سیناپس‌های تحریکی و بازداری

6 مفهوم در این درس

آزمونک سریع

با چند پرسش تصادفی، آمادگی‌ات را بسنج

در حال آماده‌سازی آزمونک…

ساختار و کارکرد سیناپس‌ها

تعریف و ساختار سیناپس شیمیایی

سیناپس به عنوان محل اتصال و ارتباط پایانه یک نورون با سلول دیگر (اعم از نورون، سلول ماهیچه‌ای یا سلول ترشحی غده) تعریف می‌شود. این ساختار حیاتی، امکان انتقال پیام‌های عصبی و پتانسیل فعالیت را در دستگاه عصبی فراهم می‌کند. سیناپس‌ها به طور کلی به دو دسته اصلی شیمیایی و الکتریکی تقسیم می‌شوند. در ساختار سیناپس‌های شیمیایی، یک فاصله فیزیکی ظریف به نام شیار سیناپسی وجود دارد که غشای پیش‌سیناپسی را از غشای پس‌سیناپسی جدا می‌کند. پهنای این شیار معمولاً بین ۱۰۰ تا ۵۰۰ آنگستروم است. غشای پایانه پیش‌سیناپسی دارای مناطق ضخیم و ویژه‌ای به نام منطقه فعال است که در آن، حباب‌های سیناپسی حاوی ناقل‌های عصبی به صورت ردیف‌های دوتایی قرار گرفته‌اند. این حباب‌ها با رسیدن پتانسیل عمل، به غشای پیش‌سیناپسی متصل شده و محتوای خود را در شیار آزاد می‌کنند. در سوی دیگر، غشای زیرسیناپسی در بخش پس‌سیناپسی قرار دارد که به علت تفاوت‌های کارکردی و ساختاری و حضور متراکم پذیرنده‌ها، از سایر بخش‌های غشای پس‌سیناپسی ضخیم‌تر است.

انتقال پیام در سیناپس‌های شیمیایی همواره یک‌طرفه و همراه با خستگی سیناپسی است، در حالی که سیناپس‌های الکتریکی پیام را به صورت دوطرفه، با سرعت بالا و بدون خستگی منتقل می‌کنند.

ویژگی‌های سیناپس الکتریکی و مقایسه با نوع شیمیایی

برخلاف سیناپس‌های شیمیایی که در آن‌ها پیام عصبی با آزادسازی مواد شیمیایی و به صورت یک‌طرفه (همواره از پایانه آکسون پیش‌سیناپسی به سمت غشای پس‌سیناپسی) منتقل می‌شود، سیناپس‌های الکتریکی سازوکار بسیار متفاوتی دارند. در سیناپس‌های الکتریکی، سلول‌ها ارتباط فیزیکی بسیار نزدیکی با یکدیگر دارند و پهنای شیار بین آن‌ها تنها حدود ۲ میلی‌میکرون (معادل ۳.۵ نانومتر) است. در این نوع سیناپس، جابه‌جایی جریان یون‌ها بدون نیاز به واسطه شیمیایی و مستقیماً از طریق مجراهای پروتئینی اختصاصی به نام اتصال دریچه‌دار بین دو سلول صورت می‌گیرد. عبور پیام از غشای دو طبقه لیپیدی انجام نمی‌شود، بلکه دقیقاً از همین مجراها عبور می‌کند. این ویژگی باعث می‌شود هدایت پیام در سیناپس الکتریکی دوطرفه و با سرعت بسیار بالا انجام گیرد. علاوه بر این، سیناپس‌های الکتریکی بر خلاف سیناپس‌های شیمیایی، دچار پدیده خستگی سیناپسی نمی‌شوند. با وجود این مزایا، سیناپس‌های الکتریکی در بدنه پستانداران بسیار نادر هستند و بخش عمده انتقال پیام در دستگاه عصبی انسان از طریق سیناپس‌های شیمیایی صورت می‌گیرد. همچنین سیناپس‌های الکتریکی برخلاف نوع شیمیایی که می‌توانند تحریکی یا بازدارنده باشند، فقط اثر تحریکی اعمال می‌کنند.

ویژگیسیناپس شیمیاییسیناپس الکتریکی
پهنای شیار۱۰۰ تا ۵۰۰ آنگستروم۲ میلی‌میکرون
جهت هدایتیک‌طرفهدوطرفه
خستگیداردندارد
نوع اثرتحریکی یا بازدارندهفقط تحریکی

واژگان کلیدی

سیناپس
محل اتصال و ارتباط پایانه یک نورون با سلول دیگر که امکان انتقال پتانسیل فعالیت را فراهم می‌کند.
شیار سیناپسی
فاصله فیزیکی ظریف بین غشای پیش‌سیناپسی و پس‌سیناپسی در سیناپس‌های شیمیایی با پهنای ۱۰۰ تا ۵۰۰ آنگستروم.
اتصال دریچه‌دار
مجرای پروتئینی اختصاصی در سیناپس‌های الکتریکی که جابه‌جایی مستقیم جریان یون‌ها را بدون نیاز به واسطه شیمیایی ممکن می‌سازد.
منطقه فعال
بخش‌های ضخیم غشای پیش‌سیناپسی که حباب‌های سیناپسی به صورت ردیف‌های دوتایی در آن آرایش یافته‌اند.

اشتباه‌های رایج

  • اشتباه است که تصور شود تکانه‌های عصبی در سیناپس‌های الکتریکی می‌توانند به صورت دوطرفه بین پیش‌سیناپس و پس‌سیناپس حرکت کنند؛ در هر دو نوع سیناپس الکتریکی و شیمیایی، تکانه‌ها همواره از سمت پیش‌سیناپسی به سمت پس‌سیناپسی هدایت می‌شوند، اگرچه ساختار سیناپس الکتریکی امکان هدایت دوطرفه پیام را فراهم می‌کند.
  • برخلاف تصور رایج، سیناپس‌های الکتریکی در پستانداران بسیار نادر هستند و عمده انتقال پیام در سیستم عصبی آن‌ها به صورت شیمیایی است.
  • نباید فرض کرد غشای زیرسیناپسی به دلیل تفاوت در ساختار نازک‌تر از بقیه غشای پس‌سیناپسی است؛ این غشاء برعکس قطورتر و ضخیم‌تر است.
  • عبور یون‌ها در سیناپس الکتریکی از لایه دوطبقه لیپیدی غشاء رخ نمی‌دهد، بلکه از طریق مجراهای پروتئینی اختصاصی انجام می‌گیرد.

جمع‌بندی این مفهوم

  • سیناپس محل اتصال پایانه نورون با سلول دیگر است که امکان انتقال پتانسیل فعالیت را برقرار می‌کند.
  • سیناپس‌های شیمیایی دارای شیار سیناپسی با پهنای ۱۰۰ تا ۵۰۰ آنگستروم بوده و پیام را به شکل یک‌طرفه هدایت می‌کنند.
  • سیناپس‌های الکتریکی دارای پهنای شیار بسیار کم (حدود ۲ میلی‌میکرون) بوده و پیام را از طریق اتصالات دریچه‌دار منتقل می‌سازند.
  • سیناپس‌های الکتریکی فاقد خستگی سیناپسی بوده و انتقال پیام در آن‌ها سریع، دوطرفه و صرفاً از نوع تحریکی است.
  • در پستانداران، سیناپس‌های الکتریکی بسیار به ندرت مشاهده شده و اکثر ارتباطات عصبی از نوع شیمیایی است.

