فصل ۴۵ فیزیولوژی گایتون؛ ساماندهی دستگاه عصبی؛ وظایف اصلی سیناپس ها و انتقال دهنده های عصبی

سیستم عصبی از نظر پیچیدگی زیاد فرآیندهای فکری (thought processes) و اعمال کنترلی (control actions) که می‌تواند انجام دهد منحصر به فرد است. این دستگاه در هر دقیقه به معنای واقعی کلمه میلیون‌ها بیت (bits) اطلاعات را از اعصاب و اندام‌های حسی (sensory nerves and sensory organs) مختلف دریافت می‌کند و سپس همه این‌ها را یکپارچه و ادغام می‌کند (integrate) تا پاسخ‌های مناسبی توسط بدن ایجاد شود. 

قبل از شروع این بحث در مورد سیستم عصبی، خواننده باید فصل‌های ۵ و ۷ را مرور کند. این فصل‌ها اصول پتانسیل‌های غشایی (membrane potentials) و انتقال سیگنال‌ها در اعصاب (transmission of signals in nerves) و پیوستگاه‌ها عصبی – عضلانی (neuromuscular junctions) را ارائه می‌کند.

طراحی کلی سیستم عصبی

نورون سیستم عصبی مرکزی: واحد عملکردی اساسی

سیستم عصبی مرکزی بیش از ۱۰۰ میلیارد نورون دارد. شکل ۱-۴۵ یک نورون معمولی از نوع موجود در قشر حرکتی مغز را نشان می‌دهد. سیگنال‌های دریافتی از طریق سیناپس‌هایی که بیشتر روی دندریت‌های عصبی و همچنین روی بدن سلولی قرار دارند، وارد این نورون می‌شوند. برای انواع مختلف نورون‌ها، ممکن است تنها چند صد یا تا ۲۰۰۰۰۰ اتصال سیناپسی از فیبرهای ورودی وجود داشته باشد. برعکس، سیگنال خروجی از طریق یک آکسون منفرد از نورون خارج می‌شود. سپس، این آکسون دارای انشعابات مجزای زیادی به سایر قسمت‌های سیستم عصبی یا بدن محیطی است.

شکل ۱-۴۵ ساختار یک نورون بزرگ در مغز، بخش‌های عملکردی مهم آن را نشان می‌دهد.

(بازگرفته شده از Guyton AC: Basic Neuroscience: Anatomy and Physiology. Philadelphia: WB Saunders, 1987.)

ویژگی خاص بیشتر سیناپس‌ها این است که سیگنال معمولاً فقط در جهت رو به جلو، از آکسون یک نورون قبلی به دندریت‌های روی غشای سلولی نورون‌های بعدی عبور می‌کند. این سیگنال را مجبور می‌کند تا در جهت‌های مورد نیاز برای انجام عملکردهای عصبی خاص حرکت کند.

بخش حسی سیستم عصبی – گیرنده‌های حسی

بیشتر فعالیت‌های سیستم عصبی توسط تجربیات حسی آغاز می‌شوند که گیرنده‌های حسی، اعم از گیرنده‌های بینایی در چشم، گیرنده‌های شنوایی در گوش، گیرنده‌های لمسی روی سطح بدن، یا انواع دیگر گیرنده‌ها را تحریک می‌کنند. این تجربیات حسی می‌توانند واکنش‌های فوری از مغز ایجاد کنند یا خاطرات تجربیات را می‌توان برای دقیقه‌ها، هفته‌ها یا سال‌ها در مغز ذخیره کرد و واکنش‌های بدن را در تاریخ‌های آینده تعیین کرد.

شکل ۲-۴۵ بخش سوماتیک سیستم حسی را نشان می‌دهد که اطلاعات حسی را از گیرنده‌های کل سطح بدن و برخی از ساختارهای عمیق منتقل می‌کند. این اطلاعات از طریق اعصاب محیطی وارد سیستم عصبی مرکزی می‌شود و بلافاصله به چندین ناحیه حسی در (۱) نخاع در تمام سطوح هدایت می‌شود. (۲) ماده مشبک مدولا، پونز و مزانسفالون مغز. (۳) مخچه؛ (۴) تالاموس؛ و (۵) نواحی قشر مغز.

شکل ۲-۴۵ محور حسی پیکری سیستم عصبی.

بخش حرکتی سیستم عصبی-اثرها

مهمترین نقش نهایی سیستم عصبی کنترل فعالیت‌های مختلف بدن است. این امر با کنترل (۱) انقباض ماهیچه‌های اسکلتی مناسب در سراسر بدن، (۲) انقباض عضلات صاف در اندام‌های داخلی، و (۳) ترشح مواد شیمیایی فعال توسط غدد برون ریز و غدد درون ریز در بسیاری از قسمت‌های بدن به دست می‌آید.. این فعالیت‌ها مجموعاً عملکردهای حرکتی سیستم عصبی نامیده می‌شوند و ماهیچه‌ها و غدد مؤثر نامیده می‌شوند زیرا ساختارهای آناتومیکی واقعی هستند که عملکردهای دیکته شده توسط سیگنال‌های عصبی را انجام می‌دهند.

شکل ۳-۴۵ محور عصب حرکتی “اسکلتی” سیستم عصبی را برای کنترل انقباض عضلات اسکلتی نشان می‌دهد. موازی با این محور سیستم دیگری به نام سیستم عصبی خودمختار برای کنترل ماهیچه‌های صاف، غدد و سایر سیستم‌های داخلی بدن عمل می‌کند. این در فصل ۶۰ مورد بحث قرار گرفته است.

شکل ۳-۴۵ محور عصب حرکتی اسکلتی سیستم عصبی.

در شکل ۳-۴۵ توجه داشته باشید که عضلات اسکلتی را می‌توان از سطوح بسیاری از سیستم عصبی مرکزی، از جمله (۱) نخاع کنترل کرد. (۲) ماده مشبک مدولا، پونز و مزانسفالون. (۳) عقده‌های پایه. (۴) مخچه؛ و (۵) قشر حرکتی. هر یک از این نواحی نقش خاص خود را ایفا می‌کنند، نواحی پایین‌تر عمدتاً مربوط به پاسخ‌های خودکار و لحظه‌ای عضلانی به محرک‌های حسی هستند و نواحی بالاتر با حرکات عمدی پیچیده عضلانی که توسط فرآیندهای فکری مغز کنترل می‌شوند.

پردازش اطلاعات – عملکرد “یکپارچه” سیستم عصبی

یکی از مهمترین وظایف سیستم عصبی پردازش اطلاعات دریافتی به گونه ای است که پاسخ‌های ذهنی و حرکتی مناسبی رخ دهد. بیش از ۹۹ درصد از تمام اطلاعات حسی توسط مغز به عنوان نامربوط و بی اهمیت دور ریخته می‌شود. به عنوان مثال، فرد معمولاً از قسمت‌هایی از بدن که در تماس با لباس است و همچنین از فشار صندلی هنگام نشستن بی اطلاع است. به همین ترتیب، توجه فقط به یک شی گاه به گاه در میدان دید فرد جلب می‌شود و حتی سروصدای دائمی‌اطراف ما معمولاً به ناخودآگاه منتقل می‌شود.

اما، زمانی که اطلاعات حسی مهم ذهن را تحریک می‌کند، بلافاصله به مناطق یکپارچه و حرکتی مناسب مغز هدایت می‌شود تا پاسخ‌های مورد نظر را ایجاد کند. این انتقال و پردازش اطلاعات، عملکرد یکپارچه سیستم عصبی نامیده می‌شود. بنابراین، اگر شخصی دست خود را روی اجاق گاز داغ قرار دهد، پاسخ آنی مورد نظر بلند کردن دست است. و سایر واکنش‌های مرتبط به دنبال آن، مانند دور کردن کل بدن از اجاق گاز و شاید حتی فریاد زدن با درد.

نقش سیناپس‌ها در پردازش اطلاعات

سیناپس نقطه اتصال یک نورون به نورون بعدی است. در ادامه این فصل به جزئیات عملکرد سیناپسی می‌پردازیم. با این حال، در اینجا مهم است که به این نکته اشاره کنیم که سیناپس‌ها مسیرهایی را تعیین می‌کنند که سیگنال‌های عصبی از طریق سیستم عصبی پخش می‌شوند. برخی از سیناپس‌ها سیگنال‌ها را از یک نورون به نورون بعدی به راحتی منتقل می‌کنند، در حالی که برخی دیگر سیگنال‌ها را به سختی منتقل می‌کنند. همچنین تسهیل کننده و بازدارنده سیگنال‌های نواحی دیگر در سیستم عصبی می‌توانند انتقال سیناپسی را کنترل کنند، گاهی سیناپس‌ها را برای انتقال باز می‌کنند و در زمان‌های دیگر آن‌ها را می‌بندند. علاوه بر این، برخی از نورون‌های پس سیناپسی با تعداد زیادی تکانه خروجی پاسخ می‌دهند و برخی دیگر تنها با تعداد کمی‌پاسخ می‌دهند. بنابراین، سیناپس‌ها یک عمل انتخابی انجام می‌دهند، اغلب سیگنال‌های ضعیف را مسدود می‌کنند در حالی که به سیگنال‌های قوی اجازه عبور می‌دهند، اما در زمان‌های دیگر سیگنال‌های ضعیف خاصی را انتخاب و تقویت می‌کنند و اغلب این سیگنال‌ها را در جهات مختلف به جای یک جهت هدایت می‌کنند.

ذخیره سازی اطلاعات – حافظه

تنها بخش کوچکی از حتی مهم ترین اطلاعات حسی معمولاً باعث پاسخ حرکتی فوری می‌شود. اما بسیاری از اطلاعات برای کنترل آتی فعالیت‌های حرکتی و برای استفاده در فرآیندهای تفکر ذخیره می‌شود. بیشتر ذخیره سازی در قشر مغز اتفاق می‌افتد، اما حتی نواحی پایه مغز و نخاع می‌توانند مقادیر کمی‌از اطلاعات را ذخیره کنند.

ذخیره سازی اطلاعات فرآیندی است که ما آن را حافظه می‌نامیم و این نیز تابعی از سیناپس‌ها است. هر بار که انواع خاصی از سیگنال‌های حسی از توالی سیناپس‌ها عبور می‌کنند، این سیناپس‌ها توانایی بیشتری برای انتقال همان نوع سیگنال در دفعه بعد پیدا می‌کنند، فرآیندی که تسهیل نامیده می‌شود. پس از اینکه سیگنال‌های حسی بارها از سیناپس‌ها عبور کردند، سیناپس‌ها آنقدر تسهیل می‌شوند که سیگنال‌های تولید شده در خود مغز نیز می‌توانند باعث انتقال تکانه‌ها از طریق همان توالی سیناپس‌ها شوند، حتی زمانی که ورودی حسی برانگیخته نیست. این به فرد درک تجربه احساسات اولیه را می‌دهد، اگرچه ادراکات فقط خاطراتی از احساسات هستند.

مکانیسم‌های دقیقی که توسط آن تسهیل طولانی‌مدت سیناپس‌ها در فرآیند حافظه اتفاق می‌افتد هنوز نامشخص است، اما آنچه در مورد این و سایر جزئیات فرآیند حافظه حسی شناخته شده است در فصل ۵۷ مورد بحث قرار گرفته است.

هنگامی‌که خاطرات در سیستم عصبی ذخیره می‌شوند، به بخشی از مکانیسم پردازش مغز برای “تفکر” آینده تبدیل می‌شوند. یعنی فرآیندهای فکری مغز تجربیات حسی جدید را با خاطرات ذخیره شده مقایسه می‌کند. سپس خاطرات به انتخاب اطلاعات مهم حسی جدید و هدایت آن به مناطق ذخیره حافظه مناسب برای استفاده در آینده یا به مناطق حرکتی برای ایجاد پاسخ‌های فوری بدن کمک می‌کند.

سطوح اصلی عملکرد سیستم عصبی مرکزی

سیستم عصبی انسان از هر مرحله از رشد تکاملی انسان قابلیت‌های عملکردی خاصی را به ارث برده است. از این میراث، سه سطح اصلی سیستم عصبی مرکزی دارای ویژگی‌های عملکردی خاص است: (۱) سطح نخاع، (۲) سطح پایین مغز یا سطح زیر قشری، و (۳) سطح بالاتر مغز یا قشر مغز.

