Mediatoren und Modulatoren des Nervensystems. Synapsen und Überträger des Zentralnervensystems

Aufgrund ihrer chemischen Struktur sind Mediatoren eine heterogene Gruppe. Es enthält Cholinester (Acetylcholin); eine Gruppe von Monoaminen, einschließlich Katecholaminen (Dopamin, Noradrenalin und Adrenalin); Indole (Serotonin) und Imidazole (Histamin); saure (Glutamat und Aspartat) und basische (GABA und Glycin) Aminosäuren; Purine (Adenosin, ATP) und Peptide (Enkephaline, Endorphine, Substanz P). Zu dieser Gruppe gehören auch Substanzen, die nicht als echte Neurotransmitter eingestuft werden können – Steroide, Eicosanoide und eine Reihe von ROS, vor allem NO.

Um das Problem der Neurotransmitter-Natur einer Verbindung zu lösen, werden eine Reihe von Kriterien herangezogen. Die wichtigsten sind im Folgenden aufgeführt.

1. Die Substanz muss sich in den präsynaptischen Enden ansammeln und als Reaktion auf einen eingehenden Impuls freigesetzt werden. Die präsynaptische Region muss ein System zur Synthese dieser Substanz enthalten und die postsynaptische Zone muss einen spezifischen Rezeptor für diese Verbindung erkennen.
2. Wenn die präsynaptische Region stimuliert wird, sollte eine Ca-abhängige Freisetzung (durch Exozytose) dieser Verbindung in den intersynaptischen Spalt erfolgen, proportional zur Stärke des Reizes.
3. Obligatorische Identität der Wirkungen des endogenen Neurotransmitters und des mutmaßlichen Mediators bei seiner Anwendung auf die Zielzelle und die Möglichkeit einer pharmakologischen Blockierung der Wirkungen des mutmaßlichen Mediators.
4. Das Vorhandensein eines Systems zur Wiederaufnahme des mutmaßlichen Senders in präsynaptische Terminals und/oder in benachbarte Astrogliazellen. Es kann vorkommen, dass nicht der Mediator selbst wieder aufgenommen wird, sondern das Produkt seiner Spaltung (z. B. Cholin nach der Spaltung von Acetylcholin durch das Enzym Acetylcholinesterase).

Der Einfluss von Medikamenten auf verschiedene Stufen der Senderfunktion bei der synaptischen Übertragung

	Modifizierender Einfluss	Ergebnis Auswirkungen
Synthese Vermittler	Vorläuferaddition Wiederaufnahmeblockade Blockade von Syntheseenzymen	↓ ↓
Akkumulation	Hemmung der Aufnahme in Vesikel. Hemmung der Bindung in Vesikel
Auswahl (Exozytose)	Stimulation inhibitorischer Autorezeptoren. Blockade von Autorezeptoren Störung der Exozytosemechanismen	↓ ↓
Aktion	Wirkungen von Agonisten auf Rezeptoren
an Rezeptoren	Blockade postsynaptischer Rezeptoren
Zerstörung Vermittler	Blockade der neuronalen und/oder glialen Wiederaufnahme Hemmung der Zerstörung von Neuronen
	Hemmung der Zerstörung im synaptischen Spalt

Der Einsatz verschiedener Methoden zum Testen der Senderfunktion, auch der modernsten (immunhistochemische, rekombinante DNA usw.), ist aufgrund der begrenzten Zugänglichkeit der meisten einzelnen Synapsen sowie aufgrund des begrenzten Spektrums gezielter pharmakologischer Wirkungen schwierig.

Der Versuch, den Begriff „Transmitter“ zu definieren, stößt auf eine Reihe von Schwierigkeiten, da in den letzten Jahrzehnten die Liste der Substanzen, die im Nervensystem die gleiche Signalfunktion ausüben wie klassische Mediatoren, sich von diesen jedoch in ihrer chemischen Natur, ihren Synthesewegen, und Rezeptoren, hat erheblich zugenommen. Dies gilt zunächst für eine breite Gruppe von Neuropeptiden sowie für ROS und vor allem für Stickstoffmonoxid (Nitroxid, NO), dessen Mediatoreigenschaften recht gut beschrieben sind. Im Gegensatz zu „klassischen“ Sendern sind Neuropeptide in der Regel größer, werden mit geringerer Geschwindigkeit synthetisiert, reichern sich in geringen Konzentrationen an und binden mit geringer spezifischer Affinität an Rezeptoren; außerdem verfügen sie nicht über Mechanismen zur Wiederaufnahme durch das präsynaptische Terminal . Auch die Wirkungsdauer von Neuropeptiden und Neurotransmittern variiert erheblich. Was Nitroxid betrifft, kann es trotz seiner Beteiligung an der interzellulären Interaktion nach einer Reihe von Kriterien nicht als Mediator, sondern als sekundärer Botenstoff eingestuft werden.

Ursprünglich glaubte man, dass ein Nervenende nur einen Sender enthalten könne. Bisher wurde die Möglichkeit des Vorhandenseins mehrerer Mediatoren im Terminal gezeigt, die gemeinsam als Reaktion auf einen Impuls freigesetzt werden und auf eine Zielzelle wirken – begleitende (koexistierende) Mediatoren (Komeditoren, Cotransmitter). In diesem Fall erfolgt die Anreicherung verschiedener Mediatoren in derselben präsynaptischen Region, jedoch in unterschiedlichen Vesikeln. Beispiele für Komedatoren sind klassische Neurotransmitter und Neuropeptide, die sich im Syntheseort unterscheiden und in der Regel an einem Ende lokalisiert sind. Die Freisetzung von Sendern erfolgt als Reaktion auf eine Reihe erregender Potentiale einer bestimmten Frequenz.

In der modernen Neurochemie werden neben Neurotransmittern auch Substanzen isoliert, die ihre Wirkung modulieren – Neuromodulatoren. Ihre Wirkung ist tonisierender Natur und hält länger an als die Wirkung von Mediatoren. Diese Substanzen können nicht nur neuronalen (synaptischen), sondern auch glialen Ursprungs sein und werden nicht unbedingt durch Nervenimpulse vermittelt. Im Gegensatz zu einem Neurotransmitter wirkt ein Modulator nicht nur auf die postsynaptische Membran, sondern auch auf andere Teile des Neurons, auch intrazellulär.

Man unterscheidet zwischen prä- und postsynaptischer Modulation. Der Begriff „Neuromodulator“ ist weiter gefasst als der Begriff „Neurotransmitter“. In manchen Fällen kann ein Mediator auch ein Modulator sein. Beispielsweise wirkt Noradrenalin, das aus dem sympathischen Nervenende freigesetzt wird, als Neurotransmitter auf α1-Rezeptoren, aber als Neuromodulator auf α2-adrenergen Rezeptoren; im letzteren Fall vermittelt es die Hemmung der nachfolgenden Noradrenalinsekretion.

Substanzen, die Mediatorfunktionen ausüben, unterscheiden sich nicht nur in ihrer chemischen Struktur, sondern auch in den Kompartimenten der Nervenzelle, in denen ihre Synthese stattfindet. Klassische niedermolekulare Sender werden am Axonterminal synthetisiert und zur Speicherung und Freisetzung in kleine synaptische Vesikel (50 nm Durchmesser) eingebaut. NO wird ebenfalls in den Nervenenden synthetisiert, aber da es nicht in Vesikel verpackt werden kann, diffundiert es sofort aus dem Nervenende und wirkt auf Ziele. Peptid-Neurotransmitter werden im zentralen Teil des Neurons (Perikaryon) synthetisiert, in große Vesikel mit dichtem Zentrum (100–200 nm Durchmesser) verpackt und über den axonalen Strom zu den Nervenenden transportiert.

Acetylcholin und Katecholamine werden aus zirkulierenden Vorläufern synthetisiert, während Aminosäuremediatoren und Peptide letztendlich aus Glucose gebildet werden. Bekanntlich können Neuronen (wie auch andere Körperzellen höherer Tiere und Menschen) kein Tryptophan synthetisieren. Daher ist der erste Schritt, der zum Beginn der Serotoninsynthese führt, der erleichterte Transport von Tryptophan vom Blut zum Gehirn. Diese Aminosäure wird wie andere neutrale Aminosäuren (Phenylalanin, Leucin und Methionin) durch spezielle Transporter, die zur Familie der Monocarbonsäuretransporter gehören, vom Blut zum Gehirn transportiert. Daher ist einer der wichtigen Faktoren, der den Serotoninspiegel in serotonergen Neuronen bestimmt, die relative Menge an Tryptophan in der Nahrung im Vergleich zu anderen neutralen Aminosäuren. Beispielsweise zeigten Freiwillige, die einen Tag lang eine eiweißarme Diät erhielten und anschließend eine Aminosäuremischung erhielten, die kein Tryptophan enthielt, aggressives Verhalten und Veränderungen im Schlaf-Wach-Rhythmus, was mit einem verringerten Serotoninspiegel im Gehirn verbunden ist .

Mediatoren(Transmitter) – physiologisch aktive Substanzen, die über spezielle interzelluläre Kontakte – Synapsen – Informationen direkt von einer Zelle zur anderen übertragen.

In der Peripherie dienen am häufigsten zwei Substanzen als Mediatoren – ACh (neuromuskuläre Synapsen und Synapsen des parasympathischen Teils des ANS) und NA (Synapsen postganglionärer Fasern des sympathischen Teils des ANS). Aber im Zentralnervensystem können Erregung und Hemmung mithilfe vieler Mediatoren von Neuron zu Neuron übertragen werden. Unter den erregenden Mediatoren sind Glutamat, ACh, NA, D, Serotonin am häufigsten und unter den hemmenden Mediatoren GABA und Glycin. Es gibt aber auch recht seltene chemische Botenstoffe, die in relativ wenigen Nervenzellen produziert werden. Es wird angenommen, dass mindestens 35–40 verschiedene Substanzen als Mediatoren in unserem Gehirn fungieren. Störungen in der Produktion oder Verwertung von Mediatoren sind die Hauptursache für viele nervöse und psychische Störungen.

