Tip:
Highlight text to annotate it
X
Wydaje mi się, że mamy już dość dużą wiedzę na temat tego, jak sygnał
przebiega przez neuron.
Widzieliśmy, że grupa dendrytów, może ten,
ten i ten, zostaje pobudzona.
I kiedy mówimy 'pobudzona' mamy na myśli otwarcie się
pewnego rodzaju kanałów.
To prawdopodobnie motor.
Ten kanał umożliwia uwolnienie jonów do komórki --
albo są też sytuacje, kiedy jony mogą zostać uwolnione
poza komórkę.
To byłoby hamujące, ale weźmiemy tutaj pod uwagę sytuację,
gdy jony są uwalniane do komórki w potencjale elektrotonicznym.
Zmienia się wartość ładunku wzdłuż
błony i jeśli zmiana jest
wystarczająco duża przy podstawie aksonu,
to wtedy kanały sodowe się
otworzą, sód napłynie i mamy do czynienia z sytuacją, kiedy
napięcie staje się bardzo dodatnie.
Kanały potasowe otworzyły się, żeby przywrócić stan rzeczy,
ale przez ten czas,
napięcie otworzyło następną pompę sodową.
Mamy wtedy do czynienia z sytuacją, kiedy jony
sodowe będą napływać i przekazywać sygnał
dalej.
Kolejnym pytaniem jest: Co się dzieje na
złączeniach neuronów?
Powiedzieliśmy sobie, że ten dendryt
zostaje pobudzony.
W większości przypadków zostaje pobudzony przez
inny neuron.
Mogłoby to też być coś innego.
A tutaj, gdzie kończy się akson,
powinna być następna komórka.
Mogłaby to być komórka mięśniowa, albo -- w większości przypadków
w ludzkim ciele -- pobudza inny neuron.
A więc jak to się dzieje?
To jest zakończenie aksonu.
Mógłby tu być dendryt kolejnej komórki.
To kolejny neuron ze swoim aksonem, swoim jądrem.
Pobudziłoby to dendryt tutaj.
Więc pytanie brzmi: jak to się dzieje?
Jak sygnał z aksonu jednej komórki jest przenoszony
do dendrytu kolejnej?
Po prawdzie to nie musi zawsze iść od aksonu do
dendrytu, ale to najczęstszy przypadek.
Może iść od aksonu do aksonu, od dendrytu do dendrytu,
od aksonu do somy -- ale skupmy się na przejściu akson-dendryt,
ponieważ to najbardziej typowy sposób
przekazywania impulsu.
Powiększmy to.
Powiększmy o tutaj.
To małe pudełko tutaj, powiększmy
zakończenie aksonu, powiększmy
cały ten obszar.
Tym samym będziemy też mieć powiększenie
dendrytu następnego neuronu -- i jeszcze to obrócę.
Właściwie nawet nie muszę.
Pozwólcie, że narysuję zakończenie aksonu.
Powiedzmy, że będzie wyglądać mniej więcej tak.
Jest bardzo powiększony.
To zakończenie całego neuronu.
To wnętrze komórki a to następny dendryt,
narysuję go tutaj.
To naprawdę ogromne powiększenie.
Więc to jest dendryt kolejnego neuronu.
To wnętrze pierwszego neuronu.
Więc mamy potencjał czynnościowy, który
wędruje tutaj.
W końcu, mniej więcej tutaj -- nie wiem czy da się jeszcze bardziej to
powiększyć -- mniej więcej tu, potencjał
czynnościowy powoduje, że potencjał elektryczny
na tej błonie jest wystarczająco dodatni
aby otworzyć kanał sodowy.
Jestem chyba bardzo blisko.
Ten kanał to ten tutaj.
To umożliwia napłynięcie sodu do wnętrza komórki.
I wtedy wszystko się zaczyna.
Mamy też potas aby odwrócić ten proces, ale przez
czas, który napływa, ładunek jest dodatni
i może otworzyć kolejny kanał sodowy i kolejny,
jeżeli tam dalej jeszcze takie kanały są.
Na końcu aksonu właściwie są już
tylko kanały wapniowe.
Narysuję go na różowo.
Więc to jest kanał wapniowy, który pierwotnie jest zamknięty.
Więc to jest kanał jonów wapniowych.
Wapń ma ładunek 2+
Zazwyczaj jest zamknięty, ale też jest naładowany elektrycznie.
Kiedy ładunek jest dostatecznie duży, tak samo jak
z kanałem sodowym, staje się
wystarczająco dodatni by się otworzyć
i wpuścić jony wapniowe do komórki.
Więc jony wapniowe ze swoim ładunkiem 2+
dostają się do komórki.
Pewnie myślicie: 'Hej, Sal! Po co jony wapniowe
dostają się do komórki?
To ma ładunek dodatni.
Myśleliśmy, że komórka dostaje ładunek dodatni
z powodu napływającego sodu.
