CHƯƠNG 46 Cấu tạo của hệ thần kinh, chức năng cơ bản của synap và dẫn truyền thần kinh

Skeletal motor nerve axis of the nervous system... Khi “kênh ion dương” cho cation đi vào màng t bào, nó s kích thích các t bào th n kinh... Ho t hóa monophosphate adenosine cyclic CAMP

H th ng th n kinh là h th ng duy nh t giúp con

ngư i có th th hi n đư c các hành đ ng có ki m

soát hay các quá trình suy nghĩ M i phút h th n

kinh nh n hàng tri u thông tin t các s i th n kinh

c m giác hay các cơ quan nh n c m khác nhau, sau

đó nó tích h p t t c chúng l i đ xác đ nh các đáp

ng c a cơ th

Trư c khi b t đ u nói v h th n kinh, b n đ c nên

xem l i chương 5 & 7 đ hi u v các nguyên t c c a

đi n th màng và s d n truy n tín hi u th n kinh

thông qua synap th n kinh - cơ

C u t o chung c a h th n kinh

H th n kinh trung ương: đơn v

ch c năng cơ b n

H th n kinh trung ương ch a hơn 100 t t bào

th n kinh Hình 46-1 cho th y m t t bào th n kinh

đi n hình thu c vùng v não v n đ ng Tín hi u đ u

vào c a s i th n kinh này thông qua các synap nh n

c m các đuôi gai là ch y u nhưng cũng có th

thân t bào Đ i v i các lo i t bào th n kinh khác

nhau, s lư ng synap như v y cũng khác nhau, có th

t vài trăm đ n 200,000 Ngư c l i, tín hi u đ u ra

ch đi theo m t con đư ng duy nh t qua s i tr c c a

s i th n kinh Sau đó, s i tr c có th chia thành nhi u

nhánh nh đ đi t i các ph n khác c a h th ng th n

kinh ho c t i ph n ngo i vi c a cơ th

M t đ c tính c a h u h t các s i th n kinh là các tín

hi u d n truy n thư ng ch đi theo m t hư ng : t s i

tr c c a s i th n kinh phía trư c t i s i gai c a s i

phía sau Đ c đi m này bu c các tín hi u th n kinh

ph i đi theo các hư ng c n thi t đ th c hi n ch c

năng c th

Ph n c m giác c a h th ng th n

kinh: receptor nh n c m

H u h t các ho t đ ng c a h th n kinh đư c b t đ u

b i các tín hi u nh n c m thông qua s kích thích

các th th c m giác(receptor nh n c m)

CHƯƠNG 46

C u t o c a h th n kinh, ch c năng

cơ b n c a synap và d n truy n th n kinh

Cho dù là vi c nh n c m th giác, ti p nh n thính giác,hay c m giác xúc giác đ u có receptor nh n

c m Các tín hi u nh n c m này có th đư c ph n

ng ngay l p t c t não b ho c đư c lưu l i trong trí nh vài phút, vài tu n,ho c vài năm r i ph n h i vào m t ngày khác trong tương lai

Hình 46-2 cho th y ph n nh n c m b n th : s truy n thông tin c m giác t các receptor trên toàn

b b m t cơ th và m t s c u trúc sâu bên trong, các thông tin này thông qua các các s i th n kinh ngo i vi đi vào h th n kinh trung ương theo th t : (1) vào t y s ng - tùy thu c vào v trí nh n c m; (2) các ch t d ng lư i c a t y, c u não, và não gi a; (3)

ti u não; (4) đ i th ; và (5) các khu v c c a v não

B ph n đáp ng c a h th ng

th n kinh : ph n v n đ ng

Vai trò cu i cùng và quan tr ng nh t c a h th n kinh

là đi u khi n đư c các ho t đ ng khác nhau c a cơ th Nhi m v này đư c th c hi n b ng cách ki m soát:

(1) s co l i thích h p c a h th ng cơ vân kh p cơ

th ; (2) s co l i c a h th ng cơ trơn n i t ng; và (3)

s bài ti t các ch t hóa h c có ho t tính t c tuy n

n i ti t và ngo i ti t nhi u b ph n c a cơ th Các

ho t đ ng đó đư c g i chung là ch c năng v n đ ng

c a h th n kinh, trong đó ph n cơ và các tuy n đư c

g i là b ph n tác đ ng b i vì chúng là các c u trúc

tr c ti p th c hi n các ch c năng đi u khi n b i các tín hi u th n kinh

Hình 46-3 cho th y tr c d n truy n c a h th ng th n kinh đ đi u khi n ho t đ ng c a cơ vân Ho t đ ng song song v i tr c này là h th ng th n kinh t đ ng

ki m soát các cơ trơn, các tuy n, và các h th ng khác bên trong cơ th - nh ng h th ng này đư c nói

đ n chương 61

Lưu ý hình 46-3, các cơ vân khác nhau có th đư c

ki m soát b i các m c đ khác nhau c a h th n kinh trung ương bao g m (1) t y s ng; (2) các ch t lư i

c a tu , c u não, và não gi a; (3) các h ch n n; (4)

ti u não; và (5) v não v n đ ng M i khu v c khác nhau đóng vai trò c th khác nhau