نکتهٔ تکمیلی

جالب است بدانید که سیناپس‌های الکتریکی در مغز ما مثل «بزرگراه‌های بدون مانع» عمل می‌کنند. این سیناپس‌ها در بخش‌هایی از مغز که نیاز به پاسخ‌های فوق‌العاده سریع و هماهنگ دارند (مثل ماهیچه‌های کنترل‌کننده حرکات چشم یا مسیرهای دفاعی فرار در حیوانات) یافت می‌شوند. از آنجا که هیچ تاخیر شیمیایی برای آزاد شدن ناقل عصبی وجود ندارد، سلول‌ها می‌توانند به صورت همزمان تحریک شوند؛ گویی همگی یک سلول واحد هستند!

صفحه محرکه عصبی ماهیچه‌ای و خرده‌پتانسیل‌ها

ساختار صفحه محرکه عصبی ماهیچه‌ای

صفحه محرکه عصبی ماهیچه‌ای یک نمونه ویژه و بسیار مهم از سیناپس شیمیایی است که ارتباط بین پایانه آکسون حرکتی برخاسته از نخاع شوکی و تار ماهیچه‌ای را برقرار می‌سازد. آکسون سلول‌های عصبی حرکتی که با ماهیچه‌های اسکلتی ارتباط دارند، از طریق ریشه شکمی نخاع شوکی را ترک می‌کنند. با رسیدن پتانسیل عمل به پایانه پیش‌سیناپسی، حباب‌های سیناپسی موجود در صفحه محرکه تحریک شده و نه تنها ناقل عصبی استیل‌کولین را آزاد می‌کنند، بلکه به رهاسازی پروتئین و نوکلئوتید نیز مبادرت می‌ورزند. این مواد به درون شیار سیناپسی رها شده و بر غشای زیرسیناپسی اثر می‌گذارند. اثر استیل‌کولین بر غشای زیرسیناپسی سبب افزایش قابلیت هدایت غشاء برای کاتیون‌های سدیم و پتاسیم می‌شود که این امر به دپلاریزاسیون و پدید آمدن پتانسیل صفحه محرکه می‌انجامد. مدت زمان افزایش پتانسیل صفحه محرکه بسیار کوتاه و حدود ۱ تا ۲ میلی‌ثانیه است، در حالی که کاهش پتانسیل و بازگشت به حالت آرامش طولانی‌تر بوده و بین ۵ تا ۲۰ میلی‌ثانیه به طول می‌انجامد. دامنه این پتانسیل با فاصله گرفتن از صفحه محرکه کاهش می‌یابد؛ به طوری که هر چه فاصله محل ثبت از صفحه محرکه (در طول تار ماهیچه‌ای) بیشتر شود، دامنه پتانسیل کمتر و تغییرات آن کندتر می‌شود.

یکسان بودن دامنه تمامی خرده‌پتانسیل‌های صفحه محرکه ثابت می‌کند که انتقال‌دهنده عصبی استیل‌کولین به صورت واحدهای بسته‌بندی‌شده و کوانتومی آزاد می‌شود.

مکانیسم ترشح کوانتومی و خرده‌پتانسیل‌ها

در غشای زیرسیناپسی (بخش پس‌سیناپسی)، نوسانات الکتریکی کوچکی به نام خرده‌پتانسیل صفحه محرکه ثبت می‌شود. این خرده‌پتانسیل‌ها فقط در غشای زیرسیناپسی پدید می‌آیند و دامنه تمامی آن‌ها با یکدیگر یکسان است. این یکنواختی دامنه نشان‌دهنده یک اصل فیزیولوژیکی مهم است: ایجاد خرده‌پتانسیل‌ها ناشی از آزاد شدن مقدار معین و مشخصی (کوانتوم) از استیل‌کولین است که در هر حباب سیناپسی ذخیره شده است. مجموع مقدار استیل‌کولینی که با تحریک یک پتانسیل عمل پیش‌سیناپسی در صفحه محرکه آزاد می‌شود، بسیار ناچیز و حدود ۱.۵ × ۱۰-۱۵ گرم است. برای بازسازی این ناقل عصبی، آنزیم کولین استیل ترانسفراز (ChAT) در جسم سلولی نورون حرکتی ساخته می‌شود و حدود ۱۰ روز طول می‌کشد تا از طریق جریان آکسونی به پایانه پیش‌سیناپسی برسد. همچنین، فرآیند تأمین کولین مورد نیاز به این صورت است که تقریباً نیمی از کولین از تجزیه و احیای قبلی استیل‌کولین در پایانه تأمین شده و مابقی آن از پلاسمای خون جذب می‌گردد.

هنگامی که پتانسیل صفحه محرکه ثبت می‌شود، با افزایش فاصله ثبت از نقطه اتصال عصب و ماهیچه، دامنه پتانسیل ضعیف‌تر شده و افت ولتاژ طولانی‌تری مشاهده می‌شود.

واژگان کلیدی

صفحه محرکه عصبی ماهیچه‌ای
سیناپس شیمیایی ویژه‌ای بین پایانه آکسون حرکتی نخاع و تار ماهیچه‌ای اسکلتی.
خرده‌پتانسیل صفحه محرکه
نوسانات ولتاژ کوچک و هم‌دامنه‌ای که در غشای زیرسیناپسی بر اثر رها شدن کوانتومی استیل‌کولین ایجاد می‌شوند.
کولین استیل ترانسفراز (ChAT)
آنزیم سازنده استیل‌کولین که در جسم سلولی نورون ساخته شده و طی ۱۰ روز به پایانه پیش‌سیناپسی انتقال می‌یابد.
آزاد شدن کوانتومی
رها شدن ناقل عصبی در قالب بسته‌هایی با مقدار معین و ثابت که در حباب‌های سیناپسی ذخیره شده‌اند.

اشتباه‌های رایج

  • اشتباه است اگر تصور شود صفحه محرکه نمونه‌ای از سیناپس الکتریکی است؛ این پایانه ساختار و عملکرد یک سیناپس شیمیایی را دارد.
  • برخی گمان می‌کنند حباب‌های سیناپسی صفحه محرکه فقط استیل‌کولین آزاد می‌کنند، در حالی که این حباب‌ها همراه با آن پروتئین و نوکلئوتید نیز رها می‌سازند.
  • به غلط تصور می‌شود مدت زمان کاهش پتانسیل غشاء در صفحه محرکه کوتاه‌تر از افزایش آن است؛ در واقع افزایش پتانسیل بسیار سریع (۱ تا ۲ میلی‌ثانیه) و کاهش آن طولانی‌تر (۵ تا ۲۰ میلی‌ثانیه) است.
  • نباید فرض کرد خرده‌پتانسیل صفحه محرکه در غشای پیش‌سیناپسی رخ می‌دهد؛ این پتانسیل تنها در غشای زیرسیناپسی (پس‌سیناپسی) پدید می‌آید.
  • این تصور که تمام کولین مورد نیاز پایانه پیش‌سیناپسی مستقیماً از پلاسمای خون جذب می‌شود نادرست است؛ نیمی از کولین مورد نیاز از بازجذب و تجزیه استیل‌کولین قبلی تأمین می‌شود.

جمع‌بندی این مفهوم

  • صفحه محرکه عصبی ماهیچه‌ای نوعی سیناپس شیمیایی بین آکسون حرکتی ریشه شکمی نخاع و تار ماهیچه‌ای است.
  • تحریک این صفحه موجب رهاسازی استیل‌کولین، پروتئین‌ها و نوکلئوتیدها و افزایش نفوذپذیری غشاء به سدیم و پتاسیم می‌شود.
  • تغییرات پتانسیل غشاء با افزایش فاصله ثبت از صفحه محرکه، کاهش دامنه یافته و روند کندتری به خود می‌گیرد.
  • خرده‌پتانسیل‌های صفحه محرکه با دامنه یکسان و منحصراً در غشای زیرسیناپسی پدید می‌آیند که گواه آزادسازی کوانتومی استیل‌کولین است.
  • سنتز استیل‌کولین متکی بر آنزیم کولین استیل ترانسفراز (ChAT) با انتقال آکسونی ۱۰ روزه و بازیافت نیمی از کولین در پایانه است.

