialer Depolarisering: Katjon-kanaler öppnas och Na + strömmar in i cellen (med koncentrations- och elektrisk gradient - mycket), K + läcker ut ur cellen med sin koncentrationsgradient men mot laddningsgradienten (lite) och laddningsförändringen (mindre negativ på insidan av cellmembranet) sprider sig som ringar på vattnet genom cellkroppen. Amplituden på depolariseringen är proportionell mot stimulistyrkan och den mattas av ju längre bort från stimuleringsstället den kommer. En EPSP (exitatorisk postsynaptisk potential) har bildats. Hyperpolarisering: Om Cl - -kanaler (in med koncentrationsgradient) eller K + -kanaler (ut med koncentrationsgradient) i stället öppnas så kommer insidan att bli ännu mer negativ och den

4 laddningsförändringen sprider sig som ringar på vattnet genom cellkroppen. En IPSP (inhibitorisk postsynaptisk potential) har bildats. Dessa graderade potentialer fortplantar sig i nervcellskroppen tills de 1.försvagas och dör ut eller 2.om de är tillräckligt starka när de når axontröskeln (där spänningsreglerade jonkanaler finns) så kan en AKTIONSPOTENTIAL utlösas. EPSP: En graderad potential som för det postsynaptiska neuronet, laddningsmässigt, närmare retningströskeln. IPSP: En graderad potential som för det postsynaptiska neuronet, laddningsmässigt, längre ifrån retningströskeln. Tar nervcellen längre ifrån sannolikheten att en aktionspotential avfyras. Inhiberande. Temporal summation Om två stimuleringar från ett pre-synaptiskt neuron kommer så tätt att den första EPSPn inte hinner klinga av innan nästa kommer, kan potentialerna summeras till en högre potential. Spatial summation Om stimuleringar från olika presynaptiska neuron samtidigt åstadkommer två separata EPSP hos det postsynaptiska neuronet kan dessa summeras och en högre potential byggs upp. notera: ett starkare stimulus öppnar/stänger fler jonkanaler än ett svagare en graderad potential sprider sig i riktningen; dendrit cellkropp Om denna graderade potential bildas i ett neuron som fungerar som en receptor kallas den receptorpotential. Om det är ett sensoriskt neuron den startar i kallas den generatorpotential. Om en neurotransmittor från ett annat neuron orsakar öppning/stängning av jonkanaler kallas det graderade svaret hos neuron nr 2 för en postsynaptisk potential. Alla dessa 3 är egentligen olika namn på samma fenomen. Aktionspotentialen Axontröskeln: "trigger-zone"finns i det område där cellkroppen övergår i axonet Retningströskel: För däggdjur ca -55mV. Om den graderade potentialen "når upp" till -55mV när den är framme vid axontröskeln, öppnas spänningsberoende jonkanaler och en aktionspotential kan avfyras. Aktionspotentialen är alltid lika stor, lyder under "allt eller intet" principen. Avfyras fullt ut, eller inte alls. Aktionspotentialen uppstår och klingar av: Om en graderad potential är så stark att den når retningströskeln (-55mV) då den kommer fram till axontröskeln händer detta: 1. Den graderade potentialen öppnar spänningsreglerade jonkanaler vid axontröskeln. 2. Na + strömmar in i cellen med koncentrationsgradient och laddningsgradient. 3. Ytterligare depolarisering 4. Insidan blir mer och mer positiv