Ví d , n u m t ngư i đ t m t tay trên m t b p lò nóng,ph n ng t c th i mong mu n là giơ tay lên

Và cũng có các ph n ng khác có liên quan như : di chuy n toàn b cơ th ra kh i b p và th m chí la hét

v i cơn đau

Vai trò c a synap trong vi c x lí thông tin

Synap là đi m ti p n i t dây th n kinh này đ n dây

th n kinh khác chương sau, ta s nói chi ti t v ch c năng c a nó Tuy nhiên, đi u quan tr ng đư c nói

đ n đây là các synap này s giúp cho s lan truy n

c a tín hi u th n kinh đi theo nh ng hư ng nh t đ nh

M t s synap cho phép truy n tín hi u th n kinh t

s i th n kinh này sang s i khác m t cách d dàng,

m t s l i r t khó khăn S d n truy n này cũng có

th thay đ i b i các tín hi u kích thích hay c ch t các vùng khác c a h th n kinh b ng cách đi u hòa

s đóng m c a synap Thêm vào đó, m t s các s i

h u h ch đáp ng m t s lư ng l n các xung đ u ra,

ph n khác l i ph n ng v i s lư ng ít

Ph n th p ch y u liên quan đ n ph n ng cơ t c

th i, t đ ng v i các kích thích c m giác; còn ph n

cao hơn ch y u liên quan đ n các ph n ng ph c

t p, có ch ý đư c đi u khi n b i các suy nghĩ c a

não b

X lí thông tin : ch c năng tích h p

c a h th n kinh

M t trong s ch c năng quan tr ng nh t c a h th n

kinh là x lí thông tin đi vào đ ph n h i đi ra là có ý

th c Hơn 99% thông tin nh n c m không liên quan

và không quan tr ng đư c lo i b b i não b ; ví d ,

c m giác ti p xúc v i qu n áo

Tuy nhiên, khi các thông tin nh n c m quan tr ng

gây chú ý, nó s ngay l p t c đư c chuy n vào b

ph n tích h p não b đ t o nh ng ph n h i mong

mu n Vi c v n chuy n và x lí thông tin đó đư c

g i là ch c năng tích h p c a h th ng th n kinh

Figure 46-1. c u trúc c a m t s i th n kinh trên não và

các ph n ch c năng quan tr ng c a nó

Não

T y s ng

Second-order neurons

S i tr c

Các synap

Thân t

bào

Các s i nhánh

Figure 46-2. Tr c c m giác b n th c a h th n kinh

Golgi tendon apparatus

Ti u não

V v n đ ng

Đ i th

C u trúc l ư i hành não

C u não Các vùng b n th

Hành t y

T y s ng

Da Đau, nóng, l nh ( đàu t n c a s i

th n kinh)

Áp l c (Ti u th p acini )

Xúc giác( Ti u th Meissner)

Thoi c ơ

Th th v n đ ng

Kh p

C ơ

UNIT

Cơ ch ho t đ ng chính xác x y ra synap trong quá trình ghi nh v n chưa ch c ch n, nhưng nh ng

hi u bi t v vi c này s đư c nói đ n chương 58

M t khi thông tin đã đư c lưu tr trong h th ng

th n kinh, nó s đư c não b s d ng cho nh ng suy nghĩ trong tương lai Đó là, khi ti p nh n m t đi u

m i, nó s so sánh v i nh ng đi u trong b nh , r i giúp ta l a ch n thông tin quan tr ng nào m i r i ti p

t c x lí thông tin đó: đưa vào b nh hay ph n h i

l i ngay l p t c

Các m c ch y u c a h th n kinh trung ương

H th ng th n kinh c a con ngư i đư c th a

hư ng nh ng kh năng đ c bi t sau m i giai đo n

ti n hóa T s th a hư ng này, 3 m c chính c a

h th n kinh trung ương có đ c đi m ch c năng c

th là: (1) m c t y s ng; (2) m c dư i v ; và (3)

m c v não

M c t y s ng

Chúng ta thư ng nghĩ t y s ng như m t cái ng

d n truy n tín hi u nh n c m t ngo i vi v não

b và ngư c l i Nhưng gi thuy t đó l i khác xa

th c t Th m chí khi t y s ng b c t đ t ph n c cao, nhi u ch c năng t y s ng có t ch c cao v n

x y ra Ví d , ph n chu vi c a t bào th n kinh trong ng s ng có th làm nên (1) chuy n đ ng đi

l i; (2) ph n ng l i tác nhân gây đau b ng cách rút l i các ph n c a cơ th ; (3) ph n x c a đôi chân h tr cơ th ch ng l i tr ng l c; (4) ph n

x l i đ ki m soát dòng máu t i ch , ki m soát

ho t đ ng tiêu hóa hay bài ti t nư c ti u Trong

th c t , ph n trên cao c a h th ng th n kinh ho t

đ ng b ng cách g i tín hi u tr c ti p đ n ngo i

vi thì không hi u qu b ng vi c truy n thông tin qua trung tâm đi u khi n c a t y s ng - “ ch huy” trung tâm t y s ng đ th c hi n ch c năng

