Dẫn truyền xung thần kinh là hoạt động hóa học, gây ra bởi sự giải phóng các chất dẫn truyền thần kinh đặc hiệu khỏi đầu mút tận cùng dây thần kinh. Các chất dẫn truyền thần kinh khuếch tán qua khe synap và gắn với các thụ thể đặc hiệu trên tế bào thần kinh liền kề hoặc tế bào đích. Tùy thuộc vào thụ thể, đáp ứng có thể là hoạt hóa hoặc ức chế.
Thông thường, các nơ-ron không chạm vào nhau; thay vào đó, chúng giao tiếp thông qua việc truyền dẫn các chất dẫn truyền thần kinh qua các khớp thần kinh. Synap có loại synap điện, không liên quan đến chất dẫn truyền thần kinh; các kênh ion kết nối trực tiếp bào tương của các tế bào thần kinh trước và sau synap. Đây là loại dẫn truyền thần kinh nhanh nhất.
Các chất dẫn truyền thần kinh được tổng hợp trong thân tế bào thần kinh, được lưu trữ trong các túi ở đầu dây thần kinh (xem hình Dẫn truyền thần kinh). Số lượng enzyme trong một túi (thường là vài nghìn phân tử) được định nghĩa là một đơn vị lượng tử. Điện thế hoạt động khi dẫn truyền đến cuối dây thần kinh sẽ mở các kênh canxi của sợi trục; dòng Ca sau khi được giải phóng có tác dụng hòa các túi vào màng các đầu tận cùng tế bào thần kinh làm giải phóng các phân tử dẫn truyền thần kinh từ nhiều túi. Sự hòa màng tạo ra một lỗ thông qua đó các phân tử được giải phóng vào khe synap gọi là quá trình xuất bào.
Các tín hiệu kích thích và ức chế
Phản ứng do giải phóng chất dẫn truyền thần kinh có thể kích thích (kích hoạt) tế bào thần kinh sau synap hoặc ức chế (chặn) hoạt động của tế bào thần kinh sau synap. Các tế bào thần kinh sau synap tiếp nhận nhiều chất dẫn truyền thần kinh và tín hiệu điện và cuối cùng tổng hợp các thông tin đầu vào lại với nhau. Nếu nhận được nhiều tín hiệu kích thích hơn, tế bào thần kinh sẽ hoạt động; nếu tổng các tín hiệu là ức chế, tế bào thần kinh sẽ không hoạt động và không ảnh hưởng đến hoạt động của các tế bào thần kinh khác. Tổng hợp các câu trả lời này được gọi là tổng kết.
Các dạng khác của trứng cá
-
Tổng hợp không gian: Nhiều xung động được nhận ở các vị trí khác nhau của nơ-ron được bổ sung vào
-
Tổng hợp tạm thời: Các xung nhận được trong một khoảng thời gian ngắn sau đó được bổ sung vào với nhau
Để một nơron phát ra tín hiệu và kích hoạt, nó phải đạt tới ngưỡng tiềm năng. Một ngưỡng tiềm năng được tạo ra bởi sự gia tăng ròng của dòng natri vào trong tế bào trong quá trình trao đổi ion natri và kali. Khi có đủ natri đi vào tế bào, ngưỡng sẽ đạt đến và điện thế hoạt động sẽ được kích hoạt.
Số lượng chất dẫn truyền thần kinh trong đầu mút tận cùng thường độc lập với hoạt động của dây thần kinh và được giữ tương đối hằng định bằng cách thay đổi sự hấp thu các tiền chất của các chất dẫn truyền thần kinh hoặc hoạt động của các enzyme liên quan đến tổng hợp hoặc phá huỷ các chất dẫn truyền thần kinh.
Sự tương tác giữa chất dẫn truyền thần kinh và thụ thể phải được chấm dứt nhanh chóng để chấm dứt hoạt động của chất dẫn truyền thần kinh hoặc cho phép kích hoạt thụ thể nhanh chóng và lặp đi lặp lại. Sau khi các chất dẫn truyền thần kinh đã tương tác với các thụ thể
-
Các chất này có thể nhanh chóng được bơm trở lại các đầu dây thần kinh trước synap (tái hấp thu) để tái chế hoặc tiêu hủy.
-
Các chất này có thể bị phân hủy bởi các enzyme gần thụ thể.
-
Chúng có thể khuếch tán vào khu vực xung quanh và được loại bỏ.
Các chất dẫn truyền thần kinh do các đầu cuối thần kinh tiếp nhận được đóng gói lại trong các hạt hoặc túi trong đầu cuối sợi trục để tái sử dụng.
Rối loạn chức năng của các quá trình này có thể dẫn đến các hội chứng lâm sàng. Ví dụ, mất trí nhớ trong bệnh Alzheimer được cho là liên quan đến sự thiếu hụt chất dẫn truyền thần kinh acetylcholine trong các khớp thần kinh, làm trung gian cho việc nằm xuống của những ký ức mới. Một số loại thuốc nhất định (ví dụ: donepezil, galanthamine, rivastigmine) ngăn chặn enzyme acetylcholinesterase (phân hủy acetylcholine) và do đó làm tăng lượng acetylcholine trong khớp thần kinh. Kết quả là, chức năng bộ nhớ có thể cải thiện.
Một số loại tế bào thần kinh đơn lẻ có thể giải phóng 2 hoặc nhiều chất dẫn truyền thần kinh khác nhau (gọi là đồng dẫn truyền) – ví dụ: acetylcholine và glutamate. Nhiều chất dẫn truyền thần kinh có thể tác động lên một nơ-ron sau synap hoặc ảnh hưởng đến nhiều nơ-ron sau synap. Quá trình đồng dẫn truyền cho phép giao tiếp phức tạp giữa các tế bào thần kinh.
Các chất dẫn truyền thần kinh cũng có thể tạo điều kiện thuận lợi cho những thay đổi lâu dài hơn liên quan đến các con đường bổ sung như thay đổi hoạt động của gen và protein.