سطح نخاع

ما اغلب تصور می‌کنیم که نخاع تنها مجرای سیگنال‌هایی از اطراف بدن به مغز یا در جهت مخالف از مغز به بدن است. این از واقعیت دور است. حتی پس از بریده شدن نخاع در ناحیه بالای گردن، بسیاری از عملکردهای بسیار سازمان یافته نخاع همچنان رخ می‌دهد. به عنوان مثال، مدارهای عصبی در بند ناف می‌توانند باعث (۱) حرکات راه رفتن، (۲) رفلکس‌هایی شوند که بخش‌هایی از بدن را از اشیاء دردناک خارج می‌کند، (۳) رفلکس‌هایی که پاها را سفت می‌کند تا بدن را در برابر جاذبه زمین حمایت کند، و (۴) رفلکس‌هایی که رگ‌های خونی موضعی، حرکات گوارشی یا دفع ادرار را کنترل می‌کند. در واقع، سطوح بالای سیستم عصبی اغلب نه با ارسال سیگنال‌ها به طور مستقیم به اطراف بدن، بلکه با ارسال سیگنال‌ها به مراکز کنترل بند ناف، عمل می‌کنند.

سطح پایینی مغز یا زیر قشری

بسیاری از فعالیت‌های ناخودآگاه بدن، اگر نگوییم بیشتر، در نواحی تحتانی مغز کنترل می‌شوند – در مدولا، پونز، مزانسفالون، هیپوتالاموس، تالاموس، مخچه و عقده‌های قاعده‌ای. به عنوان مثال، کنترل ناخودآگاه فشار شریانی و تنفس عمدتاً در بصل النخاع و پونز به دست می‌آید. کنترل تعادل یک عملکرد ترکیبی از بخش‌های قدیمی‌تر مخچه و ماده شبکه‌ای مدولا، پونز و مزانسفالون است. رفلکس‌های تغذیه، مانند ترشح بزاق و لیسیدن لب‌ها در پاسخ به طعم غذا، توسط نواحی در مدولا، پونز، مزانسفالون، آمیگدال و هیپوتالاموس کنترل می‌شوند. و بسیاری از الگوهای احساسی، مانند خشم، هیجان، پاسخ جنسی، واکنش به درد، و واکنش به لذت، هنوز هم می‌توانند پس از تخریب قسمت اعظم قشر مغز رخ دهند.

سطح بالاتر مغز یا قشر مغز

پس از شرح قبلی در مورد بسیاری از عملکردهای سیستم عصبی که در بند ناف و سطوح پایین‌تر مغز رخ می‌دهند، ممکن است بپرسید که چه کاری برای قشر مغز باقی می‌ماند؟ پاسخ به این امر پیچیده است، اما با این واقعیت آغاز می‌شود که قشر مغز یک انبار حافظه بسیار بزرگ است. قشر مغز هرگز به تنهایی عمل نمی‌کند بلکه همیشه در ارتباط با مراکز تحتانی سیستم عصبی است.

بدون قشر مغز، عملکرد مراکز تحتانی مغز اغلب نادقیق است. انبار وسیع اطلاعات قشر مغز معمولاً این عملکردها را به عملیات تعیین کننده و دقیق تبدیل می‌کند.

در نهایت، قشر مغز برای اکثر فرآیندهای فکری ما ضروری است، اما به خودی خود نمی‌تواند کار کند. در واقع، این مراکز تحتانی مغز هستند، نه قشر مغز، که شروع کننده بیداری در قشر مغز هستند، بنابراین بانک حافظه آن را به روی ماشین فکری مغز باز می‌کند. بنابراین، هر بخش از سیستم عصبی وظایف خاصی را انجام می‌دهد. اما این قشر است که دنیایی از اطلاعات ذخیره شده را برای استفاده ذهن باز می‌کند.

مقایسه سیستم عصبی با کامپیوتر

هنگامی‌که کامپیوترها برای اولین بار توسعه یافتند، به زودی مشخص شد که این ماشین‌ها ویژگی‌های مشترک زیادی با سیستم عصبی دارند. اول، همه کامپیوترها دارای مدارهای ورودی هستند که با بخش حسی سیستم عصبی قابل مقایسه هستند، همچنین مدارهای خروجی قابل مقایسه با بخش حرکتی سیستم عصبی هستند.

در رایانه‌های ساده، سیگنال‌های خروجی مستقیماً توسط سیگنال‌های ورودی کنترل می‌شوند و به شیوه‌ای مشابه رفلکس‌های ساده نخاع عمل می‌کنند. در رایانه‌های پیچیده‌تر، خروجی هم توسط سیگنال‌های ورودی و هم با اطلاعاتی که قبلاً در حافظه در رایانه ذخیره شده است تعیین می‌شود، که مشابه مکانیسم‌های پیچیده‌تر انعکاسی و پردازشی سیستم عصبی بالاتر ما است. علاوه بر این، با پیچیده‌تر شدن رایانه‌ها، لازم است واحد دیگری به نام واحد پردازش مرکزی اضافه شود. که توالی تمام عملیات را تعیین می‌کند. این واحد مشابه مکانیسم‌های کنترلی در مغز ما است که توجه ما را ابتدا به یک فکر یا احساس یا فعالیت حرکتی، سپس به دیگری و غیره معطوف می‌کند تا زمانی که توالی‌های پیچیده ای از فکر یا عمل رخ دهد.

شکل ۴-۴۵ یک بلوک دیاگرام ساده از یک کامپیوتر است. حتی مطالعه سریع این نمودار شباهت آن را به سیستم عصبی نشان می‌دهد. این واقعیت که اجزای اساسی کامپیوتر همه منظوره مشابه اجزای سیستم عصبی انسان است، نشان می‌دهد که مغز اساساً رایانه‌ای است که به طور مداوم اطلاعات حسی را جمع‌آوری می‌کند و از آن همراه با اطلاعات ذخیره‌شده برای محاسبه دوره روزانه فعالیت بدنی استفاده می‌کند.

شکل ۴-۴۵ بلوک دیاگرام یک کامپیوتر همه منظوره، اجزای اساسی و روابط متقابل آنها را نشان می‌دهد.

سیناپس‌های سیستم عصبی مرکزی

اطلاعات در سیستم عصبی مرکزی عمدتاً به شکل پتانسیل‌های عمل عصبی که به سادگی «تکانه‌های عصبی» نامیده می‌شوند، از طریق توالی نورون‌ها یکی پس از دیگری منتقل می‌شوند. با این حال، علاوه بر این، هر تکانه (۱) ممکن است در انتقال خود از یک نورون به نورون دیگر مسدود شود، (۲) ممکن است از یک تکانه به تکانه‌های تکراری تبدیل شود، یا (۳) ممکن است با تکانه‌های نورون‌های دیگر ادغام شود. باعث ایجاد الگوهای بسیار پیچیده ایمپالس در نورون‌های متوالی می‌شود. همه این توابع را می‌توان به عنوان عملکردهای سیناپسی نورون‌ها طبقه بندی کرد.

انواع سیناپس – شیمیایی و الکتریکی

دو نوع عمده سیناپس وجود دارد: (۱) سیناپس شیمیایی و (۲) سیناپس الکتریکی.

تقریباً تمام سیناپس‌هایی که برای انتقال سیگنال در سیستم عصبی مرکزی انسان استفاده می‌شوند، سیناپس‌های شیمیایی هستند. در اینها، اولین نورون در سیناپس انتهای عصبی خود، ماده شیمیایی به نام انتقال دهنده عصبی (یا اغلب به سادگی ماده فرستنده نامیده می‌شود) ترشح می‌کند و این فرستنده به نوبه خود بر روی پروتئین‌های گیرنده در غشای نورون بعدی عمل می‌کند تا نورون را تحریک کند و آن را مهار کند.، یا حساسیت آن را به روش دیگری تغییر دهید. بیش از ۴۰ ماده انتقال دهنده مهم تاکنون کشف شده است. برخی از شناخته شده ترین آنها عبارتند از: استیل کولین، نوراپی نفرین، اپی نفرین، هیستامین، گاما آمینوبوتیریک اسید (GABA)، گلیسین، سروتونین و گلوتامات.

در مقابل، سیناپس‌های الکتریکی با کانال‌های سیال باز مستقیم مشخص می‌شوند که الکتریسیته را از یک سلول به سلول دیگر هدایت می‌کنند. بیشتر اینها از ساختارهای لوله‌ای پروتئینی کوچکی به نام اتصالات شکاف تشکیل شده‌اند که اجازه حرکت آزادانه یون‌ها را از داخل یک سلول به داخل سلول دیگر می‌دهند. این گونه اتصالات در فصل ۴ مورد بحث قرار گرفت. تنها چند نمونه از اتصالات شکاف در سیستم عصبی مرکزی یافت شده است. با این حال، از طریق اتصالات شکاف و سایر اتصالات مشابه است که پتانسیل‌های عمل از یک فیبر ماهیچه صاف به فیبر دیگر در ماهیچه صاف احشایی (فصل ۸) و از یک سلول عضله قلبی به سلول بعدی در ماهیچه قلب (فصل ۱۰) منتقل می‌شود..

هدایت “یک طرفه” در سیناپس‌های شیمیایی

سیناپس‌های شیمیایی یک ویژگی بسیار مهم دارند که آنها را برای انتقال بیشتر سیگنال‌های سیستم عصبی بسیار مطلوب می‌کند. آنها همیشه سیگنال‌ها را در یک جهت منتقل می‌کنند: یعنی از نورونی که ماده فرستنده به نام نورون پیش سیناپسی را ترشح می‌کند تا نورونی که فرستنده روی آن عمل می‌کند به نام نورون پس سیناپسی. این اصل هدایت یک طرفه در سیناپس‌های شیمیایی است و کاملاً با رسانش از طریق سیناپس‌های الکتریکی که اغلب سیگنال‌ها را در هر جهت ارسال می‌کنند متفاوت است.

لحظه ای به اهمیت فوق العاده مکانیسم هدایت یک طرفه فکر کنید. این اجازه می‌دهد تا سیگنال‌ها به سمت اهداف خاص هدایت شوند. در واقع، این انتقال خاص سیگنال‌ها به نواحی گسسته و بسیار متمرکز، هم در داخل سیستم عصبی و هم در انتهای اعصاب محیطی است که به سیستم عصبی اجازه می‌دهد تا عملکردهای بی‌شمار خود یعنی حس، کنترل حرکت، حافظه و بسیاری دیگر را انجام دهد.

آناتومی‌فیزیولوژیکی سیناپس

شکل ۵-۴۵ یک نورون حرکتی قدامی‌ معمولی در شاخ قدامی‌نخاع را نشان می‌دهد. از سه بخش اصلی تشکیل شده است: سوما که بدنه اصلی نورون است. یک آکسون منفرد، که از سوما به یک عصب محیطی که نخاع را ترک می‌کند امتداد می‌یابد. و دندریت‌ها، که تعداد زیادی از برآمدگی‌های انشعاب سوما هستند که تا ۱ میلی متر در نواحی اطراف بند ناف گسترش می‌یابند.

شکل ۵-۴۵ آناتومی‌فیزیولوژیکی A سیناپس شیمیایی و B سیناپس الکتریکی. 

دستگیره‌های سیناپسی ۱۰۰۰۰ تا ۲۰۰۰۰۰ دقیقه ای به نام پایانه‌های پیش سیناپسی روی سطوح دندریت‌ها و سومای نورون حرکتی قرار دارند که حدود ۸۰ تا ۹۵ درصد آنها روی دندریت‌ها و تنها ۵ تا ۲۰ درصد روی سوما قرار دارند. این پایانه‌های پیش سیناپسی انتهای فیبریل‌های عصبی هستند که از بسیاری از نورون‌های دیگر سرچشمه می‌گیرند. بسیاری از این پایانه‌های پیش سیناپسی برانگیخته هستند – یعنی یک ماده فرستنده ترشح می‌کنند که نورون پس سیناپسی را تحریک می‌کند. اما سایر پایانه‌های پیش سیناپسی مهاری هستند – آنها یک ماده فرستنده ترشح می‌کنند که نورون پس سیناپسی را مهار می‌کند.

نورون‌ها در سایر قسمت‌های بند ناف و مغز با نورون حرکتی قدامی‌در (۱) اندازه بدن سلولی متفاوت هستند. (۲) طول، اندازه، و تعداد دندریت‌ها، از طول تقریباً صفر تا چندین سانتی‌متر. (۳) طول و اندازه آکسون. و (۴) تعداد پایانه‌های پیش سیناپسی که ممکن است از چند تا ۲۰۰۰۰۰ متغیر باشد. این تفاوت‌ها باعث می‌شود که نورون‌ها در بخش‌های مختلف سیستم عصبی به سیگنال‌های سیناپسی ورودی متفاوت واکنش نشان دهند و بنابراین، عملکردهای مختلفی را انجام دهند.

