Cách chúng hoạt động, các loại khác nhau và lý do chúng quan trọng
Một chất dẫn truyền thần kinh được định nghĩa là một sứ giả hóa học mang, tăng cường và cân bằng tín hiệu giữa các tế bào thần kinh , hoặc các tế bào thần kinh và các tế bào khác trong cơ thể. Những sứ giả hóa học này có thể ảnh hưởng đến nhiều chức năng vật lý và tâm lý bao gồm nhịp tim, giấc ngủ, sự thèm ăn, tâm trạng và sợ hãi. Hàng tỷ neurotransmitter làm việc liên tục để giữ cho bộ não của chúng ta hoạt động, quản lý mọi thứ từ hơi thở của chúng ta đến nhịp tim của chúng ta đến mức học tập và tập trung của chúng ta.
Làm thế nào Neurotransmitters làm việc
Để các tế bào thần kinh gửi tin nhắn khắp cơ thể, chúng cần có khả năng giao tiếp với nhau để truyền tín hiệu. Tuy nhiên, tế bào thần kinh không đơn giản là kết nối với nhau. Vào cuối mỗi tế bào thần kinh là một khoảng cách nhỏ gọi là khớp thần kinh và để giao tiếp với tế bào tiếp theo, tín hiệu cần có khả năng vượt qua không gian nhỏ này. Điều này xảy ra thông qua một quá trình được gọi là truyền dẫn thần kinh.
Trong hầu hết các trường hợp, một chất dẫn truyền thần kinh được giải phóng từ những gì được gọi là thiết bị đầu cuối sợi trục sau khi một điện thế hoạt động đã đạt đến khớp thần kinh, một nơi mà các tế bào thần kinh có thể truyền tín hiệu cho nhau.
Khi một tín hiệu điện đến cuối nơ-ron, nó kích hoạt sự giải phóng các túi nhỏ gọi là túi chứa các chất dẫn truyền thần kinh. Những túi này tràn nội dung của chúng vào khớp thần kinh, nơi mà các chất dẫn truyền thần kinh sau đó di chuyển qua khe hở tới các tế bào lân cận.
Những tế bào này chứa các thụ thể, nơi các chất dẫn truyền thần kinh có thể liên kết và kích hoạt các thay đổi trong các tế bào.
Sau khi giải phóng, chất dẫn truyền thần kinh đi qua khoảng cách synap và gắn vào vị trí thụ thể trên nơron khác, hoặc là thú vị hoặc ức chế nơron nhận tùy thuộc vào chất dẫn truyền thần kinh là gì.
Các chất dẫn truyền thần kinh hoạt động như một chìa khóa và vị trí thụ thể hoạt động giống như một khóa. Phải mất chìa khóa bên phải để mở khóa cụ thể. Nếu chất dẫn truyền thần kinh có thể hoạt động trên vị trí thụ thể, nó sẽ kích hoạt các thay đổi trong ô nhận.
Đôi khi dẫn truyền thần kinh có thể liên kết với các thụ thể và gây ra một tín hiệu điện được truyền xuống tế bào (kích thích). Trong các trường hợp khác, chất dẫn truyền thần kinh thực sự có thể ngăn chặn tín hiệu tiếp tục, ngăn không cho thông điệp được tiếp tục (ức chế).
Vậy điều gì sẽ xảy ra với một chất dẫn truyền thần kinh sau khi công việc của nó hoàn tất? Khi chất dẫn truyền thần kinh đã có hiệu ứng được thiết kế, hoạt động của nó có thể bị dừng lại bởi các cơ chế khác nhau.
- Nó có thể bị phân hủy hoặc ngừng hoạt động bởi các enzym
- Nó có thể trôi ra khỏi thụ thể
- Nó có thể được lấy lại bởi sợi trục của tế bào thần kinh giải phóng nó trong một quá trình gọi là reuptake
Neurotransmitter đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống hàng ngày và hoạt động. Các nhà khoa học vẫn chưa biết chính xác có bao nhiêu chất dẫn truyền thần kinh tồn tại, nhưng hơn 100 sứ giả hóa học đã được xác định.
Những gì Neurotransmitters Do
Neurotransmitter có thể được phân loại theo chức năng của chúng:
Chất kích thích thần kinh kích thích: Những loại chất dẫn truyền thần kinh này có tác dụng kích thích trên nơron, có nghĩa là chúng làm tăng khả năng tế bào thần kinh sẽ kích hoạt một tiềm năng hành động.
Một số chất dẫn truyền thần kinh kích thích chính bao gồm epinephrine và norepinephrine.