Die Eigenschaften einer Substanz, die zum Mediator werden kann, sind in Abb. dargestellt. 9.4.

Reis. 9.4.

1 - Der Sender und seine chemischen Vorläufer müssen im Neuron vorhanden sein; 2 - der Mediator muss in hohen Konzentrationen in synaptischen Vesikeln enthalten sein; 3 - das synaptische Terminal und (oder) der Neuronenkörper müssen ein enzymatisches System zur Sendersynthese enthalten; 4 - Der Sender muss aus den Vesikeln in den synaptischen Spalt freigesetzt werden, wenn der AP am Nervenende ankommt; 5 – Der Freisetzung des Senders in den synaptischen Spalt während der Stimulation muss der Eintritt von Calciumionen in den terminalen Spalt vorausgehen; 6 - im synaptischen Spalt muss es ein System zum Abbau des Senders und (oder) ein System zu seiner Wiederaufnahme in den präsynaptischen Terminal geben; 7 - Auf der postsynaptischen Membran müssen Rezeptoren für den Sender vorhanden sein

Auf seine eigene Art und Weise chemischer Natur Mediatoren können unterteilt werden in „ klassisch„, das sind modifizierte Aminosäuren, und „ nichtklassisch» - peptidisch und gasförmig (Tabelle 9.1). Traditionell werden die Mediatoren IA und D, die im Körper aus der Nahrungsaminosäure Phenylalanin mit einem Catecholkern synthetisiert werden, Katecholamine genannt. Serotonin, das aus der Aminosäure Tryptophan synthetisiert wird und aufgrund seiner chemischen Natur ein Indolderivat ist, gehört zusammen mit NA und D zur Gruppe der biogenen Amine, obwohl unter anderen Mediatoren viele „Amine“ vorkommen.

Tabelle 9.1

Einige Mediatoren wurden bei Tieren gefunden

Klassische Mediatoren werden entsprechend ihrer Wirkung in erregende und hemmende Mediatoren unterteilt. Viel später als die „klassischen“ Mediatoren wurden Peptidmediatoren entdeckt, bei denen es sich um kleine Ketten aus Aminosäuren handelt. Die Vermittlerrolle mehrerer Peptide ist nachgewiesen, mehrere Dutzend Peptide stehen „unter Verdacht“. Und schließlich wurde völlig unerwartet die Fähigkeit von Zellen entdeckt, eine Reihe gasförmiger Substanzen zu produzieren, für deren Sekretion keine „Verpackung“ in Vesikel erforderlich ist; Dennoch sind sie vollwertige Vermittler. Stickoxid (NO) ist als Mediator besser bekannt als andere Gase, aber auch die Mediatoreigenschaften von CO und H 2 S stehen außer Zweifel.

Jeder Mediator, unabhängig von seiner chemischen oder physikalischen Natur, hat seinen eigenen Lebenszyklus, das die folgenden Schritte umfasst:

• - Synthese;
• - Transport zum präsynaptischen Terminal;
• - Ansammlung in Vesikeln;
• - Freisetzung in den synaptischen Spalt;
• - Interaktion mit dem Rezeptor auf der postsynaptischen Membran;
• - Zerstörung im synaptischen Spalt;
• - Transport der resultierenden Metaboliten zurück zum präsynaptischen Terminal.

Die Synthese von Mediatoren kann sowohl im Körper des Neurons als auch in den präsynaptischen Enden selbst erfolgen. Moleküle von Peptidmediatoren werden enzymatisch aus großen Vorläuferproteinen „herausgeschnitten“, die im Körper des Neurons auf dem rauen ER synthetisiert werden. Dann diese

Mediatoren werden im Golgi-Apparat in große Vesikel verpackt, die sich mithilfe des axonalen Transports entlang des Axons zu den Synapsen bewegen. „Klassische“ Mediatoren werden ganz am Ende synthetisiert, wo durch den axonalen Transport Enzyme für die Synthese und Verpackung von Molekülen in Vesikel ankommen. In den meisten Neuronen dominiert ein Sender, in den letzten Jahren wurde jedoch festgestellt, dass mehrere Sender im selben Neuron und darüber hinaus in derselben Synapse vorhanden sein können. Sie können sich entweder im selben oder in verschiedenen Vesikeln befinden. Eine solche Koexistenz wurde beispielsweise für biogene Amine und Peptidmediatoren nachgewiesen.

Die Freisetzung des Senders in den synaptischen Spalt erfolgt in dem Moment, in dem der PD das Nervenende erreicht und die präsynaptische Membran depolarisiert wird (Abb. 9.5).

Reis. 9.5.

• 1 - PD in der iresynaptischen Faser, was zu einer teilweisen Depolarisation des Nervenendes führt; 2 - Ca 2+ im extrazellulären Raum; 3 - Ca 2+-Kanal, der sich öffnet, wenn die Membran depolarisiert wird; 4 - Vesikel mit Mediator;
• 5 – das Vesikel interagiert mit Ca 2+ und wird in die präsynaptische Membran eingebettet, wodurch der Sender in den synaptischen Spalt freigesetzt wird; 6 - das Vesikel interagiert mit Ca 2+ und bildet kurzzeitigen Kontakt mit der nicht-resynaptischen Membran, um den Sender in den Spalt freizusetzen; 7 – Ca 2+ wird schnell vom nicht-resynaptischen Terminal in das interzelluläre Medium, das endoplasmatische Retikulum und die Mitochondrien entfernt

In diesem Moment öffnen sich spannungsgesteuerte Kalziumkanäle in der Membran und Ca 2+ dringt in den präsynaptischen Terminal ein, bindet sich an ein spezifisches Protein an der Außenseite der Vesikelmembran und löst den Prozess der Fusion von Vesikel und präsynaptischer Membran aus. Das Vesikel kann erstens vollständig in das Vesikel integriert werden und seinen gesamten Inhalt in den synaptischen Spalt „auswerfen“ („vollständige Fusion“). Zweitens kann es zu einem kurzzeitigen Kontakt („Fusionszeit“) spezieller Proteine ​​zwischen der Vesikelmembran und der Endmembran kommen. Durch die Fusionspore gelangen einige der Sendermoleküle in den synaptischen Spalt (diese Methode der Sendersekretion wird als „ Kiss-and-Run„(übersetzt aus dem Englischen als „küssen und rennen“).

Sobald sich der Mediator in der Lücke befindet, muss das in das Nervenende eingedrungene Kalzium sehr schnell entfernt werden. Zu diesem Zweck gibt es spezielle kalziumbindende Pufferproteine ​​sowie Kalziumpumpen, die Kalzium in das endoplasmatische Retikulum, in die Mitochondrien und in die äußere Umgebung pumpen. Zu diesem Zeitpunkt am Boden zerstört ( Kiss-and-Run) oder neu gebildete Vesikel in der Nervenendung werden wieder mit Mediatormolekülen gefüllt.

Überträgermoleküle, die in den synaptischen Spalt gelangen, erreichen durch Diffusion die postsynaptische Membran und interagieren mit ihr Rezeptoren. Traditionell bezieht sich der Begriff „Rezeptor“ auf spezielle Zellen oder zelluläre empfindliche Formationen, die auf Reize aus der äußeren und inneren Umgebung reagieren: Photorezeptoren, Mechanorezeptoren usw. In der modernen Biologie wird der Begriff „Rezeptor“ auch in Bezug auf Proteinmoleküle verwendet, die in der Zellmembran eingebettet oder im Zytoplasma lokalisiert sind und in der Lage sind, durch Form- und Zustandsänderung auf für jeden Rezeptortyp spezifische Einflüsse zu reagieren. Es wurden Rezeptoren für Mediatoren, Hormone, Antikörper und andere Signalmoleküle gefunden, die für die Informationsübertragung in lebenden Systemen wichtig sind.

Die Signalübertragung durch die Membran umfasst drei Stufen:

• 1) Interaktion des Signalmoleküls mit dem Rezeptor;
• 2) eine Veränderung der Form (Konformation) des Rezeptormoleküls, die zu Veränderungen in der Aktivität spezialisierter Membranmediatorproteine ​​führt;
• 3) die Bildung von Molekülen oder Ionen (Second Messenger oder Second Messenger) in der Zelle, die bestimmte intrazelluläre Mechanismen aktivieren oder im Gegenteil hemmen und so die Aktivität der gesamten Zelle verändern.

Markieren zwei Haupttypen Rezeptoren - ionotrop (Kanal) und metabotrop.

Beispiel Kanalrezeptor kann als ligandenaktivierter (chemosensitiver) Rezeptor für ACh dienen, der sich auf der Membran von Skelettmuskelfasern befindet (siehe Abb. 8.17). Solche Rezeptoren werden zusätzlich zum natürlichen ACh durch das Tabakalkaloid Nikotin aktiviert. Daher werden sie nikotinische oder H-cholinerge Rezeptoren genannt. Neben der quergestreiften Muskulatur finden sich solche Rezeptoren auch im Zentralnervensystem. Der Kanal besteht aus fünf Proteinuntereinheiten, die zu einer Art Röhre zusammengesetzt sind, die die Membran vollständig durchdringt. Die beiden Untereinheiten sind identisch und werden mit a bezeichnet. Wenn sich zwei ACh-Mediatormoleküle an spezielle Bindungsstellen der α-Untereinheiten anlagern, öffnet sich der Kanal für Na+- und Ca2+-Kationen (Abb. 9.6).

Dadurch entsteht auf der postsynaptischen Membran ein EPSP und die Zelle kann erregt werden. Die Interaktion des Mediators mit dem Rezeptor dauert 1-2 ms, danach muss sich das Mediatormolekül ablösen, sonst verliert der Rezeptor seine „Empfindlichkeit“ und reagiert vorübergehend nicht mehr.

Übertragung auf neue Teile des Mediators. Der Kanaltyp des Empfangs ist sehr schnell, aber es kommt entweder zu einer Depolarisation der postsynaptischen Zelle durch die Öffnung von Kationenkanälen oder zu einer Hyperpolarisation durch die Öffnung von Chloridkanälen.

Reis. 9.6.