Po co wapń miałby chcieć tam wpływać?'
A powód dlaczego chce wejść do komórki jest taki,
że, tak samo jak ma pompy sodowe i potasowe,
ma też pompy wapniowe, a mechanizm jest
niemalże identyczny do tego, co pokazałem wam
w materiale o pompie sodowo-potasowej, ale z użyciem wapnia.
Więc mamy te białka, które są ułożone
wzdłuż błony.
To błona fosfolipidowa.
Może dorysuję kolejną linię, abyśmy wiedzieli, że to
dwuwarstwowa błona.
Narysuję to tak.
To sprawia, że obrazek wydaje się bardziej realistyczny,
chociaż wcale taki nie jest.
To też będzie dwuwarstwowa błona.
Pewnie wiecie o co chodzi, ale pozwólcie,
że to wyjaśnię.
Więc mamy też pompy jonów wapniowych, które
także wykorzystują ATP, tak samo jak
pompa sodowo-potasowa.
Dacie im cząsteczkę ATP i wapń zwiąże się
i wyprze fosforan z ATP i będzie to wystarczająco
duża energia aby zmienić ładunek
białka i wypchnąć wapń.
Właściwie, wapń wiąże się jedynie po to,
by mógł opuścić komórkę.
To tak samo jak z pompą sodowo-potasową, ale dobrze wiedzieć,
że w pozycji spoczynku jest duża liczba
jonów wapniowych kierowanych przez ATP tam na zewnątrz.
Dużo wyższy ładunek jest na zewnątrz
niż wewnątrz, a to wszystko regulowane przez te pompy.
Więc gdy potencjał czynnościowy, zamiast pobudzać
kolejny kanał sodowy, zaczyna pobudzać
kanały wapniowe to jony wapniowe dostają się
do zakończenia tego aksonu.
Te jony wapniowe wiążą się z innymi białkami.
I zanim przejdę do tych innych białek, musimy zapamiętać
co się dzieje w pobliżu tego połączenia.
Może użyłem już słowa synapsa,
a może nie.
Miejsce, gdzie akson spotyka się z dendrytem
nazywa się synapsą.
Możecie sobie to wyobrazić jako miejsce styku,
punkt połączenia albo cokolwiek innego.
Ten neuron nazywa się
neuronem presynaptycznym.
Pozwólcie, że to zanotuję.
Dobrze mieć w zanadrzu trochę terminologii.
To jest neuron postsynaptyczny.
A przestrzeń pomiędzy dwoma neuronami, między aksonem
a dendrytem, nazywa się szczeliną synaptyczną.
To bardzo mała przestrzeń i to właśnie o tym
będziemy mówić w tym filmie, o synapsie chemicznej.
Kiedy ludzie mówią o synapsach,
mają na myśli właśnie synapsy chemiczne.
Są też synapsy elektryczne, ale nie będę ich
w tej chwili omawiał.
To ta najbardziej tradycyjna, o której
się mówi.
Więc ta szczelina synaptyczna mierzy około
20 nanometrów, jest bardzo mała.
Jeśli pomyślimy o średniej szerokości komórki, wynosi ona od 10
do 100 mikrometrów -- mikrometr to 10 do potęgi -6 metra.
To 20 razy 10 do potęgi -9 metra.
Więc to bardzo mała odległość.
Spójrzcie jak ogromna wydaje się komórka
przy tak małej odległości.
Więc to bardzo mała odległość.
Na neuronie presynaptycznym, przy zakończeniu mamy
te pęcherzyki.
Pamiętacie o pęcherzykach?
To elementy w błonie komórki.
Więc mamy te pęcherzyki.
One też mają fosfolipidową błonę, mają swoje własne
małe błonki.
Więc mamy te pęcherzyki, możecie sobie je wyobrazić
jako pojemniki.
Narysuję jeszcze jeden.
I one mogą skierować te cząsteczki zwane
neuroprzekaźnikami, i narysuję
je na zielono.
Więc oto mamy te cząsteczki
zwane neuroprzekaźnikami.
Prawdopodobnie słyszeliście to słowo wcześniej.
W rzeczywistości, wiele leków na depresje czy
inne środki związane z psychiką, mają wpływ
na neuroprzekaźniki.
Nie będę wkraczał w szczegóły, ale zawierają
neuroprzekaźniki.
I te kanały wapniowe, naładowane elektrycznie,
kiedy stają się dostatecznie dodatnie,
wapń napływa, i to, co wapń robi, to
przyczepianie się do białek, które są w tych pęcherzykach.
Te pęcherzyki są przyczepione do
błony presynaptycznej, do błony zakończenia aksonu,
właśnie tutaj.
Te białka nazywają się białkami SNARE.
To akronim oznaczający, że te białka
'usidlają' pęcherzyki na błonie (zob. ang. snare).
