Bản chất xung động thần kinh là gì?
Sự hình thành điện thế màng và điện thế hoạt động
Quy luật dẫn truyền xung trên dây thần kinh
Cơ chế dẫn truyền xung qua synap hưng phấn và synap ức chế.
Bản chất xung động thần kinh là dòng điện, dòng chuyển dời của các ion hình thành điện thế hoạt động.
Tính chất điện của tế bào sống
Các ion (K+, Na+, Ca2+, Cl-….(nội bào và ngoại bào)
Các phân tử tích điện
Các bơm và kênh ion (Na+/K+ pump, ion channels)
Lực hóa và lực điện (chemical and electrical forces)
Tính thấm của màng tế bào đối với các ion.
Sự phân bố các kênh ion ở tế bào thần kinh
Mỗi vùng (mỗi phần) trên tế bào thần kinh có các chức năng chuyên biệt, và ở mỗi vùng đó sẽ có các kênh/cổng ion (ion channel/gate) khác nhau.
Hầu hết các kênh đều có thể đóng hoặc mở.
Kênh hở (leak channels/non gated channels) là kênh luôn mở, có mặt ở khắp nơi trên màng tế bào thần kinh, liên quan tới điện thế nghỉ.
Kênh đóng/mở bởi chất gắn (ligand – gated channels): đóng mở khi có chất (neurotransmitter) gắn vào recepter trên màng tế bào. Kênh này có nhiều ở sợi nhánh và thân của neuron.
Kênh đóng/mở bởi điện thế (voltage-gated channels): đóng, mở nhờ sự thay đổi điện thế. Kênh này có nhiều nhất ở sợi trục (axon) và đặc biệt nhiều ở axon hillock.
Campbell Biology 9th (2011)
Điện thế nghỉ (Resting Potential) và Điện thế hoạt động (Action Potential)
Bên trong tế bào Bên ngoài tế bào Neuron mực ống
Neuron động vật có vú
Nồng độ (mM)
Nồng độ của các ion bên trong và bên ngoài tế bào
Các bơm và các kênh ion duy trì điện thế nghỉ của một tế bào thần kinh
Sự trênh lệch điện thế bên trong và bên ngoài màng tế bào
Điện thế màng của một neuron ở trạng thái nghỉ - tế bào đang không gửi tín hiệu goi là điện thế nghỉ (từ -60 đến -80mV)
Duy trì nồng độ Na+ và K+ bên trong và bên ngoài tế bào nhờ vào bơm Na+/K+ (sử dụng năng lượng ATP để bơm 3Na+ ra ngoài và 2 K+ vào trong) – hóa năng
Chuyển hóa năng thành điện năng cần tới các kênh ion
Ở trạng thái nghỉ hầu như chủ yếu là kênh K+ mở, dòng K+ đi từ trong ra ngoài, rất ít kênh Na+ mở.
Màng tế bào phân cực: trong (-), ngoài (+)
Phương trình Nernst:
Điện thế hoạt động (AP) là những tín hiệu được dẫn truyền bởi các sợi trục
Màng tế bào thay đổi tính thấm, tăng thấm đối với Na+
Kênh Na+ cần một kích thích để có thể đóng mở nó
1. điện thế (trên sợi trục)
2. Chất gắn (tại synap)
AP được hình thành khi nào sự khử cực làm tăng điện thế màng tới một giá trị ngưỡng (ở động vật có vú: -55mV)
Sự đáp ứng tất cả hoặc là không đối với kích thích
Principles of Human Physiology, C.L. Stanfield, 2013
Campbell Biology 9th (2011) Biểu hiện tăng phân cực cấp
độ (Graded hyperpolarization) bởi 2 kích thích gây tăng tính thấm của màng đối với ion K+
Biểu hiện khử cực cấp độ phát sinh bởi 2 kích thích gây tăng tính thấm đối với Na+
Điện thế hoạt động được kích phát bởi sự khử cực tới ngưỡng Điện thế cấp độ (Graded Potential) và
Điện thế hoạt động (Action Potential)
Biên độ và tần số của điện thế hoạt động
Principles of Human Physiology, C.L. Stanfield, 2013
Chất độc thần kinh
Chất gây tê cục bộ
Optogenetics
Quy luật dẫn truyền xung trên các sợi thần kinh
Quy luật toàn vẹn và liên tục về sinh lý: toàn vẹn về cấu trúc và chức năng của sợi thần kinh
Quy luật dẫn truyền hai chiều: Khi kích thích vào sợi thần kinh hưng phấn được truyền theo hai chiều của nó, nghĩa là truyền ra ngoại vi và truyền vào trung tâm.
