Chương 12 SINH LÝ THẦN KINH 12.1 Tiến hóa của hệ thần kinh trung ương.
12.2.1. Tế bào thần kinh (neuron)
Hệ thần kinh người có khoảng 10-16 tỷ neuron. Neuron là đơn vị cấu trúc chức năng của hệ thần kinh. Neuron có chức năng tiếp nhận kích thích, tạo xung động thần kinh và dẫn truyền xung động thần kinh.
12.2.1.1. Phân loại neuron.
- Dựa vào hình dạng của tế bào
- Dựa vào hình thái và cầu tạo, người ta đã chia neuron thành các loại sau: + Neuron đơn cực
+ Neuron lưỡng cực + Neuron đa cực
- Dựa vào chức năng sinh lý của neuron, người ta chia neuron thành các loại sau: + Neuron thụ cảm (neuron hướng tâm
+ Neuron vận động (neuron ly tâm) + Neuron trung gian (neuron liên hợp)
12.2.1.2. Cấu trúc của neuron.
Một neuron bao gồm các bộ phận chủ yếu sau: thân neuron, sợi trục (axon) và sợi nhánh (tua nhánh, tua gai, dendrite)
- Thân neuron: có hình dạng kích thước khác nhau tùy theo từng loại tế bào thần kinh. Bao bọc phía bên ngoài thân là màng tế bào, bên trong thân bao gồm: tế bào chất, thể golgi, ti lạp thể, các tơ thần kinh, nhân, thể Nisse (đó là ARN, đặc điểm khác biệt so với các loại tế bào khác)…Tập hợp các thân neuron tạo thành chất xám. Màng và thân neuron có chứa nhiều protein thụ cảm đặc hiệu (receptor). Thân neuron thực hiện chức năng dinh dưỡng đối với neuron.
- Sợi trục: là tua bào tương dài, đầu chia thành nhiều nhánh gọi là nhánh tận cùng, mỗi nhánh lại tận cùng bằng cúc tận cùng. Trong cúc tận cùng có nhiều bọc nhỏ chứa các chất truyền
đạt thần kinh (chất môi giới thần kinh hay chất thần kinh trung gian - neurotransmitter). Trong sợi trục có các tơ thần kinh chạy song song với sợi trục nối tiếp với mạng lưới tơ thần kinh ở thân. Trong sợi trục có nhiều ti lạp thể có vai trò tổng hợp chất truyền đạt thần kinh. Bao quanh sợi trục là các tế bào Schwann cuộn thành nhiều lớp tạo thành lớp vỏ. Giữa các lớp tế bào Schwann là các eo Ranvier. Sợi trục có thểđược chia thành 2 loại: sợi không bao myelin và sợi có bao myelin.
- Sợi nhánh: là những tua bào tương ngắn, phân nhánh ở gần thân neuron. Các neuron thường có nhiều sợi nhánh. Các sợi nhánh truyền hưng phấn vềđuôi neuron (là sợi cảm giác).
12.2.1.3. Các chức năng cơ bản của neuron.
Chức năng cơ bản của neuron là tiếp nhận, xử lý và lưu trữ thông tin. Để thực hiện được chức năng này neuron có các đặc tính sau:
- Tính dễ bị kích thích - Tính hưng phấn - Tính hoạt động điện 12.2.2. Synap thần kinh.
12.2.2.1. Cấu trúc synap
Synap là nơi tiếp xúc giữa tế bào thần kinh này với tế bào thần kinh khác hay giữa tế bào thần kinh với cơ hay với tuyến
Synap gồm hai loại: - Synap neuron-neuron
- Synap neuron – cơ hay synap neuron – tuyến Về mặt cấu tạo, một synap có cấu trúc gồm 3 phần:
- Đầu mút của sợi trục có dạng hình chiếc cúc hay hình tấm nhỏ. Mỗi cúc có một màng
được gọi là màng trước synap. Trong cúc có nhiều túi nhỏ có chứa chất môi giới thần kinh (chất môi giới hóa học, chất dẫn truyền hay chất trung gian hóa học) và các ty thể.
- Khe synap: là khoảng nằm giữa màng trước và màng sau synap. Khe synap rộng trung bình khoảng 20nm, một số khe synap có thể rộng đến 100nm. Trong khe synap có chứa dịch ngoại bào.
- Màng sau synap là phần màng của thân, hay sợi nhánh của tế bào thần kinh hay phần màng của tế bào cơ hay tế bào tuyến. Trên màng sau synap có các receptor (chất tiếp nhận) .
12.2.2.2 Cơ chế dẫn truyền hưng phấn qua synap.
a. Cơ chế vật lý.
- Theo thuyết điện học, hưng phấn dẫn truyền qua synap là nhờ dòng điện hoạt động. Khi hưng phấn truyền đến tận cùng sợi trục thì tạo ra dòng điện có cường độ lớn để có khả năng vượt qua được khe synap đến kích thích màng sau synap làm màng sau synap hưng phấn và hưng phấn
được tiếp tục truyền đi.
- Nhược điểm của thuyết điện học là không giải thích được đặc điểm dẫn truyền hưng phấn một chiều và tốc độ hưng phần bị chậm lại khi qua synap cũng như sự mỏi synap.
b. Cơ chế hóa học.
Khi hưng phấn truyền đến màng sau synap, chất môi giới thần kinh sẽđược giải phóng vào khe synap và được vận chuyển đến màng sau synap để làm xuất hiện điện thế sau synap. Nếu điện thế sau synap đủ mạnh nó sẽ tạo thành điện thế hoạt động để tiếp tục truyền đi.
Theo các nghiên cứu hiện nay, cơ chế dẫn truyền qua synap có sự tham gia đồng thời của dòng điện và chất một giới thần kinh, gọi là cơ chếđiện hóa điện. Cơ chế này có thể được khái quát như sau:
- Khi hưng phấn truyền đến màng trước synap ở dạng tin điện, sẽ gây ra một tác động làm cho các túi chứa chất môi giới thần kinh vỡ ra và giải phóng chất môi giới. Chất môi giới có vai trò như tin hóa, như vậy tin điện được chuyển thành tin hóa.
- Chất môi giới thần kinh khuếch tán qua khe synap đến màng sau synap, ở màng sau các tin hóa này sẽ tác dụng với phức hợp lipoprotein của màng sau synap, làm tăng tính thấm của màng sau synap, gây ra sự khử cực và đảo cực màng sau. Kết quả phát sinh ra dòng điện hoạt
động (E ≈ 70mV), như vậy tin hóa đã chuyển thành tin điện, hưng phấn tiếp tục được dẫn truyền. Thông qua hiệu ứng dẫn truyền qua synap, synap được chia làm 2 loại: synap hưng phấn, synap ức chế
Từ các quá trình trên ta rút ra kết luận sau:
1. Sự dẫn truyền hưng phấn quá synap là có sự tham gia đồng thời của dòng điện và chất môi giới thần kinh, dưới dạng tin điện chuyển thành tin hóa và từ tin hóa chuyển trở lại thành tin
điện.
2. Quá trình chuyển từ tin điện sang tin hóa rồi từ tin hóa thành tin điện đòi hỏi phải có thời gian nhất định do đó cần phải có một khoảng thời gian nhất đinh chính vì vậy khi hưng phấn truyền qua synap tốc độ hưng phấn bị chậm lại.
3. Các quá trình biến đổi trên làm tăng sự trao đổi chất ở synap do đó dễ gây mỏi ở synap. Synap dễ bị các chất hóa học gây ra tác dụng.
4. Hưng phấn chỉ truyền theo một chiều từ màng trước qua khe synap đến màng sau synap.