TPMO1+Nervceller+instuderingsfrågor

INNE I TEXTEN FINNS REFERENSER TILL BILDER I FORM AV STJÄRNOR, DU HITTAR DESSA HÄR:, , , ,


 * LÄRANDEMÅL NERVCELLSFYSIOLOGI – ANDREAS **


 * Efter detta block skall ni kunna sammanfatta och förklara hur nervceller kommunicerar med varandra och med andra celler. **
 * I detta ingår att kunna beskriva: **

( STJÄRNA 1 ) Membrankanaler är protein av olika slag. Jonkanaler släpper igenom joner av ett visst slag. Jonkanalerna kan delas upp i aktiva och passiva kanaler. Vissa kanaler, läckkanaler, är alltid öppna. Aktiva kanaler är ”gated” och de ändrar form och tillåter passage eller stängs beroende på vad de får för specifika signaler. De aktiva kanalerna kan vidare delas upp i pumpar (Na/K-pump) och jontransportörer (Cl). > Kemiska kanaler som öppnas eller stängs av en specifik ligand, t.ex. en neurotransmittor. > GABA kan hämma nervcellen från att bilda en aktionspotential genom att öppna kloridkanaler. Då flödar Cl- in i cellen och membranpotentialen sänks, så tröskelvärdet inte kan uppnås. > Glutamat kan istället stimulera till aktionspotential genom att öppna kalciumkanaler. Då flödar Ca2+ in i cellen och membranpotentialen höjs, det sker en depolarisering, så tröskelvärdet lättare uppnås. > Voltberoende / elektriska kanaler som öppnas och stängs beroende på ändringar i membranpotentialen. Spänningsstyrda Na-kanaler. > Mekaniska stimuli öppnar/stänger jonkanal, ex beröring, vibrationer såsom ljudvågor eller sträckning av vävnad, exempelvis sensoriska receptorer för beröring och tryck.
 * Olika typer av jonkanaler och deras funktionella egenskaper **
 * **//Ligandberoende kanal //** (”kemisk jonkanal” eller ligandkanal)
 * **//Spänningsstyrda kanaler //**
 * **//Mekanisk kanal //**


 * Principerna för uppkomst och reglering av membranpotential **

I alla celler ligger det en skillnad i elektrisk spänning över membranet – en membranpotential – beroende på olika elektriskt laddade joner i vätskorna i och utanför cellen. ATP-drivna Na-K-pumpar i cellmembranet ger en aktiv jontransport som skapar och bibehåller en mycket hög intracellulär K+-jonkoncentration (2 stycken K+ pumpas in) och en låg Na+-jonkoncentration (3 Na+ pumpas ut), samt tvärtom extracellulärt.Skillnaderna i jonkoncentration upprätthålls av: > >
 * 1) **//1. //** **//<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">Jonpumpar i membranet //**<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;"> som aktivt pumpar ut natriumjoner ur cellen och in kaliumjoner i cellen - Na/K-pumpen. Även om det till största delen är K+ som skapar membranpotentialen genom att vandra ut ur cellen och sänka membranpotentialen, så läcker även en liten mängd Na+ in i cellen samtidigt. Denna pump, som skickar tillbaka 3Na+ ut ur cellen samtidigt som 2K+ åker in, hjälper till att underhålla membranpotentialen.
 * 1) **//<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">2. //** **//<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">Ständigt öppna jonkanaler - "läckkanaler". //**<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;"> På grund av skillnaden i jonkoncentration intra- och extracellulärt kommer joner att diffundera in och ut ur cellen genom ständigt öppna jonkanaler - "läckkanaler" – från områden med hög koncentration till områden där koncentrationen av den aktuella jonen är lägre. Jonerna följer alltså en koncentrationsgradient. Dessa jonkanaler är specifika för vissa joner. Eftersom K+ från utsidan inte gärna "läcker" in, mot sin koncentrationsgradient, utan läcker ut, kommer cellen att förlora positiva laddningar till utsidan. På grund av att kanalerna för kaliumjoner är mer genomsläppliga än kanalerna för natriumjoner, kommer det att ligga något fler positiva kaliumjoner utanför membranet än det finns positiva natriumjoner inne i cellerna. Insidan av cellmembranet får på detta sätt en laddning på 70mV lägre än utsidan. Kaliumjonernas jämviktspotential kommer påverka membranpotentialen mest, eftersom de finns i flest antal. Denna snedfördelning av joner ger upphov till en polarisering – negativ insida och positiv utsida. I vila är membranpotentialen cirka – 70 millivolt (mV) för en nervcell.
 * 1) **//<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">3. //** **//<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">Jontransportörer //**<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">, exempelvis den för Cl-. Dessa drivs av de koncentrationsgradienter som uppkommer via tidigare nämnda jonpumpar.