نکتهٔ تکمیلی

جالب است بدانید که کشف خرده‌پتانسیل‌های صفحه محرکه و ماهیت کوانتومی آزاد شدن انتقال‌دهنده‌های عصبی، تحول بزرگی در فیزیولوژی اعصاب ایجاد کرد. این پدیده نشان می‌دهد که سیستم عصبی اطلاعات شیمیایی را نه به صورت جریان‌های پیوسته و سیال، بلکه در قالب «بسته‌های دیجیتالی» یا همان وزیکول‌ها ارسال می‌کند؛ درست مانند نحوه انتقال داده‌ها در اینترنت که به شکل بسته‌های داده (Packets) فرستاده می‌شوند!

استیل‌کولین: سنتز، مسیرها و داروشناسی

مسیرهای تولید و اثرات استیل‌کولین

استیل‌کولین یکی از مهم‌ترین ناقل‌های عصبی است که از واکنش بین ماده مغذی کولین (مشتق از تخریب چربی‌ها) و استات (اسید استیک) تولید می‌شود. اثرات این ناقل بر غشای زیرسیناپسی بسیار کوتاه‌مدت است و حدود ۱ تا ۲ میلی‌ثانیه طول می‌کشد؛ زیرا بلافاصله توسط آنزیم استیل‌کولین استراز (AChE) در شکاف سیناپسی تجزیه و غیرفعال می‌گردد. اثر استیل‌کولین در مغز انسان غالباً تحریکی است و سه مسیر کولینرژیک مهم آن عبارتند از: نورون‌های پل‌های خلفی-جانبی مغز که ویژگی‌های خواب همراه با حرکات سریع چشم (REM) را فعال می‌کنند؛ نورون‌های پیش‌مغز پایه که در فعال‌سازی قشر مخ و تسهیل یادگیری ادراکی نقش دارند؛ و نورون‌های بخش جداری میانی که به هیپوکامپ ختم شده و تشکیل خاطرات جدید را تسهیل می‌کنند. تخریب این نورون‌ها عامل اولیه آلزایمر است. بر اساس دیدگاه فلدبرگ، استیل‌کولین ناقل تمام آکسون‌هایی است که از دستگاه اعصاب مرکزی خارج می‌شوند. اثر نهایی استیل‌کولین به نوع پذیرنده بستگی دارد؛ برای مثال، استیل‌کولین آزاد شده از عصب دهم مغزی (واگ) با اتصال به گیرنده‌های قلبی، کانال‌های پتاسیم را باز کرده و با ایجاد بیش‌قطبی (هایپرپلاریزاسیون)، ضربان قلب را کاهش (بازداری) می‌دهد؛ در حالی که در عضلات اسکلتی اثر تحریکی دارد.

گیرندهمحل اصلیکانال یونیسرعت اثر
نیکوتینیعضله اسکلتیسدیمسریع
موسکارینیمغز و قلبپتاسیمکند

پذیرنده‌ها و داروشناسی سیستم کولینرژیک

گیرنده‌های استیل‌کولین به دو دسته نیکوتینی و موسکارینی تقسیم می‌شوند. تارهای عضله اسکلتی صرفاً دارای گیرنده‌های نیکوتینی هستند که کانال‌های سدیم را کنترل کرده و دپلاریزاسیون سریع ایجاد می‌کنند. در مقابل، در دستگاه اعصاب مرکزی هر دو نوع گیرنده وجود دارند، اما بیشتر آن‌ها از نوع موسکارینی هستند که عملکردی کندتر و بلندمدت‌تر دارند. داروشناسی این سیستم شامل عوامل متعددی است. سم بوتولونیوم با جلوگیری از آزاد شدن استیل‌کولین به عنوان یک آنتاگونیست عمل می‌کند، در حالی که زهر عنکبوت بیوه سیاه برعکس، موجب تحریک ترشح استیل‌کولین (آگونیست) می‌شود. در زمینه پذیرنده‌ها، داروی کورار آنتاگونیست گیرنده‌های نیکوتینی است. داروی آتروپین نیز به عنوان آنتاگونیست برگشت‌پذیر گیرنده‌های موسکارینی کُنش می‌کند. تزریق آنتاگونیست‌های موسکارینی مانند آتروپین یا اسکوپولامین به هیپوکامپ، با مهار این گیرنده‌ها فراموشی مشابه با بیماری آلزایمر ایجاد می‌کند.

تخریب نورون‌های استیل‌کولینرژیک در مغز عامل اصلی آلزایمر است؛ مهار گیرنده‌های موسکارینی هیپوکامپ با داروهایی مثل آتروپین، فراموشی مشابه آلزایمر ایجاد می‌کند.

واژگان کلیدی

استیل‌کولین استراز (AChE)
آنزیم مسئول تجزیه و غیرفعال‌سازی سریع استیل‌کولین در شکاف سیناپسی ظرف ۱ تا ۲ میلی‌ثانیه.
گیرنده‌های نیکوتینیک
گیرنده‌های سریع استیل‌کولین که در عضلات اسکلتی یافت می‌شوند و کانال‌های سدیم را کنترل می‌کنند.
گیرنده‌های موسکارینیک
گیرنده‌های کند و بلندمدت استیل‌کولین که عمدتاً در مغز و قلب یافت می‌شوند و کانال‌های پتاسیم را کنترل می‌کنند.
آنتاگونیست کولینرژیک
داروهایی مانند سم بوتولونیوم، کورار و آتروپین که با مهار ترشح یا اتصال استیل‌کولین، اثر آن را کاهش می‌دهند.

اشتباه‌های رایج

  • اشتباه است اگر تصور شود اثر استیل‌کولین آزاد شده در مغز غالباً بازدارنده است؛ این ناقل در مغز عمدتاً اثر تحریکی دارد.
  • برخی به غلط فرض می‌کنند ماهیچه‌های اسکلتی دارای هر دو نوع گیرنده نیکوتینی و موسکارینی هستند، در حالی که تارهای عضلانی اسکلتی صرفاً گیرنده نیکوتینی دارند.
  • نباید تصور کرد عملکرد گیرنده‌های موسکارینی سریع‌تر از نیکوتینی است؛ گیرنده‌های نیکوتینی بسیار سریع و کوتاه‌مدت و گیرنده‌های موسکارینی کند و بلندمدت عمل می‌کنند.
  • این باور که تحریک قلبی توسط عصب پنجم مغزی مهار می‌شود نادرست است؛ مهار قلب و کاهش ضربان آن توسط استیل‌کولین رها شده از عصب دهم مغزی (واگ) صورت می‌گیرد.
  • به اشتباه گمان می‌شود سم بوتولونیوم ترشح استیل‌کولین را تحریک می‌کند؛ این سم مانع آزاد شدن ناقل می‌شود، در حالی که زهر عنکبوت بیوه سیاه محرک آزاد شدن آن است.

جمع‌بندی این مفهوم

  • استیل‌کولین از کولین و استات سنتز شده و اثر آن در شکاف سیناپسی توسط آنزیم استیل‌کولین استراز طی ۱ تا ۲ میلی‌ثانیه خاتمه می‌یابد.
  • سه مسیر اصلی استیل‌کولین در مغز شامل پل‌های خلفی-جانبی (خواب REM)، پیش‌مغز پایه (یادگیری ادراکی) و جداری میانی (حافظه هیپوکامپ) است.
  • گیرنده‌های نیکوتینی عضلات اسکلتی، سریع و متصل به کانال سدیم هستند، در حالی که گیرنده‌های موسکارینی مغز و قلب، کندتر و متصل به کانال پتاسیم می‌باشند.
  • استیل‌کولین روی عضلات اسکلتی اثر تحریکی دارد اما ترشح آن از عصب دهم مغزی (واگ) بر قلب اثر بازداری و کاهش ضربان اعمال می‌کند.
  • داروهایی نظیر سم بوتولونیوم، کورار و آتروپین به عنوان آنتاگونیست، و زهر عنکبوت بیوه سیاه به عنوان آگونیست استیل‌کولین عمل می‌کنند.