A- Strukturdiagramm; 6 - Kapazität;: geschlossen; V- der Kanal ist geöffnet; A - Angström (1SG 10 m)

Metabotrope Rezeptoren sind Proteinmoleküle, die siebenmal durch die Zellmembran „gefädelt“ werden und dabei drei Schleifen innerhalb der Zelle und drei an der Außenseite der Zellmembran bilden (Abb. 9.7).

Reis. 9.7.

A, p, y - Untereinheiten G-weiß ka

Derzeit wurden viele ähnliche Rezeptorproteine ​​entdeckt, und der Teil des Proteinmoleküls, der dem Zellinneren zugewandt ist, ist mit dem entsprechenden G-Protein assoziiert. G-Proteine ​​verdanken ihren Namen ihrer Fähigkeit, GTP (Guanosintriphosphat) in GDP (Guanosindiphosphat) und einen Phosphorsäurerest aufzuspalten. Diese Proteine ​​bestehen aus drei Untereinheiten: a, p, y (siehe Abb. 9.7), und es sind mehrere Subtypen von a-Untereinheiten bekannt. Dieser oder jener Subtyp der a-Untereinheiten, aus denen das G-Protein besteht, bestimmt, welcher Prozess in der Zelle von diesem G-Protein beeinflusst wird. Beispielsweise stimuliert Gj.-Protein (d. h. einschließlich der α 5-Untereinheit) das AC-Enzym, Gq stimuliert Phospholipase C, G 0 bindet an Ionenkanäle, Gj hemmt die Blutdruckaktivität. Oftmals beeinflusst ein G-Protein-Typ mehrere Prozesse in einer Zelle. In Abwesenheit eines Liganden (Transmitters oder Hormons), der an den metabotropen Rezeptor binden kann, G-Protein inaktiv. Wenn der entsprechende aktivierende Ligand an den Rezeptor gebunden ist, wird die α-Untereinheit aktiviert (GDP wird durch GTP ersetzt), trennt sich vom Komplex der Py-Untereinheiten und interagiert für kurze Zeit mit Zielproteinen, wodurch intrazelluläre Prozesse ausgelöst oder umgekehrt gehemmt werden . Die Untereinheiten des G-Proteins können nicht längere Zeit getrennt existieren und bilden nach der Hydrolyse von GTP durch die α-Untereinheit ein einziges inaktives G-Protein. Durch die Einwirkung auf eine Reihe von Enzymen und Ionenkanälen lösen aktivierte G-Proteine ​​eine Kaskade intrazellulärer chemischer Reaktionen aus, wodurch sich die Konzentration einer Reihe regulatorischer Moleküle ändert – sekundäre Vermittler(Primäre Botenstoffe sind Moleküle, die ein Signal von Zelle zu Zelle transportieren, also ein Vermittler, ein Hormon).

Zu den häufigsten sekundären Botenstoffen (Botenstoffen) gehört cAMP, das unter der Wirkung des AC-Enzyms aus ATP gebildet wird. Wenn durch den Einfluss des Liganden auf den Rezeptor die G^-Form des Proteins aktiviert wird, dann aktiviert es das Enzym Phospholipase C, das wiederum die Bildung von zwei Intermediären aus Membranphospholipiden anregt: IP 3 ( Inositoltriphosphat) und DAG (Diacylglycerin). Beide Mediatoren führen durch den Eintritt von außen (über Ionenkanäle) oder durch die Freisetzung aus intrazellulären Speichern zu einer Erhöhung der Calciumkonzentration in der Zelle. Ca 2+ ist ein starker intrazellulärer Stimulator lebenswichtiger Zellprozesse. Darüber hinaus stimulieren IF 3 und DAG das Zellwachstum, fördern die Genexpression, die Freisetzung von Mediatoren, die Sekretion von Hormonen usw. Allerdings beeinflusst der Second Messenger direkt oder über eine Reihe von Zwischenstufen chemosensitive Ionenkanäle – er öffnet oder schließt sie. Dies fördert die Entwicklung einer Erregung oder Hemmung der Zelle, je nachdem, welche Kanäle betroffen sind. Die Größe und Dauer der Potenziale hängt von der Art, Menge und Zeit der Interaktion der Mediatormoleküle mit den Rezeptoren ab und letztendlich davon, welches System von Second Messenger unter dem Einfluss des Mediators aktiviert wird.

Ein charakteristisches Merkmal der metabotropen Rezeption ist ihre Kaskade, die es ermöglicht, die Wirkung des Mediators auf die Zelle immer wieder zu verstärken (Abb. 9.8).

Reis. 9.8.

Wie bereits erwähnt, sollte der Sender nicht länger als 1-2 ms mit dem ionotropen oder metabotropen Rezeptor interagieren. An neuromuskulären Verbindungen wird ACh sehr schnell durch das Enzym Acetylcholinesterase zu Cholin und Acetat zerstört. Das entstehende Cholin wird zum präsynaptischen Terminal transportiert und erneut für die Synthese von ACh verwendet. Andere Mediatoren (ATP, Peptide) werden ebenfalls durch die entsprechenden Enzyme im synaptischen Spalt zerstört.

Eine weitere häufige Möglichkeit, einen Sender aus dem synaptischen Spalt zu eliminieren, ist seine Wiederaufnahme (dt. Wiederaufnahme) in den präsynaptischen Terminal oder in Gliazellen. NA, D und Serotonin werden nach dem Einfangen durch die Enden wieder in Vesikel „gepackt“ oder können durch intrazelluläre Enzyme zerstört werden. GABA und Glutamat werden vom synaptischen Spalt in die Gliazellen transportiert und gelangen nach einer Reihe biochemischer Umwandlungen wieder in die Nervenenden.

Im Laufe der Evolution hat die Natur viele physiologisch aktive Substanzen geschaffen, die den Stoffwechsel von Mediatoren beeinflussen. Viele dieser Stoffe werden von Pflanzen zu Schutzzwecken produziert. Gleichzeitig produzieren manche Tiere Gifte, die den Lebenszyklus von Neurotransmittern und die synaptische Übertragung beeinflussen: um Beute anzugreifen oder sich gegen Raubtiere zu verteidigen.

Eine große Anzahl chemischer Verbindungen, die die Funktion von Neurotransmittersystemen beeinflussen, werden vom Menschen auf der Suche nach neuen Medikamenten, die die Funktion des Nervensystems beeinflussen, künstlich hergestellt.

• Siehe Abschnitt 10.3.

7.4. MEDIATOREN UND REZEPTOREN DES ZNS

Die Mediatoren des Zentralnervensystems sind viele chemische Substanzen, die strukturell heterogen sind (bislang wurden etwa 30 biologisch aktive Substanzen im Gehirn entdeckt). Die Substanz, aus der der Mediator synthetisiert wird (der Vorläufer des Mediators), gelangt aus dem Blut oder der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit in das Neuron oder dessen Terminal, wird durch biochemische Reaktionen unter Einwirkung von Enzymen in den entsprechenden Mediator umgewandelt und anschließend transportiert synaptische Vesikel. Aufgrund ihrer chemischen Struktur können sie in mehrere Gruppen eingeteilt werden, von denen die wichtigsten Amine, Aminosäuren und Polypeptide sind. Im Großen und Ganzen

Ein häufiger Neurotransmitter ist Acetylcholin.

A. Acetylcholin kommt in der Großhirnrinde, im Hirnstamm und im Rückenmark vor und ist hauptsächlich als erregender Sender bekannt; Insbesondere ist es ein Vermittler von a-Motoneuronen des Rückenmarks, die die Skelettmuskulatur innervieren. Mit Hilfe von Acetylcholin übertragen α-Motoneuronen eine erregende Wirkung entlang der Kollateralen ihrer Axone auf die hemmenden Renshaw-Zellen. M- und N-cholinerge Rezeptoren wurden in der Formatio reticularis des Hirnstamms und im Hypothalamus gefunden. Es gibt 7 Arten von N-Cholinrezeptoren im Zentralnervensystem. Im Zentralnervensystem sind die wichtigsten M-Cholinrezeptoren Mg- und M2-Rezeptoren. M,-Cholinrezeptoren lokalisiert auf Neuronen des Hippocampus, des Striatums und der Großhirnrinde. M 2 -cholinerge Rezeptoren lokalisiert auf den Zellen des Kleinhirns und des Hirnstamms. H-cholinerge Rezeptoren recht dicht im Bereich des Hypothalamus und des Tegmentums gelegen. Diese Rezeptoren wurden recht gut untersucht; sie wurden mithilfe von α-Bungarotoxin (dem Hauptbestandteil des Tape-Krait-Gifts) und α-Neurotoxin, das im Kobra-Gift enthalten ist, isoliert. Wenn Acetylcholin mit dem H-cholinergen Rezeptorprotein interagiert, ändert dieses seine Konformation, was zur Öffnung eines Ionenkanals führt. Wenn Acetylcholin mit dem M-cholinergen Rezeptor interagiert, erfolgt die Aktivierung von Ionenkanälen (K +, Ca 2+) mithilfe zweiter intrazellulärer Botenstoffe (cAMP – zyklisches Adenosinmonophosphat für den M 2-Rezeptor und IF3/DAG – Inositol). 3-Phosphat (Diacylglycerin für M,-Rezeptor). Acetylcholin aktiviert sowohl erregende als auch hemmende Neuronen, was seine Wirkung bestimmt. Acetylcholin übt seine hemmende Wirkung über M-cholinerge Rezeptoren in den tiefen Schichten der Großhirnrinde, im Hirnstamm usw. aus Schwanzkern.

B. Amine (Dopamin, Noradrenalin, Serotonin, Histamin). Die meisten von ihnen kommen in erheblichen Mengen in Neuronen des Hirnstamms vor und werden in kleineren Mengen in anderen Teilen des Zentralnervensystems nachgewiesen.

Amine sorgen für den Ablauf von Erregungs- und Hemmprozessen, beispielsweise im Zwischenhirn, in der Substantia nigra, im limbischen System, im Striatum. Noradrenerge Neuronen sind hauptsächlich im Locus coeruleus (Mittelhirn) konzentriert, wo es nur wenige Hundert davon gibt. Aber ihre axonalen Äste sind im gesamten Zentralnervensystem zu finden.