<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">Själva aktionspotentialen uppstår i ett segment av axonen som kallas initialsegment (AIS = action initial segment). Det segmentet befinner sig 20 – 100 µM ifrån nervcellens soma. <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">I initialsegmentet är de spänningsstyrda kanalerna extra koncentrerade. Eftersom det är en population av spänningsstyrda kanaler så kommer några att reagera på volt i det lägre intervallet. Koncentrationen av spänningsstyrda kanaler i initialsegmentet gör alltså att tröskelvärdet där är som lägst, en aktionspotential kommer därför först att uppstå i initialsegmentet.Aktionspotentialen uppstår enligt följande: ( <span style="color: #ff0000; font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">STJÄRNA 2 <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">) <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">Om membranpotentialen aldrig kommer upp till de spänningsstyrda natriumkanalernas tröskelvärde på -55 mV, och exempelvis stannar vid -60 mV, kommer ingen aktionspotential uppstå.
 * <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 14pt;">Aktionspotentialen – hur den uppkommer och fortleds **
 * 1) **//<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">1. //** **//<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">Depolarisering //**<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;"> - spänningsstyrda natriumkanaler aktiveras vid ett tröskelvärde, -55 mV. De går då från ett viloläge till ett aktivt läge. I viloläget är aktiveringsgaten stängd och inaktiveringsgaten öppen. I det aktiva läget öppnas aktiveringsgaten, samtidigt som inaktiveringsgaten börjar slå igen. Det här leder till inflöde av natriumjoner in i nervcellen. Till slut inaktiveras de spänningsstyrda natriumkanalerna i nästa steg.
 * 2) **//<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">2. //** **//<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">Overshoot //**<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;"> - de spänningsstyrda natriumkanalerna kommer i detta område att inaktiveras, och de spänningsstyrda kaliumkanalerna kommer aktiveras. Detta sker pga att kaliumkanalerna aktiveras senare än natriumkanalerna, vid +30 mV. De spänningstyrda kaliumkanalerna går från ett viloläge, där aktiveringsgaten är stängd, till ett aktivt läge där aktiveringsgaten är öppen. Det här leder till utflöde av kaliumjoner från nervcellen.
 * 3) **//<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">3. //** **//<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">Repolarisering //**<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;"> - utflödet av kaliumjoner leder till att aktionspotentialen minskar till nästan -95 mV, nära kaliumjonens jämviktspotential.
 * 4) **//<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">4. //** **//<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">Efterhyperpolarisering //**<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;"> - både natrium- och kalciumkanalerna är nu stängda. Membranpotentialen kommer sakta röra sig tillbaka mot vilomembranpotentialen på -70 mV.