پایانه‌های پیش سیناپسی

مطالعات میکروسکوپی الکترونی پایانه‌های پیش سیناپسی نشان می‌دهد که آنها اشکال تشریحی متنوعی دارند، اما بیشتر آنها شبیه دستگیره‌های کوچک گرد یا بیضی شکل هستند و بنابراین، گاهی اوقات دستگیره‌های انتهایی، بوتون، انتهایی یا دستگیره‌های سیناپسی نامیده می‌شوند.

شکل ۶-۴۵ ساختار پایه یک سیناپس را نشان می‌دهد که یک پایانه پیش سیناپسی را روی سطح غشای یک نورون پس سیناپسی نشان می‌دهد. پایانه پیش سیناپسی با یک شکاف سیناپسی که معمولاً ۲۰۰ تا ۳۰۰ آنگستروم دارد از سومای عصبی پس سیناپسی جدا می‌شود. پایانه دارای دو ساختار داخلی است که برای عملکرد تحریکی یا مهاری سیناپس مهم است: وزیکول‌های فرستنده و میتوکندری. وزیکول‌های فرستنده حاوی ماده فرستنده ای هستند که وقتی در شکاف سیناپسی آزاد می‌شود، نورون پس سیناپسی را تحریک یا مهار می‌کند – اگر غشای عصبی حاوی گیرنده‌های تحریک کننده باشد، تحریک می‌شود.، اگر غشاء حاوی گیرنده‌های بازدارنده باشد، مهار می‌کند. میتوکندری‌ها آدنوزین تری فسفات (ATP) را فراهم می‌کنند که به نوبه خود انرژی لازم برای سنتز ماده فرستنده جدید را تامین می‌کند.

شکل ۶-۴۵ نورون حرکتی قدامی‌معمولی، پایانه‌های پیش سیناپسی روی سوما و دندریت‌های عصبی را نشان می‌دهد. به تک آکسون نیز توجه کنید.

هنگامی‌که یک پتانسیل عمل روی یک پایانه پیش سیناپسی پخش می‌شود، دپلاریزاسیون غشاء آن باعث می‌شود تعداد کمی‌از وزیکول‌ها به داخل شکاف تخلیه شوند. فرستنده آزاد شده به نوبه خود باعث تغییر فوری ویژگی‌های نفوذپذیری غشای عصبی پس سیناپسی می‌شود و این منجر به تحریک یا مهار نورون پس سیناپسی بسته به ویژگی‌های گیرنده عصبی می‌شود.

مکانیسمی‌که یک پتانسیل عمل باعث آزاد شدن فرستنده از پایانه‌های پیش سیناپسی می‌شود – نقش یون‌های کلسیم

غشای پایانه پیش سیناپسی را غشای پیش سیناپسی می‌گویند. این شامل تعداد زیادی کانال کلسیمی‌با ولتاژ است. هنگامی‌که یک پتانسیل عمل غشای پیش سیناپسی را دپولاریزه می‌کند، این کانال‌های کلسیم باز می‌شوند و به تعداد زیادی یون کلسیم اجازه می‌دهند که به سمت انتهایی جریان پیدا کنند. مقدار ماده فرستنده ای که سپس از پایانه به شکاف سیناپسی رها می‌شود مستقیماً با تعداد یون‌های کلسیمی‌که وارد می‌شوند مرتبط است. مکانیسم دقیقی که یون‌های کلسیم باعث این آزاد شدن می‌شوند مشخص نیست، اما اعتقاد بر این است که به شرح زیر است.

زمانی که یون‌های کلسیم وارد انتهای پیش‌سیناپسی می‌شوند، اعتقاد بر این است که با مولکول‌های پروتئینی خاصی در سطح داخلی غشای پیش سیناپسی، به نام مکان‌های رهاسازی، متصل می‌شوند. این اتصال به نوبه خود باعث می‌شود که محل‌های رهاسازی از طریق غشاء باز شوند و به چند وزیکول فرستنده اجازه می‌دهد تا فرستنده خود را پس از هر پتانسیل عمل منفرد در شکاف آزاد کنند. برای آن وزیکول‌هایی که انتقال دهنده عصبی استیل کولین را ذخیره می‌کنند، بین ۲۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰ مولکول استیل کولین در هر وزیکول وجود دارد و وزیکول‌های کافی در پایانه پیش سیناپسی برای انتقال از چند صد تا بیش از ۱۰۰۰۰ پتانسیل عمل وجود دارد.

اثر ماده فرستنده بر روی نورون پس سیناپسی – عملکرد “پروتئین‌های گیرنده”

غشای نورون پس سیناپسی حاوی تعداد زیادی پروتئین گیرنده است که در شکل ۶-۴۵ نیز نشان داده شده است. مولکول‌های این گیرنده‌ها دارای دو جزء مهم هستند: (۱) یک جزء اتصال که از غشاء بیرون زده و به شکاف سیناپسی بیرون می‌زند – در اینجا به انتقال‌دهنده عصبی که از پایانه پیش سیناپسی می‌آید متصل می‌شود – و (۲) یک جزء یونوفور که از تمام راه عبور می‌کند. از طریق غشای پس سیناپسی به داخل نورون پس سیناپسی می‌رسد. یونوفور به نوبه خود یکی از دو نوع است: (۱) یک کانال یونی که اجازه عبور انواع مشخصی از یون‌ها را از طریق غشاء می‌دهد یا (۲) یک فعال کننده “پیام رسان دوم” این یک کانال یونی نیست، بلکه مولکولی است که به داخل سیتوپلاسم سلولی بیرون زده و یک یا چند ماده را در داخل نورون پس سیناپسی فعال می‌کند. این مواد به نوبه خود به عنوان “پیام رسان دوم” برای افزایش یا کاهش عملکردهای سلولی خاص عمل می‌کنند.

کانال‌های یونی

کانال‌های یونی در غشای عصبی پس سیناپسی معمولاً دو نوع هستند: (۱) کانال‌های کاتیونی که اغلب به یون‌های سدیم در هنگام باز شدن اجازه عبور می‌دهند، اما گاهی اوقات به یون‌های پتاسیم و/یا کلسیم نیز اجازه می‌دهند، و (۲) کانال‌های آنیونی که اجازه می‌دهند. به طور عمده یون‌های کلرید برای عبور، بلکه مقادیر بسیار کمی‌از آنیون‌های دیگر.

کانال ‌های کاتیونی که یون‌های سدیم را هدایت می‌کنند با بارهای منفی پوشیده شده اند. هنگامی‌که قطر کانال به اندازه ای بزرگتر از یون سدیم هیدراته افزایش می‌یابد، این بارها یون‌های سدیم با بار مثبت را به داخل کانال جذب می‌کنند. اما همین بارهای منفی یون‌های کلرید و سایر آنیون‌ها را دفع می‌کنند و از عبور آنها جلوگیری می‌کنند.

برای کانال‌های آنیونی، وقتی قطر کانال به اندازه کافی بزرگ می‌شود، یون‌های کلرید به کانال‌ها می‌روند و به طرف مقابل می‌روند، در حالی که کاتیون‌های سدیم، پتاسیم و کلسیم مسدود می‌شوند، عمدتاً به این دلیل که یون‌های هیدراته آنها برای عبور خیلی بزرگ هستند.

بعداً خواهیم آموخت که وقتی کانال‌های کاتیونی باز می‌شوند و به یون‌های سدیم با بار مثبت اجازه ورود می‌دهند، بارهای الکتریکی مثبت یون‌های سدیم به نوبه خود این نورون را تحریک می‌کنند. بنابراین، ماده فرستنده ای که کانال‌های کاتیونی را باز می‌کند، فرستنده تحریکی نامیده می‌شود. برعکس، باز کردن کانال‌های آنیون اجازه می‌دهد تا بارهای الکتریکی منفی وارد شوند که نورون را مهار می‌کند. بنابراین به مواد فرستنده ای که این کانال‌ها را باز می‌کنند، فرستنده بازدارنده می‌گویند.

هنگامی‌که یک ماده فرستنده یک کانال یونی را فعال می‌کند، کانال معمولاً در کسری از میلی ثانیه باز می‌شود. هنگامی‌که ماده فرستنده دیگر وجود ندارد، کانال به همان سرعت بسته می‌شود. باز و بسته شدن کانال‌های یونی وسیله ای برای کنترل بسیار سریع نورون‌های پس سیناپسی فراهم می‌کند.

سیستم پیام رسان دوم در نورون پس سیناپسی

بسیاری از عملکردهای سیستم عصبی – به عنوان مثال، فرآیند حافظه – به تغییرات طولانی مدت در نورون‌ها برای چند ثانیه تا ماه‌ها پس از از بین رفتن ماده فرستنده اولیه نیاز دارند. کانال‌های یونی برای ایجاد تغییرات طولانی‌مدت عصبی پس سیناپسی مناسب نیستند، زیرا این کانال‌ها در عرض میلی‌ثانیه پس از اینکه ماده فرستنده دیگر وجود ندارد بسته می‌شوند. با این حال، در بسیاری از موارد، تحریک یا بازداری طولانی‌مدت عصبی پس سیناپسی با فعال کردن یک سیستم شیمیایی «پیام‌رسان دوم» در درون خود سلول عصبی پس سیناپسی به دست می‌آید و سپس این پیام‌رسان دوم است که باعث اثر طولانی‌مدت می‌شود.

انواع مختلفی از سیستم‌های پیام رسان دوم وجود دارد. یکی از رایج ترین انواع آن از گروهی از پروتئین‌ها به نام G-proteins استفاده می‌کند. شکل ۷-۴۵ در گوشه سمت چپ بالا یک پروتئین گیرنده غشایی را نشان می‌دهد. یک پروتئین G به بخشی از گیرنده متصل است که به داخل سلول بیرون زده است. پروتئین G به نوبه خود از سه جزء تشکیل شده است: یک جزء آلفا (α) که بخش فعال کننده پروتئین G و اجزای بتا (β) و گاما (γ) است که به جزء آلفا و همچنین به داخل متصل است. غشای سلولی مجاور پروتئین گیرنده. با فعال شدن توسط یک تکانه عصبی، بخش آلفای پروتئین G از بخش‌های بتا و گاما جدا می‌شود و سپس آزادانه در داخل سیتوپلاسم سلول حرکت می‌کند.

شکل ۷-۴۵ سیستم پیام رسان دوم که توسط آن یک ماده فرستنده از یک نورون اولیه می‌تواند نورون دوم را با آزاد کردن یک “پروتئین G” در سیتوپلاسم نورون دوم فعال کند. چهار اثر احتمالی بعدی از پروتئین G نشان داده شده است، از جمله ۱، باز کردن یک کانال یونی در غشای نورون دوم. ۲، فعال کردن یک سیستم آنزیمی‌در غشای نورون. ۳، فعال کردن یک سیستم آنزیمی‌داخل سلولی. و/یا ۴، باعث رونویسی ژن در نورون دوم می‌شود.

در داخل سیتوپلاسم، جزء آلفای جدا شده، بسته به ویژگی خاص هر نوع نورون، یک یا چند عملکرد چندگانه را انجام می‌دهد. در شکل ۷-۴۵ چهار تغییری که ممکن است رخ دهد نشان داده شده است. آنها به شرح زیر است:

۱. باز کردن کانال‌های یونی خاص از طریق غشای سلولی پس سیناپسی. در سمت راست بالای شکل یک کانال پتاسیم نشان داده شده است که در پاسخ به پروتئین G باز می‌شود. این کانال اغلب برای مدت طولانی باز می‌ماند، برخلاف بسته شدن سریع کانال‌های یونی فعال شده مستقیم که از سیستم پیام رسان دوم استفاده نمی‌کنند.

۲. فعال شدن آدنوزین مونوفسفات حلقوی (cAMP) یا گوانوزین مونوفسفات حلقوی (cGMP) در سلول عصبی. به یاد بیاورید که هر دو AMP حلقوی یا GMP حلقوی می‌توانند ماشین آلات متابولیکی بسیار خاص را در نورون فعال کنند و بنابراین، می‌توانند هر یک از نتایج شیمیایی را آغاز کنند، از جمله تغییرات طولانی مدت در خود ساختار سلول، که به نوبه خود تحریک پذیری طولانی مدت سلول را تغییر می‌دهد. نورون

۳. فعال شدن یک یا چند آنزیم داخل سلولی. پروتئین G می‌تواند مستقیماً یک یا چند آنزیم درون سلولی را فعال کند. به نوبه خود آنزیم‌ها می‌توانند هر یک از بسیاری از عملکردهای شیمیایی خاص را در سلول ایجاد کنند.