Tym właśnie są te białka.
kiedy jony wapniowe wpływają, łączą się z
białkami, z tymi białkami, i zmieniają
ładunek tych białek wystarczająco,
by te białka zbliżyły pęcherzyki do błony
i tym samym zbliżyły ze sobą błony tak,
że stykają się.
Pozwólcie, że to powiększę, aby
wszystko było jasne.
Tak to wygląda, zanim pojawi się wapń,
później on się łączy z białkami SNARE, potem one
przyciągną pęcherzyki mega-blisko do
błony presynaptycznej.
W końcu pęcherzyk i błona presynaptyczna
wyglądają właśnie tak, a tu mamy te białka SNARE.
Nie narysuję tego dokładnie tak, jak to wygląda w
komórce, ale da wam to ogólny obraz tego, co się dzieje.
Białka SNARE połączyły
to razem, a rozdzieliły błony tak,
że się stykają tworząc otwór.
A teraz podstawowy minus -- powód całej tej
operacji jest taki, by umożliwić neuroprzekaźnikom
dostanie się do szczeliny synaptycznej.
Więc wszystkie te neuroprzekaźniki, które były
wewnątrz pęcherzyka zostają wyrzucone do szczeliny synaptycznej.
Ten proces nazywa się egzocytozą.
Opuszczają cytoplazmę
neuronu presynaptycznego.
Te neuroprzekaźniki -- a pewnie słyszeliście często
dokładne ich nazwy: serotonina, dopamina,
epinefryna, która jest też adrenaliną, to już hormon, wiem,
ale działa także jako neuroprzekaźnik.
Norepinefryna, także hormon i
neuroprzekaźnik.
To są wszystko słowa, które pewnie już słyszeliście.
Tak czy siak, dostają się one do szczeliny synaptycznej
i łączą się z powierzchnią błony
postsynaptycznej neuronu, jego dendrytu.
Załóżmy, że łączą się tu, tu i tu.
Łączą się ze specjalnymi białkami na powierzchni
błony, a podstawowy skutek jest taki, że
wywołają przepływ jonów.
Powiedzmy, że neuron pobudza ten dendryt.
Więc kiedy te neuroprzekaźniki połączą się
z błoną, może otworzyć się kanał sodowy.
To może spowoduje otwarcie kanału sodowego.
Więc zamiast być naładowanym elektrycznie, jest
naładowany przez neuroprzekaźnik.
To spowoduje, że kanał sodowy się otworzy, napłynie
więcej sodu, a wtedy, jak wcześniej już mówiliśmy,
wracamy do początku, tak samo jak poprzednia,
zostanie pobudzona, stanie się odrobinę dodatnia, potem
wystarczająco pozytywna, zwiększy się
potencjał przy podstawie aksonu i
wtedy mamy kolejny neuron
pobudzony.
To właśnie tak to się dzieje.
To mógłby też być proces hamujący.
Możemy sobie wyobrazić, że zamiast pobudzać
przepływ jonów sodu, pobudzałoby przepływ jonów potasu.
Gdyby tak się stało, stężenie
jonów potasu wyrzuciłoby
część jonów z komórki.
Więc dodatnie jony opuszczą komórkę,
jeśli to będzie potas.
Pamiętajcie, użyłem trójkątów do oznaczania potasu.
A więc jeśli dodatnie jony opuszczą komórkę, to im
głębiej w stronę neuronu, tym mniej dodatni ładunek, więc
będzie ciężej dla potencjału czynnościowego wywołać
impuls, ponieważ gdzieś musi być wystarczająco
duży ładunek dodatni.
Mam nadzieję, że to jasne.
Więc to połączenie działa pobudzająco
w pierwszym moim opisie.
Kiedy te kanały zostaną pobudzone przez potencjał
czynnościowy, wapń napływa.
Powoduje, że pęcherzyki uwalniają swoją zawartość do szczeliny
synaptycznej, a to spowoduje, że kolejny kanalik
sodowy otworzy się i pobudzi komórkę, ale jeśli będzie to
kanał potasowy, to proces się zatrzyma --
i tak właśnie działa synapsa.
Chciałem powiedzieć, że są miliony synaps, ale
byłoby to niepoprawne.
Są ich tryliony!
Szacuje się, że liczba synaps
w korze mózgowej wynosi od 100 do 500 trylionów, tylko
w korze mózgowej!
Powodem, dla którego mamy tyle synaps jest fakt, że jeden neuron
może wytworzyć wiele, wiele, wiele synaps.
Widzicie ten obrazek komórki. Synapsa
może być tutaj, tutaj
i tutaj też.
Może być setki, albo tysiące synaps
wchodzących do neuronu i kolejne tyle wychodzących.
To może być synapsa z jednym neuronem, to z kolejnym,
z kolejnym i kolejnym.
Dlatego mamy całe mnóstwo połączeń.
To synapsy sprawiają, że
ludzki mózg i cała reszta są tak
bardzo złożone.
Mam nadzieję, że ten film był pomocny.