<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;"> ( <span style="color: #ff0000; font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">STJÄRNA 3 <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">) Aktionspotentialen fortleds genom att den skickas vidare i axonet. Genom att en positiv ström aktiverar de spänningsstyrda natriumkanalerna kommer det ske en depolarisering, och den tidigare negativt laddade insidan av axonet blir positivt laddat genom inflöde av natriumjoner. Utsidan av axonet blir då negativt laddat. <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">Resultatet blir att segment framför, som aktionspotentialen ännu inte nått, kommer bilda en cirkulär ström med det depolariserade segmentet. Eftersom depolariseringen lett till en positivt laddad insida, kommer det blidas en intracellulär ström till segmentet framför, som ju är negativt laddat på insidan. Det bildas även en extracellulär ström på samma sätt, där den negativt laddade utsidan av det depolariserade segmentet bildar en ström med det positivt laddade segmentet framför.

<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;"> Så småningom kommer de spänningsstyrda natriumkanalerna att bli inaktiverade, genom att inaktiveringsgaten stängs, och då sker en repolarisering i området igen. Aktionspotentialen har då rört sig framåt och fortsätter enligt samma mönster. Strömmen kan nu inte färdas tillbaka, då det har skett en absolut refraktärperiod, där alla spänningsstyrda natriumkanaler är inaktiverade och därmed hindrar aktionspotentialen från att färdas bakåt.

<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;"> När aktionspotentialen ska skickas vidare till andra nervceller kommer det ske via presynapser som frisätter transmittorsubstanser till mottagande postsynapser. Det här sker via olika transmittorsubstanser, som glutamat och GABA. //Se mer på instuderingsfrågor.//


 * <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 14pt;">Mekanismer för synaptisk transmission **

<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">( <span style="color: #ff0000; font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">STJÄRNA 4 <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">) Transmittorfrisättning kommer att ske mellan signalerande presynapser till mottagande postsynapser. En aktionspotential kommer att leda till att det från endosomen, som är en återvinningscentral för synaptiska vesiklar, kommer knoppas av en vesikel, med ett proteinhölje av clathrin på sig. Clathrinet fungerar som en kompass och kommer guida vesikeln till rätt plats. <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">Därefter sker en **//dockning//**, då vesikeln dockas till det presynaptiska membranet och fylls med transmittorsubstans (glutamat eller GABA). Proteinet synapsin kommer binda vesiklarna samman innan de färdas vidare. Vesikeln kommer sedan att färdas ned mot det presynaptiska membranet i riktning mot postsynapsen och hålls nära av synapsin. <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">I nästa steg, **//priming//**//,// kommer vesikeln att bindas till det presynaptiska membranet via olika proteiner. I membranet på vesikeln finns proteinet synaptobrevin och synaptotagmin. Dessa kommer att binda till syntaxin och SNAP-25 på det presynaptiska membranet och därmed bilda ett sk SNARE-komplex. Nu är vesikeln bunden till det presynaptiska membranet och redo för att frisätta sin transmittorsubstans <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">Denna frisättning sker under **//fusion//**. Då kommer aktionspotentialen leda till att spänningsstyrda kalciumkanaler öppnar upp, och Ca2+ flödar in i presynapsen. Dessa Ca2+ kommer att binda till synaptotagminet (som nu återfinns i SNARE-komplexet) och inducera en konformationsändring intitieras. Det här leder till att vesikelns membran sammansluts med det presynaptiska membranet och transmittorsubstans kan därefter frisättas i området som kallas synapsklyftan. <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">Det sker slutligen ett **//återupptag//**, då den nu tomma vesikeln återigen täcks av clathrin och guidas tillbaka till endosomen för återvinning. <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">Ju mer kalciumjoner som finns tillgängligt, ju större kommer alltså sannolikheten bli att det sker en frisättning av transmittorsubstansen. Det är även viktigt att vesikeln är primad (bunden till det presynaptiska membranet) för att frisättning ska ske.