۴. فعال سازی رونویسی ژن. این یکی از مهم‌ترین اثرات فعال‌سازی سیستم‌های پیام‌رسان دوم است، زیرا رونویسی ژن می‌تواند باعث تشکیل پروتئین‌های جدید در نورون شود و در نتیجه دستگاه متابولیک یا ساختار آن را تغییر دهد. در واقع، به خوبی شناخته شده است که تغییرات ساختاری نورون‌های فعال شده مناسب، به ویژه در فرآیندهای حافظه بلند مدت رخ می‌دهد.

واضح است که فعال شدن سیستم‌های پیام‌رسان دوم درون نورون، چه از نوع G-protein باشند و چه از انواع دیگر، برای تغییر ویژگی‌های پاسخ طولانی‌مدت مسیرهای عصبی مختلف بسیار مهم است. هنگامی‌که در مورد عملکردهای حافظه سیستم عصبی بحث می‌کنیم، در فصل ۵۷ با جزئیات بیشتری به این موضوع باز خواهیم گشت.

گیرنده‌های تحریکی یا مهاری در غشای پس سیناپسی

برخی از گیرنده‌های پس سیناپسی وقتی فعال می‌شوند باعث تحریک نورون پس سیناپسی می‌شوند و برخی دیگر باعث مهار می‌شوند. اهمیت داشتن انواع گیرنده‌های بازدارنده و همچنین تحریک کننده در این است که این به عملکرد عصبی بعد دیگری می‌بخشد و اجازه می‌دهد تا کنش و تحریک عصبی را مهار کند.

مکانیسم‌های مختلف مولکولی و غشایی که توسط گیرنده‌های مختلف برای ایجاد تحریک یا مهار استفاده می‌شود شامل موارد زیر است.

برانگیختگی

۱. باز کردن کانال‌های سدیم برای اجازه دادن به تعداد زیادی بار الکتریکی مثبت برای جریان یافتن به داخل سلول پس سیناپسی. این باعث افزایش پتانسیل غشای داخل سلولی در جهت مثبت به سمت سطح آستانه برای تحریک می‌شود. تا حد زیادی پرکاربردترین وسیله برای ایجاد تحریک است.

۲. کاهش رسانایی از طریق کانال‌های کلرید یا پتاسیم یا هر دو. این امر باعث کاهش انتشار یون‌های کلرید با بار منفی به داخل نورون پس سیناپسی یا کاهش انتشار یون‌های پتاسیم با بار مثبت به خارج می‌شود. در هر دو مورد، اثر این است که پتانسیل غشای داخلی مثبت‌تر از حالت عادی است که تحریک‌کننده است.

۳. تغییرات مختلف در متابولیسم داخلی نورون پس سیناپسی برای تحریک فعالیت سلولی یا در برخی موارد برای افزایش تعداد گیرنده‌های غشای تحریکی یا کاهش تعداد گیرنده‌های غشایی بازدارنده.

بازداری

۱. باز شدن کانال‌های یون کلرید از طریق غشای عصبی پس سیناپسی. این اجازه می‌دهد تا انتشار سریع یون‌های کلرید با بار منفی از خارج از نورون پس سیناپسی به داخل، در نتیجه بارهای منفی را به داخل حمل کند و منفی را در داخل افزایش دهد، که بازدارنده است.

۲. افزایش هدایت یون‌های پتاسیم به خارج از نورون. این اجازه می‌دهد تا یون‌های مثبت به بیرون منتشر شوند، که باعث افزایش منفی در داخل نورون می‌شود. این بازدارنده است

۳. فعال شدن آنزیم‌های گیرنده ای که عملکردهای متابولیک سلولی را مهار می‌کنند که باعث افزایش تعداد گیرنده‌های سیناپسی بازدارنده یا کاهش تعداد گیرنده‌های تحریکی می‌شود.

مواد شیمیایی که به عنوان فرستنده سیناپسی عمل می‌کنند

بیش از ۵۰ ماده شیمیایی ثابت یا فرض شده است که به عنوان فرستنده سیناپسی عمل می‌کنند. بسیاری از آنها در جداول ۱-۴۵ و ۲-۴۵ فهرست شده اند که دو گروه از فرستنده‌های سیناپسی را ارائه می‌دهند. یک گروه شامل فرستنده‌های مولکولی کوچک و سریع الاثر است. دیگری از تعداد زیادی نوروپپتید با اندازه مولکولی بسیار بزرگتر تشکیل شده است که معمولاً کندتر عمل می‌کنند.

جدول ۱-۴۵ فرستنده‌های مولکولی کوچک، سریع الاثر

کلاس I استیل کولین طبقه دوم: آمین‌ها نوراپی نفرین اپی نفرین دوپامین سروتونین هیستامین کلاس III: اسیدهای آمینه گاما آمینوبوتیریک اسید (GABA) گلیسین گلوتامات آسپارتات کلاس IV اکسید نیتریک (NO)

جدول ۲-۴۵ نوروپپتید، انتقال دهنده‌های آهسته اثر یا عوامل رشد

هورمون‌های آزاد کننده هیپوتالاموس هورمون آزاد کننده تیروتروپین هورمون آزاد کننده هورمون لوتئینیزه سوماتواستاتین (عامل بازدارنده هورمون رشد) پپتیدهای هیپوفیز هورمون آدرنوکورتیکوتروپیک (ACTH) بتا اندورفین هورمون محرک ملانوسیت α پرولاکتین هورمون رنگدانه ساز تیروتروپین هورمون رشد وازوپرسین اکسی توسین پپتیدهایی که روی روده و مغز اثر می‌کنند لوسین انکفالین متیونین انکفالین ماده P گاسترین کوله سیستوکینین پلی پپتید وازواکتیو روده ای (VIP) فاکتور رشد عصبی فاکتور نوروتروپیک مشتق از مغز نوروتانسین انسولین گلوکاگون از بافت‌های دیگر آنژیوتانسین II برادی کینین کارنوزین پپتیدهای خواب کلسی تونین

فرستنده‌های مولکولی کوچک و سریع‌الاثر آنهایی هستند که بیشترین پاسخ‌های حاد سیستم عصبی را ایجاد می‌کنند، مانند انتقال سیگنال‌های حسی به مغز و سیگنال‌های حرکتی به عضلات. در مقابل، نوروپپتیدها معمولاً باعث اعمال طولانی‌تر می‌شوند، مانند تغییرات طولانی‌مدت در تعداد گیرنده‌های عصبی، باز یا بسته شدن طولانی مدت کانال‌های یونی خاص، و احتمالاً حتی تغییرات طولانی‌مدت در تعداد سیناپس‌ها یا اندازه سیناپس‌ها..

فرستنده‌های مولکولی کوچک و سریع الاثر

در بیشتر موارد، انواع فرستنده‌های مولکولی کوچک در سیتوزول پایانه پیش سیناپسی سنتز می‌شوند و از طریق انتقال فعال به داخل بسیاری از وزیکول‌های فرستنده در پایانه جذب می‌شوند. سپس، هر بار که یک پتانسیل عمل به پایانه پیش سیناپسی می‌رسد، چند وزیکول در یک زمان فرستنده خود را به شکاف سیناپسی رها می‌کنند. این معمولاً در یک میلی ثانیه یا کمتر با مکانیسمی‌که قبلاً توضیح داده شد رخ می‌دهد. عمل بعدی نوع مولکولی کوچک فرستنده بر روی گیرنده‌های غشایی نورون پس سیناپسی معمولاً در یک میلی ثانیه دیگر یا کمتر اتفاق می‌افتد. اغلب اثر افزایش یا کاهش رسانایی از طریق کانال‌های یونی است. به عنوان مثال افزایش رسانایی سدیم، که باعث تحریک می‌شود، یا افزایش رسانایی پتاسیم یا کلرید، که باعث مهار می‌شود.

بازیافت انواع وزیکول‌های مولکولی کوچک

وزیکول‌هایی که فرستنده‌های مولکولی کوچک را ذخیره و آزاد می‌کنند به طور مداوم بازیافت می‌شوند و بارها و بارها مورد استفاده قرار می‌گیرند. پس از اینکه آنها با غشای سیناپسی ترکیب شدند و باز شدند تا ماده فرستنده خود را آزاد کنند، غشای وزیکول در ابتدا به سادگی بخشی از غشای سیناپسی می‌شود. با این حال، در عرض چند ثانیه تا چند دقیقه، بخش وزیکولی غشاء به داخل پایانه پیش سیناپسی بازمی‌گردد و برای تشکیل یک وزیکول جدید فشرده می‌شود. و غشای وزیکولی جدید همچنان حاوی پروتئین‌های آنزیمی‌مناسب یا پروتئین‌های حمل و نقل مورد نیاز برای سنتز و/یا تمرکز ماده فرستنده جدید در داخل وزیکول است.

استیل کولین یک فرستنده معمولی با مولکول کوچک است که از اصول سنتز و آزادسازی که قبلاً گفته شد پیروی می‌کند. این ماده فرستنده در پایانه پیش سیناپسی از استیل کوآنزیم A و کولین در حضور آنزیم کولین استیل ترانسفراز سنتز می‌شود. سپس به داخل وزیکول‌های خاص خود منتقل می‌شود. هنگامی‌که وزیکول‌ها بعداً در حین انتقال سیگنال عصبی سیناپسی، استیل کولین را در شکاف سیناپسی آزاد می‌کنند، استیل کولین به سرعت دوباره توسط آنزیم کولین استراز به استات و کولین تقسیم می‌شود. که در شبکه پروتئوگلیکان که فضای شکاف سیناپسی را پر می‌کند وجود دارد. و سپس دوباره، در داخل پایانه پیش سیناپسی، وزیکول‌ها بازیافت می‌شوند. کولین به طور فعال به پایانه منتقل می‌شود تا دوباره برای سنتز استیل کولین جدید استفاده شود.

ویژگی‌های برخی از مهم‌ترین فرستنده‌های مولکولی کوچک

مهمترین فرستنده‌های مولکولی کوچک به شرح زیر است.

استیل کولین توسط نورون‌ها در بسیاری از نواحی سیستم عصبی ترشح می‌شود، اما به طور خاص توسط (۱) پایانه‌های سلول‌های هرمی‌بزرگ از قشر حرکتی، (۲) چندین نوع مختلف نورون در گانگلیون‌های پایه، (۳) نورون‌های حرکتی که عصب دهی به عضلات اسکلتی، (۴) نورون‌های پیش گانگلیونی سیستم عصبی خودمختار، (۵) نورون‌های پس گانگلیونی سیستم عصبی پاراسمپاتیک، و (۶) برخی از نورون‌های پس گانگلیونی سیستم عصبی سمپاتیک. در بیشتر موارد، استیل کولین اثر تحریکی دارد. با این حال، شناخته شده است که اثرات مهاری در برخی از انتهای عصب پاراسمپاتیک محیطی، مانند مهار قلب توسط اعصاب واگ دارد.

نوراپی نفرین توسط پایانه‌های بسیاری از نورون‌ها ترشح می‌شود که بدن سلولی آنها در ساقه مغز و هیپوتالاموس قرار دارد. به طور خاص، نورون‌های ترشح کننده نوراپی نفرین واقع در لوکوس سرولئوس در پونز، رشته‌های عصبی را به مناطق گسترده ای از مغز می‌فرستند تا به کنترل فعالیت کلی و خلق و خوی ذهن، مانند افزایش سطح بیداری کمک کنند. در بیشتر این نواحی، نوراپی نفرین احتمالاً گیرنده‌های تحریکی را فعال می‌کند، اما در برخی مناطق، گیرنده‌های بازدارنده را به جای آن فعال می‌کند. نوراپی نفرین همچنین توسط اکثر نورون‌های پس گانگلیونی سیستم عصبی سمپاتیک ترشح می‌شود، جایی که برخی از اندام‌ها را تحریک می‌کند اما برخی دیگر را مهار می‌کند.

دوپامین توسط نورون‌هایی ترشح می‌شود که از جسم سیاه منشا می‌گیرند. ختم این نورون‌ها عمدتاً در ناحیه مخطط عقده‌های قاعده ای است. اثر دوپامین معمولاً بازدارنده است.

گلیسین عمدتاً در سیناپس‌های نخاع ترشح می‌شود. اعتقاد بر این است که همیشه به عنوان یک انتقال دهنده بازدارنده عمل می‌کند.

گابا (گاما آمینوبوتیریک اسید) توسط پایانه‌های عصبی در نخاع، مخچه، عقده‌های پایه و بسیاری از نواحی قشر مغز ترشح می‌شود. اعتقاد بر این است که همیشه باعث مهار می‌شود.

گلوتامات توسط پایانه‌های پیش سیناپسی در بسیاری از مسیرهای حسی ورودی به سیستم عصبی مرکزی و همچنین در بسیاری از نواحی قشر مغز ترشح می‌شود. احتمالا همیشه باعث تحریک می‌شود.