نکتهٔ تکمیلی

جالب است بدانید که سم بوتولونیوم (که به عنوان یکی از کشنده‌ترین سم‌های جهان شناخته می‌شود و از آزاد شدن استیل‌کولین در ماهیچه‌ها جلوگیری کرده و باعث فلج عضلانی می‌شود)، امروزه در پزشکی و زیبایی کاربرد بسیار گسترده‌ای دارد. این سم همان ماده فعال در تزریق‌های «بوتاکس» است! پزشکان با تزریق مقادیر بسیار ناچیز و کنترل‌شده از این سم، فعالیت استیل‌کولین را در عضلات صورت به طور موقت مهار می‌کنند تا با فلج کردن خفیف این عضلات، از انقباض آن‌ها و ایجاد چین و چروک جلوگیری کنند.

پتانسیل‌های غشایی و مکانیسم‌های بازداری و تحریک پس‌سیناپسی

پتانسیل آرامش غشاء و پتانسیل‌های پس‌سیناپسی

در حالت استراحت یا آرامش نورون، بخش داخل‌سلولی دارای بار الکتریکی منفی نسبت به خارج سلول است که این اختلاف پتانسیل معمولاً حدود -۷۰ تا -۸۰ میلی‌ولت ثبت می‌شود. پتانسیل عمل همواره سبب غیرناقطبی شدن یا دپلاریزه شدن غشاء می‌گردد و هرگز حالت بیش‌قطبی (هایپرپلاریزه) در سلول شلیک‌کننده ایجاد نمی‌کند. با این حال، پتانسیل‌های پس‌سیناپسی که بر اثر اتصال ناقل‌های عصبی به گیرنده‌ها ایجاد می‌شوند، می‌توانند تحریکی یا بازدارنده باشند. پتانسیل پس‌سیناپسی تحریکی (EPSP) زمانی رخ می‌دهد که با ورود یون‌های مثبت سدیم به داخل سلول، پتانسیل آرامش غشای پس‌سیناپسی کاهش یافته (دپلاریزاسیون رخ می‌دهد) و وقوع پتانسیل عمل تسهیل می‌شود. برعکس، پتانسیل پس‌سیناپسی بازدارنده (IPSP) با خروج یون‌های پتاسیم از درون سلول یا ورود یون‌های منفی کلر به درون سلول رخ می‌دهد که منجر به هایپرپلاریزه شدن غشاء و افزایش آستانه تحریک می‌گردد. همچنین کانال‌های کلرید می‌توانند با عبور دادن یون‌های کلر، اثر تحریکی EPSPها را خنثی کنند. پتانسیل صفحه محرکه بر اثر فعالیت یک سیناپس پدید می‌آید، در حالی که EPSP در دستگاه عصبی معمولاً به فعالیت همزمان چندین سیناپس نیاز دارد. ورود یون کلسیم نیز در روند تحریکی به عنوان پیام‌رسان ثانویه عمل کرده و تغییرات زیست‌شیمیایی و فعال شدن آنزیم‌ها را در پی دارد. در نهایت، الکتروانسفالوگرام (EEG) برآیند همین پتانسیل‌های پس‌سیناپسی تحریکی و بازداری نورون‌های مغزی را از روی جمجمه ثبت می‌کند.

پتانسیل عمل همواره سلول را دپلاریزه (ناقطبی) می‌کند، اما پتانسیل‌های پس‌سیناپسی می‌توانند دپلاریزه‌کننده (EPSP) یا هایپرپلاریزه‌کننده (IPSP) باشند.

مکانیسم‌های بازداری پیش‌سیناپسی و پس‌سیناپسی

فرآیند مهار در دستگاه عصبی به دو شکل کلی پس‌سیناپسی و پیش‌سیناپسی انجام می‌گیرد. در بازداری پس‌سیناپسی، ترشح ناقل بازدارنده (مانند گلیسین یا گابا) موجب افزایش نفوذپذیری غشای پس‌سیناپسی به یون‌های پتاسیم و کلر شده که با ایجاد هایپرپلاریزاسیون، آستانه تحریک سلول بعدی را بالا برده و شلیک آن را مهار می‌کند. در این نوع بازداری، مدت جریان پتانسیل پدید آمده بستگی مستقیمی به دامنه موج تحریک ندارد. در مقابل، در بازداری پیش‌سیناپسی، مهار بدون تغییر در پتانسیل غشای پس‌سیناپسی رخ می‌دهد؛ به این صورت که یک سلول رابط عصبی، ناقل بازداری (به احتمال زیاد گابا) را بر روی پایانه پیش‌سیناپسی تحریکی آزاد کرده و با کاهش میزان آزادسازی ناقل از آن پایانه، اثر تحریکی را مهار می‌کند. در دستگاه اعصاب مرکزی جانوران مهره‌دار، نقش بازداری پس‌سیناپسی از نظر ساختاری و کاربردی بسیار مهم‌تر و گسترده‌تر از بازداری پیش‌سیناپسی است.

نوع پتانسیلجریان یونیتغییر ولتاژاحتمال شلیک
تحریکی (EPSP)ورود سدیم یا کلسیمدپلاریزاسیونافزایش
بازدارنده (IPSP)خروج پتاسیم یا ورود کلرهایپرپلاریزاسیونکاهش

واژگان کلیدی

پتانسیل آرامش غشاء
اختلاف پتانسیل الکتریکی غشاء در حالت استراحت نورون که در داخل سلول حدود -۷۰ تا -۸۰ میلی‌ولت نسبت به خارج است.
پتانسیل پس‌سیناپسی تحریکی (EPSP)
دپلاریزاسیون موضعی در غشای پس‌سیناپسی ناشی از ورود یون‌های سدیم که احتمال وقوع پتانسیل عمل را افزایش می‌دهد.
پتانسیل پس‌سیناپسی بازدارنده (IPSP)
هایپرپلاریزاسیون غشای پس‌سیناپسی ناشی از خروج پتاسیم یا ورود کلر که آستانه تحریک سلول را بالا برده و مانع شلیک می‌شود.
بازداری پیش‌سیناپسی
کاهش میزان رهایش ناقل عصبی تحریکی از پایانه پیش‌سیناپسی بدون تغییر در پتانسیل الکتریکی غشای پس‌سیناپسی.

اشتباه‌های رایج

  • اشتباه است اگر فرض شود داخل نورون در حالت استراحت نسبت به خارج دارای بار مثبت است؛ برعکس، داخل سلول بار منفی (حدود -۷۰ تا -۸۰ میلی‌ولت) دارد.
  • برخی گمان می‌کنند پتانسیل عمل می‌تواند غشا را بیش‌قطبی (هایپرپلاریزه) کند؛ پتانسیل عمل همواره دپلاریزه‌کننده است و این پتانسیل‌های پس‌سیناپسی هستند که می‌توانند هایپرپلاریزه یا دپلاریزه باشند.
  • به غلط تصور می‌شود در ایجاد IPSP، یون‌های پتاسیم وارد سلول می‌شوند؛ این پتانسیل با خروج یون‌های پتاسیم یا ورود یون‌های کلر به درون سلول پدید می‌آید.
  • نباید فرض کرد در سیستم اعصاب مرکزی مهره‌داران، اهمیت بازداری پیش‌سیناپسی بیشتر از بازداری پس‌سیناپسی است؛ بازداری پس‌سیناپسی نقش و اهمیت ساختاری بالاتری دارد.
  • این ادعا که در پتانسیل پس‌سیناپسی بازداری، مدت زمان جریان پتانسیل با دامنه موج تحریک تغییر می‌کند نادرست است؛ مدت جریان به دامنه موج بستگی ندارد.
  • اشتباه شایع دیگر این است که ناقل مهار پیش‌سیناپسی رها شده از سلول رابط را گلوتامات بدانند؛ این ناقل به احتمال زیاد گابا (GABA) است.

