Hopp til innhold

Fagstoff

Overføring av nervesignaler i synapser

Et menneske blir født med omkring 130 milliarder nerveceller. Hver av disse har svært mange forbindelser til andre celler. Disse kontaktpunktene kalles synapser. Her får du se hvordan nervesignaler overføres fra en nervecelle til en annen via synapser.

Synapser

En synapse er kontaktpunktet mellom en nervecelle og en annen nervecelle, en muskelcelle eller en kjertelcelle. Synapse består av en akson-ende, en mottakercelle og spalten mellom disse. Spalten er ikke mer enn 20 nm bred (1 nm = 10-9 m).

En synapse sett gjennom et elektronmikroskop. Nervecellene er grønne, mitokondriene er blå, og signalstoffene er røde. Mikroskopfoto.

Nerveimpulsen

Nervempulsen passerer synapsen ved hjelp av signalstoffer som kalles . Disse kan virke enten stimulerende eller hemmende.

Når nerveimpulsen når akson-enden, vil endring i spenningen (aksjonspotensialet) føre til at vesikler med transmitterstoffer beveger seg mot cellemembranen. Der tømmer vesiklene innholdet sitt i synapsespalten ved .

Transmittermolekylene binder seg til reseptorer på mottakercellen, slik at ionekanaler åpner seg. Det utløser en ionevandring, noe som gjør at membranpotensialet endrer seg i mottakercellen. Denne overføringen av impulser går lynraskt mellom nervecellene.

Utsnitt av området der to nerveceller møtes. Små sirkler overføres fra den ene nervecelle til den andre. Illustrasjon.

Visste du at …?

  • Enkelte nerveceller har så mange som 80 000 synapser.

  • En nerveimpuls kan ha en hastighet på opptil 350 km/t.

  • Hjernen har mellom 100 milliarder og 1 billion nerveceller (1,0 ·1012).

  • Hvis alle nerveceller i kroppen legges etter hverandre, blir lengden til sammen ca. 100 mil.

Flere faguttrykk som brukes om det samme

Transmittere, transmitterstoffer, nevrotransmittere, transmittersubstans og signalstoffer.

Det finnes mange typer transmittere som enten hemmer eller fremmer/stimulerer formidling av nerveimpulser.

Signaloverføring trinn for trinn

I videoen nedenfor er det en type transmitterstoff som kalles (uttale: asetylkol'in). Enzymet som bryter ned denne transmitteren, kalles acetylkolinesterase.

Overføringen av det elektriske nervesignalet går svært raskt og skjer i flere trinn:

  1. En nerveimpuls løper langs aksonet og når fram til akson-enden.

  2. Nerveimpulsen endrer spenningen. Det gjør at spenningsregulerte kalsiumkanaler i akson-endens cellemembran åpner seg og Ca2+-ioner diffunderer inn i akson-enden.
  3. Når konsentrasjonen av Ca2+-ioner i akson-enden øker, føres vesikler med transmittere mot cellemembranen, der de tømmer innholdet sitt ved .
  4. I synapsespalten vil transmittere diffundere over til mottakercellen.
  5. Transmitterne binder seg til reseptorregulerte ionekanaler som åpner seg, slik at ioner (for eksempel Na+) diffunderer inn.

  6. Dette fører til at spenningen (membranpotensialet) i mottakercellen forandrer seg. Signalet er dermed formidlet, og nerveimpulsen brer seg videre i mottakercellen.

  7. til nervecellene gjennom egne transportkanaler etter at impulsen har gått. En del av transmitterstoffene brytes også ned av enzymer og gjenbrukes senere, mens noen går tapt fra synapsespalten.
    Fjerning av transmittere er viktig for å unngå at nerveimpulsene løper løpsk og fører til kramper.
Forstørrelse av kontaktpunktet mellom to nerveceller der signaler overføres. Illustrasjon.

Stimulerende og hemmende transmittere

Det finnes mange ulike transmittere. Stimulerende transmittere gjør at ionekanaler i cellemembranen åpner seg, slik at positive ioner som Na+ diffunderer inn i cellen. Dette øker membranpotensialet opp mot terskelverdien, slik at en impuls kan gå.

Acetylkolin, glutamat og noradrenalin er eksempler på stimulerende transmittere.
Ionene diffunderer inn i mottakercellen, slik at impulser sendes så lenge de stimulerende transmitterne er bundet til reseptorene på ionekanalene.

Signalstoffet acetylkolin. Molekylmodell.

Enzymer i synapsespalten bryter ned transmitterstoffene og stopper dermed signalet. Enzymet acetylkolinesterase spalter acetylkolin til acetyl + kolin. Acetyl og kolin kan senere gjenbrukes når stoffene reabsorberes og kobles sammen igjen i vesikler i akson-enden.

Hemmende transmittere har den motsatte virkningen. Et vanlig eksempel er GABA, som får Cl- til å diffundere inn i mottakercellen og K+ til å diffundere ut. Dermed havner membranpotensialet under terskelverdien, slik at det ikke går noen impuls. GABA er en av mange medisiner som blir brukt mot epileptiske anfall.

Kontroll av nerveimpulser

To nervetråder danner synapser på overflaten av en nervecelle (dendritt). Fibrene forgreiner seg før de danner synapsene som vises som hevelser på enden. Mikroskopfoto.

Stimulerende og hemmende transmittere virker oftest sammen og avgjør om nervesignaler skal sendes, og hvor mange impulser som skal sendes.

For at en nervecelle skal aktiveres, trengs det vanligvis samtidig aktivitet i flere av synapsene på en gitt mottakercelle. Aktivitet i en synapse fører vanligvis bare til en liten forandring av membranpotensialet. Det er altså viktig at nok transmittere binder seg til reseptorene for at membranpotensialet skal nå terskelverdien og impulsen skal bli sendt.

Alle nerveimpulser har samme styrke, men siden de har ulik frekvens (antall nerveimpulser per sekund), vil signalene oppleves forskjellig.

Mange av legemidlene som brukes i behandling av nevrologiske og psykiske sykdommer, påvirker formidlingen av signaler i synapser på ulike måter.

Tenk gjennom

  • Hva vil skje hvis transmittere ikke brytes ned eller reabsorberes etter at en impuls har gått?

  • Hva skjer hvis både hemmende og stimulerende transmitterstoffer tømmes samtidig fra flere synapser på samme cellelegeme?

  • Kan du gi eksempler på situasjoner det bare trengs noen få nerveimpulser per sekund, og situasjoner der det trengs et høyt antall impulser per sekund for at noe skal skje?

Oppgave

Kilder

Hassel, B. (2020, 11. mai). Nevrotransmittere. I Store medisinske leksikon. Hentet 22. mars 2022 fra https://sml.snl.no/nevrotransmittere

Jansen, J. K. S. & Glover, J. (2021, 16. august). Synapse. I Store medisinske leksikon. Hentet 22. mars 2022 fra https://sml.snl.no/synapse

Relatert innhold

CC BY-SASkrevet av Kristin Bøhle.
Sist faglig oppdatert 27.05.2022

Læringsressurser

Nervesystemet