 * <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 14pt;">Hur nervcellssignalering kan moduleras med modulatoriska signalsubstanser **

<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">Modulatoriska signalsubstanser kan verka via metabotropa receptorer, som går att återfinna på både glutamat- och GABA-synapser ( <span style="color: #ff0000; font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">STJÄRNA 5 <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">). Exempel på modulatoriska signalsubstanser är acetylkolin (ACh), histamin, kväveoxid (NO) och östrogen. Dessa kan modulera:
 * **//<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">Frisättningssannolikhet //**<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">, dvs sannolikheten att glutamat eller GABA ska frisättas. Det här kan ske via presynaptisk inhibition (hindrar frisättning) eller facilitering (gynnar frisättning).
 * **//<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">Intrinsisk excitabilitet //**<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">- påverka de icke-synaptiska delarna i nervcellen, ex cellkropp, axon, dendriter osv. Det här sker genom att ffa spänningsstyrda jonkanaler påverkas och på så sätt leder till en ökad depolarisering och att tröskelvärdet lättare uppnås (fler Na- och Ca-kanaler).

<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">Synapser kan lagra information. <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">AMPA-receptorer öppnas när glutamat binder till den och den börjar släppa in natriumjoner och ut kaliumjoner.
 * <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 14pt;">Synaptisk plasticitet i samband med inlärning och minne **

<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;"> NMDA-receptorn släpper in kalcium vilket är viktigt för framkallning av LTP. NMDA-receptorn är en jonkanal som återfinns postsynaptiskt i en glutamatsynaps. Den har två aktiveringskrav för att öppnas: kräver glutamat och att membranet är depolariserat. <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">På NMDA-receptorn sitter också en magnesiumjon, Mg2+, som blockar dess öppning. Den positiva magnesiumjonen kommer attraheras av en negativ insida på membranet, vid exempelvis en vilomembranspotential på -70 mV. **//Sker en depolarisering//**, då membranpotentialen ökar och går mot 0 mV, kan magnesiumjonen släppa och kanalen öppnas. Magnesiumjonen kommer alltså inte attraheras lika starkt av den nu mer positiva insidan av nervcellen. Nu kan Ca2+ flöda in i nervcellen genom NMDA-receptorn à <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;"> aktiverar signalkaskader inuti cellen à <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;"> blir fler AMPA-receptorer i det postsynaptiska membranet. <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">Det ökade antalet AMPA-receptorer i postsynapsen är alltså ett resultat av inflödet av Ca2+. Nästa gång glutamat frisätts kommer då en depolarisering kunna ske fortare i postsynapsen, eftersom det finns fler AMPA-receptorer tillgängliga, och därmed mer Na+ som kan släppas in. <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">(se Minnes-föreläsningen) Detta har nytta i samband med inlärning genom att synapser som ofta används kommer vara starkare i sitt svar. Nervceller som aktiveras tillsammans kommer även förstärkas sinsemellan. Om cell A och cell B aktiveras samtidigt förstärks kopplingen dem emellan. Sannolikheten för att aktivering av A också kommer leda till aktivering av B är då ökad.
 * //<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">Glutamat krävs //**<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;"> för att depolarisera det postsynaptiska membranet. Det här sker genom att AMPA-receptorer aktiveras av glutamatet och Na+ flödar in i nervcellen à <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;"> depolarisering. AMPA-receptorerna är dem som mest bidrar till depolariseringen i nervcellen. Även NMDA-receptorn kräver glutamat för att öppnas.

<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;"> Exempelvis kan ett komplext stimuli, ljudet och synen av en bil, aktivera ett flertal nervceller. De nervceller som aktiveras kommer att stärka synapserna sinsemellan. Aktiviteten hos nervcellerna kommer fortsätta vara aktiva även när bilen försvinner. Hebbian modification innebär att kopplingarna mellan nervcellerna förstärks och innehåller engram för stimulus. Engram kan i det här fallet beskrivas som själva upplevelsen av bilen. Det har nu skett en inlärning.

<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">Nästa gång vi utsätts för delar av det komplexa stimulit, exempelvis bara ljudet av en bil, kommer de celler som aktiveras även aktivera de som tidigare stärkts, och vi minns hela sammanhanget. Ljudet av bilen kommer då aktivera engrammet och vi kommer kunna föreställa oss bilen i vårt huvud.