سروتونین توسط هسته‌هایی ترشح می‌شود که از رافه میانی ساقه مغز منشا می‌گیرند و به بسیاری از نواحی مغز و نخاع، به‌ویژه به شاخ‌های پشتی نخاع و هیپوتالاموس می‌رسند. سروتونین به عنوان یک مهارکننده مسیرهای درد در بند ناف عمل می‌کند و اعتقاد بر این است که یک عمل بازدارنده در نواحی بالاتر سیستم عصبی به کنترل خلق و خوی فرد کمک می‌کند، شاید حتی باعث خواب شود.

اکسید نیتریک به ویژه توسط پایانه‌های عصبی در مناطقی از مغز که مسئول رفتارهای طولانی مدت و حافظه هستند ترشح می‌شود. بنابراین، این سیستم فرستنده ممکن است در آینده برخی از رفتارها و عملکردهای حافظه را توضیح دهد که تاکنون درک را به چالش کشیده اند. اکسید نیتریک از نظر مکانیسم تشکیل در پایانه پیش سیناپسی و در عملکرد آن بر روی نورون پس سیناپسی با سایر فرستنده‌های مولکول کوچک متفاوت است. مانند سایر فرستنده‌ها از قبل ساخته و در وزیکول‌های انتهای پیش سیناپسی ذخیره نمی‌شود. درعوض، تقریباً فوراً در صورت نیاز سنتز می‌شود و سپس به‌جای انتشار در بسته‌های وزیکولی، در طی چند ثانیه از پایانه‌های پیش سیناپسی منتشر می‌شود. سپس به نورون‌های پس سیناپسی نزدیک منتشر می‌شود. در نورون پس سیناپسی،

نوروپپتیدها

نوروپپتیدها به طور متفاوتی سنتز می‌شوند و عملکردهایی دارند که معمولاً آهسته هستند و از جهات دیگر کاملاً متفاوت از فرستنده‌های مولکول کوچک هستند. نوروپپتیدها در سیتوزول پایانه‌های پیش سیناپسی سنتز نمی‌شوند. در عوض، آنها به عنوان بخش جدایی ناپذیر مولکول‌های پروتئینی بزرگ توسط ریبوزوم‌ها در بدن سلول عصبی سنتز می‌شوند.

سپس مولکول‌های پروتئین وارد فضاهای داخل شبکه آندوپلاسمی‌بدن سلولی و متعاقباً داخل دستگاه گلژی می‌شوند که در آنجا دو تغییر رخ می‌دهد: اول، پروتئین سازنده نوروپپتید به طور آنزیمی‌به قطعات کوچکتری تقسیم می‌شود که برخی از آنها یا خود نوروپپتید هستند یا پیشروی آن دوم، دستگاه گلژی نوروپپتید را در وزیکول‌های فرستنده کوچکی که در سیتوپلاسم آزاد می‌شوند، بسته‌بندی می‌کند. سپس وزیکول‌های فرستنده با جریان آکسونی تا انتهای رشته‌های عصبی منتقل می‌شوند. سیتوپلاسم آکسون، با سرعت آهسته فقط چند سانتی متر در روز حرکت می‌کند. در نهایت، این وزیکول‌ها فرستنده خود را در پایانه‌های عصبی در پاسخ به پتانسیل‌های عمل به همان روشی که برای فرستنده‌های مولکولی کوچک منتشر می‌کنند، آزاد می‌کنند. با این حال، وزیکول اتولیز شده و مجدداً مورد استفاده قرار نمی‌گیرد.

به دلیل این روش پرزحمت تشکیل نوروپپتیدها، معمولاً مقادیر بسیار کمتری از آنها نسبت به فرستنده‌های مولکولی کوچک آزاد می‌شود. این تا حدی با این واقعیت جبران می‌شود که نوروپپتیدها به طور کلی هزار بار یا بیشتر از فرستنده‌های مولکول کوچک قوی هستند. یکی دیگر از ویژگی‌های مهم نوروپپتیدها این است که آنها اغلب باعث اعمال بسیار طولانی تر می‌شوند. برخی از این اقدامات شامل بسته شدن طولانی مدت کانال‌های کلسیم، تغییرات طولانی مدت در ماشین متابولیک سلول‌ها، تغییرات طولانی مدت در فعال یا غیرفعال شدن ژن‌های خاص در هسته سلول، و/یا تغییرات طولانی مدت در تعداد گیرنده‌های تحریک کننده یا مهاری است. برخی از این اثرات برای روزها باقی می‌مانند، اما برخی دیگر ممکن است ماه‌ها یا سال‌ها ادامه داشته باشند.

رویدادهای الکتریکی در طول تحریک عصبی

رویدادهای الکتریکی در تحریک عصبی به ویژه در نورون‌های حرکتی بزرگ شاخ‌های قدامی‌نخاع مورد مطالعه قرار گرفته است. بنابراین، رویدادهایی که در چند بخش بعدی توضیح داده می‌شوند اساساً به این نورون‌ها مربوط می‌شوند. به جز تفاوت‌های کمی، آنها برای اکثر نورون‌های دیگر سیستم عصبی نیز اعمال می‌شوند.

پتانسیل استراحت غشای سومای عصبی

شکل ۸-۴۵ سوما یک نورون حرکتی نخاعی را نشان می‌دهد که پتانسیل غشای استراحت در حدود ۶۵- میلی ولت را نشان می‌دهد. این مقدار تا حدودی منفی کمتر از ۹۰- میلی ولت است که در فیبرهای عصبی محیطی بزرگ و در فیبرهای عضلانی اسکلتی یافت می‌شود. ولتاژ کمتر مهم است زیرا امکان کنترل مثبت و منفی درجه تحریک پذیری نورون را فراهم می‌کند. یعنی کاهش ولتاژ به مقدار منفی کمتر باعث تحریک پذیری غشای نورون می‌شود، در حالی که افزایش این ولتاژ به مقدار منفی تر باعث می‌شود نورون کمتر تحریک شود. این مبنایی برای دو حالت عملکرد نورون است – اعم از تحریک یا مهار – همانطور که در بخش‌های بعدی به تفصیل توضیح داده شد.

شکل ۸-۴۵ انتشار همزمان انتقال دهنده‌های عصبی و انتقال همزمان سیگنال‌های عصبی A، با انتشار همزمان، هر دو فرستنده (سبز و بنفش) در همان مجموعه وزیکول‌های سیناپسی ذخیره می‌شوند و زمانی که پتانسیل عمل به پایانه پیش‌سیناپسی می‌رسد، با هم آزاد می‌شوند. ب، با انتقال همزمان، فرستنده‌ها در جمعیت‌های مختلف وزیکول‌های سیناپسی با رهایش افتراقی با واسطه حساسیت‌های مختلف یون کلسیم (Ca2+) ذخیره می‌شوند. یک پتانسیل عمل واحد ممکن است یک مجموعه از وزیکول‌ها (سبز) را آزاد کنید، در حالی که پتانسیل‌های عمل متعدد ممکن است لازم باشد هر دو مجموعه وزیکول (سبز و بنفش) آزاد شوند. C، انتقال مشترک همچنین می‌تواند به تفکیک فضایی وزیکول تکیه کند جمعیت به بوتون‌های مختلف، اجازه می‌دهد تا اطلاعات یکنواخت باشد به اهداف مختلف پس سیناپسی منتقل می‌شود.

شکل توزیع یون‌های سدیم، پتاسیم، و کلرید در سراسر غشای سومالی عصبی. منشاء پتانسیل غشای داخل زومی

تفاوت غلظت یون‌ها در سراسر غشای عصبی سومالی

شکل ۸-۴۵ همچنین تفاوت غلظت سه یونی را که برای عملکرد نورون مهم هستند در سراسر غشای سومالی عصبی نشان می‌دهد: یون‌های سدیم، یون‌های پتاسیم و یون‌های کلرید. در بالا، غلظت یون سدیم در مایع خارج سلولی (mEq/L 142) زیاد اما در داخل نورون پایین (۱۴ mEq/L) است. این گرادیان غلظت سدیم توسط یک پمپ سدیم غشایی قوی ایجاد می‌شود که به طور مداوم سدیم را از نورون پمپ می‌کند.

شکل همچنین نشان می‌دهد که غلظت یون پتاسیم در داخل سومای عصبی زیاد است (۱۲۰ mEq/L) اما در مایع خارج سلولی کم است (mEq/L 5/4). نشان می‌دهد که یک پمپ پتاسیم (نیمی‌دیگر از پمپ Na ⁺ − K ⁺) وجود دارد که پتاسیم را به داخل پمپ می‌کند.

شکل ۸-۴۵ یون کلرید را با غلظت بالا در مایع خارج سلولی اما غلظت کم در داخل نورون نشان می‌دهد. غشاء ممکن است تا حدودی در برابر یون‌های کلرید نفوذ پذیر باشد و ممکن است یک پمپ کلرید ضعیف وجود داشته باشد. با این حال بیشتر دلیل غلظت کم یون‌های کلرید در داخل نورون ۶۵- میلی ولت در نورون است. یعنی این ولتاژ منفی یون‌های کلرید با بار منفی را دفع می‌کند و آنها را از طریق منافذ به بیرون می‌کشاند تا زمانی که غلظت آن در داخل غشاء بسیار کمتر از خارج شود.

اجازه دهید از فصل‌های ۴ و ۵ به یاد بیاوریم که یک پتانسیل الکتریکی در سراسر غشای سلولی می‌تواند با حرکت یون‌ها از طریق غشاء مخالفت کند، اگر پتانسیل از قطبیت و بزرگی مناسب برخوردار باشد. پتانسیلی که دقیقاً مخالف حرکت یک یون باشد، پتانسیل نرنست برای آن یون نامیده می‌شود. معادله این مورد به صورت زیر است:

که در آن EMF پتانسیل Nernst بر حسب میلی ولت در داخل غشا است. پتانسیل برای یون‌های مثبت منفی (-) و برای یون‌های منفی مثبت (+) خواهد بود.

حال، اجازه دهید پتانسیل نرنست را محاسبه کنیم که دقیقاً با حرکت هر یک از سه یون جداگانه: سدیم، پتاسیم و کلرید مخالف است.

برای تفاوت غلظت سدیم نشان داده شده در شکل ۸-۴۵، ۱۴۲ mEq/L در بیرون و ۱۴ mEq/L در داخل، پتانسیل غشایی که دقیقاً مخالف حرکت یون سدیم از طریق کانال‌های سدیم است ۶۱+ میلی ولت محاسبه می‌شود. با این حال، پتانسیل واقعی غشاء ۶۵- میلی ولت است، نه ۶۱+ میلی ولت. بنابراین، آن یون‌های سدیمی‌که به داخل نشت می‌کنند، بلافاصله توسط پمپ سدیم به بیرون پمپ می‌شوند، بنابراین پتانسیل منفی ۶۵- میلی‌ولت در داخل نورون حفظ می‌شود.

برای یون‌های پتاسیم، گرادیان غلظت ۱۲۰ mEq/L در داخل نورون و ۴.۵ mEq/L در خارج است. این مقدار پتانسیل نرنست ۸۶- میلی ولت در داخل نورون است که منفی تر از ۶۵- است که در واقع وجود دارد. بنابراین، به دلیل غلظت بالای یون پتاسیم درون سلولی، تمایل خالصی برای انتشار یون‌های پتاسیم به خارج از نورون وجود دارد، اما این با پمپاژ مداوم این یون‌های پتاسیم به داخل مخالف است.

در نهایت، گرادیان یون کلرید، ۱۰۷ mEq/L در خارج و ۸ mEq/L در داخل، پتانسیل Nernst 70- میلی ولت را در داخل نورون ایجاد می‌کند که تنها کمی‌ منفی‌تر از مقدار واقعی اندازه‌گیری شده ۶۵- میلی ولت است. بنابراین، یون‌های کلرید تمایل به نشت بسیار کمی‌به داخل نورون دارند، اما آن تعداد کمی‌که نشت می‌کنند، احتمالاً توسط یک پمپ کلرید فعال به بیرون منتقل می‌شوند.

این سه پتانسیل Nernst را در ذهن داشته باشید و جهتی را که یون‌های مختلف تمایل به انتشار دارند به خاطر بسپارید زیرا این اطلاعات در درک تحریک و مهار نورون توسط فعال سازی سیناپس یا غیرفعال شدن کانال‌های یونی مهم است.