c a mình

Như v y, synap ho t đ ng m t cách ch n l c, thư ng

là cho các tín hi u m nh vư t qua còn tín hi u y u

thì ch n l i; nhưng trong m t vài th i đi m, các tín

hi u y u l i đư c gi l i, khu ch đ i và sau đó thư ng

đư c d n truy n theo nhi u hư ng hơn là ch m t

hư ng

Lưu tr thông tin : trí nh

Ch m t ph n nh thông tin nh n c m gây ra nh ng

ph n h i ngay l p t c, còn ph n l n đư c lưu tr l i

trong trí nh Vi c lưu gi này thư ng x y ra v

não, nhưng t y s ng và m t s ph n khác c a não

cũng có th lưu tr m t lư ng nh thông tin

Vi c lưu tr thông tin là m t quá trình chúng ta g i

là “ ghi nh ” - cũng là m t ch c năng c a synap

M i khi có m t lo i tín hi u nh n c m nào đó đi qua

các synap thì các l n ti p theo, synap s cho phép

tín hi u cùng lo i s đư c d n truy n d dàng hơn

Và khi mà m t lo i tín hi u nh n c m đi qua các

synap r t nhi u l n r i, thì s d n truy n thu n l i

đ n m c ngay c nh ng tín hi u đư c t o ra ngay

Figure 46-3.  Skeletal motor nerve axis of the nervous system. 

Ti u não

S i v n đ ng anpha

Vùng v n đ ng

S i th n kinh

v n đ ng đ n

cơ

Đ i th Nhân bèo s m Nhân bèo nh t Nhân d ư i đ i

C u trúc l ư i hành não

S i v n đ ng gamma

S i th th du i

Nhân đuôi

Thoi c ơ

Synap th n kinh trung ương

Thông tin đư c truy n trong h th n kinh trung ương

ch y u nh vi c t o đi n th ho t đ ng qua m t lo t các t bào th n kinh n i ti p nhau, đư c g i là các xung

th n kinh Tuy nhiên, m i m t xung đ ng th n kinh t

t bào này (1) có th b ch n l i không ti p t c truy n sang t bào khác; (2) có th đư c chuy n đ i t m t xung duy nh t thành chu i xung l p đi l p l i; ho c (3) cũng có th đư c k t h p v i xung đ ng c a t bào th n kinh khác đ t o thành m t chu i xung ph c t p t i t bào th n kinh ti p

Các lo i synap : synap hóa và synap đi n

Có 2 lo i synap chính là synap hóa và synap đi n ( hình 46-5)

H u h t lo i synap đư c s d ng đ truy n thông tin trong h th n kinh trung ương c a con ngư i là synap hóa h c lo i synap này, t bào trư c synap s ti t ra

t i cúc synap c a nó m t ch t hóa h c đư c g i là ch t truy n đ t th n kinh, và các ch t này l n lư t tác đ ng lên các receptor màng sau synap đ kích thích, c ch , hay thay đ i đ nh y c a s i th n kinh đó Cho đ n nay

đã có hơn 40 ch t d n truy n th n kinh quan tr ng đư c phát hi n Trong đó có nh ng ch t đã đư c bi t đ n nhi u như :acetylcholine, norepinephrine, epinephrine, histamine, gamma­aminobutyric acid (GABA), glycine, serotonin, và glutamate

M c t y s ng

Chúng ta thư ng nghĩ t y s ng như m t cái ng

d n truy n tín hi u nh n c m t ngo i vi v não

b và ngư c l i Nhưng gi thuy t đó l i khác xa

th c t Th m chí khi t y s ng b c t đ t ph n c

cao, nhi u ch c năng t y s ng có t ch c cao v n

x y ra Ví d , ph n chu vi c a t bào th n kinh

trong ng s ng có th làm nên (1) chuy n đ ng đi

l i; (2) ph n ng l i tác nhân gây đau b ng cách

rút l i các ph n c a cơ th ; (3) ph n x c a đôi

chân h tr cơ th ch ng l i tr ng l c; (4) ph n

x l i đ ki m soát dòng máu t i ch , ki m soát

ho t đ ng tiêu hóa hay bài ti t nư c ti u Trong

th c t , ph n trên cao c a h th ng th n kinh ho t

đ ng b ng cách g i tín hi u tr c ti p đ n ngo i

vi thì không hi u qu b ng vi c truy n thông tin

qua trung tâm đi u khi n c a t y s ng - “ ch

huy” trung tâm t y s ng đ th c hi n ch c năng

c a mình

M c dư i v

H u h t nh ng ho t đ ng ti m th c c a con ngư i

đư c ki m soát trong khu v c th p hơn c a não hay

g i là m c dư i v Đó là : hành não, c u não, não

gi a, vùng dư i đ i, đ i th , ti u não, và h ch n n Ví

d , ki m soát ti m th c c a huy t áp đ ng m ch và

hô h p đư c th c hi n ch y u b i hành não và c u

não Đi u ti t s cân b ng là m t ch c năng k t h p

c a các ph n ti u não và lư i ch t c a hành não, c u

não, và não gi a.Các ph n x b sung, ch ng h n

như ti t nư c b t và li m môi trong ph n ng v i

hương v c a th c ph m, thì đư c ki m soát b i

các khu v c trong hành não, c u não, não gi a,

h ch h nh nhân, và vùng dư i đ i Ngoài ra, nh ng

ki u c m xúc như : gi n d , kích đ ng, ph n ng

tình d c, ph n ng v i cơn đau hay s tho i mái

v n có th x y ra sau khi các nhi u vùng c a v

não đã b phá h y

M c v não

V não là m t b nh kh ng l V não không th c

hi n ch c năng m t cách đơn đ c mà nó luôn liên k t

v i các trung tâm th p hơn c a h th n kinh Khi không có v não, ch c năng c a các trung tâm dư i não thư ng không chính xác Kho tàng thông tin

