Agyműködés az idegsejtek szintjén
Idegrendszerünk elsősorban idegsejtekből és a működésüket támogató gliasejtekből áll. Az idegsejtek nyúlványos sejtek, általánosságban több rövid nyúlvánnyal, dendrittel és egy hosszabb nyúlvánnyal, axonnal rendelkeznek, amelyek elágazóak. Az idegsejtek ingerlékeny sejtek, gyors elektromos jelek, akciós potenciálok létrehozására képesek.
Az idegsejtek egymással szinapszisokon keresztül kapcsolódnak össze. A szinapszisok a sejtről sejtre történő információátadásra kialakult különleges szerkezetek. Általában az axonvégződések egy másik idegsejt dendritjével/sejttestjével alkotnak szinapszist. Az axonvégződésből akciós potenciál hatására kémiai jelek: idegi átvivőanyagok, neurotranszmitterek szabadulnak fel, és a dendriten/sejttesten elhelyezkedő jelfogó, receptor molekulához kötnek. Ennek hatására megváltozik az idegsejt működése, serkentődhet vagy gátlódhat.
Az idegi kommunikáció során kémiai (transzmitter) és elektromos jelek (akciós potenciál) váltják egymást.
Feladat:
Hogyan működnek a szinapszisok?
A szinapszis területén a két összekapcsolódó idegsejt sejthártyája nagyon közel helyezkedik el egymáshoz, de nem ér össze, közöttük keskeny szinaptikus rés található. Az axonvégződést preszinaptikus végződésnek nevezzük, míg a „túloldalon” elhelyezkedő dendrit/sejttest részt posztszinaptikus végződésnek.
Az axonvégződésben membránhólyagocskákba csomagolva neurotranszmitterek, idegi átvivőanyagok találhatóak (1). Az axonon végigfutó elektromos jel, az akciós potenciál (2) hatására a preszinaptikus végződésben megnő a Ca2+ szint (3), és ennek hatására a hólyagocskák összeolvadnak a sejtmembránnal, az átvivőanyag a szinaptikus résbe ürül (4).
Az átvivőanyag a résen átdiffundálva a posztszinaptikus membránban lévő jelfogó-, receptor-molekulákhoz kapcsolódik (5). A receptormolekula szerkezete ennek hatására megváltozik, és a posztszinaptikus sejtben közvetlen vagy közvetett úton elektromos változást, membránpotenciál-változást okoz (6). (Az ábrán például a receptor ioncsatorna is egyben, ami a transzmitter kötése hatására nyílik ki.)
A szinapszisban az említett molekulákon kívül még lehetnek az átvivőanyag lebontását végző enzimek, az átvivőanyag visszavételét végző transzporter fehérjék is. Az átvivőanyag felvételében a szinapszist körülvevő gliasejtek is segíthetnek (7). A működés szempontjából kulcsfontosságú, hogy az átvivőanyag a szinaptikus résből rövid időn belül eltűnjön, ez biztosítja, hogy a preszinaptikus idegsejt egy akciós potenciálja csak egy válaszreakciót hozzon létre a posztszinaptikus sejten. A kiürült hólyagocskák membránja újra felhasználódik (8).
Feladat:
A szinapszisok az agyban nem állandó szerkezetek, hanem plasztikusan változhatnak, az idegsejtek közötti kapcsolatok eltűnhetnek, gyengülhetnek, vagy épp ellenkezőleg, megerősödhetnek, újak keletkezhetnek. A tanulási folyamatok és a memória hátterében az idegrendszernek ezek a plasztikus változásai állnak, és fontos szerepük van a függőségek kialakulásában is.
Az agy legfontosabb átvivőanyagai
Akciós potenciál
Tanulás és memória