Các chất dẫn truyền thần kinh ức chế: Những loại chất dẫn truyền thần kinh này có tác dụng ức chế thần kinh; chúng làm giảm khả năng tế bào thần kinh sẽ kích hoạt một tiềm năng hành động. Một số chất dẫn truyền thần kinh ức chế chính bao gồm serotonin và acid gamma-aminobutyric (GABA).
Một số chất dẫn truyền thần kinh, như acetylcholine và dopamine, có thể tạo ra cả hai tác dụng kích thích và ức chế tùy thuộc vào loại thụ thể có mặt.
Các chất dẫn truyền thần kinh điều biến: Các chất dẫn truyền thần kinh này, thường được gọi là các chất dẫn truyền thần kinh, có khả năng ảnh hưởng đến một số lượng lớn các tế bào thần kinh cùng một lúc.
Những neuromodulators cũng ảnh hưởng đến tác động của các sứ giả hóa học khác. Trường hợp các chất dẫn truyền thần kinh khớp thần kinh được giải phóng bởi các thiết bị đầu cuối trục để có tác động nhanh lên các nơron thụ thể khác, các neuromodulators khuếch tán trên một diện tích lớn hơn và hoạt động chậm hơn.
Các loại Neurotransmitter
Có một số cách khác nhau để phân loại và phân loại các chất dẫn truyền thần kinh. Trong một số trường hợp, chúng đơn giản được chia thành monoamines, axit amin và peptide.
Neurotransmitter cũng có thể được phân loại thành một trong sáu loại:
Axit amin
- Axit gamma-aminobutyric (GABA) đóng vai trò là chất hóa học chính của cơ thể. GABA góp phần vào tầm nhìn, kiểm soát động cơ, và đóng một vai trò trong việc điều chỉnh lo âu. Benzodiazepin, được sử dụng để giúp điều trị lo âu, hoạt động bằng cách tăng hiệu quả của chất dẫn truyền thần kinh GABA, có thể làm tăng cảm giác thư giãn và bình tĩnh.
- Glutamate là chất dẫn truyền thần kinh dồi dào nhất được tìm thấy trong hệ thần kinh, nơi nó đóng một vai trò trong các chức năng nhận thức như trí nhớ và học tập . Lượng glutamate dư thừa có thể gây kích thích gây tử vong tế bào. Gây kích thích do glutamate gây ra có liên quan đến một số bệnh và chấn thương não bao gồm bệnh Alzheimer, đột quỵ và động kinh.
Peptide
- Oxytocin vừa là hormon vừa là chất dẫn truyền thần kinh. Nó được tạo ra bởi vùng dưới đồi và đóng một vai trò trong nhận thức xã hội, liên kết và sinh sản tình dục. Oxytocin tổng hợp như Pitocin thường được sử dụng như một trợ giúp trong chuyển dạ và sinh nở. Cả oxytocin và Pitocin đều gây ra tử cung co bóp trong quá trình chuyển dạ.
- Endorphins là chất dẫn truyền thần kinh hơn là ức chế sự truyền tín hiệu đau và thúc đẩy cảm giác hưng phấn. Những sứ giả hóa học này được tạo ra tự nhiên bởi cơ thể để đáp ứng với đau đớn, nhưng chúng cũng có thể được kích hoạt bởi các hoạt động khác như tập thể dục aerobic. Ví dụ, trải qua một "Á hậu cao" là một ví dụ về những cảm giác vui vẻ được tạo ra bởi việc sản xuất endorphins.
Monoamines
- Epinephrine được coi là một hormone và một chất dẫn truyền thần kinh. Nói chung, epinephrine (adrenaline) là một hormone căng thẳng được phát hành bởi hệ thống thượng thận. Tuy nhiên, nó hoạt động như một chất dẫn truyền thần kinh trong não.
- Norepinephrine là một chất dẫn truyền thần kinh đóng một vai trò quan trọng trong sự tỉnh táo có liên quan đến cuộc chiến của cơ thể hoặc phản ứng bay . Vai trò của nó là giúp huy động cơ thể và bộ não hành động trong những thời điểm nguy hiểm hoặc căng thẳng. Mức độ dẫn truyền thần kinh này thường thấp nhất trong khi ngủ và cao nhất trong thời gian căng thẳng.
- Histamin hoạt động như một chất dẫn truyền thần kinh trong não và tủy sống. Nó đóng một vai trò trong các phản ứng dị ứng và được sản xuất như là một phần của hệ thống miễn dịch phản ứng với tác nhân gây bệnh.