kh ng l t i v não thư ng chuy n đ i các ch c năng này đ vi c th c hi n các ho t đ ng mang tính xác

đ nh và chính xác

UNIT

lo i synap đi n, bào tương c a các t bào li n

k nhau đư c k t n i tr c ti p b i các kênh ion đư c

g i là vùng k t n i, nó cho phép các ion qua l i t

do t t bào th n kinh này đ n t bào khác Ph n này

đư c nói đ n chương 4 B ng cách này, các ho t

đ ng đi n th s đư c truy n t s i cơ trơn n i t ng này đ n s i cơ trơn ti p theo, t t bào cơ tim này

đ n t bào cơ tim ti p theo

M c dù h u h t các synap não b là synap hóa h c, nhưng synap đi n cũng có th cùng t n t i và tương

h v i synap hóa h c trong h th n kinh trung ương

S truy n tín hi u theo 2 chi u c a lo i synap đi n cho phép chúng ph i h p các ho t đ ng c a m t nhóm l n các s i th n kinh li n k Ví d , khi có s kích thích dư i ngư ng kh c c m t nhóm các t bào th n kinh m t cách đ ng th i, synap đi n có th

nh n ra và làm tăng đ nh y c a chúng gây ra s kh

c c

Gi i ph u sinh lý c a synap

Hình 46-6 cho th y m t t bào th n kinh v n đ ng

đi n hình s ng trư c t y s ng Nó bao g m 3 b

ph n cơ b n: thân t bào - ph n chính c a t bào th n kinh; s i tr c duy nh t - kéo dài t thân r i kh i t y

s ng t i dây th n kinh ngo i vi; s i nhánh - v i s

lư ng r t l n t thân t bào t a ra xung quanh Có

đ n 10.000 đ n 200.000 núm synap nh đư c g i là cúc synap n m b m t c a các s i nhánh và thân

c a t bào th n kinh v n đ ng, trong đó 80-95%

s i nhánh và ch có 5-20% thân t bào Nhi u cúc synap ti t ra ch t d n truy n th n kinh có tác d ng kích thích, m t s khác l i có tác d ng c ch s i

th n kinh sau synap

Các t bào th n kinh các ph n khác nhau c a t y

s ng và não b thì có s khác nhau : (1) kích thư c

c a thân t bào; (2) kích thư c, s lư ng, đ dài c a các s i nhánh - t r t ng n g n như b ng không đ n vài cm; (3) đ dài và kích thư c c a s i tr c; (4) s

lư ng các cúc synap - t m t vài cho t i 200.000

tr m Đ c đi m đó giúp cho các t bào th n kinh

m i nơi khác nhau thì ph n ng l i các tín hi u đ n

b ng nh ng cách khác nhau, do đó h th n kinh th c

hi n đư c nhi u ch c năng

Như v y, s d n truy n tín hi u t i lo i synap hóa

h c ch theo 1 chi u , t s i th n kinh ti t ra ch t

d n truy n (đư c g i là s i trư c synap) đ n s i sau

nó (đư c g i là s i sau synap) - đó là m t đ c tính

c c kì quan tr ng, khác v i synap đi n là tín hi u có

th đi theo 2 chi u Cơ ch d n truy n 1 chi u này

cho phép tín hi u ch đi theo m c tiêu c th giúp h

th n kinh th c hi n vô s các ch c năng c a nó :

ch c năng c m giác, v n đ ng, ghi nh …

Figure 46-5. Gi i ph u sinh lý c a m t synap hóa (A) và m t

synap đi n  (B). 

Cúc synap

A synap hóa

B synap đi n

Khe synap

(200-300 Å)

Đi n th

ho t đ ng

Đi n th

ho t đ ng

Ty l p th

Túi synap

Ca ++

Postsynaptic

terminal

Cúc t n

cùng

Kho ng gian

bào (20-40 Å)

Kênh k t n i t bào

synap

Ions Ch t

th 2

Ionotropic

Th th

metabotropic

• Biochemical cascades

Cơ ch gi i phóng ch t d n truy n th n kinh - vai trò c a ion canxi

Màng c a tr m trư c synap đư c g i là màng trư c synap - nó bao g m 1 s lư ng l n kênh canxi voltagegated Khi đi n th ho t đ ng kh c c màng trư c synap, các kênh canxi này s m ra cho phép ion canxi đi t ngoài vào trong t bào trư c synap