جمع‌بندی این مفهوم

  • پتانسیل آرامش نورون در داخل سلول حدود -۷۰ تا -۸۰ میلی‌ولت است و پتانسیل عمل همواره غشاء را دپلاریزه می‌کند.
  • اتصال ناقل تحریکی موجب ورود سدیم و ایجاد EPSP می‌شود، در حالی که ناقل بازدارنده با خروج پتاسیم یا ورود کلر، IPSP ایجاد می‌کند.
  • برآیند کل فعالیت‌های الکتریکی پس‌سیناپسی (اعم از EPSP و IPSP) سلول‌های مغز توسط دستگاه الکتروانسفالوگرام (EEG) ثبت می‌شود.
  • بازداری پس‌سیناپسی با ایجاد هایپرپلاریزاسیون، آستانه تحریک سلول را بالا می‌برد و اثر آن با دامنه تحریک رابطه ندارد.
  • بازداری پیش‌سیناپسی با کاهش ترشح ناقل از پایانه تحریکی بدون تغییر غشای پس‌سیناپس رخ می‌دهد و غالباً با واسطه گابا انجام می‌شود.

نکتهٔ تکمیلی

جالب است بدانید که الکتروانسفالوگرام (EEG) که در روان‌پزشکی و علوم اعصاب برای بررسی امواج مغزی استفاده می‌شود، در واقع پتانسیل‌های عمل نورون‌ها را ثبت نمی‌کند! پتانسیل‌های عمل بسیار سریع و کوتاه‌مدت هستند و در زمان‌های متفاوتی رخ می‌دهند، بنابراین یکدیگر را خنثی می‌کنند. آنچه توسط الکترودهای روی جمجمه ثبت می‌شود، مجموع پتانسیل‌های پس‌سیناپسی (EPSPها و IPSPها) در دندریت‌های نورون‌های قشر مخ است که چون طولانی‌تر و همزمان‌تر هستند، سیگنال‌های الکتریکی قابل ردیابی و قوی‌تری تولید می‌کنند.

سیستم‌های مونوآمینرژیک: دوپامین و نورآپی‌نفرین

پیام‌رسان‌های کاته‌کولامینی و عملکرد نورآپی‌نفرین

پیام‌رسان‌های کاته‌کولامینی شامل دوپامین و نورآپی‌نفرین (نورآدرنالین) هستند که از پیش‌ساز مشترک اسید آمینه تیروزین سنتز می‌شوند. برخلاف بیشتر ناقلان عصبی، مرحله نهایی ساخت نورآپی‌نفرین در داخل خود وزیکول‌های سیناپسی (با تبدیل دوپامین به نورآپی‌نفرین) انجام می‌گیرد. نورون‌های نورآدرنرژیک مغز عمدتاً در هسته لوکوس سرولئوس متمرکز بوده و وظیفه افزایش بیداری، برانگیختگی و هوشیاری را بر عهده دارند. نورآپی‌نفرین در تمام پایانه‌های سیناپسی پس‌گرهی دستگاه سمپاتیک یافت می‌شود به استثنای غدد عرق که از استیل‌کولین استفاده می‌کنند. در مغز انسان، تمامی گیرنده‌های خودکار آدرنرژیک از نوع گیرنده‌های آلفا-۲ (α۲) هستند که داروی ایرازوکساین با بلوکه کردن این گیرنده‌های خودکار، به عنوان آنتاگونیست نورآپی‌نفرین عمل می‌کند. نورآپی‌نفرین در مقایسه با آدرنالین (اپی‌نفرین)، فشار شریانی بدن را به میزان بیشتری بالا می‌برد. آنزیم مونوآمین اکسیداز (MAO) موجود در جریان خون، با تجزیه ترکیبات مونوآمینی برخی غذاها به حفظ اعتدال فشار خون کمک می‌کند.

هنگامی که فردی داروهای مهارکننده آنزیم MAO را مصرف می‌کند، در صورت خوردن غذاهای حاوی آمین مانند پنیر یا شکلات، این آمین‌ها تجزیه نشده و وارد خون می‌شوند که منجر به افزایش شدید و خطرناک فشار خون می‌گردد.

سیستم دوپامینرژیک و مسیرهای بالینی آن

انتقال‌دهنده عصبی دوپامین بسته به نوع گیرنده‌های پس‌سیناپسی، می‌تواند پتانسیل‌های تحریکی یا بازدارنده تولید کند. سه مسیر مهم دوپامینرژیک عبارتند از: مسیر نیگروستریاتال (جسم سیاه به جسم مخطط) که در کنترل حرکتی نقش دارد؛ مسیر مزولیمبیک-مزوکورتیکال (کلاهک بطنی به هسته آکامبنس، بادامه، هیپوکامپ و قشر مخ) که در پاداش، اثرات تقویتی مواد اعتیادآور (به ویژه از طریق هسته آکامبنس) و علائم اسکیزوفرنی نقش دارد؛ و مسیر توبواینفاندیبولار (دکمه‌ای-شیپوری). تخریب نورون‌های دوپامینرژیک جسم سیاه به بیماری پارکینسون می‌انجامد. تجویز داروی L-Dopa (پیش‌ساز دوپامین) در پارکینسون درمانی موقتی است؛ زیرا مرگ نورون‌ها متوقف نشده و به تدریج پایانه کافی برای تبدیل آن وجود نخواهد داشت؛ انباشت بیش از حد دوپامین ناشی از L-Dopa می‌تواند عارضه جانبی شبه‌اسکیزوفرنی ایجاد کند. در مقابل، داروهای مسدودکننده گیرنده‌های دوپامینی نظیر کلروپرومازین (مهارکننده گیرنده‌های D۲) و کلوزاپین (مهارکننده گیرنده‌های D۴) علائم اسکیزوفرنی را کاهش می‌دهند. داروهای دیگری نیز بر این سیستم اثرگذارند؛ داروی AMPT با مهار تیروزین هیدروکسیلاز میزان دوپامین را کاهش می‌دهد و رزرپین مانع ذخیره‌سازی مونوآمین‌ها در وزیکول‌ها می‌شود؛ در حالی که کوکائین و متیل‌فنیدات با مهار بازجذب و دپرنیل با مهار تخریب دوپامین، به عنوان آگونیست عمل می‌کنند.

بیماری پارکینسون ناشی از تخریب نورون‌های دوپامینرژیک مسیر نیگروستریاتال است؛ درمان آن با L-Dopa به دلیل تداوم تخریب سلول‌ها موقتی بوده و مقدار زیاد آن می‌تواند علائم شبه‌اسکیزوفرنی ایجاد کند.

واژگان کلیدی

لوکوس سرولئوس
هسته اصلی نورون‌های نورآدرنرژیک در مغز که نقش کلیدی در تنظیم بیداری، برانگیختگی و توجه دارد.
مسیر نیگروستریاتال
مسیر دوپامینرژیک بین جسم سیاه مغز میانی و جسم مخطط عقده‌های قاعده‌ای که تخریب آن منجر به بیماری پارکینسون می‌شود.
هسته آکامبنس
ساختاری در مسیر مزولیمبیک که نقش محوری در ایجاد احساس لذت، پاداش و آثار تقویتی مواد مورد سوء مصرف دارد.
مونوآمین اکسیداز (MAO)
آنزیمی که وظیفه تجزیه و غیرفعال‌سازی مونوآمین‌ها را در پایانه عصبی و جریان خون بر عهده دارد.