<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">( <span style="color: #ff0000; font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">STJÄRNA 3 <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">) Genom Myelin, Diameter och Temperatur. Gemensamt påverkar de ledningshastigheten hos axonet. > >>
 * <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 14pt;">Hur aktionspotentialens fortledning kan påverkas **
 * **//<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">Myelin //**<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;"> //ökar membranresistensen//, det kan liknas vid en läckande slang som tejpas för att minska läckaget. Läckaget beror på de olika jonkanalerna. Myelin tätar alltså axonet genom att täta jonkanalerna så att ström inte kan läcka ut. Axonet kan då mer effektivt depolarisera framförvarande segment (en sk Ranviersk nod) genom att strömmen kan färdas tillräckligt långt och bra. Rm↑ R = resistensen m = membran
 * **//<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">När diametern //**<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;"> blir större på axonet ökar dess ledningshastighet. Det beror på att dess inre resistens minskar. Det finns då fler laddningsbärare per axonsegment som kan bära strömmen framåt. Ri↓ Intracellulär resistans sjunker. Resistensen inne i axonet (inte över membranet). Effekten av minskad resistensen och myelin kan kombineras och ger då ökad hastighet.
 * **//<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">Temperaturer påverkar //**<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">, ledningshastigheten är optimal vid 37 grader. Det beror på att spänningsstyrda natriumkanaler beter sig som enzymer och därmed är känsliga för temperaturer. Gaterna påverkas av temperatur. Vid 37 grader är det optimerat för att så många natriumjoner som möjligt ska kunna kan ta sig igenom kanalen medan den är öppen. Vid lägre temperatur så kommer aktiveringsgaten att öppna långsammare och även inaktiveringsgaten stänga långsammare. Nettot blir då att bli att färre joner kommer igenom. Vid en högre temperatur så kommer inaktiveringsgaten att stänga snabbare och färre natriumjoner kommer att kunna passera igenom innan stängning.
 * <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">Nästa effekt av myelinet är //minskad membrankapacitans// = förmåga att lagra laddningar.Cm↓ C = kapacitans m= membran.
 * <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">Myelinet gör att det blir längre mellan spänningarna och de dras därför inte lika hårt mot varandra som i ett omyeliniserat axon. Spänningarna i det elektriska fältet har minskat i styrka genom att myelinet separerar laddningarna på axonens in- och utsida. Effekten blir att en spänningsstyrd natriumkanal fortare kan depolarisera, eftersom det är färre negativa laddningar nära membranet (där den spänningsstyrda kanalen verkar) jämfört med i ett omyeliniserat axon.En aktionspotential kan alltså snabbare färdas i en myelinerad axon.
 * <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 14pt;">Vad som gör synaptisk signalering retande eller hämmande. **

<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">Pyramidceller (excitatoriska nervceller) skapar glutamatsynapser på mottagarcellen och interneuron (inhibitoriska nervceller) bildar GABA-synapser på mottagarceller. Men faktum är att både pyramidceller och interneuron tar emot både glutamat- och GABA-synapser från andra celler. En pyramidceller kan alltså ha alltså kontakt med annan pyramidceller och ta emot glutamat och även en interneuron kan ha kontakt med samma pyramidcell men då med en GABA-synaps.