Lư ng ion canxi đi vào s quy t đ nh s lư ng ch t truy n đ t th n kinh đư c gi i phóng vào khe synap

Cơ ch chính xác c a m i liên h này chưa đư c bi t

rõ, nhưng có nh ng gi thuy t dư i đây đư c nêu ra Khi ion canxi đi vào bên trong tr m trư c synap, nó

s g n vào các phân t protein đ c hi u màng trong

t bào trư c synap t o ra c u trúc đư c g i là: đi m

gi i phóng Nh ng đi m gi i phóng này m i cho phép

m t s túi ch a ch t d n truy n gi i phóng các ch t

d n truy n vào khe synap

Tác d ng c a ch t truy n đ t th n kinh lên t bào sau synap - ch c năng

c a “protein th th ”

Màng sau synap ch a 1 s lư ng l n “protein th

th ” (Hình 46-5A) Các protein th th này có 2 thành ph n quan tr ng là: (1) ph n k t h p - nhô vào khe synap và

là nơi k t h p tr c ti p v i ch t truy n đ t th n kinh khi nó đư c gi i phóng; và (2) ph n trong t bào - như

là m t kênh đi qua màng sau synap vào bên trong t bào th n kinh S ho t đ ng c a các protein này cho phép các kênh ion màng sau synap m ra theo 1 trong 2 cách: (1) v i th th “ionotropic” - kênh ion

m ra cho phép 1 s lo i ion đi vào 1 cách tr c ti p;

ho c (2) v i th th “metabotropic” - nó th c hi n

ch c năng b ng cách ho t hóa “ch t truy n tin th 2” - là lo i phân t giúp kích ho t 1 ho c nhi u ch t bên trong t bào sau synap Chính lo i ch t truy n tin th 2 này có th làm tăng ho c gi m ch c năng

c a t bào sau synap

Cúc synap: nhi u nghiên c u v synap cho th y chúng

có nhi u hình dáng gi i ph u khác nhau, nhưng h u

h t chúng nhìn như là cái nút b m hình tròn ho c hình

b u d c, do đó, nó hay đư c g i là : cúc t n cùng,

nút synap, hay m n synap

Hình 46-5A ch ra c u trúc cơ b n c a synap hóa

h c Tr m trư c synap đư c ngăn cách v i tr m sau

synap b i khe synap có chi u r ng vào kho ng 200

đ n 300 Angtron cúc t n cùng c a nơron có 2 c u

trúc quan tr ng đ th c hi n ch c năng c a nó là túi

ch a ch t d n truy n và ty l p th Túi ch a ch t d n

truy n khi gi i phóng ch t truy n đ t th n kinh vào

khe synap s kích thích ho c c ch nơ ron sau synap

ph thu c vào lo i receptor màng sau synap Còn

ty l p th cung c p adenosine triphosphate (ATP) -

ngu n năng lư ng đ t ng h p ch t truy n đ t th n

kinh m i

Figure 46-6.  M t nơron v n đ ng đi n hình cho th y các

cúc t n cùng trên s i nhánh và thân t bào Cũng lưu ý là

ch có 1 s i tr c duy nh t.

Các s i nhánh

Thân t bào

UNIT

Figure 46-7. Cơ ch ho t đ ng c a “ ch t truy n tin th 2”

Kênh m

Enzym

ho t

đ ng

K + Kênh kali

Kích ho t m t ho c nhi u các enzym n i

bào

Kích ho t phiên mã gen

bào đ c hi u

Thay đ i c u trúc

và protein

Ch t truy n đ t th n kinh

protein G

GDP

Protein

th th

GDP

GTP

GTP

Enzym màng

ATP

cAMP

ho c

GTP

cGMP

1

2

Khi đư c ch t truy n đ t th n kinh kích ho t, các kênh ion ch m ra trong m t ph n nh c a m t ph n nghìn giây Và khi ch t truy n đ t không còn, các kênh cũng đóng l i 1 cách nhanh chóng Vi c m và đóng các kênh ion c a t bào th n kinh sau synap

đư c ki m soát r t nhanh

“Ch t truy n tin th 2”: r t nhi u ch c năng c a

h th n kinh, ví d như quá trình nh - yêu c u ph i kéo dài t vài giây đ n vài tháng sau khi ch t truy n

đ t th n kinh ban đ u m t đi Kênh ion thì không th đáp ng yêu c u trên do nó đã đóng l i sau chưa đ y

1 ph n nghìn giây khi ch t d n truy n th n kinh m t

đi Tuy nhiên, trong nhi u trư ng h p, chính các t bào th n kinh sau synap t kích ho t h th ng hóa

h c “ch t truy n tin th 2”, và chính ch t truy n tin

th 2 này gây tác d ng kéo dài kích thích ho c c

ch

Có m t vài lo i h th ng truy n tin th 2, m t trong nh ng lo i ph bi n nh t là s d ng m t nhóm các protein g i là protein G Hình 46-7 cho th y m t

th th màng protein G Khi không ho t đ ng, protein

G d ng t do trong bào tương, bao g m guanosine diphosphate (GDP) và ba thành ph n: ph n alpha ( ) là ph n ho t hóa c a protein G; ph n beta ( ) và