- Dopamine đóng một vai trò quan trọng trong sự phối hợp vận động của cơ thể. Dopamine cũng tham gia vào phần thưởng, động lực và bổ sung. Một số loại thuốc gây nghiện làm tăng nồng độ dopamine trong não. Bệnh Parkinson, một căn bệnh thoái hóa gây ra chấn động run và động cơ, là do sự mất các tế bào thần kinh tạo ra dopamine trong não.
- Serotonin đóng một vai trò quan trọng trong việc điều hòa và điều chỉnh tâm trạng, giấc ngủ, lo lắng, tình dục và sự thèm ăn. Các chất ức chế tái hấp thu serotonin chọn lọc , thường được gọi là SSRIs, là một loại thuốc chống trầm cảm thường được kê toa để điều trị trầm cảm, lo âu, rối loạn hoảng sợ và các cơn hoảng loạn. SSRIs làm việc để cân bằng mức serotonin bằng cách ngăn chặn sự tái hấp thu serotonin trong não, có thể giúp cải thiện tâm trạng và giảm cảm giác lo âu.
Purines
- Adenosine hoạt động như một chất kích thích thần kinh trong não và tham gia vào việc ức chế sự kích thích và cải thiện giấc ngủ.
- Adenosine triphosphate (ATP) hoạt động như một chất dẫn truyền thần kinh trong hệ thần kinh trung ương và ngoại vi . Nó đóng một vai trò trong kiểm soát tự trị, truyền tải cảm giác, và giao tiếp với các tế bào thần kinh đệm. Nghiên cứu cho thấy nó cũng có thể có một phần trong một số vấn đề thần kinh bao gồm đau, chấn thương và rối loạn thoái hóa thần kinh.
Gasotransmitters
- Nitric oxide đóng một vai trò trong việc ảnh hưởng đến cơ trơn, thư giãn chúng để cho phép các mạch máu giãn nở và tăng lưu lượng máu đến các khu vực nhất định của cơ thể.
- Carbon monoxide thường được biết đến như là một loại khí không màu, không mùi có thể có tác dụng độc hại và có khả năng gây tử vong khi người ta tiếp xúc với mức độ cao của chất. Tuy nhiên, nó cũng được sản xuất tự nhiên bởi cơ thể, nơi nó hoạt động như một chất dẫn truyền thần kinh giúp điều chỉnh phản ứng viêm của cơ thể.
Acetylcholine
- Acetylcholine là chất dẫn truyền thần kinh duy nhất trong lớp của nó. Được tìm thấy trong cả hệ thần kinh trung ương và ngoại vi, nó là chất dẫn truyền thần kinh chính kết hợp với các tế bào thần kinh vận động. Nó đóng một vai trò trong chuyển động cơ bắp cũng như trí nhớ và học tập.
Điều gì xảy ra khi Neurotransmitter không làm việc đúng
Như với nhiều quá trình của cơ thể, đôi khi mọi thứ có thể trở nên tồi tệ. Có lẽ không ngạc nhiên khi một hệ thống rộng lớn và phức tạp như hệ thống thần kinh của con người sẽ dễ bị các vấn đề.
Một vài trong số những điều có thể xảy ra sai bao gồm:
- Neurons có thể không sản xuất đủ chất dẫn truyền thần kinh cụ thể
- Quá nhiều chất dẫn truyền thần kinh đặc biệt có thể được giải phóng
- Quá nhiều chất dẫn truyền thần kinh có thể bị ngừng hoạt động bởi các enzym
- Neurotransmitter có thể được tái hấp thu quá nhanh
Khi chất dẫn truyền thần kinh bị ảnh hưởng bởi bệnh tật hoặc thuốc, có thể có một số tác dụng phụ khác nhau trên cơ thể. Các bệnh như Alzheimer, động kinh , và Parkinson có liên quan đến thâm hụt ở một số chất dẫn truyền thần kinh nhất định.
Các chuyên gia y tế nhận ra vai trò của các chất dẫn truyền thần kinh có thể chơi trong điều kiện sức khỏe tâm thần, đó là lý do tại sao các loại thuốc ảnh hưởng đến hành động của các sứ giả hóa học của cơ thể thường được kê toa để giúp điều trị nhiều tình trạng tâm lý khác nhau .
Ví dụ, dopamine có liên quan đến những thứ như nghiện và tâm thần phân liệt. Serotonin đóng một vai trò trong rối loạn tâm trạng bao gồm trầm cảm và OCD. Thuốc, chẳng hạn như SSRIs, có thể được kê toa bởi các bác sĩ và bác sĩ tâm thần để giúp điều trị các triệu chứng trầm cảm hoặc lo lắng. Thuốc đôi khi được sử dụng một mình, nhưng chúng cũng có thể được sử dụng kết hợp với các phương pháp trị liệu khác bao gồm liệu pháp nhận thức hành vi .