Noradrenalin ist ein hemmender Überträger von Purkinje-Zellen des Kleinhirns und der peripheren Ganglien; erregend - im Hypothalamus, in den Kernen des Epithalamus. α- und β-adrenerge Rezeptoren wurden in der Formatio reticularis des Hirnstamms und des Hypothalamus gefunden.

Dopaminrezeptoren unterteilt in D g- und D 2-Subtypen. D-Rezeptoren sind auf den Zellen des Striatums lokalisiert und wirken wie D2-Rezeptoren über die Dopamin-sensitive Adenylatcyclase. D2-Rezeptoren finden sich in der Hypophyse. Wenn Dopamin auf sie einwirkt, werden die Synthese und Sekretion von Prolaktin, Oxytocin, Melanozyten-stimulierendem Hormon und Endorphin gehemmt. D2-Rezeptoren finden sich auf Neuronen des Striatums, deren Funktion noch nicht geklärt ist.

Serotonin. Mit seiner Hilfe werden erregende und hemmende Einflüsse in den Neuronen des Hirnstamms und hemmende Einflüsse in der Großhirnrinde übertragen. Es gibt verschiedene Arten von Serotoninrezeptoren. Serotonin übt seinen Einfluss über ionotrope und metabotrope Rezeptoren (cAMP und IF3/DAG) aus. Serotonin kommt hauptsächlich in Strukturen vor, die mit der Regulierung autonomer Funktionen verbunden sind. Besonders viel davon gibt es im limbischen System, den Raphe-Kernen. In den Neuronen dieser Strukturen wurden Enzyme identifiziert, die an der Serotoninsynthese beteiligt sind. Die Axone dieser Neuronen verlaufen durch den Bulbospinaltrakt und enden an Neuronen verschiedener Segmente des Rückenmarks. Hier kontaktieren sie die Zellen präganglionärer sympathischer Neurone und Interneurone der Substantia gelatinosa. Es wird angenommen, dass einige (oder vielleicht alle) dieser sogenannten sympathischen Neuronen serotonerge Neuronen des autonomen Nervensystems sind. Jüngsten Daten zufolge gelangen ihre Axone zu den Organen des Magen-Darm-Trakts und stimulieren deren Kontraktionen.

Unterdrückung n. Eine recht hohe Konzentration davon wurde in der Hypophyse und im mittleren Eminential des Hypothalamus gefunden – hier konzentriert sich der Großteil der histaminergen Neuronen. In anderen Teilen des Zentralnervensystems ist der Histaminspiegel sehr niedrig. Seine Vermittlerrolle ist wenig erforscht. Es gibt H-, -, H 2 - und H 3 - Histaminrezeptoren. H-Rezeptoren kommen im Hypothalamus vor und sind an der Regulierung der Nahrungsaufnahme, der Thermoregulation und der Sekretion von Prolaktin und antidiuretischem Hormon beteiligt. H2-Rezeptoren finden sich auf Gliazellen. Histamin übt seinen Einfluss mit Hilfe von Second Messengern (cAMP und IF 3 / DAG) aus.

B. Aminosäuren. Saure Aminosäuren (Glycin, Gamma-Aminobuttersäure) sind hemmende Mediatoren in den Synapsen des Zentralnervensystems und wirken auf die entsprechenden Rezeptoren (siehe Abschnitt 7.8), Glycin – im Rückenmark, im Hirnstamm, GABA – im Großhirnrinde, Kleinhirn, Hirnstamm, Rückenmark. Neutrale Aminosäuren (Alpha-Glutamat, Alpha-Aspartat) übertragen stimulierende Einflüsse und wirken auf die entsprechenden erregenden Rezeptoren. Es wird angenommen, dass Glutamat ein Vermittler von Afferenzen im Rückenmark ist. Rezeptoren für Glutamin und Asparaginsäuren sind auf Zellen des Rückenmarks, des Kleinhirns, des Thalamus, des Hippocampus und der Großhirnrinde vorhanden. Glutamat ist der wichtigste erregende Botenstoff des Zentralnervensystems (75 % der erregenden Synapsen im Gehirn). Glutamatrezeptoren sind ionotrop (K +, Ca 2+, Na +) und metabotrop (cAMP und IFz/DAG).

G. Polypeptideüben auch eine Vermittlerfunktion in den Synapsen des Zentralnervensystems aus. Substanz P ist insbesondere ein Vermittler von Neuronen, die Schmerzsignale weiterleiten. Dieses Polypeptid kommt besonders häufig in den Rückenwurzeln des Rückenmarks vor. Daraus ergab sich die Vermutung, dass es sich bei der Substanz P möglicherweise um einen Vermittler empfindlicher Nervenzellen im Bereich ihrer Umschaltung auf Interneurone handelt. Substanz P kommt in großen Mengen im Hypothalamus vor. Es gibt zwei Arten von Rezeptoren für Substanz P: Rezeptoren vom Typ SP-P, die sich auf den Neuronen der Hirnscheidewand befinden, und Rezeptoren vom Typ SP-E, die sich auf den Neuronen der Großhirnrinde befinden.

Enkephaline und Endorphine sind Neurotransmitter, die Schmerzimpulse blockieren. Sie üben ihren Einfluss durch angemessene Maßnahmen aus Opiatrezeptoren, die sich besonders dicht auf den Zellen des limbischen Systems befinden, viele davon auch auf den Zellen der Substantia nigra, den Kernen des Zwischenhirns und des Tractus solitaris, sie kommen auf den Zellen des Locus coeruleus und des Rückenmarks vor . Ihre Liganden sind p-Endorphin, Dynorphin, Leu- und Me-Tenkephaline. Die verschiedenen Opiatrezeptoren werden durch die Buchstaben des griechischen Alphabets bezeichnet: ts, k, su, 1, z. K-Rezeptoren interagieren mit Dynorphin und Leu-Enkephalin; die Selektivität der Wirkung anderer Liganden auf Opiatrezeptoren wurde nicht nachgewiesen.

Angiotensin ist an der Übermittlung von Informationen über den Wasserbedarf des Körpers beteiligt, Luliberin an der sexuellen Aktivität

Ness. Die Bindung von Angiotensin an Rezeptoren führt zu einer Erhöhung der Permeabilität der Zellmembranen für Ca 2+. Diese Reaktion wird nicht durch Konformationsänderungen im Rezeptorprotein verursacht, sondern durch Phosphorylierungsprozesse von Membranproteinen aufgrund der Aktivierung des Adenylatcyclase-Systems und Änderungen in der Prostaglandinsynthese. Rezeptoren für Angiotensin finden sich auf Neuronen des Gehirns, auf Zellen des Mittelhirns und Zwischenhirns sowie der Großhirnrinde.

Gefunden auf Gehirnneuronen VIP-Rezeptoren und Somatostatin-Rezeptoren. Rezeptoren für Cholecystokinin kommt auf Zellen der Großhirnrinde, des Nucleus caudatus und des Riechkolbens vor. Die Wirkung von Cholecystokinin auf Rezeptoren erhöht die Membranpermeabilität für Ca 2+ durch Aktivierung des Adenylatcyclasesystems.

D. ATP kann auch als klassischer Transmitter wirken, insbesondere in Frenulumneuronen (erregende Wirkung). Im Rückenmark wird es zusammen mit GAM K ausgeschieden, hat aber eine erregende Funktion. ATP-Rezeptoren sind sehr vielfältig, einige von ihnen sind ionotrop, andere metabotrop. ATP und Adenosin sind an der Schmerzentstehung beteiligt und begrenzen die Übererregung des Zentralnervensystems.

E. Im Blut zirkulierende Chemikalien(einige Hormone, Prostaglandine), die eine modulierende Wirkung auf die Aktivität von Synapsen haben. Prostaglandine sind ungesättigte Hydroxycarbonsäuren, die von Zellen freigesetzt werden und viele Teile des synaptischen Prozesses beeinflussen, beispielsweise die Sendersekretion und die Arbeit von Adenylatcyclasen. Sie haben eine hohe physiologische Aktivität, werden jedoch schnell inaktiviert und wirken daher lokal.

G. Hypothalamische Neurohormone. auch die Funktion der Hypophyse regulieren Vermittlerrolle.

Physiologische Wirkungen einiger Gehirnmediatoren. N über R-Adrenalin reguliert die Stimmung, emotionale Reaktionen, sorgt für die Aufrechterhaltung der Wachheit, ist an den Mechanismen der Bildung bestimmter Schlaf- und Traumphasen beteiligt; Dopamin – bei der Bildung von Lustgefühlen, der Regulierung emotionaler Reaktionen und der Aufrechterhaltung der Wachheit. Striatales Dopamin reguliert komplexe Muskelbewegungen. S e r o to i n beschleunigt Lernprozesse, die Entstehung von Schmerzempfindungen, die Sinneswahrnehmung und das Einschlafen; Angiotensin -

ein Anstieg des Blutdrucks, Hemmung der Synthese von Katecholaminen, stimuliert die Hormonsekretion, informiert das Zentralnervensystem über den osmotischen Druck des Blutes. Oligopeptide sind Mediatoren der Stimmung und des Sexualverhaltens; Übertragung nozizeptiver Erregung von der Peripherie auf das Zentralnervensystem, Schmerzbildung. Endorphine, Enkephaline, Peptide, die Delta-A-Son verursachen, sorgen für schmerzlindernde Reaktionen, eine erhöhte Stressresistenz und Schlaf. Prostaglandine bewirken eine erhöhte Blutgerinnung; Veränderungen im Tonus der glatten Muskulatur, erhöhte physiologische Wirkung von Mediatoren und Hormonen. Gehirnspezifische Proteine ​​aus verschiedenen Teilen des Gehirns beeinflussen Lernprozesse.