توزیع یکنواخت پتانسیل الکتریکی در داخل سوما

داخل سومای عصبی حاوی یک محلول الکترولیتی بسیار رسانا، مایع درون سلولی نورون است. علاوه بر این، قطر سومای عصبی بزرگ است (از ۱۰ تا ۸۰ میکرومتر) و تقریباً هیچ مقاومتی در برابر رسانش جریان الکتریکی از یک قسمت داخلی بدن به قسمت دیگر ایجاد نمی‌کند. بنابراین، هر تغییری در پتانسیل در هر بخشی از مایع درون‌زومی‌باعث تغییر تقریباً یکسانی در پتانسیل در سایر نقاط داخل سوما می‌شود (یعنی تا زمانی که نورون پتانسیل عمل را منتقل نکند). این یک اصل مهم است زیرا نقش مهمی‌در “جمع بندی” سیگنال‌های وارد شده به نورون از منابع متعدد دارد، همانطور که در بخش‌های بعدی این فصل خواهیم دید.

اثر تحریک سیناپسی بر غشای پس سیناپسی – پتانسیل پس سیناپسی تحریکی

شکل ۹-۴۵ A نورون در حال استراحت را با یک پایانه پیش سیناپسی تحریک نشده نشان می‌دهد که روی سطح آن قرار گرفته است. پتانسیل استراحت غشاء در همه جای سوما ۶۵- میلی ولت است.

 

شکل ۹-۴۵ سه حالت یک نورون. A، نورون در حال استراحت، با پتانسیل درون عصبی طبیعی ۶۵- میلی ولت. B، نورون در حالت برانگیخته، با پتانسیل درون عصبی منفی کمتر (۴۵- میلی ولت) ناشی از هجوم سدیم. C، نورون در حالت مهار شده، با پتانسیل غشای درون عصبی منفی تر (۷۰- میلی ولت) ناشی از جریان یون پتاسیم، هجوم یون کلرید یا هر دو.

شکل ۹-۴۵ B یک پایانه پیش سیناپسی را نشان می‌دهد که یک فرستنده تحریکی را در شکاف بین پایانه و غشای سومالی عصبی ترشح کرده است. این فرستنده بر روی گیرنده تحریک کننده غشاء عمل می‌کند تا نفوذپذیری غشاء به Na ⁺ را افزایش دهد. به دلیل گرادیان غلظت سدیم زیاد و منفی بودن الکتریکی زیاد درون نورون، یون‌های سدیم به سرعت در داخل غشا پخش می‌شوند.

هجوم سریع یون‌های سدیم با بار مثبت به داخل، بخشی از منفی بودن پتانسیل غشای در حال استراحت را خنثی می‌کند. بنابراین، در شکل ۹-۴۵ B، پتانسیل غشاء استراحت در جهت مثبت از ۶۵- به ۴۵- میلی ولت افزایش یافته است. این افزایش مثبت در ولتاژ بالاتر از پتانسیل نورونی در حال استراحت طبیعی – یعنی به مقدار منفی کمتر – پتانسیل پس سیناپسی تحریکی (یا EPSP) نامیده می‌شود زیرا اگر این پتانسیل در جهت مثبت به اندازه کافی بالا برود، پتانسیل عمل را در نورون پس سیناپسی، بنابراین آن را هیجان زده می‌کند. (در این مورد، EPSP +20 میلی ولت است – یعنی ۲۰ میلی ولت مثبت تر از مقدار استراحت).

با این حال، ما باید یک هشدار صادر کنیم. تخلیه یک پایانه پیش سیناپسی منفرد هرگز نمی‌تواند پتانسیل عصبی را از ۶۵- میلی ولت تا ۴۵- میلی ولت افزایش دهد. افزایش این بزرگی مستلزم تخلیه همزمان بسیاری از پایانه‌ها – حدود ۴۰ تا ۸۰ برای نورون حرکتی معمولی قدامی‌- به طور همزمان یا متوالی سریع است. این امر توسط فرآیندی به نام جمع‌بندی اتفاق می‌افتد که در بخش‌های بعدی به تفصیل مورد بحث قرار می‌گیرد.

تولید پتانسیل‌های عمل در بخش اولیه آکسون که از نورون خارج می‌شود – آستانه تحریک

هنگامی‌که EPSP به اندازه کافی در جهت مثبت بالا می‌رود، نقطه ای می‌رسد که در آن یک پتانسیل عمل در نورون آغاز می‌شود. با این حال، پتانسیل عمل در مجاورت سیناپس‌های تحریکی شروع نمی‌شود. در عوض، در بخش اولیه آکسون که آکسون سوما عصبی را ترک می‌کند، شروع می‌شود. دلیل اصلی این نقطه منشاء پتانسیل عمل این است که سوما کانال‌های سدیم دارای ولتاژ نسبتا کمی‌در غشای خود دارد، که باز کردن تعداد مورد نیاز کانال‌های سدیم برای استخراج پتانسیل عمل را برای EPSP دشوار می‌کند. برعکس، غشای بخش اولیه غلظت کانال‌های سدیم دریچه ولتاژ هفت برابر بیشتر از سوما دارد و بنابراین، می‌تواند با سهولت بسیار بیشتری نسبت به سوما، پتانسیل عمل ایجاد کند. EPSP که پتانسیل عمل را در بخش اولیه آکسون ایجاد می‌کند بین +۱۰ و +۲۰ میلی ولت است. این برخلاف ۳۰+ یا +۴۰ میلی ولت یا بیشتر مورد نیاز در سوما است.

هنگامی‌که پتانسیل عمل شروع می‌شود، به صورت محیطی در امتداد آکسون و معمولاً به سمت عقب روی سوما حرکت می‌کند. در برخی موارد به سمت عقب به داخل دندریت‌ها حرکت می‌کند، اما نه به داخل همه آنها، زیرا آنها، مانند سومای عصبی، کانال‌های سدیم دارای ولتاژ بسیار کمی‌دارند و بنابراین اغلب نمی‌توانند پتانسیل عمل ایجاد کنند. بنابراین، در شکل ۹-۴۵ B، آستانه تحریک نورون حدود ۴۵- میلی ولت نشان داده شده است که نشان دهنده EPSP 20+ میلی ولت است – یعنی ۲۰ میلی ولت مثبت تر از پتانسیل نورونی در حال استراحت طبیعی ۶۵- است. میلی ولت

رویدادهای الکتریکی در طول مهار عصبی

اثر سیناپس‌های مهاری بر غشای پس سیناپسی – پتانسیل پس سیناپسی مهاری

سیناپس‌های بازدارنده عمدتاً کانال‌های کلریدی را باز می‌کنند و اجازه عبور آسان یون‌های کلرید را می‌دهند. اکنون، برای درک اینکه چگونه سیناپس‌های بازدارنده نورون پس سیناپسی را مهار می‌کنند، باید آنچه را که در مورد پتانسیل نرنست برای یون‌های کلرید آموخته‌ایم به یاد بیاوریم. ما پتانسیل نرنست را برای یون‌های کلرید حدود ۷۰- میلی ولت محاسبه کردیم. این پتانسیل منفی تر از ۶۵- میلی ولت است که معمولاً در داخل غشای عصبی در حال استراحت وجود دارد. بنابراین، باز کردن کانال‌های کلرید به یون‌های کلرید با بار منفی اجازه می‌دهد تا از مایع خارج سلولی به داخل حرکت کنند، که پتانسیل غشای داخلی را منفی‌تر از حد معمول می‌کند و به سطح ۷۰- میلی‌ولت نزدیک می‌شود.

باز کردن کانال‌های پتاسیم به یون‌های پتاسیم با بار مثبت اجازه می‌دهد به سمت بیرون حرکت کنند و همچنین پتانسیل غشای داخلی را منفی‌تر از حد معمول می‌کند. بنابراین، هم هجوم کلرید و هم خروج پتاسیم باعث افزایش درجه منفی درون سلولی می‌شود که به آن ‌هایپرپلاریزاسیون می‌گویند. این امر نورون را مهار می‌کند زیرا پتانسیل غشاء حتی منفی تر از پتانسیل طبیعی درون سلولی است. بنابراین، افزایش منفی فراتر از سطح پتانسیل غشای استراحت طبیعی، پتانسیل پس سیناپسی مهاری (IPSP) نامیده می‌شود.

شکل ۹-۴۵ C اثر روی پتانسیل غشایی ناشی از فعال شدن سیناپس‌های بازدارنده را نشان می‌دهد، که اجازه می‌دهد کلرید به داخل سلول و/یا جریان پتاسیم به خارج از سلول وارد شود، با کاهش پتانسیل غشایی از مقدار طبیعی آن ۶۵- میلی ولت به مقدار منفی ۷۰- میلی ولت بیشتر است. این پتانسیل غشایی ۵ میلی ولت منفی تر از حالت عادی است و بنابراین IPSP 5- میلی ولت است که از انتقال سیگنال عصبی از طریق سیناپس جلوگیری می‌کند.

مهار پیش سیناپسی

علاوه بر مهار ایجاد شده توسط سیناپس‌های مهاری که در غشای عصبی فعالیت می‌کنند، که به آن مهار پس سیناپسی می‌گویند، نوع دیگری از مهار اغلب در پایانه‌های پیش سیناپسی قبل از رسیدن سیگنال به سیناپس رخ می‌دهد. این نوع بازداری که مهار پیش سیناپسی نامیده می‌شود به روش زیر رخ می‌دهد.

مهار پیش سیناپسی با انتشار یک ماده بازدارنده در قسمت‌های خارجی فیبرهای عصب پیش سیناپسی قبل از پایان یافتن انتهای خود بر روی نورون پس سیناپسی ایجاد می‌شود. در بیشتر موارد، ماده فرستنده بازدارنده GABA (گاما آمینوبوتیریک اسید) است. این یک اثر خاص در باز کردن کانال‌های آنیونی دارد و به تعداد زیادی یون کلرید اجازه می‌دهد تا در فیبریل انتهایی پخش شوند. بارهای منفی این یون‌ها انتقال سیناپسی را مهار می‌کنند، زیرا آنها بسیاری از اثر تحریکی یون‌های سدیم با بار مثبت را که در هنگام رسیدن پتانسیل عمل به فیبریل‌های انتهایی وارد می‌شوند، خنثی می‌کنند.

مهار پیش سیناپسی در بسیاری از مسیرهای حسی در سیستم عصبی رخ می‌دهد. در واقع، رشته‌های عصبی حسی مجاور اغلب به طور متقابل یکدیگر را مهار می‌کنند، که انتشار جانبی و اختلاط سیگنال‌ها را در دستگاه‌های حسی به حداقل می‌رساند. اهمیت این پدیده را در فصل‌های بعدی به طور کامل تر مورد بحث قرار می‌دهیم.

دوره زمانی پتانسیل‌های پس سیناپسی

هنگامی‌که یک سیناپس تحریکی نورون حرکتی قدامی‌را تحریک می‌کند، غشای عصبی به مدت ۱ تا ۲ میلی ثانیه به یون‌های سدیم بسیار نفوذپذیر می‌شود. در طول این زمان بسیار کوتاه، یون‌های سدیم کافی به سرعت به داخل نورون حرکتی پس سیناپسی منتشر می‌شوند تا پتانسیل درون عصبی آن را چند میلی ولت افزایش دهند، بنابراین پتانسیل پس سیناپسی تحریکی (EPSP) را ایجاد می‌کنند که با منحنی‌های آبی و سبز شکل ۱-۴۵۰ نشان داده شده است.. سپس این پتانسیل در ۱۵ میلی ثانیه آینده به آرامی‌کاهش می‌یابد زیرا این زمان لازم است تا بارهای مثبت اضافی از نورون برانگیخته نشت کند و پتانسیل طبیعی غشاء استراحت را دوباره برقرار کند.

شکل ۱۰-۴۵ پتانسیل‌های پس سیناپسی تحریکی، نشان می‌دهد که شلیک همزمان تنها چند سیناپس، پتانسیل جمع‌شده کافی برای برانگیختن پتانسیل عمل ایجاد نمی‌کند، اما شلیک همزمان بسیاری از سیناپس‌ها، پتانسیل جمع‌شده را تا آستانه برانگیختگی بالا می‌برد و باعث ایجاد یک عمل روی هم می‌شود. پتانسیل.

دقیقاً اثر معکوس برای IPSP رخ می‌دهد. یعنی سیناپس بازدارنده نفوذپذیری غشاء به یون‌های پتاسیم یا کلرید یا هر دو را به مدت ۱ تا ۲ میلی ثانیه افزایش می‌دهد و این باعث کاهش پتانسیل درون عصبی به مقدار منفی تر از حد طبیعی می‌شود و در نتیجه IPSP را ایجاد می‌کند. این پتانسیل نیز در حدود ۱۵ میلی ثانیه از بین می‌رود.

انواع دیگر مواد فرستنده می‌توانند نورون پس سیناپسی را برای مدت طولانی تری تحریک یا مهار کنند – برای صدها میلی ثانیه یا حتی برای ثانیه، دقیقه یا ساعت. این به ویژه برای برخی از فرستنده‌های نوروپپتیدی صادق است.