اشتباه‌های رایج

  • اشتباه است اگر فرض شود اسید آمینه تریپتوفان پیش‌ساز کاته‌کولامین‌هاست؛ پیش‌ساز اصلی کاته‌کولامین‌ها تیروزین است و تریپتوفان پیش‌ساز سروتونین می‌باشد.
  • نباید تصور کرد تمام مراحل سنتز نورآپی‌نفرین در سیتوپلاسم سلول رخ می‌دهد؛ مرحله آخر آن (تبدیل دوپامین به نورآپی‌نفرین) درون وزیکول‌ها انجام می‌شود.
  • این باور که درمان با L-Dopa در پارکینسون همیشگی است نادرست است؛ با نابودی مستمر سلول‌های جسم سیاه، این درمان کارایی خود را به مرور زمان از دست می‌دهد.
  • به غلط تصور می‌شود آدرنالین فشار شریانی را بیش از نورآدرنالین افزایش می‌دهد؛ برعکس، نورآدرنالین فشار شریانی را به میزان بیشتری بالا می‌برد.
  • نباید گمان کرد در تمامی پایانه‌های پس‌گرهی سمپاتیک کاته‌کولامین‌ها ترشح می‌شوند؛ پایانه‌های متصل به غدد عرق استثنا بوده و استیل‌کولین آزاد می‌کنند.
  • این فرضیه که کوکائین و آمفتامین با کاهش دوپامین احساس لذت ایجاد می‌کنند اشتباه است؛ این مواد سطح دوپامین فعال را در شکاف سیناپسی افزایش می‌دهند.
  • اشتباه است اگر داروی دپرنیل آنتاگونیست دوپامین قلمداد شود؛ دپرنیل با جلوگیری از تخریب دوپامین، یک آگونیست محسوب می‌شود.

جمع‌بندی این مفهوم

  • کاته‌کولامین‌ها (دوپامین و نورآپی‌نفرین) از تیروزین ساخته می‌شوند و مرحله آخر ساخت نورآپی‌نفرین درون وزیکول‌های سیناپسی انجام می‌گیرد.
  • نورون‌های نورآدرنرژیک لوکوس سرولئوس هوشیاری را افزایش می‌دهند و آدرنالین کمتر از نورآدرنالین فشار شریانی را بالا می‌برد.
  • نورون‌های دوپامینرژیک در سه مسیر نیگروستریاتال (حرکت)، مزولیمبیک-مزوکورتیکال (پاداش و اسکیزوفرنی) و توبواینفاندیبولار فعال هستند.
  • تخریب مسیر نیگروستریاتال به پارکینسون می‌انجامد که درمان آن با L-Dopa موقتی است و مقدار زیاد آن علائم شبه‌اسکیزوفرنی ایجاد می‌کند.
  • داروهای مهارکننده بازجذب (کوکائین) و مهارکننده MAO (دپرنیل) آگونیست بوده و داروهای AMPT، رزرپین و کلروپرومازین آنتاگونیست دوپامین هستند.

نکتهٔ تکمیلی

جالب است بدانید که مسیر مزولیمبیک دوپامین به عنوان «مدار پاداش» مغز شناخته می‌شود و در تکامل برای بقای ما بسیار حیاتی بوده است؛ به طوری که رفتارهایی مانند غذا خوردن و رفتارهای جنسی با فعال کردن این مسیر احساس لذت ایجاد می‌کنند تا تکرار شوند. اما مواد اعتیادآور مانند کوکائین و آمفتامین با مسدود کردن بازجذب دوپامین، این مدار را به شدت گروگان می‌گیرند و موجی از دوپامین آزاد می‌کنند که بسیار قوی‌تر از پاداش‌های طبیعی است. مغز در پاسخ به این تحریک بیش از حد، پذیرنده‌های خود را کاهش می‌دهد که منجر به پدیده تحمل و اعتیاد می‌شود.

سروتونین، اسیدهای آمینه ناقل و سایر پیک‌های شیمیایی

سروتونین و اسیدهای آمینه ناقل

انتقال‌دهنده عصبی سروتونین که از پیش‌ساز تریپتوفان سنتز می‌شود، در اکثر سیناپس‌های مغزی اثر بازدارنده دارد و با خشم رابطه معکوس دارد؛ یعنی کاهش آن موجب افزایش خشم می‌شود. تجمع اصلی نورون‌های سروتونرژیک در هسته‌های رافه خلفی و میانی است. انگیختن این نورون‌ها رؤیا را کاهش و مهار آن‌ها (مانند اثر LSD) رؤیا و توهم را افزایش می‌دهد. داروهایی مانند فلوکستین (مهارکننده بازجذب سروتونین) و فن‌فلورامین (آگونیست محرک ترشح) سطح آن را افزایش می‌دهند، اما اکستاسی (MDMA) آنتاگونیست سروتونین (تخریب‌کننده نورون‌های آن) و آگونیست نورآپی‌نفرین است. اسیدهای آمینه ساده یعنی اسید گلوتامیک (گلوتامات)، گلیسین و گابا (GABA) فراوان‌ترین ناقلان در سیستم اعصاب مرکزی بوده و جزء اولین ناقلان تکامل‌یافته محسوب می‌شوند و اثر مستقیم تحریکی (گلوتامات) و بازدارنده (گابا) در آکسون‌ها دارند. گلوتامات دارای چهار نوع گیرنده است؛ سه گیرنده یون‌مدار (NMDA، AMPA و کیناز) و نوع چهارم متابوتروپیک است که گیرنده NMDA در یادگیری و حافظه نقش کلیدی دارد. گابا از اسید گلوتامیک سنتز می‌شود؛ انحطاط نورون‌های گابائرژیک عامل بیماری کره هانتینگتون است و کاهش مهار گابائرژیک منجر به حملات صرعی می‌شود. گیرنده GABAA یون‌مدار (کنترل‌کننده کلر) و GABAB متابوتروپیک (کنترل‌کننده پتاسیم) است و داروهای بنزودیازپین (ضداضطراب) و باربیتورات (آرام‌بخش) فعالیت گابا را افزایش می‌دهند. در اضطراب، ناقل‌های سروتونین، نوراپی‌نفرین و گابا نقش محوری و دوپامین نقش کمتری دارد. گلیسین ناقل بازدارنده مهم در نخاع شوکی است که نورون‌های حرکتی را مهار می‌کند. باکتری کزاز با ترشح سم خود گیرنده‌های گلیسین را بلوکه کرده و باعث انقباض عضلات می‌شود. داروی استرایکنین آنتاگونیست سمی گیرنده گلیسین (که یون‌مدار و کنترل‌کننده کلر است) می‌باشد و تاکنون هیچ داروی آگونیستی برای گلیسین کشف نشده است.