5 När insidan blir positiv (över 0mV) så försvinner det "elektriska suget" efter Na + in i cellen. Men eftersom koncentrationen av Na + fortfarande är störst på utsidan så fortsätter Na + in i cellen ända tills det nästan råder en koncentrationsjämvikt 5. Na + kanalerna stänger 6. K + kanaler förblir öppna lite längre tid eftersom de är långsammare både att öppna och att stänga. K + fortsätter ut ur cellen 7. eftersom de stänger långsamt så leder detta till en efter-hyperpolarisering 8. När kanalerna är stängda så börjar K + att läcka tillbaka in i cellen genom membranet (med laddningsgradienten) tills det blir så pass mycket K + i cellen att konc gradientien hindrar ytterligare inflöde. Det läcker inte heller så gärna ut K + eftersom utsidan är mer + -laddad än insidan. Vilopotentialen lägger sig på - 70mV. Refraktärperiod Den tid, efter en aktionspotential, som den exciterbara cellen inte kan generera någon ny aktionspotential. Graderade potentialer har ingen refraktärperiod. Absolut refraktärperiod: En ny aktionspotential kan inte genereras även om stimulistyrkan ökar. Detta läge uppstår då de spänningsberoende jonkanalerna för Na + är aktiverade/inaktiverade. De måste vara i viloläge för att kunna aktiveras. Relativ refraktärperiod: Under den period som en ny aktionspotential kan genereras om stimulit är starkare än normalt. Då Na + kanalen är i viloläge och K + kanalen inte hunnit stänga sig ännu (den stänger ju långsammare) Ledning av aktionspotential *Laddningsförändringar i det första segmentet (då Na + rusar in genom de spänningsberoende kanalerna) får spänningsberoende jonkanaler i nästa segment att öppnas. Na + strömmar in, vilket i sin tur påverkar kanalerna i kommande segment osv osv *Strömmen går inte bakåt igen eftersom de jonkanalerna i det förra segmentet fortfarande befinner sig i reftaktärperiod. Saltatorisk ledning Myeliniserade neuron har sina spänningsberoende jonkanaler lokaliserade till noderna mellan Schwanncellerna. Laddningsförändringarna transporteras via Schwanncellernas membran mellan noderna. Denna ledning av aktionspotentialen är mycket snabbare än den hos omyeliniserade neuron. SYNAPSEN Det ställe där en nervcell skickar över information till en mottagarcell. Mottagarcellen kan vara en nervcell eller en effektorcell (ex. muskelcell) elektrisk synaps (gap-junction) kemisk synaps (bl a i hjärtmuskulatur, glatt muskulatur och CNS) neurotransmittor släpps ut mha exocytos Elektrisk synaps Här fortsätter den elektriska signalen direkt från det pre-synaptiska neuronet till det postsynaptiska som om synapsen inte fanns där. Detta är möjligt tack vare sk. gap-junctions ; där

6 små tunnlar, connexoner (proteiner som sticker ut från vardera cellen och möts på mitten), förbinder cellerna med varandra. Dessa tunnlar är mycket smala och tillåter endast små vattenlösliga partiklar, som laddade joner, att passera. Denna typ av synaps är direkt. Den förmedlar en signal från nervcell 1 till nervcell 2 utan tidsfördröjning. Kemisk synaps Översätter en nervignal (aktionspotential) till en kemisk transmittorsubstans som genom exocytos släpps ut i den synaptiska klyftan. Denna transmittor bär signalen över synapsen och öppnar (oftast) en ligandberoende jonkanal hos den mottagande cellen. Majoriteten av synapser inom nervsystemet är av denna typ. Då membranet i axonterminalen depolariseras så öppnas Ca 2+ kanaler och Ca 2+ strömmar in Detta initierar exocytos av transmittor. Neurotoxiner som blockerar neurotransmitterfrisättningen (exempelvis tetanus och botuliumtoxiner) agerar genom inhibering av proteiner som är nödvändiga för exocytosen. Nedbrytning/Diffusion av transmittorsubstans Transmittorsubstansens stimulering av mottagarcellen upphör då; Diffusion: Transmittorn diffunderar iväg från den synaptiska klyftan Enzymatisk nedbrytning: Ett enzym bryter ner transmittorn (ex Acetylkolin) Återupptag: Det neuron som släppte transmittorn tar upp det igen (ex Noradrenalin)