“جمع فضایی” در نورون‌ها – آستانه برای شلیک

تحریک یک پایانه پیش سیناپسی روی سطح یک نورون تقریباً هرگز نورون را تحریک نمی‌کند. دلیل این امر این است که مقدار ماده فرستنده آزاد شده توسط یک ترمینال برای ایجاد EPSP معمولاً بیشتر از ۰.۵ تا ۱ میلی ولت نیست، به جای ۱۰ تا ۲۰ میلی ولت که معمولاً برای رسیدن به آستانه برای تحریک لازم است.

با این حال، بسیاری از پایانه‌های پیش سیناپسی معمولاً همزمان تحریک می‌شوند. حتی اگر این پایانه‌ها در مناطق وسیعی از نورون پخش شده اند، اثرات آنها هنوز هم می‌تواند خلاصه شود. یعنی تا زمانی که تحریک عصبی رخ ندهد، می‌توانند به یکدیگر اضافه شوند. دلیل این امر به شرح زیر است: قبلاً اشاره شد که تغییر پتانسیل در هر نقطه از سوما باعث می‌شود که پتانسیل در همه جای سوما تقریباً به یک اندازه تغییر کند. این به دلیل رسانایی الکتریکی بسیار بالا در داخل بدنه سلول عصبی بزرگ است. بنابراین، برای هر سیناپس تحریکی که به طور همزمان تخلیه می‌شود، پتانسیل کل اینترازومال ۰.۵ تا ۱.۰ میلی ولت مثبت تر می‌شود. وقتی EPSP به اندازه کافی بزرگ شد، آستانه شلیک به دست خواهد آمد و یک پتانسیل عمل به طور خود به خود در بخش اولیه آکسون ایجاد می‌شود. این در شکل ۱-۴۵۰ نشان داده شده است. پتانسیل پس سیناپسی پایین در شکل توسط تحریک همزمان ۴ سیناپس ایجاد شد. پتانسیل بالاتر بعدی توسط تحریک ۸ سیناپس ایجاد شد. در نهایت، EPSP هنوز بالاتر با تحریک ۱۶ سیناپس ایجاد شد. در این آخرین نمونه، آستانه شلیک رسیده بود و پتانسیل عمل در آکسون ایجاد شد.

این اثر جمع پتانسیل‌های پس سیناپسی همزمان با فعال کردن پایانه‌های چندگانه در نواحی با فاصله وسیع از غشای عصبی، جمع فضایی نامیده می‌شود.

“جمع زمانی” ناشی از تخلیه‌های متوالی یک پایانه پیش سیناپسی

هر بار که یک پایانه پیش سیناپسی شلیک می‌شود، ماده فرستنده آزاد شده کانال‌های غشایی را حداکثر برای یک میلی ثانیه یا بیشتر باز می‌کند. اما پتانسیل پس سیناپسی تغییر یافته تا ۱۵ میلی ثانیه پس از بسته شدن کانال‌های غشای سیناپسی باقی می‌ماند. بنابراین، باز شدن دوم از همان کانال‌ها می‌تواند پتانسیل پس سیناپسی را به سطح بیشتری افزایش دهد و هر چه سرعت تحریک سریع‌تر باشد، پتانسیل پس سیناپسی بیشتر می‌شود. بنابراین، تخلیه‌های پی در پی از یک پایانه پیش سیناپسی، اگر به اندازه کافی سریع رخ دهند، می‌توانند به یکدیگر اضافه شوند. یعنی می‌توانند «جمع کنند». به این نوع جمع، جمع زمانی می‌گویند.

جمع همزمان پتانسیل‌های پس سیناپسی مهاری و تحریکی

اگر یک IPSP تمایل به کاهش پتانسیل غشاء به مقدار منفی تری داشته باشد در حالی که یک EPSP تمایل به افزایش پتانسیل در همان زمان داشته باشد، این دو اثر می‌توانند به طور کامل یا تا حدی یکدیگر را باطل کنند. بنابراین، اگر یک نورون توسط یک EPSP برانگیخته شود، یک سیگنال بازدارنده از منبع دیگر اغلب می‌تواند پتانسیل پس سیناپسی را به کمتر از مقدار آستانه برای تحریک کاهش دهد، بنابراین فعالیت نورون را خاموش می‌کند.

“تسهیل” نورون‌ها

اغلب پتانسیل پس‌سیناپسی جمع‌آوری‌شده تحریک‌کننده است، اما به اندازه کافی بالا نرفت که به آستانه شلیک توسط نورون پس سیناپسی برسد. هنگامی‌که این اتفاق می‌افتد، گفته می‌شود که نورون تسهیل می‌شود. یعنی پتانسیل غشایی آن از حد معمول به آستانه شلیک نزدیکتر است، اما هنوز در سطح شلیک نیست. در نتیجه، سیگنال تحریکی دیگری که از منبع دیگری وارد نورون می‌شود، می‌تواند نورون را به راحتی تحریک کند. سیگنال‌های منتشر در سیستم عصبی اغلب گروه‌های بزرگی از نورون‌ها را تسهیل می‌کنند تا بتوانند به سرعت و آسانی به سیگنال‌هایی که از منابع دیگر می‌رسند پاسخ دهند.

توابع ویژه دندریت‌ها برای نورون‌های هیجان انگیز

میدان فضایی بزرگ تحریک دندریت‌ها

دندریت‌های نورون‌های حرکتی قدامی‌اغلب ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ میکرومتر در تمام جهات از سومای عصبی گسترش می‌یابند. و این دندریت‌ها می‌توانند سیگنال‌هایی را از یک منطقه فضایی بزرگ در اطراف نورون حرکتی دریافت کنند. این فرصت وسیعی برای جمع‌بندی سیگنال‌های بسیاری از رشته‌های عصبی پیش‌سیناپسی مجزا فراهم می‌کند.

همچنین مهم است که بین ۸۰ تا ۹۵ درصد از تمام پایانه‌های پیش‌سیناپسی نورون حرکتی قدامی‌به دندریت‌ها ختم می‌شود، در حالی که تنها ۵ تا ۲۰ درصد به سوما عصبی ختم می‌شوند. بنابراین، سهم بزرگی از برانگیختگی توسط سیگنال‌هایی که از طریق دندریت‌ها ارسال می‌شوند، تامین می‌شود.

بیشتر دندریت‌ها نمی‌توانند پتانسیل‌های عمل را منتقل کنند، اما می‌توانند سیگنال‌ها را در همان نورون با رسانش الکتروتونیک منتقل کنند.

اکثر دندریت‌ها قادر به انتقال پتانسیل عمل نیستند زیرا غشاهای آنها دارای کانال‌های سدیمی‌نسبتاً کمی‌با ولتاژ هستند و آستانه تحریک آنها برای وقوع پتانسیل عمل بسیار بالاست. با این حال آنها جریان الکتروتونیک را از دندریت‌ها به سوما منتقل می‌کنند. انتقال جریان الکتروتونیک به معنای پخش مستقیم جریان الکتریکی از طریق رسانش یونی در سیالات دندریت‌ها اما بدون ایجاد پتانسیل عمل است. تحریک (یا مهار) نورون توسط این جریان دارای ویژگی‌های خاصی است که در ادامه می‌آید.

کاهش رسانش الکتروتونیک در دندریت‌ها – اثر تحریکی (یا بازدارنده) بیشتر توسط سیناپس‌های واقع در نزدیکی سوما

در شکل ۱-۴۵۱، سیناپس‌های تحریکی و مهاری متعدد نشان داده شده اند که دندریت‌های یک نورون را تحریک می‌کنند. در دو دندریت سمت چپ، اثرات تحریکی در نزدیکی انتهای نوک وجود دارد. به سطوح بالای پتانسیل‌های پس سیناپسی تحریکی در این انتها توجه کنید – یعنی به موارد منفی کمتر توجه کنید. پتانسیل غشا در این نقاط با این حال، سهم زیادی از پتانسیل پس سیناپسی تحریکی قبل از رسیدن به سوما از بین می‌رود. دلیل آن این است که دندریت‌ها بلند هستند و غشاهای آن‌ها نازک هستند و حداقل تا حدی در برابر یون‌های پتاسیم و کلرید قابل نفوذ هستند و باعث می‌شوند جریان الکتریکی «نشتی» داشته باشند. بنابراین، قبل از اینکه پتانسیل‌های تحریکی به سوما برسند، سهم زیادی از پتانسیل با نشت از طریق غشاء از بین می‌رود. این کاهش پتانسیل غشایی که به صورت الکتروتونیک در امتداد دندریت‌ها به سمت سوما پخش می‌شود، هدایت کاهشی نامیده می‌شود.

 

شکل ۱۱-۴۵ تحریک یک نورون توسط پایانه‌های پیش سیناپسی واقع بر روی دندریت‌ها، به ویژه، هدایت کاهشی پتانسیل‌های الکتروتونیک تحریکی (E) را در دو دندریت به سمت چپ و مهار (I) تحریک دندریتی را در دندریت که بالاترین آن است نشان می‌دهد. اثر قدرتمند سیناپس‌های مهاری در بخش اولیه آکسون نیز نشان داده شده است.

هرچه سیناپس تحریکی از سومای نورون دورتر باشد، کاهش بیشتر و سیگنال تحریکی کمتری به سوما می‌رسد. بنابراین، سیناپس‌هایی که در نزدیکی سوما قرار دارند، نسبت به سیناپس‌هایی که دورتر از سوما قرار دارند، در ایجاد تحریک یا مهار نورون تأثیر بیشتری دارند.

جمع برانگیختگی و بازداری در دندریت‌ها

بالاترین دندریت شکل ۱-۴۵۱ نشان داده شده است که توسط سیناپس‌های تحریکی و مهاری تحریک می‌شود. در نوک دندریت یک پتانسیل پس سیناپسی تحریکی قوی وجود دارد، اما نزدیکتر به سوما دو سیناپس بازدارنده روی یک دندریت عمل می‌کنند. این سیناپس‌های بازدارنده یک ولتاژ هیپرپولاریزه ایجاد می‌کنند که اثر تحریکی را کاملاً باطل می‌کند و در واقع مقدار کمی‌مهار را با هدایت الکتروتونیک به سمت سوما منتقل می‌کند. بنابراین، دندریت‌ها می‌توانند پتانسیل‌های پس سیناپسی تحریکی و بازدارنده را به همان روشی که سوما می‌تواند جمع کند. همچنین در شکل چندین سیناپس بازدارنده که مستقیماً بر روی تپه آکسون و بخش اولیه آکسون قرار دارند نشان داده شده است. این مکان به ویژه مهار قدرتمندی را فراهم می‌کند زیرا تأثیر مستقیم افزایش آستانه تحریک در همان نقطه ای دارد که پتانسیل عمل به طور معمول ایجاد می‌شود.

رابطه حالت برانگیختگی نورون با سرعت شلیک

“حالت برانگیخته”

“وضعیت تحریکی” یک نورون به عنوان مجموع درجه حرکت تحریکی به نورون تعریف می‌شود. اگر در هر لحظه درجه ای از برانگیختگی بالاتر از مهار نورون وجود داشته باشد، گفته می‌شود که حالت تحریکی وجود دارد. برعکس، اگر بازداری بیشتر از تحریک باشد، می‌گویند حالت بازدارندگی وجود دارد.

هنگامی‌که حالت تحریکی یک نورون از آستانه تحریک بالاتر می‌رود، تا زمانی که حالت تحریکی در آن سطح باقی بماند، نورون به طور مکرر شلیک می‌کند. شکل ۱-۴۵۲ پاسخ سه نوع نورون را به سطوح مختلف حالت تحریکی نشان می‌دهد. توجه داشته باشید که نورون ۱ آستانه کمی‌برای تحریک دارد، در حالی که نورون ۳ آستانه بالایی دارد. اما توجه داشته باشید که نورون ۲ دارای کمترین حداکثر فرکانس تخلیه است، در حالی که نورون ۳ دارای بیشترین فرکانس حداکثر است.

شکل ۱۲-۴۵ ویژگی‌های پاسخ انواع مختلف نورون‌ها به سطوح مختلف حالت تحریکی.

برخی از سلول‌های عصبی در سیستم عصبی مرکزی به طور مداوم شلیک می‌کنند زیرا حتی حالت عادی تحریک بالاتر از سطح آستانه است. فرکانس شلیک آنها را معمولاً می‌توان با افزایش بیشتر حالت تحریکی آنها بیشتر افزایش داد. فرکانس را می‌توان کاهش داد، یا حتی می‌توان شلیک را با قرار دادن یک حالت بازدارنده بر روی نورون متوقف کرد. بنابراین، نورون‌های مختلف به طور متفاوتی پاسخ می‌دهند، آستانه‌های متفاوتی برای تحریک دارند و حداکثر فرکانس‌های تخلیه بسیار متفاوتی دارند. با کمی‌تخیل، می‌توان به آسانی اهمیت داشتن نورون‌های مختلف با این انواع مختلف ویژگی‌های پاسخ را برای انجام عملکردهای بسیار متنوع سیستم عصبی درک کرد.

