Overføring av nervesignal i synapsar

Ein synapse er kontaktpunktet mellom ei nervecelle og ei anna nervecelle, ei muskelcelle eller ei kjertelcelle. Synapsen består av ein akson-ende, ei mottakarcelle og spalta mellom desse. Spalta er ikkje meir enn 20 nm brei (1 nm = 10^-9 m).

Opne bilete i eit nytt vindauge

CC BY-NC

Bilete: Science Photo Library, NTB scanpix

Nerveimpulsen passerer synapsen ved hjelp av signalstoff som blir kalla transmitterar. Desse kan verke anten stimulerande eller hemmande.

Når nerveimpulsen når akson-enden, vil endring i spenninga (aksjonspotensialet) føre til at vesiklar med transmitterstoff beveger seg mot cellemembranen. Der tømmer vesiklane innhaldet sitt i synapsespalta ved eksocytose.

Transmittermolekyla bind seg til reseptorar på mottakarcella, slik at ionekanalar opnar seg. Det utløyser ei ionevandring, noko som gjer at membranpotensialet endrar seg i mottakarcella. Denne overføringa av impulsar går lynraskt mellom nervecellene.

Opne bilete i eit nytt vindauge

CC BY-NC-SA

Bilete: Camilla Øvstebø / Biorender

I videoen nedanfor er det ein type transmitterstoff som blir kalla acetylkolin (uttale: asetylkol'in). Enzymet som bryt ned denne transmitteren, blir kalla acetylkolinesterase.

Overføringa av det elektriske nervesignalet går svært raskt og skjer i fleire trinn:

1. Ein nerveimpuls spring langs aksonet og når fram til akson-enden.

2. Nerveimpulsen endrar spenninga. Det gjer at spenningsregulerte kalsiumkanalar i cellemembranen på akson-enden opnar seg og Ca²⁺-ion diffunderer inn i akson-enden.
3. Når konsentrasjonen av Ca²⁺-ion i akson-enden aukar, blir vesiklar med transmitterar førte mot cellemembranen, der dei tømmer innhaldet sitt ved eksocytose.
4. I synapsespalta vil transmitterar diffundere over til mottakarcella.

5. Transmitterane bind seg til reseptorregulerte ionekanalar som opnar seg, slik at ion (til dømes Na⁺) diffunderer inn.

6. Dette fører til at spenninga (membranpotensialet) i mottakarcella forandrar seg. Signalet er dermed formidla, og nerveimpulsen breier seg vidare i mottakarcella.

7. Transmitterar blir reabsorberte til nervecellene gjennom eigne transportkanalar etter at impulsen har gått. Ein del av transmitterstoffa blir òg brotne ned av enzym og seinare brukte på nytt, mens nokre går tapt frå synapsespalta.
   Fjerning av transmitterar er viktig for å unngå at nerveimpulsane løper løpsk og fører til krampar.

Det finst mange ulike transmitterar. Stimulerande transmitterar gjer at ionekanalar i cellemembranen opnar seg, slik at positive ion som Na⁺ diffunderer inn i cella. Dette aukar membranpotensialet opp mot terskelverdien, slik at ein impuls kan gå.

Acetylkolin, glutamat og noradrenalin er døme på stimulerande transmitterar.
Iona diffunderer inn i mottakarcella, slik at impulsar blir sende så lenge dei stimulerande transmitterane er bundne til reseptorane på ionekanalane.

CC BY-NC

Bilete: Science Photo Library, NTB scanpix

Enzym i synapsespalta bryt ned transmitterstoffa og stoppar dermed signalet. Enzymet acetylkolinesterase spaltar acetylkolin til acetyl + kolin. Acetyl og kolin kan seinare brukast på nytt når stoffa blir reabsorberte og kopla saman igjen i vesiklar i akson-enden.

Hemmande transmitterar har den motsette verknaden. Eit vanleg døme er GABA, som får Cl^- til å diffundere inn i mottakarcella og K⁺ til å diffundere ut. Dermed hamnar membranpotensialet under terskelverdien, slik at det ikkje går nokon impuls. GABA er ein av mange medisinar som blir brukte mot epileptiske anfall.

Kontroll av nerveimpulsar

Opne bilete i eit nytt vindauge

CC BY-NC

Bilete: Science Photo Library

Stimulerande og hemmande transmitterar verkar oftast saman og avgjer om nervesignal skal sendast, og kor mange impulsar som skal sendast.

For at ei nervecelle skal aktiverast, trengst det vanlegvis samtidig aktivitet i fleire av synapsane på ei gitt mottakarcelle. Aktivitet i ein synapse fører vanlegvis berre til ei lita forandring av membranpotensialet. Det er altså viktig at nok transmitterar bind seg til reseptorane for at membranpotensialet skal nå terskelverdien og impulsen skal bli send.

Alle nerveimpulsar har same styrke, men sidan dei har ulik frekvens (talet på nerveimpulsar per sekund), vil signala opplevast ulikt.

Mange av legemidla som blir brukte i behandling av nevrologiske og psykiske sjukdommar, påverkar formidlinga av signal i synapsar på ulike måtar.