ph n gamma ( ) - g n v i ph n alpha Khi còn g n

Kênh Ion: các kênh ion màng sau synap đư c chia

làm 2 lo i : (1) “kênh ion dương” - thư ng là cho

phép Na+ đi qua , cũng có khi cho phép K+ và/

ho c Ca2+ đi qua; và (2) “kênh ion âm” - ch y u

cho ion Cl- đi qua, và m t s lư ng nh có anion

khác

“Kênh ion dương” đư c lót b i l p đi n tích âm,

khi đư ng kính kênh tăng lên đ n kích thư c l n

hơn ion natri ng m nư c, nó hút các phân t đi n

tích dương (natri) đi vào Và chính l p đi n tích

âm c a nó cũng đ y nh ng anion khác (cl-,…) ra

xa, ngăn c n chúng đi qua màng

V i “kênh ion âm”, khi đư ng kính kênh ch đ

l n cho các anion đi qua, còn các cation thì b ch n

l i ch y u là do kích thư c c a các cation đó khi

ng m nư c là quá l n, không th vư t qua

Khi “kênh ion dương” cho cation đi vào màng t

bào, nó s kích thích các t bào th n kinh Và các

ch t truy n đ t th n kinh làm m kênh này đư c

g i là ”ch t kích thích” Ngư c l i, ch t truy n đ t

th n kinh làm các anion đi vào gây tác d ng c ch

t bào đư c g i là “ ch t c ch ”

Receptor kích thích hay c ch t i màng sau synap.

Receptor gây kích thích b ng cách:

1 M kênh Na cho phép m t s lư ng l n cation

đi vào t bào, làm tăng đi n th màng lên đ n ngư ng kích thích Đây là cơ ch thư ng đư c s d ng nh t

2 H n ch s d n truy n c a kênh Kali ho c kênh Clorua, ho c c 2 Vi c này làm gi m s khu ch tán

c a ion cl- vào bên trong các t bào th n kinh sau synap ho c gi m s khu ch tán c a ion K+ ra bên ngoài Trong c hai trư ng h p,đi n th màng s dương hơn so v i bình thư ng, như v y cũng có tác

d ng kích thích

3 hay đ i v quá trình chuy n hóa n i bào ví d như làm tăng s lư ng th th màng kích thích ho c

gi m s lư ng th th màng c ch cũng có th kích thích ho t đ ng c a t bào th n kinh

RRReeeccceeeppptttooorrr gggây c ch b ng cách:

1 M kênh Clorua cho phép s khu ch tán nhanh

chóng c a ion Cl- t bên ngoài t bào th n kinh sau synap vào bên trong, do đó đi n th màng càng âm

-> có tác d ng c ch

2 Tăng đ d n ion K+ ra kh i t bào th n kinh

Vi c này cho phép các ion dương đ khuy n tán ra bên ngoài d dàng hơn, cũng gây tăng đi n tích âm bên trong các t bào th n kinh, có tác d ng c ch

3 Kích ho t các enzyme th th c ch ch c năng trao đ i ch t c a t bào b ng cách làm tăng s lư ng

c a các th th c ch synap th n kinh ho c c

ch (gi m) s lư ng th th kích thích

Ch t d n truy n th n kinh

Đã có hơn 50 ch t hóa h c đư c ch ng minh có vai trò như ch t truy n đ t th n kinh 2 nhóm ch t

đư c trình bày trong b ng 46-1 và 46-2 : m t nhóm

g m phân t nh , t c đ d n truy n nhanh; m t nhóm khác đư c t o thành t m t lư ng l n neuropeptide có kích thư c phân t l n, tác d ng

ch m

v i ph n GDP, protein G luôn d ng không ho t

đ ng

Khi receptor đư c kich ho t b i ch t truy n đ t th n

kinh, nó s thay đ i hình d ng, b c l ra v trí g n c a

nó v i ph c h p protein G, sau đó s g n k t đư c

x y ra Quá trình này cho phép ti u ph n gi i phóng

ph n GDP, đ ng th i nó cũng tách ra kh i ph n và

và g n v i guanosine triphosphate (GTP) Ph c

h p thu đư c là di chuy n t do trong t bào đ th c

hi n 1 hay nhi u ch c năng tùy thu c vào tính đ c

hi u c a m i lo i nơ ron Hình 46-7 th hi n 4 lo i

bi n đ i có th x y ra:

1 M 1 kênh ion đ c hi u màng sau synap : ví

d , ph c h p - GTP làm m kênh K+, th i gian

m ra thư ng đư c kéo dài, trong khi v i cơ ch tr c

ti p, kênh s đóng l i g n như ngay l p t c

2 Ho t hóa monophosphate adenosine cyclic

(CAMP) ho c cyclic guanosine monophosphate

(cGMP) trong t bào nơron Nh l i r ng m t trong

hai cAMP ho c cGMP có th kích ho t b máy

chuy n hóa có tính đ c hi u cao trong t bào th n

kinh, do đó, có th d n đ n nhi u thay đ i hóa h c

trong t bào bao g m c nh ng thay đ i lâu dài trong

c u trúc hóa h c c a chính nó, d n đ n thay đ i tính

kích thích c a t bào th n kinh

3 Tr c ti p ho t hóa 1 hay nhi u lo i enzym n i

bào, sau đó các enzym này có th th c hi n ch c

năng c a nó trong t bào

4 Kích ho t phiên mã gen : là m t trong nh ng

cơ ch ho t đ ng quan tr ng nh t c a ch t truy n tin

th 2, b i phiên mã gen có th hình thành protein

m i trong t bào th n kinh d n đ n thay đ i c u trúc

hay b máy chuy n hóa c a chính nó Cơ ch này r t

quan tr ng đ c bi t trong quá trình ghi nh m t cách

lâu dài

Khi ph c h p - GTP b th y phân và ti u ph n

l i g n v i GDP, h th ng truy n tin th 2 s b b t

ho t Sau đó ph n k t h p l i v i ph n và tr

l i ph c h p protein G không ho t đ ng

Rõ ràng vi c kích ho t các h th ng truy n tin th

hai trong t bào th n kinh, cho dù là các protein G

ho c các lo i protein khác, là c c k quan tr ng đ i

v i vi c thay đ i đ c đi m đáp ng lâu dài c a các

t bào th n kinh V n đ này s đư c nói đ n chi ti t

hơn trong chương 58 khi chúng ta th o lu n v các

ch c năng ghi nh c a h th n kinh

UNIT

Nhóm phân t nh , t c đ d n truy n nhanh gây ra

ph n ng ngay l p t c c a h th n kinh, nhóm còn

l i thư ng gây ra hành đ ng kéo dài hơn, ch ng

h n như thay đ i s lư ng th th c a t bào th n

kinh, đóng ho c m các kênh ion nh t đ nh, ho c

có th thay đ i s lư ng và kích thư c synap th n

kinh m t cách lâu dài

Nhóm phân t nh , t c đ d n truy n

nhanh

Trong h u h t các trư ng h p, các ch t d n

truy n th n kinh có phân t nh đư c t ng h p

t i bào tương c a tr m trư c synap và đư c v n

chuy n tích c c vào túi ch a ch t d n truy n

M i l n tr m trư c synap xu t hi n đi n th ho t

đ ng, 1 s túi đó gi i phóng ch t d n truy n vào

khe synap và g n v i receptor màng sau synap

r i gây tác d ng như đã nói trên

Tái ch túi ch a ch t d n truy n th n kinh:

các túi ch a ch t truy n đ t th n kinh phân t nh

liên t c đư c tái ch và s d ng l i Sau khi hòa

màng đ gi i phóng v t ch t, nó như tr thành 1

ph n c a màng synap, tuy nhiên, sau vài giây

đ n vài phút, nó l i tr l i bên trong t bào đ tr

thành m t túi ch a m i Màng túi ch a đó có th

có nh ng protein enzym m i đ t ng h p hay t p

trung nh ng ch t d n truy n th n kinh m i

Nhóm I:

Acetylcholine

Nhóm II: Các amin

Norepinephrine

Epinephrine

Dopamine

Serotonin

Histamine

Nhóm III: Các amino acid

Gamma-aminobutyric acid

Glycine

Glutamate

Aspartate

Nhóm IV

Nitric oxide

B ng 46-2  Ch t truy n đ t th n kinh phân t l n,

tác d ng ch m ho c các y u t tăng trư ng

Các hormon do vùng dư i đ i gi i phóng

Các hormon hư ng giáp Hormon gi i phóng hormon t o hoàng th Somatostatin (Y u t c ch hormon tăng trư ng)

Các peptid tuy n yên

Hormone v thư ng th n β-Endorphin

Hormon kích thích t bào s c t - Prolactin

Hormon t o hoàng th Thyrotropin Hormon tăng trư ng Vasopressin Oxytocin

Các peptid tác d ng trên ru t và não

Leucine enkephalin Methionine enkephalin

Ch t P Gastrin Cholecystokinin Vasoactive intestinal polypeptide

Y u t tăng trư ng th n kinh Brain-derived neurotropic factor Neurotensin

Insulin Glucagon

T các mô khác

Angiotensin II Bradykinin Carnosine Sleep peptides Calcitonin

Acetylcholine là m t ch t d n truy n th n kinh phân

t nh đi n hình, tuân theo các nguyên t c t ng h p

và gi i phóng nói trên Nó đư c t ng h p t acetyl coenzyme A và choline nh enzyme choline acetyltransferase Khi túi ch a acetylcholin vào khe synap, trong quá trình truy n tín hi u th n kinh, các acetylcholine nhanh chóng phân chia thành acetate

và choline b i enzym cholinesterase - enzym này có

m t trong khe synap Sau đó, các túi ch a đư c tái

ch , và choline đư c v n chuy n tích c c tr l i vào

tr m trư c synap đ t ng h p acetylcholine m i

B ng 46-1 Ch t truy n đ t th n kinh phân t nh , tác

d ng nhánh.

