Oppimispäiväkirja luennolta 3: Synapsit ja välittäjäaineet

Kolmannen luennon (20. 3) aluksi kerrattiin vielä aktiopotentiaalin synty ja eteneminen. Edelleen jäi tosin hieman epäselväksi, mikä käytännössä aiheuttaa aktiopotentiaalin syntymisen, eli saa kalvojännitteen nousemaan laukeamiskynnyksen yli ja ionikanavat avautumaan.

Luennon varsinaisena aiheena oli synaptinen signalointi eli hermosolun sähköisen impulssin eteneminen synapsiraon yli toiseen (hermo)soluun. Tämä tapahtuu yleensä kemiallisten välittäjäaineiden välityksellä (poikkeuksena ns. sähköinen synapsi). Näistä välittäjäaineista monet olivat ainakin nimeltään ja osin vaikutuksiltaankin tuttuja: esim. amiineihin kuuluvat dopamiini, adrenaliini ja serotoniini. Yleisimpiä välittäjäaineita ovat kuitenkin aminohapot, erityisesti tärkein eksitoiva eli kiihottava välittäjäaine glutamaatti ja inhiboiva eli jarruttava GABA (gamma-aminovoihappo). Myös monet neuropeptidit toimivat synapsin välittäjäaineina.

Synapsien toiminnan perusperiaate oli jo ennalta tuttu: synapsin välittäjäaineet sitoutuvat vastaanottavan solun reseptoreihin, jolloin solujenvälinen viesti muuttuu takaisin solunsisäiseksi. Reseptorien aiheuttama vaikutus on yleensä muutos solukalvon ioninläpäisevyydessä, joka vaikuttaa solun kalvopotentiaaliin. Tämä selittää siis esimerkiksi aktiopotentiaalin synnyn postsynaptisessa hermosolussa. Toisaalta myös useiden lääkeaineiden ja huumeiden vaikutusmekanismi perustuu näiden reseptoreiden aktivoimiseen (agonistit) tai niihin sitoutumiseen ilman aktivointia (antagonistit).

Keskeinen luennolla esille tullut asia on synapsien muovautuvuus: toisin kuin on-off -tyyppiset aktiopotentiaalit, kemialliset synapsit ovat monin tavoin muovautuvia. Ne voivat olla eksitoivia tai inhiboivia, ja yhden postsynaptisen aktiopotentiaalin syntyyn tarvitaan useita presynaptisia signaaleja, jotka voivat integroitua ajallisesti (useita peräkkäisiä aktiopotentiaaleja) tai avaruudellisesti. Kiinnostavaa oli luennolla esitetty eri oppimistapojen selitys synapsien muovautumisen avulla, mikä antoi näille psykologiasta tutuille tavoille fysiologisen selityksen. Toisaalta aihe herätti myös pohtimaan neurobiologian mahdollisuuksia tai niiden rajallisuutta: merietanan tottuminen ja herkistyminen tietyille ärsykkeille pystytään kyllä selittämään välittäjäaineiden vapautumisessa tapahtuvien muutosten avulla, mutta kuinka pitkälti esim. ihmisen monimutkaisia oppimisprosesseja voitaisiin ymmärtää tältä pohjalta?

Luennon lopuksi käsiteltiin vielä useista soluista koostuvien hermoverkkojen toimintaa ja aktiopotentiaalien koodausmenetelmiä. Mieleen jäi esimerkiksi ns. vetäytymisrefleksi ja ”isoäitisolut”, mutta kovinkaan kattavaa kuvaa asiasta ei muodostunut.