گیرندهنوع ساختارکانال تحت کنترلداروهای مرتبط
GABAAیون‌مدارکلربنزودیازپین‌ها و باربیتورات‌ها
GABABمتابوتروپیکپتاسیم-

پپتیدها، تعدیل‌کننده‌ها، گازهای پیام‌رسان و مراکز رفتاری

پپتیدها زنجیره‌های کوتاه اسیدآمینه‌ای هستند که تا هزار برابر قوی‌تر از ناقلان کوچک‌مولکول عمل می‌کنند؛ مانند پپتید آنژیوتانسین که موجب احساس تشنگی شده و بر کلیه‌ها و رگ‌ها اثر می‌گذارد. پپتیدهای درون‌زاد شبه‌مورفینی (آندورفین‌ها و آنکفالین‌ها) در تسکین درد نقش دارند. آندورفین‌ها عمدتاً در هیپوتالاموس قرار دارند و ترشح آن‌ها به همراه هورمون کورتیکوتروپین و کورتیزول در استرس، درد و ورزش سنگین افزایش می‌یابد. آنکفالین‌ها در دستگاه عصبی مرکزی، غده فوق‌کلیوی و روده وجود دارند و طب سوزنی با تحریک نواحی حاوی آنکفالین درد را کاهش می‌دهد. داروی نالوکسون آنتاگونیست گیرنده‌های اپیودی است. از سوی دیگر، پیش‌ساز فعال ماری‌جوانا (THC) درد را تسکین می‌دهد اما تمرکز و حافظه کوتاه‌مدت را مختل می‌کند. تعدیل‌کننده‌های عصبی ترشح بیشتری دارند، مسیر طولانی‌تری را طی می‌کنند و اثربخشی آن‌ها مشروط به حضور ناقل اصلی است. گاز نیتریک اکسید (NO) ذخیره‌سازی وزیکولی ندارد، در زمان نیاز فوراً سنتز شده (حتی در دندریت‌ها) و از غشاء عبور می‌کند. فرومون‌ها نیز مواد شیمیایی هستند که بر رفتارهای جنسی جانوران و انسان‌ها اثرگذارند. در نهایت، رفتارهای اساسی در هیپوتالاموس کنترل می‌شوند؛ هیپوتالاموس جانبی (LH) مرکز تغذیه است که با کاهش قند خون و دمای بدن تحریک می‌شود و هیپوتالاموس قدامی میانی (VMH) مرکز سیری است که به افزایش دمای بدن حساسیت دارد.

باکتری کزاز و سم استرایکنین هر دو با بستن گیرنده‌های گلیسین در نخاع، مانع بازداری نورون‌های حرکتی و موجب انقباض مداوم عضلات می‌شوند.

واژگان کلیدی

گیرنده NMDA
نوع فرعی یون‌مدار از گیرنده‌های گلوتامات که نقش بسیار تعیین‌کننده‌ای در فرآیندهای یادگیری و حافظه ایفا می‌کند.
کره هانتینگتون
بیماری ارثی و نورولوژیک حرکتی که ناشی از انحطاط نورون‌های گابائرژیک در مراکز کنترل حرکت مغز پدید می‌آید.
آنکفالین‌ها
پپتیدهای درون‌زاد شبه‌مورفینی تسکین‌دهنده درد که در دستگاه عصبی مرکزی، غده فوق‌کلیوی و دستگاه روده‌ای یافت می‌شوند.
نیتریک اکسید (NO)
گاز پیام‌رسان قابل حل که ذخیره وزیکولی ندارد و در زمان نیاز مستقیماً در دندریت‌ها یا پایانه‌ها ساخته شده و نفوذ می‌کند.

اشتباه‌های رایج

  • اشتباه است اگر فرض شود سروتونین در مغز پتانسیل‌های تحریکی ایجاد می‌کند؛ سروتونین در اغلب سیناپس‌ها اثر بازدارنده دارد.
  • نباید گمان کرد گلوتامات و گابا جزء آخرین ناقل‌های تکامل‌یافته هستند؛ حضور آن‌ها در جانداران ساده نشان می‌دهد از نخستین ناقل‌های تکامل‌یافته زمین می‌باشند.
  • این باور که هر چهار گیرنده گلوتامات یون‌مدار هستند نادرست است؛ سه مورد یون‌مدار بوده و نوع چهارم متابوتروپیک است.
  • اشتباه شایع در مورد پذیرنده‌های گابا، متابوتروپیک دانستن GABAA است؛ پذیرنده GABAA یون‌مدار (مجرای کلر) و GABAB متابوتروپیک (مجرای پتاسیم) است.
  • به غلط تصور می‌شود گلیسین نورون‌های حرکتی نخاع را تحریک می‌کند؛ گلیسین یک ناقل بازدارنده مهم در نخاع بوده و نورون‌های حرکتی را مهار می‌سازد.
  • نباید پپتید آنژیوتانسین را عامل ایجاد گرسنگی دانست؛ این پپتید ایجادکننده احساس تشنگی است.
  • اشتباه است اگر مرکز تغذیه را هیپوتالاموس قدامی میانی (VMH) و مرکز سیری را هیپوتالاموس جانبی (LH) بدانیم؛ بلکه LH مرکز تغذیه (گرسنگی) و VMH مرکز سیری است.
  • این تصور که گاز نیتریک اکسید مانند ناقل‌های سنتی در وزیکول‌ها ذخیره می‌شود غلط است؛ این گاز ذخیره نشده و در زمان نیاز سریعاً سنتز و آزاد می‌شود.

جمع‌بندی این مفهوم

  • سروتونین ناقلی بازدارنده حاصل از تریپتوفان در هسته‌های رافه است که کاهش آن موجب افزایش خشم و مهار آن باعث افزایش رؤیا می‌شود.
  • گلوتامات (تحریکی) دارای گیرنده‌های یون‌مدار مانند NMDA (یادگیری) و متابوتروپیک است، در حالی که گابا ناقلی بازدارنده حاصل از گلوتامات است.
  • گلیسین ناقلی بازدارنده در نخاع است که توسط سموم کزاز و استرایکنین مهار شده و باعث انقباض مکرر یا تشنج عضلانی می‌شود.
  • پپتیدها مانند آنژیوتانسین (تشنگی) و افیون‌های درون‌زاد (کاهش درد) بسیار قوی‌تر از ناقل‌های کوچک بوده و نالوکسون آنتاگونیست آن‌هاست.
  • گاز نیتریک اکسید در دندریت‌ها ساخته شده و فاقد وزیکول است، در حالی که مراکز رفتاری گرسنگی (LH) و سیری (VMH) در هیپوتالاموس قرار دارند.

نکتهٔ تکمیلی

جالب است بدانید که داروی توهم‌زای معروف LSD (اسید لیزرژیک دی‌اتیل‌آمید) ساختار شیمیایی بسیار مشابهی با سروتونین دارد. این دارو با اتصال به گیرنده‌های سروتونینی مغز و مهار نورون‌های سروتونرژیک، درست مانند حالتی که در خواب عمیق و رؤیابینی رخ می‌دهد، فعالیت بازدارندگی این سیستم را برمی‌دارد. در نتیجه، مغز در حالت بیداری وارد نوعی وضعیت رؤیابینی فعال می‌شود که تصاویر و صداها به شدت تحریف شده و توهم‌های حسی عمیقی را ایجاد می‌کند؛ پدیده‌ای که نشان می‌دهد چطور یک تغییر کوچک در مهار سروتونینی می‌تواند کل درک ما از واقعیت را دگرگون سازد.

خلاصهٔ درس

سیناپس‌ها چه رازی دارند؟

Physiology · Synaptic Transmission

سیناپس شیمیایی در برابر الکتریکی

  • شیار شیمیایی: ۱۰۰ تا ۵۰۰ آنگستروم؛ الکتریکی: ~۲ میلی‌میکرون
  • شیمیایی ← یک‌طرفه + خستگی‌پذیر؛ الکتریکی ← دوطرفه + بدون خستگی
  • الکتریکی: انتقال از طریق «اتصال دریچه‌دار»، نه واسطه شیمیایی
  • یون‌ها در الکتریکی از لایه لیپیدی عبور نمی‌کنند؛ از مجرا عبور می‌کنند
  • سیناپس الکتریکی فقط اثر تحریکی دارد؛ شیمیایی هم تحریکی هم بازداری
منطقه فعال
بخش ضخیم پیش‌سیناپس که حباب‌ها در ردیف‌های دوتایی جا می‌گیرند

نکته: سیناپس الکتریکی در پستانداران بسیار نادر است؛ مثل بزرگراهی بدون چراغ قرمز برای پاسخ‌های فوری.