Nach Dales Prinzip synthetisiert und nutzt ein Neuron in allen Zweigen seines Axons denselben Sender („ein Neuron – ein Sender“). Wie sich herausstellte, können an den Axonendigungen neben dem Hauptmediator auch andere freigesetzt werden – begleitende Mediatoren (Komeditoren), die eine modulierende Rolle spielen oder langsamer wirken. Im Rückenmark sind jedoch zwei schnell wirkende typische Sender in einem hemmenden Neuron installiert – GAM K und Glycin, und sogar ein hemmender (GABA) und ein erregender (ATP). Daher klang Dales Prinzip in der Neuauflage zunächst so: „Ein Neuron – ein schneller Sender“ und dann: „Ein Neuron – ein schneller synaptischer Effekt.“

Die Wirkung des Mediators hängt hauptsächlich von den Eigenschaften der Ionenkanäle der postsynaptischen Membran ab. Besonders deutlich wird dieses Phänomen beim Vergleich der Wirkungen einzelner Mediatoren im Zentralnervensystem und in den peripheren Synapsen des Körpers. Acetylcholin kann beispielsweise in der Großhirnrinde mit Mikroanwendungen an verschiedenen Neuronen Erregung und Hemmung, in den Synapsen des Herzens – Hemmung, in den Synapsen der glatten Muskulatur des Magen-Darm-Trakts – Erregung hervorrufen. Katecholamine stimulieren die Herztätigkeit, hemmen jedoch die Kontraktionen von Magen und Darm.

Die interzelluläre Interaktion wird nicht nur mit Hilfe gut untersuchter Mediatoren realisiert, sondern auch mit Hilfe zahlreicher Substanzen, die in geringen Konzentrationen intrazelluläre biochemische Prozesse in Neuronen verändern, Gliazellen aktivieren und die Reaktion des Neurons auf den Mediator verändern. Alle diese Stoffe werden üblicherweise als „Informationsstoffe“ bezeichnet. Die chemische Übertragung von Signalen im Nervensystem kann sowohl an der „anatomischen Adresse“ (implementiert an Synapsen mithilfe klassischer Mediatoren) als auch an der „chemischen Adresse“ erfolgen. Im letzteren Fall synthetisieren Zellen verschiedene Informationssubstanzen und sezernieren sie in die Interzellularflüssigkeit oder das Blut, die durch langsame diffuse Bewegung zu Zielzellen geleitet werden, die sich in beträchtlicher Entfernung vom Ort der Synthese der Substanz befinden können.

Die Untersuchung von Mediatorprozessen gehört zum Aufgabenspektrum der Neurochemie, die in den letzten Jahrzehnten erhebliche Fortschritte beim Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismen der Funktionsweise des Nervensystems bei Gesundheit und Krankheit erzielt hat. Die Errungenschaften der Neurochemie bildeten die Grundlage für die Entwicklung der Neuro- und Psychopharmakologie, Neuro- und Psychoendokrinologie.

Informationsstoffe des Nervensystems können nach verschiedenen Kriterien klassifiziert werden. Wir beschränken uns darauf, sie in zwei Gruppen zu unterteilen: 1) klassische Mediatoren, am präsynaptischen Terminal freigesetzt und überträgt die Erregung direkt an die Synapse und 2) Modulatoren , oder regulatorische Peptide, die die Reaktion der Zelle auf klassische Mediatoren oder andere Formen der Nervenzellaktivität verändern (obwohl einige von ihnen auch eine Übertragungsfunktion ausüben können).

Klassische Picks

Acetylcholin (ACh) – einer der ersten untersuchten Mediatoren. Sein Molekül besteht aus der stickstoffhaltigen Substanz Cholin und einem Essigsäurerest. ACh wirkt als Mediator in drei Funktionsblöcken des Nervensystems: 1) in neuromuskulären Synapsen der Skelettmuskulatur (synthetisiert in Motoneuronen); 2) im peripheren Teil des ANS (synthetisiert in präganglionären sympathischen und parasympathischen Neuronen, postganglionären parasympathischen Neuronen); 3) in den Gehirnhälften, wo die cholinergen Systeme durch Neuronen einiger retikulärer Kerne der Pons, Interneuronen des Striatums und Neuronen der Kerne des Septum pellucidum repräsentiert werden. Die Axone dieser Neuronen projizieren zu verschiedenen Strukturen des Vorderhirns, vor allem zum Neokortex und Hippocampus. Neuere Forschungen zeigen, dass das cholinerge System eine wichtige Rolle beim Lernen und Gedächtnis spielt. So kommt es im Gehirn verstorbener Menschen mit Alzheimer-Krankheit zu einem starken Rückgang der Anzahl cholinerger Neuronen in den Großhirnhemisphären.

Synaptische Rezeptoren für ACh werden unterteilt in Nikotin(erregt durch ACh und Nikotin) und muskarinisch(erregt durch ACh und das Fliegenpilztoxin Muscarin). Nikotinrezeptoren öffnen Natriumkanäle und führen zur Bildung von EPSPs. Sie befinden sich in den neuromuskulären Synapsen der Skelettmuskulatur, in den autonomen Ganglien und etwas im Zentralnervensystem. Die autonomen Ganglien reagieren am empfindlichsten auf Nikotin, daher führen die ersten Rauchversuche zu ausgeprägten vegetativen Manifestationen – Blutdruckveränderungen, Übelkeit, Schwindel. Mit der Gewöhnung bleibt die meist wohltuende Wirkung erhalten. Auch im Zentralnervensystem sind Nikotinrezeptoren vorhanden, wodurch Nikotin als psychoaktive Substanz eine zentral stimulierende Wirkung hat. Nikotinrezeptor-Antagonisten – dem Curare-Gift ähnliche Verbindungen – wirken hauptsächlich an neuromuskulären Synapsen und verursachen eine Lähmung der Skelettmuskulatur. Muskarinrezeptoren befinden sich an den Synapsen autonomer postganglionärer (hauptsächlich parasympathischer) Neuronen im Zentralnervensystem. Ihre Erregung kann sowohl Kalium- als auch Natriumkanäle öffnen. Der klassische Antagonist der Muskarinrezeptoren ist Atropin, das sympathische Wirkungen, motorische und sprachliche Erregung sowie Halluzinationen hervorruft. Die Inaktivierung von ACh erfolgt durch das Enzym Acetylcholinesterase. Reversible Blocker dieses Enzyms verbessern die neuromuskuläre Übertragung und werden in der neurologischen Praxis eingesetzt, irreversible verursachen gefährliche Vergiftungen (Chlorophos, Nervengase).

Biogene Amine (BA) - eine Gruppe von Mediatoren, die eine Aminogruppe enthalten. Sie werden in Katecholamine (Noradrenalin, Dopamin) und Serotonin unterteilt.

Noradrenalin (NA) Im peripheren Nervensystem wird es in den Neuronen der sympathischen Ganglien, im Zentralnervensystem - im Locus coeruleus und im Interpeduncularkern des Mittelhirns synthetisiert. Die Axone der Zellen dieser Kerne sind in verschiedenen Strukturen des Gehirns und des Rückenmarks weit verbreitet. Die Anregung adrenerger Rezeptoren kann sowohl die Natriumleitfähigkeit (EPSP) als auch die Kaliumleitfähigkeit (IPSP) erhöhen. Agonisten der HA-ergen Synapsen sind Ephedrin und andere Medikamente gegen Asthma bronchiale, Vasokonstriktoren – Naphthyzin, Galazolin. Antagonisten sind Arzneimittel zur Senkung des Blutdrucks (adrenerge Blocker).

Im Zentralnervensystem hat NA folgende Auswirkungen:

Erhöhter Wachheitsgrad;

Hemmende Regulierung sensorischer Flüsse, Schmerzlinderung;

Steigerung der körperlichen Aktivität;

Erhöhte Aggressivität, sthenische Emotionen bei Stressreaktionen (Aufregung, Freude am Risiko, Überwindung von Müdigkeit). Bei einigen Formen der Depression kommt es zu einem Rückgang des NA-Spiegels, und viele Antidepressiva stimulieren dessen Bildung.

Dopamin (JA) – der unmittelbare Vorgänger von NA. Es wirkt im Zentralnervensystem, wo es drei Haupt-DA-erge Systeme gibt:

1) Substantia nigra – Striatum. Die Hauptfunktion dieses Systems besteht darin, das allgemeine Niveau der motorischen Aktivität aufrechtzuerhalten, die Genauigkeit der Ausführung motorischer Programme sicherzustellen und unnötige Bewegungen zu eliminieren. Ein Mangel an Dopamin in diesem System führt zur Entwicklung von Parkinsonismus;

2) retikuläre Kerne des Mittelhirn-Tegmentums – KBP (neu, alt, alt). Reguliert emotionale und mentale Prozesse, ist „verantwortlich“ für positive Emotionen, die am häufigsten mit Bewegungsfreude verbunden sind, sorgt für Ordnung und Konsistenz von Denkprozessen. Eine Unzulänglichkeit dieses Systems kann zur Entwicklung einer Depression führen; bei einigen Formen der Schizophrenie wird eine übermäßige Aktivität (insbesondere einer großen Anzahl von DA-Rezeptoren) beobachtet;

3) Hypothalamus – Hypophyse. Beteiligt sich an der Regulierung des Hypothalamus-Hypophysen-Systems (insbesondere hemmt DA die Prolaktinsekretion), bewirkt eine Hemmung der Hunger-, Aggressivitäts- und Sexualverhaltenszentren und stimuliert das Lustzentrum.

Medikamente, die Dopaminrezeptoren blockieren, werden in der Medizin als Antipsychotika eingesetzt. Gefährliche psychoaktive Substanzen wie Psychostimulanzien und Kokain verstärken die Wirkung von DA (erhöhen die Freisetzung oder blockieren die Wiederaufnahme des Neurotransmitters).