Thuốc ảnh hưởng đến Neurotransmitter
Có lẽ ứng dụng thực tế lớn nhất cho việc khám phá và hiểu biết chi tiết về cách thức hoạt động của chất dẫn truyền thần kinh là sự phát triển của các loại thuốc tác động đến việc truyền tải hóa học. Những loại thuốc này có khả năng thay đổi tác dụng của chất dẫn truyền thần kinh, có thể làm giảm bớt các triệu chứng của một số bệnh.
- Các chất chủ vận so với các thuốc đối kháng: Một số loại thuốc được gọi là chất chủ vận và chức năng bằng cách tăng tác dụng của các chất dẫn truyền thần kinh cụ thể. Các loại thuốc khác và được gọi là chất đối kháng và hành động để ngăn chặn các tác động của truyền dẫn thần kinh.
- Hiệu ứng trực tiếp và gián tiếp: Những loại thuốc tác dụng thần kinh này có thể được chia nhỏ hơn nữa dựa trên việc liệu chúng có tác dụng trực tiếp hay gián tiếp. Những người có tác dụng trực tiếp làm việc bằng cách bắt chước các chất dẫn truyền thần kinh vì chúng rất giống cấu trúc hóa học. Những người có tác động gián tiếp làm việc bằng cách hành động trên các thụ thể synaptic.
Các loại thuốc có thể ảnh hưởng đến sự truyền dẫn thần kinh bao gồm các loại thuốc dùng để điều trị bệnh bao gồm trầm cảm và lo lắng, chẳng hạn như SSRI, thuốc chống trầm cảm ba vòng và benzodiazepin .
Các loại thuốc bất hợp pháp như heroin, cocaine và cần sa cũng có tác dụng dẫn truyền thần kinh. Heroin hoạt động như một chất chủ vận trực tiếp, bắt chước các opioid tự nhiên của não đủ để kích thích các thụ thể liên quan của chúng. Cocaine là một ví dụ về một loại thuốc tác dụng gián tiếp ảnh hưởng đến việc truyền dopamine.
Xác định Neurotransmitters
Việc xác định thực tế của chất dẫn truyền thần kinh thực sự có thể khá khó khăn. Trong khi các nhà khoa học có thể quan sát các túi chứa chất dẫn truyền thần kinh, tìm ra những hóa chất nào được lưu trữ trong các túi khí thì không đơn giản như vậy.
Vì lý do này, các nhà thần kinh học đã phát triển một số hướng dẫn để xác định liệu một hóa chất có nên được định nghĩa là chất dẫn truyền thần kinh hay không:
- Hóa chất phải được tạo ra bên trong tế bào thần kinh.
- Các enzyme tiền chất cần thiết phải có mặt trong tế bào thần kinh.
- Phải có đủ hóa chất hiện tại để thực sự có tác dụng lên neuron sau synap.
- Hóa chất này phải được giải phóng bởi nơron thần kinh, và tế bào thần kinh sau synap phải chứa các thụ thể mà hóa chất sẽ liên kết với.
- Phải có một cơ chế reuptake hoặc enzyme hiện tại mà dừng hoạt động của hóa chất.
Một từ từ
Neurotransmitter đóng một vai trò quan trọng trong truyền thông thần kinh, ảnh hưởng đến tất cả mọi thứ từ các phong trào không tự nguyện để học tập đến tâm trạng. Hệ thống này vừa phức tạp vừa kết nối cao. Các chất dẫn truyền thần kinh hoạt động theo những cách cụ thể, nhưng chúng cũng có thể bị ảnh hưởng bởi bệnh tật, ma túy hoặc thậm chí là hành động của các sứ giả hóa học khác.
> Nguồn:
> Benarroch, EE. Adenosine triphosphate: Một tín hiệu hóa học đa diện trong hệ thần kinh. Thần kinh học. 2010, 74 (7). DOI: https://doi.org/10.1212/WNL.0b013e3181d03762.
> Kring, A, Johnson, SL, Davison, GC, & Neale, J M. Tâm lý bất thường . Hoboken, NJ: John Wiley & Sons; 2010.
> Magon, N & Kalra, S. Lịch sử cực khoái của oxytocin: Tình yêu, ham muốn và lao động. Ấn Độ J Endocrinol Metab. 2011, 15: S156-S161. doi: 10.4103 / 2230-8210.84851.
> Verkhratsky, A & Krishtal, OA. Adenosine triphosphate (ATP) là chất dẫn truyền thần kinh. Trong Encyclopedia of Neuroscience, 4th Ed. Elsevier: 115-123; 2009.