صفحه محرکه و ترشح کوانتومی

  • صفحه محرکه = سیناپس شیمیایی بین آکسون حرکتی و تار ماهیچه‌ای اسکلتی
  • آزادسازی: استیل‌کولین + پروتئین + نوکلئوتید از یک حباب
  • افزایش پتانسیل: ۱-۲ ms؛ کاهش (بازگشت): ۵ تا ۲۰ ms ← کندتر
  • خرده‌پتانسیل‌ها هم‌دامنه‌اند ← دلیل آزادشدن کوانتومی ACh
  • نیمی از کولین موردنیاز ← از بازجذب ACh قبلی؛ مابقی از پلاسمای خون
ترشح کوانتومی
آزاد شدن ACh در بسته‌های مشخص از هر حباب سیناپسی

نکته: کل ACh آزاد شده در یک پتانسیل عمل حدود ۱.۵×۱۰⁻¹⁵ گرم است؛ یعنی عملاً هیچ!

استیل‌کولین: مسیرها، گیرنده‌ها، داروها

  • سنتز ACh: کولین + استات؛ تجزیه توسط AChE در ۱-۲ ms
  • مغز: تحریکی ← سه مسیر: خواب REM، یادگیری (پیش‌مغز پایه)، حافظه هیپوکامپ
  • نیکوتینی ← عضله اسکلتی + کانال سدیم + سریع؛ موسکارینی ← مغز/قلب + کانال پتاسیم + کند
  • واگ (عصب دهم) + گیرنده موسکارینی قلب ← هایپرپلاریزاسیون ← کاهش ضربان
  • بوتولینوم: مانع آزادسازی ACh؛ زهر بیوه سیاه: محرک آزادسازی ACh
ChAT
آنزیم سازنده ACh در جسم سلولی؛ طی ۱۰ روز به پایانه می‌رسد

نکته: بوتاکس همان سم بوتولینوم است؛ با مسدود کردن ACh عضلات صورت را به‌طور موقت فلج می‌کند.

EPSP، IPSP و مکانیسم‌های بازداری

  • آرامش نورون: داخل سلول -۷۰ تا -۸۰ mV نسبت به خارج
  • EPSP ← ورود سدیم ← دپلاریزاسیون ← احتمال شلیک بیشتر
  • IPSP ← خروج پتاسیم یا ورود کلر ← هایپرپلاریزاسیون ← مهار شلیک
  • بازداری پیش‌سیناپسی: GABA کاهش آزادسازی ناقل؛ بدون تغییر پتانسیل پس‌سیناپسی
  • EEG برآیند EPSP+IPSP دندریت‌های قشر مخ است، نه پتانسیل‌های عمل
بازداری پس‌سیناپسی
هایپرپلاریزاسیون با GABA/گلیسین؛ نقش ساختاری مهم‌تری دارد

نکته: پتانسیل عمل هرگز هایپرپلاریزه نمی‌کند؛ تنها پتانسیل‌های پس‌سیناپسی این کار را می‌کنند.

دوپامین، سروتونین، GABA و گلیسین

  • دوپامین + نورآپی‌نفرین ← پیش‌ساز مشترک: تیروزین؛ آخرین مرحله سنتز NE درون وزیکول
  • نیگروستریاتال ← حرکت (تخریبش: پارکینسون)؛ مزولیمبیک ← پاداش/اعتیاد
  • سروتونین (از تریپتوفان، هسته رافه) ← عمدتاً بازداری؛ کاهشش ← خشم؛ LSD مهار می‌کند
  • گلوتامات: تحریکی (NMDA ← حافظه)؛ GABA: بازداری؛ GABAA یون‌مدار (Cl⁻)، GABAB متابوتروپیک (K⁺)
  • گلیسین: بازداری نخاع؛ سم کزاز و استرایکنین ← بلوک گلیسین ← انقباض عضلانی
لوکوس سرولئوس
هسته اصلی نورون‌های نورآدرنرژیک؛ تنظیم بیداری و هوشیاری

نکته: مسیر مزولیمبیک «مدار پاداش» است؛ کوکائین با مسدود کردن بازجذب دوپامین آن را گروگان می‌گیرد.

نکات کلیدی

  • سیناپس الکتریکی پیام را دوطرفه منتقل می‌کند؛ شیمیایی فقط یک‌طرفه — اشتباه نشود
  • خرده‌پتانسیل‌ها فقط در غشای زیرسیناپسی (پس‌سیناپسی) پدید می‌آیند، نه پیش‌سیناپسی
  • افزایش پتانسیل صفحه محرکه کوتاه (۱-۲ ms) است نه کاهشش (۵-۲۰ ms) — برعکس تصور رایج
  • عضله اسکلتی فقط گیرنده نیکوتینی دارد، نه موسکارینی؛ قلب: موسکارینی
  • GABAA یون‌مدار (کانال کلر) است، نه متابوتروپیک؛ GABAB متابوتروپیک (کانال پتاسیم) است
  • پایانه‌های سمپاتیک غدد عرق استیل‌کولین آزاد می‌کنند، نه کاته‌کولامین — استثنا!

یک تست از این درس

خودت را بسنج

کدام عبارت در ارتباط با بازداری پیش‌سیناپسی و پس‌سیناپسی در دستگاه اعصاب مرکزی مهره‌داران درست است؟

  1. در بازداری پیش‌سیناپسی ناقل آزادشده از سلول رابط به احتمال زیاد گلوتامات است؛ در دستگاه اعصاب مرکزی نقش بازداری پس‌سیناپسی مهم‌تر است و در بازداری پس‌سیناپسی ترشح ناقل سبب هایپرپلاریزه شدن سلول بعدی می‌شود.
  2. در بازداری پس‌سیناپسی ترشح نوروترنسمیتر سبب هایپرپلاریزه شدن و بالا رفتن آستانه تحریک سلول بعدی می‌گردد؛ بازداری پیش‌سیناپسی دارای اهمیت ساختاری بیشتری است و فرآیند مهار پیش‌سیناپسی با کاهش آزادسازی ناقل رخ می‌دهد.
  3. نقش بازداری پس‌سیناپسی مهم‌تر از بازداری پیش‌سیناپسی است؛ در جریان بازداری پیش‌سیناپسی فرآیند مهار بدون تغییر در حالت تحریک غشای پس‌سیناپسی رخ می‌دهد و ناقل رهاشده از سلول رابط به احتمال زیاد گابا است.
  4. در بازداری پیش‌سیناپسی فرآیند مهار صرفاً با کاهش آزادسازی ناقل در پایانه پیش‌سیناپسی تحریکی رخ می‌دهد؛ ناقل آزادشده از سلول رابط گابا است و این مهار با تغییر قطبیت و ایجاد هایپرپلاریزاسیون در غشای پس‌سیناپسی همراه است.
دیدن پاسخ و توضیح

پاسخ درست: گزینه ۳

گزینه ۳ درست است. در دستگاه اعصاب مرکزی مهره‌داران، نقش بازداری پس‌سیناپسی مهم‌تر از بازداری پیش‌سیناپسی است. در بازداری پیش‌سیناپسی مهار بدون تغییر در تحریک غشای پس‌سیناپسی انجام می‌شود و ناقل رهاشده از سلول رابط به احتمال زیاد GABA است. بررسی سایر گزینه‌ها: گزینه ۱: در مهار پیش‌سیناپسی، ناقل رهاشده از سلول رابط گابا (GABA) است، نه گلوتامات (گلوتامات تحریکی است). گزینه ۲: در دستگاه اعصاب مرکزی مهره‌داران، بازداری پس‌سیناپسی اهمیت ساختاری و کاربردی بیشتری دارد. گزینه ۴: در بازداری پیش‌سیناپسی، هیچ تغییری در قطبیت یا تحریک غشای پس‌سیناپسی ایجاد نمی‌شود; بازداری به طور خالص ناشی از کاهش رها شدن ناقل در پایانه پیش‌سیناپسی تحریکی است.

درس‌های دیگر این بخش · روانشناسی فیزیولوژیک، انگیزش و هیجان