Serotonin gehört zur gleichen chemischen Gruppe wie Katecholamine. Serotonin ist nicht nur ein Mediator, sondern auch ein Gewebshormon mit zahlreichen Funktionen: Es verursacht Veränderungen im Lumen der Blutgefäße, verbessert die Magen-Darm-Motilität, den Tonus der Gebärmutter und der Bronchialmuskulatur, wird bei verletzten Blutgefäßen aus Blutplättchen freigesetzt und hilft beim Stoppen Blutungen und ist einer der Entzündungsfaktoren. Im Zentralnervensystem wird es in den Raphe-Kernen synthetisiert. Die Axone serotonerger Neuronen enden im Striatum, Neocortex, Strukturen des limbischen Systems, Mittelhirnkernen und Rückenmark. Daraus folgt, dass Serotonin nahezu alle Gehirnfunktionen beeinflusst. Tatsächlich wurde die Beteiligung von Serotonin an der Regulierung des Wachheitsgrads, der Funktion sensorischer Systeme, des Lernens sowie emotionaler und motivierender Prozesse nachgewiesen. Im Schlaf-Wach-System konkurriert Serotonin mit Katecholaminen und führt zu einer Verringerung des Wachzustands (die Raphe-Kerne sind eines der Schlafzentren). In sensorischen Systemen hat Serotonin eine hemmende Wirkung, was seine analgetische Wirkung erklärt (in den Hinterhörnern des Rückenmarks aktiviert es hemmende Neuronen). In den kortikalen Bereichen sensorischer Systeme begrenzt es die übermäßige Ausbreitung sensorischer Signale und sorgt für eine „Fokussierung“ des Signals. Eine Blockade dieses Mechanismus kann die Wahrnehmungsprozesse stark verzerren, bis hin zum Auftreten von Illusionen und Halluzinationen. Eine ähnliche Wirkung hat Serotonin in den assoziativen Zonen der Großhirnrinde, wo es integrative Prozesse, insbesondere das Denken, „organisiert“. Beteiligt sich an Lernprozessen, und zwar in stärkerem Maße, wenn die Entwicklung von Reflexen mit positiver Verstärkung (Belohnung) verbunden ist, während Noradrenalin dabei hilft, Verhaltensweisen zu festigen, die auf die Vermeidung von Bestrafung abzielen. Im emotionalen und motivierenden Bereich hat Serotonin eine beruhigende Wirkung (Reduzierung von Angstzuständen, Appetitlosigkeit). Von Interesse ist eine der Stoffgruppen, die Serotoninrezeptoren blockieren – Lysergsäurederivate (Mutterkornalkaloide). Sie werden in der Medizin eingesetzt (Stimulation der Gebärmutter, bei Migräne) und sind der Wirkstoff von Halluzinogenen (LSD ist ein synthetisches Halluzinogen).

Die Inaktivierung von Serotonin erfolgt wie bei anderen biogenen Aminen unter der Wirkung des Enzyms Monoaminoxidase (MAO). Es ist interessant, dass ein psychologisches Merkmal von Menschen wie der Wunsch, nach neuen starken Empfindungen zu suchen, möglicherweise mit einer geringen Menge dieses Enzyms im Zentralnervensystem verbunden ist. MAO-Hemmer oder Serotonin-Wiederaufnahmehemmer werden in der Medizin als Antidepressiva eingesetzt.

Aminosäuremediatoren (AA). Mehr als 80 % der ZNS-Neuronen verwenden Aminosäuremediatoren. AAs sind in ihrer Zusammensetzung recht einfach und zeichnen sich durch eine größere Spezifität der synaptischen Wirkungen aus (sie haben entweder erregende Eigenschaften – Glutaminsäure und Asparaginsäure, oder hemmende Eigenschaften – Glycin und GABA).

Glutaminsäure (GA) – Haupterregungstransmitter des Zentralnervensystems. Es kommt in jedem proteinhaltigen Lebensmittel vor, aber diätetisches HA durchdringt die Blut-Hirn-Schranke normalerweise nur sehr schlecht, was das Gehirn vor Störungen seiner Aktivität schützt. Fast die gesamte vom Gehirn benötigte HA wird im Nervengewebe synthetisiert. Beim Verzehr großer Mengen an HA-Salzen ist jedoch dessen neurotrope Wirkung zu beobachten: Das Zentralnervensystem wird aktiviert, was in der Klinik durch die Verschreibung von Glutamat in Tablettenform (2-3 g) bei verzögerter geistiger Entwicklung oder Erschöpfung des Körpers genutzt wird nervöses System. Glutamat wird in der Lebensmittelindustrie häufig als Aromazusatz verwendet und ist in Lebensmittelkonzentraten, Würsten usw. enthalten (hat einen fleischigen Geschmack). Wenn 10-30 g Glutamat gleichzeitig mit der Nahrung aufgenommen werden, kann es zu einer übermäßigen Erregung des vasomotorischen Zentrums kommen, der Blutdruck steigt und der Puls beschleunigt sich. Dies ist insbesondere für Kinder und Menschen mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen gesundheitsgefährdend. GK-Antagonisten wie Calypsol (Ketamin) werden klinisch als starke Analgetika und Mittel zur schnellen Anästhesie eingesetzt. Eine Nebenwirkung ist das Auftreten von Halluzinationen. Einige Substanzen dieser Gruppe sind starke halluzinogene Drogen.

Die Inaktivierung von HA erfolgt durch Aufnahme durch Astrozyten, wo es in Asparaginsäure und GABA umgewandelt wird.

Gamma-Aminobuttersäure (GABA) – Non-Food-AA (vollständig im Körper synthetisiert). Spielt eine wichtige Rolle im intrazellulären Stoffwechsel; nur ein kleiner Teil von GABA übernimmt Vermittlerfunktionen. Es ist ein Vermittler kleiner hemmender Neuronen, der im Zentralnervensystem weit verbreitet ist. Dieser Sender wird auch von Purkinje-Zellen und Neuronen des Globus pallidus genutzt. Es öffnet Ka+- und Cl--Kanäle auf der postsynaptischen Membran. GABA-Rezeptoren haben eine komplexe Struktur; sie verfügen über Zentren, die an andere Substanzen binden, was zu Veränderungen in der Wirkung des Mediators führt. Solche Substanzen werden als Beruhigungsmittel und Beruhigungsmittel, Schlaftabletten, Antiepileptika und Anästhetika eingesetzt. Manchmal können alle diese Wirkungen je nach Dosis durch denselben Stoff verursacht werden. Zum Beispiel Barbiturate, die zur Anästhesie eingesetzt werden (Hexenal), bei schweren Formen der Epilepsie (Benzonal, Phenobarbital). In geringeren Dosen wirken sie als Schlaftabletten, werden aber nur begrenzt eingesetzt, da sie die normale Schlafstruktur stören (die paradoxe Phase verkürzen); nach einem solchen Schlaf bleiben Lethargie und gestörte Bewegungskoordination noch lange bestehen. Der langfristige Konsum von Barbituraten führt zur Drogenabhängigkeit. Alkohol verstärkt die Wirkung von Barbituraten und es kann leicht zu einer Überdosierung kommen, die zum Atemstillstand führt. Eine weitere Gruppe von GABA-Agonisten sind Benzodiazepine. Sie wirken selektiver und sanfter; als Hypnotika erhöhen sie die Schlaftiefe und -dauer (Relanium, Phenazepam). In großen Mengen verursachen sie auch Lethargie nach dem Schlafen. GABA-Agonisten werden als Tranquilizer (beruhigend) oder Anxiolytika (angstmindernd) eingesetzt. Es kann eine Abhängigkeit entstehen. Auf GABA basierende Arzneimittel werden als milde Psychostimulanzien bei altersbedingten Veränderungen, Gefäßerkrankungen, geistiger Behinderung, nach Schlaganfällen und Verletzungen eingesetzt. Sie wirken, indem sie die Funktion von Interneuronen verbessern und gehören zur Gruppe der Nootropika, die das Lernen und das Gedächtnis verbessern, die Widerstandsfähigkeit des Zentralnervensystems gegen Nebenwirkungen erhöhen und beeinträchtigte Gehirnfunktionen wiederherstellen (Aminalon, Pantogam, Nootropil). Wie alle Neuropharmaka sollten sie nur bei strenger medizinischer Indikation eingesetzt werden.

Glycin – hemmender Neurotransmitter, aber seltener als GABA. Glycinerge Neuronen hemmen hauptsächlich Motoneuronen und schützen sie vor Übererregung. Der Antagonist von Glycin ist Strychnin (ein Gift, das Krämpfe und Erstickung verursacht). Glycin wird als Beruhigungsmittel eingesetzt und verbessert den Gehirnstoffwechsel.

Modulierende Mediatoren

Purine – Substanzen, die Adenosin enthalten. Sie wirken auf die präsynaptische Membran und verringern so die Freisetzung des Senders. ATP, ADP, AMP haben die gleiche Wirkung. Die physiologische Aufgabe besteht darin, das Nervensystem vor Erschöpfung zu schützen. Wenn diese Rezeptoren blockiert sind, werden viele Mediatorsysteme aktiviert und das Nervensystem funktioniert „vollständig“. Koffein, Theobromin, Theophyllin (Kaffee, Tee, Kakao, Kolanüsse) haben diese Wirkung. Bei einer hohen Koffeindosis sind die Reserven an Mediatoren schnell erschöpft und es kommt zu einer „exorbitanten Hemmung“. Durch die ständige Zufuhr von Koffein steigt die Zahl der Purinrezeptoren, so dass der Verzicht auf Kaffee zu Depressionen und Schläfrigkeit führt.

Peptidmediatoren– Substanzen, die aus kurzen Aminosäureketten bestehen.

Substanz P (vom englischen Pulver – Pulver: Es wurde aus trockenem Pulver des Rückenmarks von Kühen isoliert). Wird in den Neuronen der Spinalganglien produziert, die an der Weiterleitung von Schmerzimpulsen beteiligt sind. In Neuronen des Hinterhorns des Rückenmarks fungiert Substanz P zusammen mit Glutaminsäure als klassischer Neurotransmitter und überträgt Schmerzsignale. Es befindet sich in den empfindlichen Hautenden, von wo es bei Beschädigung freigesetzt wird und einen Entzündungsprozess auslöst. Es wird auch von einigen Interneuronen des Zentralnervensystems produziert und übernimmt die Funktion eines modulierenden Senders.