برخی از ویژگی‌های خاص انتقال سیناپسی

خستگی ناشی از انتقال سیناپسی

هنگامی‌که سیناپس‌های تحریکی به طور مکرر با سرعت سریع تحریک می‌شوند، تعداد تخلیه توسط نورون پس سیناپسی در ابتدا بسیار زیاد است، اما سرعت شلیک به تدریج در میلی ثانیه یا ثانیه کاهش می‌یابد. این خستگی ناشی از انتقال سیناپسی نامیده می‌شود.

خستگی یکی از ویژگی‌های بسیار مهم عملکرد سیناپسی است زیرا زمانی که نواحی سیستم عصبی بیش از حد برانگیخته می‌شوند، خستگی باعث می‌شود پس از مدتی این تحریک پذیری اضافی را از دست بدهند. به عنوان مثال، خستگی احتمالاً مهم‌ترین وسیله‌ای است که به وسیله آن تحریک پذیری بیش از حد مغز در طول یک حمله صرع در نهایت فروکش می‌کند تا تشنج متوقف شود. بنابراین، ایجاد خستگی یک مکانیسم محافظتی در برابر فعالیت بیش از حد عصبی است. این موضوع در توضیح مدارهای عصبی بازتابنده در فصل ۴۶ بیشتر مورد بحث قرار گرفته است.

مکانیسم خستگی عمدتاً فرسودگی یا فرسودگی جزئی ذخایر ماده فرستنده در پایانه‌های پیش سیناپسی است. پایانه‌های تحریکی در بسیاری از نورون‌ها می‌توانند فرستنده تحریکی کافی را ذخیره کنند تا تنها حدود ۱۰۰۰۰ پتانسیل عمل ایجاد کند، و فرستنده می‌تواند تنها در چند ثانیه تا چند دقیقه تحریک سریع خسته شود. بخشی از فرآیند خستگی احتمالاً از دو عامل دیگر نیز ناشی می‌شود: (۱) غیرفعال شدن پیشرونده بسیاری از گیرنده‌های غشای پس سیناپسی و (۲) توسعه آهسته غلظت‌های غیرطبیعی یون‌ها در داخل سلول عصبی پس سیناپسی.

اثر اسیدوز یا آلکالوز بر انتقال سیناپسی

اکثر نورون‌ها به تغییرات pH مایعات بینابینی اطراف بسیار پاسخ می‌دهند. به طور معمول آلکالوز تحریک پذیری نورون‌ها را تا حد زیادی افزایش می‌دهد. به عنوان مثال، افزایش pH خون شریانی از ۷.۴ نرمال به ۷.۸ تا ۸.۰ اغلب به دلیل افزایش تحریک پذیری برخی یا همه نورون‌های مغزی باعث تشنج‌های صرع مغزی می‌شود. این را می‌توان به‌خوبی با درخواست از فردی که مستعد تشنج‌های صرع است، به خوبی نشان داد. تنفس بیش از حد دی اکسید کربن را از بین می‌برد و بنابراین PH خون را به طور لحظه ای افزایش می‌دهد، اما حتی این زمان کوتاه اغلب می‌تواند حمله صرع را تسریع کند.

برعکس، اسیدوز فعالیت نورون‌ها را به شدت کاهش می‌دهد. کاهش pH از ۷.۴ به زیر ۷.۰ معمولاً باعث حالت کما می‌شود. به عنوان مثال، در اسیدوز دیابتی یا اورمیک بسیار شدید، کما تقریبا همیشه ایجاد می‌شود.

اثر هیپوکسی بر انتقال سیناپسی

تحریک پذیری عصبی نیز به شدت به تامین کافی اکسیژن وابسته است. قطع اکسیژن تنها برای چند ثانیه می‌تواند باعث تحریک ناپذیری کامل برخی از نورون‌ها شود. این امر زمانی مشاهده می‌شود که جریان خون مغز به طور موقت قطع می‌شود زیرا در عرض ۳ تا ۷ ثانیه، فرد بیهوش می‌شود.

تأثیر داروها بر انتقال سیناپسی

بسیاری از داروها برای افزایش تحریک پذیری نورون‌ها و برخی دیگر برای کاهش تحریک پذیری شناخته شده اند. برای مثال، کافئین، تئوفیلین و تئوبرومین که به ترتیب در قهوه، چای و کاکائو یافت می‌شوند، همگی تحریک‌پذیری نورون‌ها را افزایش می‌دهند، احتمالاً با کاهش آستانه تحریک نورون‌ها.

استریکنین یکی از شناخته شده ترین عواملی است که باعث افزایش تحریک پذیری نورون‌ها می‌شود. با این حال، این کار را با کاهش آستانه تحریک نورون‌ها انجام نمی‌دهد. در عوض، از عملکرد برخی از مواد فرستنده معمولاً بازدارنده، به ویژه اثر مهاری گلیسین در نخاع، جلوگیری می‌کند. بنابراین، اثرات فرستنده‌های تحریکی بسیار زیاد می‌شود و نورون‌ها چنان برانگیخته می‌شوند که به سرعت تخلیه می‌شوند و در نتیجه دچار اسپاسم شدید عضلانی می‌شوند.

اکثر داروهای بیهوشی آستانه غشای عصبی را برای تحریک افزایش می‌دهند و در نتیجه انتقال سیناپسی را در بسیاری از نقاط سیستم عصبی کاهش می‌دهند. از آنجایی که بسیاری از بی حس کننده‌ها به ویژه محلول در چربی هستند، استدلال شده است که برخی از آنها ممکن است ویژگی‌های فیزیکی غشاهای عصبی را تغییر دهند و آنها را کمتر به عوامل تحریک کننده پاسخ دهند.

تاخیر سیناپسی

در طول انتقال یک سیگنال عصبی از یک نورون پیش سیناپسی به یک نورون پس سیناپسی، زمان مشخصی در فرآیند (۱) تخلیه ماده فرستنده توسط پایانه پیش سیناپسی، (۲) انتشار فرستنده به نورون پس سیناپسی صرف می‌شود. غشاء، (۳) عمل فرستنده بر روی گیرنده غشا، (۴) عمل گیرنده برای افزایش نفوذپذیری غشاء، و (۵) انتشار سدیم به داخل برای بالا بردن پتانسیل پس سیناپسی تحریکی به سطح کافی برای برانگیختن یک عمل پتانسیل. حداقل مدت زمان لازم برای انجام همه این رویدادها، حتی زمانی که تعداد زیادی سیناپس تحریکی به طور همزمان تحریک می‌شوند، حدود ۰.۵ میلی ثانیه است. این تاخیر سیناپسی نامیده می‌شود. فیزیولوژیست‌های اعصاب می‌توانند حداقل زمان تأخیر بین یک رگبار ورودی از تکانه‌ها به مجموعه‌ای از نورون‌ها و رگبار خروجی متعاقب آن را اندازه‌گیری کنند. با اندازه گیری زمان تاخیر، می‌توان تعداد نورون‌های سری را در مدار تخمین زد. 

کتاب درسی فیزیولوژی پزشکی گایتون و‌هال، ویرایش دوازدهم فصل ۴۵

---

---

---

---

کلیک کنید «بیبلیوگرافی: فهرست کتب مربوطه»

Alberini C.M. Transcription factors in long-term memory and synaptic plasticity. Physiol Rev. ۲۰۰۹;۸۹:۱۲۱.

Bloodgood B.L., Sabatini B.L. Regulation of synaptic signalling by postsynaptic, non-glutamate receptor ion channels. J Physiol. ۲۰۰۸;۵۸۶:۱۴۷۵.

Ben-Ari Y., Gaiarsa J.L., Tyzio R., et al. GABA: a pioneer transmitter that excites immature neurons and generates primitive oscillations. Physiol Rev. ۲۰۰۷;۸۷:۱۲۱۵.

Boehning D., Snyder S.H. Novel neural modulators. Annu Rev Neurosci. ۲۰۰۳;۲۶:۱۰۵.

Brasnjo G., Otis T.S. Glycine transporters not only take out the garbage, they recycle. Neuron. ۲۰۰۳;۴۰:۶۶۷.

Conde C., Cáceres A. Microtubule assembly, organization and dynamics in axons and dendrites. Nat Rev Neurosci. ۲۰۰۹;۱۰:۳۱۹.

Dalva M.B., McClelland A.C., Kayser M.S. Cell adhesion molecules: signalling functions at the synapse. Nat Rev Neurosci. ۲۰۰۷;۸:۲۰۶.

Deeg K.E. Synapse-specific homeostatic mechanisms in the hippocampus. J Neurophysiol. ۲۰۰۹;۱۰۱:۵۰۳.

Engelman H.S., MacDermott A.B. Presynaptic inotropic receptors and control of transmitter release. Nat Rev Neurosci. ۲۰۰۴;۵:۱۳۵.

Haines D.E., Lancon J.A. Review of Neuroscience. New York: Churchill Livingstone, 2003.

Jacob T.C., Moss S.J., Jurd R. GABA(A) receptor trafficking and its role in the dynamic modulation of neuronal inhibition. Nat Rev Neurosci. ۲۰۰۸;۹(۵):۳۳۱-۳۴۳. May

Kandel E.R. The molecular biology of memory storage: a dialogue between genes and synapses. Science. ۲۰۰۱;۲۹۴:۱۰۳۰.

Kandel E.R., Schwartz J.H., Jessell T.M. Principles of Neural Science, ed 4. New York: McGraw-Hill, 2000.

Kerchner G.A., Nicoll R.A. Silent synapses and the emergence of a postsynaptic mechanism for LTP. Nat Rev Neurosci. ۲۰۰۸;۹:۸۱۳.

Klein R. Bidirectional modulation of synaptic functions by Eph/ephrin signaling. Nat Neurosci. ۲۰۰۹;۱۲:۱۵.

Lisman J.E., Raghavachari S., Tsien R.W. The sequence of events that underlie quantal transmission at central glutamatergic synapses. Nat Rev Neurosci. ۲۰۰۷;۸:۵۹۷.

Magee J.C. Dendritic integration of excitatory synaptic input. Nat Rev Neurosci. ۲۰۰۰;۱:۱۸۱.

Migliore M., Shepherd G.M. Emerging rules for the distributions of active dendritic conductances. Nat Rev Neurosci. ۲۰۰۲;۳:۳۶۲.

Muller D., Nikonenko I. Dynamic presynaptic varicosities: a role in activity-dependent synaptogenesis. Trends Neurosci. ۲۰۰۳;۲۶:۵۷۳.

Prast H., Philippu A. Nitric oxide as modulator of neuronal function. Prog Neurobiol. ۲۰۰۱;۶۴:۵۱.

Reid C.A., Bekkers J.M., Clements J.D. Presynaptic Ca^۲+ channels: a functional patchwork. Trends Neurosci. ۲۰۰۳;۲۶:۶۸۳.

Robinson R.B., Siegelbaum S.A. Hyperpolarization-activated cation currents: from molecules to physiological function. Annu Rev Physiol. ۲۰۰۳;۶۵:۴۵۳.

Ruff R.L. Neurophysiology of the neuromuscular junction: overview. Ann N Y Acad Sci. ۲۰۰۳;۹۹۸:۱.

Schmolesky M.T., Weber J.T., De Zeeuw C.I., et al. The making of a complex spike: ionic composition and plasticity. Ann N Y Acad Sci. ۲۰۰۲;۹۷۸:۳۵۹.

Semyanov A., Walker M.C., Kullmann D.M., et al. Tonically active GABA A receptors: modulating gain and maintaining the tone. Trends Neurosci. ۲۰۰۴;۲۷:۲۶۲.

Sjöström P.J., Rancz E.A., Roth A., et al. Dendritic excitability and synaptic plasticity. Physiol Rev. ۲۰۰۸;۸۸:۷۶۹.

Spruston N. Pyramidal neurons: dendritic structure and synaptic integration. Nat Rev Neurosci. ۲۰۰۸;۹:۲۰۶.

Williams S.R., Wozny C., Mitchell S.J. The back and forth of dendritic plasticity. Neuron. ۲۰۰۷;۵۶:۹۴۷.

Zucker R.S., Regehr W.G. Short-term synaptic plasticity. Annu Rev Physiol. ۲۰۰۲;۶۴:۳۵۵.

---