Serotonin đư c s n xu t t i các nhân não gi a

c a thân não và nhi u khu v c c a não và t y s ng,

đ c bi t là s ng sau t y s ng và vùng dư i đ i Nó

có tác d ng c ch đư ng d n truy n c m giác đau

t y s ng, c ch đư c nh ng vùng cao hơn c a h

th n kinh giúp cơ th ki m soát đư c tâm tr ng, th m chí serotonin còn có tác d ng gây ng

Nitric oxide đư c s n xu t cúc t n cùng t i nhi u khu

v c trong não ch u trách nhi m v hành vi và b nh lâu dài Nitric oxide khác v i các ch t truy n đ t th n kinh phân t nh khác do cơ ch hình thành t i cúc t n cùng và tác d ng c a nó lên s i th n kinh sau synap

Nó không đư c hình thành và lưu tr trong các b c nh ,

mà khi c n thi t nó đư c t ng h p g n như ngay l p

t c và gi i phóng luôn ra khe synap Sau khi khu ch tán vào màng sau synap, nitric oxide không làm thay

đ i đáng k đi n th màng mà nó làm thay đ i ch c năng chuy n hóa n i bào, làm cho t bào tr nên d b kích thích hơn trong nhi u giây, nhi u phút, th m chí

có th lâu hơn n a

Nhóm phân t l n

Nhóm ch t d n truy n này thư ng có tác d ng ch m Chúng không đư c t ng h p trong bào tương c a cúc

t n cùng mà đư c t ng h p như m t ph n không th thi u c a nh ng phân t protein l n b i ribosom trong thân t bào th n kinh Sau đó các phân t protein này

di chuy n vào m ng lư i n i bào và b máy Golgi T i đây x y ra 2 s thay đ i th 1, chúng đư c phân c t thành nh ng m nh nh hơn t o thành các neuropeptide não ho c ti n ch t c a chúng Th 2, neuropeptide đư c

b máy Golgi gói vào trong các túi nh và đưa ra t bào

ch t, sau đó chúng đư c chuy n t i đ u s i tr c v i t c

đ r t ch m ch vài cm/ ngày T i cúc t n cùng, chúng

đư c gi i phóng vào khe synap và ho t đ ng như các phân t nh Tuy nhiên các túi b c này thì không đư c tái s d ng

B i s hình thành các ch t d n truy n nhóm phân t

l n này ph c t p hơn, nên s lư ng c a chúng nh hơn

so v i nhóm phân t nh Bù l i, tác d ng c a chúng

l i kéo dài hơn và m nh hơn hàng ngàn l n các phân t

nh Vi c kéo dài tác d ng c a chúng thông qua các cách bao g m đóng kênh Calci, thay đ i b máy chuy n hóa

c a t bào, ho t hóa ho c b t ho t gen và tác d ng lâu dài lên receptor kích thích ho c c ch gây tác d ng vài ngày đ n vài năm

Đ c đi m c a m t s ch t d n truy n th n kinh

phân t nh quan tr ng :

Acetylcholine đư c ti t ra t i r t nhi u vùng c a h

th n kinh, đ c bi t là: (1) bó tháp xu t phát t v não

v n đ ng; (2) m t s lo i t bào th n kinh khác nhau

trong h ch n n; (3) các nơron v n đ ng phân b trong

cơ vân; (4) các t bào th n kinh trư c h ch c a h

th ng th n kinh th c v t, (5) các t bào th n kinh h u

h ch c a h th n kinh đ i giao c m; và (6) m t s các

t bào th n kinh h u h ch c a h th n kinh giao c m

Trong h u h t các trư ng h p, acetylcholine có tác

d ng kích thích Tuy nhiên, nó đư c bi t là có tác d ng

c ch m t s dây th n kinh đ i giao c m ngo i vi,

ch ng h n như c ch trung tâm dây th n kinh ph

v

Norepinephrine đư c ti t ra b i cúc t n cùng c a

nhi u t bào th n kinh mà thân t bào c a chúng n m

thân não và vùng dư i đ i Đ c bi t, norepinephrine

đư c ti t b i t bào th n kinh n m trong nhân l c

c u não, mà các s i th n kinh đó lan t a r ng rãi đ n

các khu v c c a não b giúp ki m soát toàn b ho t

đ ng và tâm tr ng, ch ng h n như làm tăng m c đ

t nh táo Norepinephrine cũng đư c ti t ra b i h u

h t các s i h u h ch c a h th n kinh giao

c m.Trong h u h t các khu v c, norepinephrine có

th kích ho t các th th kích thích, nhưng nó cũng

có th kích ho t các th th c ch 1 s nơi khác

Dopamine đư c ti t ra b i các t bào th n kinh có

ngu n g c ch t đen Đi m k t thúc c a các t bào

th n kinh đó ch y u vùng th vân c a h ch n n

Tác d ng c a dopamine thư ng là c ch

Glycine đư c ti t ra ch y u synap trong t y s ng

Nó đư c bi t đ n là m t ch t gây c ch

GABA (acid gamma-aminobutyric) đư c ti t ra b i

cúc t n cùng trong t y s ng, ti u não, h ch n n, và

nhi u khu v c c a v não Nó đư c cho là ch t gây

c ch

Glutamate đư c ti t ra t i cúc t n cùng c a các dây

th n kinh c m giác đi vào h th n kinh trung ương,

cũng như nhi u khu v c c a v não Nó thư ng có

tác d ng kích thích