Opioidpeptide – Opiumähnliche Substanzen. Opium ist ein Alkaloid des Schlafmohns. Der Wirkstoff ist Morphin, das Analgesie (über die Hinterhörner des Rückenmarks), Euphorie (Stimulierung des Lustzentrums des Hypothalamus) und Schlaf (Hemmung der Stammstrukturen) verursacht. Eine Überdosierung führt zu einer Hemmung des Atemzentrums. Eine so schnelle und starke Wirkung von Morphin ist darauf zurückzuführen, dass das Zentralnervensystem Rezeptoren für Opiate enthält, die in den 70er Jahren des 20. Jahrhunderts entdeckt wurden. Später wurden verschiedene Arten von Opioidpeptiden entdeckt. Der Hauptmechanismus ihrer Wirkung ist die präsynaptische Hemmung der Senderfreisetzung. Biochemische Prozesse in der Zelle passen sich sehr schnell an die Wirkung von Opiaten an und es ist eine immer höhere Dosis erforderlich, um eine Wirkung zu erzielen. Beim Absetzen von Morphin verfügen Neuronen über eine „Reserve“ an Substanzen, die die Signalübertragung erleichtern, sodass Schmerzen und andere Impulse sehr intensiv übertragen werden, was beim Entzugssyndrom zum Beginn eines „Entzugs“ führt. Morphin wird seit dem 19. Jahrhundert häufig zur Schmerzlinderung eingesetzt, insbesondere in Krankenhäusern während Kriegen. Die Nebenwirkung war die Entstehung einer Sucht. Die Synthese von Heroin war das Ergebnis von Versuchen, ein weniger gefährliches Schmerzmittel zu entwickeln. Es war zehnmal wirksamer als Morphin, aber bald stellte sich heraus, dass die Suchtrate bei Heroin sogar noch höher war als bei Morphin, und in den 20er Jahren wurde der Konsum von Heroin verboten und zu einer Droge. In schwersten Fällen werden morphinähnliche Medikamente zur Schmerzlinderung eingesetzt (narkotische Analgetika). Neben Morphin wird Codein (ebenfalls ein Mohnalkaloid) verwendet, das eine hustenstillende Wirkung hat.

Zusätzlich zu den aufgeführten werden die Funktionen modulierender Mediatoren von einigen Hypothalamus-, Hypophysen- und Gewebshormonen übernommen. Thyroliberin bewirkt beispielsweise eine emotionale Aktivierung, erhöht den Wachheitsgrad und stimuliert das Atemzentrum. Cholecystokinin – verursacht Angst und Furcht. Vasopressin – aktiviert das Gedächtnis. ACTH – stimuliert die Aufmerksamkeit und verbessert Stoffwechselprozesse in Nervenzellen. Es gibt Neuropeptide, die das Sexualverhalten, die Nahrungsmotivation und die Thermoregulation selektiv steuern. Sie alle bilden ein komplexes hierarchisches System von Interaktionen, das die Funktion des Zentralnervensystems fein reguliert.

Vorlesung 5. Merkmale der Gehirndurchblutung. Liquor und Blut-Hirn-Schranke

Blutversorgung von Gehirn und Rückenmark

Die Gehirnfunktion ist mit hohen Energiekosten verbunden. Das Gehirn macht etwa 2 % des Körpergewichts aus, aber 15 % des Blutes, das das Herz pro Schlag in die Aorta ausstößt, gelangen in die Gefäße des Gehirns. Eine gestörte Hirndurchblutung beeinträchtigt zwangsläufig die Funktion des Nervensystems.

Das Gehirn wird mit arteriellem Blut aus zwei Hauptquellen versorgt – den inneren Halsschlagadern, die aus den gemeinsamen Halsschlagadern entspringen, die vom Aortenbogen ausgehen, und aus den Wirbelarterien, die aus den Schlüsselbeinarterien entspringen. Die Arteria carotis communis und die Arteria subclavia entspringen dem Aortenbogen.

Innere Halsschlagadern– große Gefäße, ihr Durchmesser beträgt etwa 1 cm. Sie gelangen durch die Foramina jugularis in den Schläfenknochen in die Schädelhöhle, passieren die Dura mater, verzweigen sich und versorgen die Augäpfel, Sehbahnen, das Zwischenhirn, die Basalganglien und das Frontalparietal mit Blut. Schläfen- und Insellappen der Großhirnhemisphären. Die größten Filialen sind vordere und mittlere Hirnarterien.

Wirbelarterien Sie beginnen an den Arteria subclavia auf Höhe des 7. Halswirbels, steigen durch die Foramina transversum der Halswirbel auf und gelangen durch das Foramen magnum in die Schädelhöhle. Die Äste dieser Arterien versorgen das Rückenmark, die Medulla oblongata und das Kleinhirn sowie die Hirnhäute mit Blut. Am hinteren Rand der Brücke vereinigen sich die rechte und die linke Wirbelarterie zur Arteria basilaris, die in der gleichnamigen Rinne auf der ventralen Oberfläche der Brücke verläuft. Am vorderen Rand des Pons teilt sich die Arteria basilaris in zwei hintere Hirnarterien. Seine Zweige versorgen die Brücke, das Kleinhirn, die Medulla oblongata, das Mittelhirn, teilweise das Zwischenhirn und die Hinterhauptslappen der Großhirnhemisphären mit Blut.

An der Basis des Gehirns sind die Äste der Arteria carotis interna und der Arteria basilaris miteinander verbunden und bilden sich arterieller (Willisianischer) Kreis des Großhirns. Dieser Kreis befindet sich im Subarachnoidalraum und bedeckt das Chiasma opticum und den Hypothalamus. Dank dieses Kreislaufs wird der Blutfluss zu verschiedenen Teilen des Gehirns ausgeglichen, selbst wenn eines der Gefäße (Halsschlagader oder Wirbelarterie) eingeklemmt oder unterentwickelt ist.

Die Blutversorgung des Rückenmarks erfolgt über die Äste der Wirbelarterien (Halssegmente) sowie über die Äste der Brust- und Bauchschlagader.

Die Äste der Hirnarterien liegen in der Pia mater, die auch Aderhaut genannt wird, und dringen zusammen mit ihren Fasern in das Hirngewebe ein, wo sie sich in kleine Arteriolen und Kapillaren verzweigen.

Kapillaren sind die kleinsten Gefäße, deren Wand aus einer einzigen Zellschicht besteht. Durch diese Wand dringen im Blut gelöste Stoffe in das Hirngewebe ein und die Produkte des Hirnstoffwechsels gelangen ins Blut. Kapillaren sammeln sich in Venolen und dann in Venen, die in der Aderhaut des Gehirns liegen. Dünne Blutgefäße der Pia mater dringen in die Ventrikel des Gehirns ein und bilden dort den Plexus choroideus. Letztendlich fließt venöses Blut in die Nebenhöhlen der Dura mater und gelangt von dort in die großen Venen des Körperkreislaufs.

GABA – Gamma-Aminobuttersäure - ist der wichtigste hemmende Neurotransmitter im Gehirn und ist sowohl an der postsynaptischen als auch an der präsynaptischen Hemmung beteiligt. GABA wird aus Glutamat unter dem Einfluss der Glutamatdecarboxylase gebildet und interagiert mit zwei Arten von GABA-Rezeptoren postsynaptischer Membranen von Synapsen: a) Bei der Interaktion mit GABA-Rezeptoren erhöht sich die Permeabilität von Membranionenkanälen für SG-Ionen, was in der klinischen Praxis auftritt, wenn Verwendung von Barbituraten; b) Bei der Interaktion mit GABAB-Rezeptoren erhöht sich die Durchlässigkeit von Ionenkanälen für K+-Ionen. Glycin - hemmender Neurotransmitter, der hauptsächlich von Neuronen des Rückenmarks und des Hirnstamms ausgeschüttet wird. Es erhöht die Leitfähigkeit der Ionenkanäle der postsynaptischen Membran für SG-Ionen, was zur Entwicklung einer Hyperpolarisation – HPSP – führt. Der Antagonist von Glycin ist Strychnin, dessen Verabreichung zu Muskelhyperaktivität und Krampfanfällen führt, was die wichtige Rolle der postsynaptischen Hemmung für die normale Funktion des Zentralnervensystems bestätigt. Auch Tetanustoxin verursacht Anfälle. Wirkt auf Proteine Synaptobrevin Es blockiert die Exozytose des präsynaptischen inhibitorischen Neurotransmitters, was zu einer starken Erregung des Zentralnervensystems führt.

Elektrische Synapsen

Die interneuronale Erregungsübertragung kann auch elektrisch erfolgen, also ohne Beteiligung von Mediatoren. Voraussetzung dafür ist ein enger Kontakt zwischen zwei Zellen mit einer Breite von bis zu 9 nm. So kann der Natriumstrom von einer von ihnen durch die offenen Kanäle der anderen Membran fließen. Das heißt, die Quelle des postsynaptischen Stroms des zweiten Neurons ist die präsynaptische Membran des ersten. Der Prozess ist vermittlerlos; wird ausschließlich von Kanalproteinen bereitgestellt (Lipidmembranen sind für Ionen undurchlässig). Es sind diese interzellulären Verbindungen, die als Nexus (Gap Junctions) bezeichnet werden. Sie liegen einander genau gegenüber in den Membranen zweier Neuronen – also auf derselben Linie; großer Durchmesser (bis zu 1,5 nm Durchmesser), durchlässig sogar für Makromoleküle mit einem Gewicht von bis zu 1000. Sie bestehen aus Untereinheiten mit einem Gewicht von bis zu 25.000 und kommen im Zentralnervensystem sowohl von Wirbeltieren als auch von Wirbellosen häufig vor. inhärent in Gruppen synchron funktionierender Zellen (insbesondere im Kleinhirn zwischen Körnerzellen).

Die meisten elektrischen Synapsen sind erregend. Bei bestimmten morphologischen Merkmalen können sie jedoch hemmend wirken. Bei bilateraler Leitung haben einige von ihnen eine gleichrichtende Wirkung, das heißt, sie leiten elektrischen Strom viel besser von präsynaptischen zu postsynaptischen Strukturen als in die entgegengesetzte Richtung.