Quy luật dẫn truyền riêng biệt: Các sợi thần kinh nằm trong cùng một dây thần kinh có thể bắt nguồn từ các cấu trúc ngoại vi ở cách xa nhau. các xung động được dẫn truyền theo từng sợi thần kinh riêng, không truyền hưng phấn từ sợi này sang sợi khác và chỉ thể hiện tác dụng trên những tế bào nào có sợi thần kinh đến chi phối.
thích
Phân cực Khử cực
Principles of Human Physiology, C.L. Stanfield, 2013
Eo Ranvier B Eo Ranvier A
Principles of Human Physiology, C.L. Stanfield, 2013
Bệnh đa xơ cứng / Bệnh xơ cứng rải rác (Multiple Sclerosis)
Bệnh tự miễn (autoimmune)
Phá hủy tế bào Schwann, Olygodendrocyte
Ảnh hưởng tới nhiều chức năng của cơ thể
Cơ chế dẫn truyền xung qua các synap hưng phấn và synap ức chế
Các chất trung gian dẫn truyền thần kinh (Neurotransmitter):
có ít nhất 25 chất dẫn truyền thần kinh.
Ngay khi một chất dẫn truyền thần kinh được giải phóng vào khe synap và đã khởi động một phản ứng thì nó bị loại bỏ ngay khỏi khe synap tránh hiệu quả kéo dài.
Trong các synap khác, màng trước synap hấp thụ nhanh các chất dẫn truyền thần kinh, có khả năng là đóng gói chúng trong các túi synap hoặc để cho các phân tử khác phân hủy.
Principles of Human Physiology, C.L. Stanfield, 2013
Principles of Human Physiology, C.L. Stanfield, 2013
Cơ chế dẫn truyền xung qua các synap hưng phấn và synap ức chế
Cơ chế dẫn truyền xung qua synap hưng phấn
Xuất bào
Điện thế hưng phấn sau synap
Cơ chế dẫn truyền xung qua các synap hưng phấn và synap ức chế
Cơ chế dẫn truyền xung qua synap ức chế
Progesteron ngoại vi Tế bào Glia
Ty thể
Điện thế tăng phân cực
Ức chế trước synap (presynaptic inhibition)
chemistry.emory.edu/justice/seminar/morphology%20of%20syn.htm
Ít chất trung gian thần kinh đựợc giải phóng vào khe synap do tác dụng của điện thế hoạt động tạo ra từ 1 synap tiếp xúc với phần truớc synap đó
Axon hưng phấn Axon ức chế
Điện thế hoạt động trước synap
Điện thế hoạt động sau synap
Sự tập cộng hưng phấn
Campbell Biology 9th (2011)
7. CÁC TRUNG KHU THẦN KINH VÀ TÍNH CHẤT CỦA CHÚNG
Định nghĩa
Cơ sở xác định các trung khu thần kinh
• Kích thích
• Cắt bỏ hay cắt ngang
• Phá hủy
Dẫn truyền một chiều
Dẫn truyền chậm trễ
Sự phụ thuộc của phản ứng phản xạ vào cường độ và thời gian kích thích
Sự tập cộng hưng phấn
Sự biến đổi nhịp hưng phấn
Tác dụng sau kích thích
Sự mệt mỏi của các trung khu thần kinh
Tính nhạy cảm của các trung khu thần kinh đối với oxy Tính chất của các trung khu thần kinh