Luento 3 – Synapsit, välittäjäaineet, muovautuvuus ja monisolusysteemit

Fyssantalon Auditorio 1:ssa pidettäviin luentoihin kuuluu, että asiaa tulee ja kunnolla. Sanasto kasvaa ja rypyt otsassa syvenevät luentojen edetessä. Onneksi merkittävä osa asioista on jollain tasolla tuttua jo aiemmilta kursseilta.

Mitä opimme?

Alun lempeä kertaus muistutteli, että hermosolun signaloinnin suuri nopeus on mahdollista ainoastaan sähköisesti, eli johtavuuksien hetkellisillä muutoksilla. Muutokset johtuvat ionikanavien ionispesifisten konduktanssien muutoksista. Itse joneja ei hirveästi ehdi siirtyilemään puolelta toiselle, vaan potentiaalinmuutos ratkaisee.

Siis: sähköinen signalointi nopeaa, kemiallinen hitaampaa.

Asiaan.

Synaptinen signalointi on puolestaan kemiallista. Onhan se joo hidasta, mutta toisaalta mahdollistaa muutokset. Aktiopotentiaali on vakio, mutta kemialliset synapsit pystyvät muovautumaan, ja siten mahdollistavat mm sopeutuvuuden, muistin, ja muut muutosta edellyttävät jutut. Ilman näitä menisi tämäkin bloggaaminen hukkaan.

Synaptinen muovautuvuus on siis välttämätöntä oppimisen kannalta. Tärkeä(hkö) ilmiö tähän liittyen on Long Term Potentiaatio (LTP), eli synapsin voimistuminen pitkäksi ajaksi. Tätä ei kuitenkaan lasketa varsinaisiin oppimisilmiöihin, joita ovat tottuminen (habituaatio) ja herkistyminen (sensitisaatio). Nämä ovat toisilleen melko vastakkaisia ilmiöitä. Tärkeää on huomata, että kyseessä ovat keskushermoston (CNS) ilmiöt, joita ei pidä sekottaa sensoriseen adaptaatioon. Merietana.

Välittäjäaineet välittävät informaatiota synapsien välillä. Niillä on joko inhiboiva tai eksitoiva vaikutus riippuen mm synapsin sijainnista ja välittäjäainespesifisyydestä. Reseptorit ovat proteiineja, joihin välittäjäaineet sitoutuvat spesifisti.

Opimme liudan välittäjäaineiden nimiä ja niiden perusominaisuuksia. Välittäjäaineet luokitellaan usein seuraavasti:

  • aminohapot (glutamaatti, GABA, glysiini)
  • amiinit/kategolamiinit (asetyylikoliini, adrenaliini, noradrenaliini, serotoniini)
  • neuropeptidit (mm. endorfiini, oksitosiini, vasopressiini)

Tärkeimpien välittäjäaineen ominaisuuksiakin tuli kovalla tahdilla. Tärkeimpiä muistettavia lienevät glutamaatti, GABA, asetyylikoliini, dopamiini, serotoniini ja endorfiini.

Välittäjäaineiden metabolian flow:

  • synty -> (aksonikuljetus) -> varastointi -> vapautus -> postsynaptinen vaikutus -> lopetus (esim hajotus/takaisinkeräys)

Usein (tai lähes aina ja kaikkialla pikkuaivojen ulkopuolella) yksi aktiopotentiaali ei riitä tuottamaan postsynaptista vastetta (PSP). Siksi tarvitaan synaptista integraatiota, eli aktiopotentiaalien summautumista. Signaalien summaus voi tapahtua sekä ajassa että avaruudessa.

Intensiivisen informaatioähkyn digestiiviksi nautimme vielä hiukan monisolujärjestelmiä (nieltynä). Esimerkkinä fleksorirefleksi ja rytmiset toiminnot. Perusajatuksena on ristiin inhibointi (esim agonisti- ja antagonisti-lihas).

Aktiopotentiaalinen informaation koodaus ja tulkinta on moninaista. Simppeleintä on tulkita vain aktiopotentiaaleja taajuusavaruudessa, mutta monia muita parempia koodausmenetelmiä on, mm. laukomisseksvenssit, populaatiotason koodaus ja solun identiteettiin perustuva koodaus (Bill Clinton -solut vs Jennifer Aniston -solut).