Erregungsleitung durch Synapsen

Jedes Nervenzentrum hat seine eigene morphologische und funktionelle Besonderheit. Aber die Neurodynamik eines jeden von ihnen basiert auf einer Reihe gemeinsamer Merkmale. Sie sind mit den Mechanismen der Erregungsübertragung in Synapsen verbunden; mit der Interaktion zwischen den Neuronen, aus denen dieses Zentrum besteht; mit genetisch programmierten funktionellen Eigenschaften von Neuronen und Verbindungen zwischen ihnen.

Die Merkmale der Erregung durch Synapsen sind wie folgt.

1 Einseitige Erregungsleitung. Im Axon verläuft die Erregung vom Ort ihres Ursprungs, im Nervenzentrum, in beide Richtungen – nur in eine Richtung: vom Rezeptor zum Effektor (d. h. auf der Ebene der Synapse von der präsynaptischen Membran zur postsynaptischen Membran), was wird durch die strukturelle und funktionelle Organisation der Synapse erklärt, nämlich - Fehlen synaptischer Vesikel mit Sender in postsynaptischen Neuronen, 2 Es kommt zu einer Verzögerung der Erregungsleitung. Die Erregung im Nervenzentrum erfolgt mit einer geringeren Geschwindigkeit als in anderen Teilen des Reflexbogens. Dies liegt daran, dass es für die Prozesse der Senderfreisetzung, für die physikalisch-chemischen Prozesse, die in der Synapse ablaufen, für das Auftreten von EPSPs und die Erzeugung von APs aufgewendet wird. All dies dauert 0,5–1 ms in einer Synapse. Dieses Phänomen wird als synaptische Erregungsverzögerung bezeichnet. Je komplexer der Reflexbogen ist, desto mehr Synapsen gibt es und desto größer ist dementsprechend die synaptische Verzögerung.

Die Summe der synaptischen Verzögerungen in einem Reflexbogen wird aufgerufen Präsensreflex. Die Zeit vom Einsetzen des Reizes bis zum Auftreten der Reflexreaktion wird als Latenz- oder Latenzperiode (LP) des Reflexes bezeichnet. Die Dauer dieses Zeitraums hängt von der Anzahl der am Reflex beteiligten Neuronen und damit Synapsen ab. Beispielsweise hat der Sehnenkniereflex, dessen Reflexbogen monosynaptisch ist, eine Latenz von 24 ms, eine visuelle oder auditive Reaktion – 200 ms.

Je nachdem, ob erregende oder hemmende Neuronen synaptische Kontakte herstellen, kann das Signal verstärkt oder unterdrückt werden. Die Mechanismen der Wechselwirkung zwischen erregenden und hemmenden Einflüssen auf ein Neuron liegen ihrer integrativen Funktion zugrunde.

Ein solcher Interaktionsmechanismus ist die Summe erregender Einflüsse auf ein Neuron – erregendes postsynaptisches Potenzial (EPSP) oder hemmender Einflüsse – hemmendes postsynaptisches Potenzial (IPSP) oder gleichzeitig erregend (EPSP) und hemmend (GPSP).

3 Zusammenfassung nervöser Prozesse - das Phänomen des Auftretens von Erregung unter bestimmten Bedingungen der Anwendung einer unterschwelligen Stimulation. Die Summierung wird von I.M. Sechenov beschrieben. Es gibt zwei Arten der Summation: die zeitliche Summation und die räumliche Summation (Abb. 3.15).

Zeitsummierung - das Auftreten einer Erregung einer Reihe von Reizen unterhalb der Schwelle, die nacheinander von einem Rezeptorfeld aus in die Zelle oder das Zentrum gelangen (Abb. 3.16). Die Häufigkeit der Reize sollte wie folgt sein:

REIS. 3.15. Summation der Erregung. A – Zeitsummierung. B – räumliche Summierung

REIS. 3.16.

so dass der Abstand zwischen ihnen nicht mehr als 15 ms beträgt, d. h. die Dauer des EPSP ist kürzer. Unter solchen Bedingungen entwickelt sich der EPSP zum nächsten Stimulus, bevor der EPSP zum vorherigen Stimulus endet. EPSPs werden summiert, ihre Amplitude erhöht sich und schließlich, wenn ein kritischer Grad der Depolarisation erreicht wird, tritt ein AP auf.

Räumliche Summierung - das Auftreten einer Erregung (EPSP) bei gleichzeitiger Anwendung mehrerer unterschwelliger Reize auf verschiedene Teile des Rezeptorfeldes (Abb. 3.17).

Treten EPSPs gleichzeitig in mehreren Synapsen eines Neurons (mindestens 50) auf, kommt es zu einer Depolarisation der Neuronenmembran auf kritische Werte und in der Folge zu einem AP. Die räumliche Zusammenfassung der Prozesse der Erregung (EPSP) und Hemmung (GPSP) sorgt für die integrative Funktion von Neuronen. Überwiegt die Hemmung, wird die Information nicht an das nächste Neuron weitergeleitet; Überwiegt die Erregung, wird die Information durch die Bildung von APs auf der Axonmembran an das nächste Neuron weitergegeben (Abb. 3.18).

4 Transformation des Erregungsrhythmus - Hierbei handelt es sich um eine Diskrepanz zwischen der Häufigkeit der Aktionspotentiale im afferenten und efferenten Teil des Reflexbogens. Zum Beispiel als Reaktion auf einen einzelnen Reiz

REIS. 3.17.

REIS. 3.18.

Zum afferenten Nerv senden die Zentren entlang der efferenten Fasern nacheinander eine ganze Reihe von Impulsen an das Arbeitsorgan. In einer anderen Situation erreicht bei einer hohen Stimulationsfrequenz eine deutlich niedrigere Frequenz den Effektor.

5 Nachwirkung der Aufregung - das Phänomen der anhaltenden Erregung im Zentralnervensystem nach Beendigung der Stimulation. Die kurzfristige Nachwirkung ist mit einer langen Dauer des kritischen EPSP-Niveaus verbunden. Die lang anhaltende Nachwirkung ist auf die Zirkulation der Erregung in geschlossenen Nervenkreisläufen zurückzuführen. Dieses Phänomen nennt man Nachhall. Dank des Nachhalls von Erregungen (RD) befinden sich die Nervenzentren ständig in einem Tonuszustand. Für die Organisation des Gedächtnisses ist die Entwicklung des Nachhalls auf der Ebene des gesamten Organismus wichtig.

6 Postgetanische Potenzierung - das Phänomen des Auftretens oder der Intensivierung der Reaktion auf einzelne Testreize für einige Zeit nach der vorherigen schwachen häufigen (100-200 NML/s) rhythmischen Stimulation. Die Potenzierung wird durch Prozesse auf der Ebene der präsynaptischen Membran verursacht und äußert sich in einer Erhöhung der Ausschüttung des Botenstoffs. Dieses Phänomen ist homosynaptischer Natur, das heißt, es tritt auf, wenn eine rhythmische Stimulation und ein Testimpuls über dieselben afferenten Fasern am Neuron ankommen. Grundlage der Potenzierung ist zunächst eine Steigerung des Ca2f-Eintritts durch die präsynaptische Membran. Dieses Phänomen nimmt mit jedem Impuls zunehmend zu. Und wenn die Menge an Ca 2+ die Fähigkeit der Mitochondrien und des endoplasmatischen Retikulums, sie zu absorbieren, übersteigt, kommt es zu einer längeren Freisetzung des Senders in die Synapse. Folglich kommt es zu einer Mobilisierung der Bereitschaft zur Freisetzung des Mediators durch eine große Anzahl von Vesikeln und in der Folge zu einer Erhöhung der Anzahl der Quanten des Mediators auf der postsynaptischen Membran. Nach modernen Erkenntnissen spielt die Sekretion endogener Neuropeptide eine wichtige Rolle bei der Entstehung der posttetanischen Potenzierung, insbesondere beim Übergang von der Kurzzeitpotenzierung zur Langzeitpotenzierung. Darunter sind Neuromodulatoren, die sowohl auf die präsynaptische als auch auf die postsynaptische Membran wirken. Stimulanzien sind Somatostatin, Wachstumsfaktor und Inhibitoren sind Interleukin, Thyrotropin-Releasing-Hormon und Melatonin. Ebenfalls von Bedeutung sind Arachidonsäure, NO. Potenzierung spielt bei der Organisation des Gedächtnisses eine Rolle. Dank verstärkender Schaltkreise wird das Lernen organisiert.

7 Ermüdung Nervenzentren. Wenn derselbe Reflex längere Zeit wiederholt wird, kommt es nach einiger Zeit zu einem Zustand der Abnahme der Stärke der Reflexreaktion bis hin zu ihrer vollständigen Unterdrückung, d. Müdigkeit entsteht vor allem im Nervenzentrum. Es ist mit einer beeinträchtigten Übertragung an Synapsen, einer Erschöpfung der Senderressourcen in präsynaptischen Vesikeln, einer verringerten Empfindlichkeit subsynaptischer Membranrezeptoren gegenüber Mediatoren sowie einer geschwächten Wirkung von Enzymsystemen verbunden. Einer der Gründe ist die „Sucht“ der postsynaptischen Membran nach der Wirkung des Senders – Gewöhnung.

Einige Chemikalien wirken spezifisch auf die entsprechenden Nervenzentren, was auf die Strukturen dieser Chemikalien zurückzuführen ist, die möglicherweise mit den entsprechenden Mediatoren der Nervenzentren zusammenhängen.

Unter ihnen:

1 Betäubungsmittel – solche, die in der chirurgischen Praxis zur Anästhesie verwendet werden (Chlorethyl, Ketamin, Barbiturate usw.);

2 Beruhigungsmittel - Beruhigungsmittel (Relanium, Aminazin, Trioxazin, Amizil, Oxylidin, unter den Kräuterpräparaten - Infusion von Mutterkraut, Pfingstrose usw.);

3 neurotrope Substanzen mit selektiver Wirkung (Lobelin, Cititon – Stimulanzien des Atmungszentrums; Apomorphin – Stimulans des Brechzentrums; Meskalin – visuelles Halluzinogen usw.).