<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">( <span style="color: #ff0000; font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">STJÄRNA 5 <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">) **//Glutamatsynaps är excitatorisk och finns hos pyramidceller.//** Den synaptiska signaleringen retar. <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">Det finns två receptorer i glutamatsynapsen: AMPA-receptor och NMDA-receptor. <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">AMPA kräver bara att glutamat frisätts i synapsen för att öppnas och släppa in natriumjoner och ut kaliumjoner. <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">NMDA är permeabelt för Na+, Ca2+ och K+. Na+ och Ca2+ kommer gå in, K+ ut. <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">NMDA kräver både glutamat och att membranet är depolariserat för att öppnas. <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">Både AMPA- och NMDA-receptorn är ligandstyrda och styrs av glutamat, som ändrar receptorns konformation så att den bildar en kanal genom cellmembranet. <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">Den ökade mängden natriumjoner via både NMDA-receptorn och AMPA-receptorn leder till att det kommer ske en depolarisering. På så sätt kommer det bli lättare för en aktionspotential att uppstå, glutamatsynapsen fungerar som en "gas". <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">GABA kan hämma nervcellen från att bilda en aktionspotential genom att öppna kloridkanaler i GABAA-receptorer. Då flödar Cl- in i cellen och membranpotentialen sänks därmed, så tröskelvärdet inte kan uppnås. Depolariseringen motverkas och en ev. uppkommen aktionspotential kommer då blockas. Detta sker om membranpotentialen är högre än reverseringspotentialen för GABAA-receptorn = -60 mV. Resultatet blir att membranpotentialen sjunker till -60 mV igen. GABA-synapsen fungerar som en "broms".
 * //<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">GABA-synaps är inhibitorisk och finns hos interneuron. //**

=**<span style="font-family: 'Times New Roman',serif;">INSTUDERINGSFRÅGOR – NERVCELLSFYSIOLOGI – ANDREAS **=

====** Rita en typisk nervcell och märk ut dendriter, soma och axon. Var på nervcellen tas merparten av synaptisk input emot från andra nervceller? I vilken region uppstår cellens ”output” (aktionspotentialen)? Varför uppstår den vanligen just här? **====



<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">Synaptiskt information tas emot främst via dendriterna. Axonen är den del som överför information/signaler. Själva aktionspotentialen uppstår i ett segment av axonen som kallas initialsegment (AIS = action initial segment). Det segmentet befinner sig 20 – 100 µM ifrån nervcellens soma. <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">I initialsegmentet är de spänningsstyrda kanalerna extra koncentrerade. Eftersom det är en population av spänningsstyrda kanaler så kommer några att reagera på volt i det lägre intervallet. Koncentrationen av spänningsstyrda kanaler i initialsegmentet gör alltså att tröskelvärdet där är som lägst, en aktionspotential kommer därför först att uppstå i initialsegmentet.

** Vilka är de intra- och extracellulära koncentrationerna av natrium, kalium, klorid och kalcium? **

 * //Jon// || //Intracellulär koncentration// || //Extracellulär koncentration// ||
 * **Natrium** - Na+ || 15 mM || 145 mM ||
 * **Kalium** - K+ || 135 mM || 3 mM ||
 * **Klorid** - Cl- || 8 mM || 125 mM ||
 * **Kalcium** - Ca2+ || 1 µM || 50 mM ||

** Hur kan dessa koncentrationsskillnader ge upphov till potentialskillnader över cellmembranet (jämviktspotentialer)? **
Eftersom koncentration och laddning skiljer sig åt mellan cellens insida och utsida så finns det drivkrafter för att jämna ut detta. Dessa elektriska och kemiska drivkrafter ger upphov till potentialskillnader över membranet. Jämviktspotentialen uppnås då den kemiska drivkraften balanserats ut av den elektriska drivkraften, och det sker ett nettonollflöde av joner över cellmembranet.
 * Cl- kommer enligt sin kemiska koncentration att vilja röra sig inåt (högre koncentration extracellulärt), tills de uppnår sin jämviktspotential
 * o ECl- : - 70 mV
 * Enligt den kemiska koncentrationen så kommer kaliumjoner att vilja lämna cellen (högre koncentration intracellulärt), tills de uppnår sin jämviktspotential.
 * o EK+ = - 95 mV.
 * Natrium kommer enligt sin kemiska koncentration att vilja röra sig inåt (högre koncentration extracellulärt), tills de uppnår sin jämviktspotential.
 * o ENa+ : + 55 mV

** Vilken jon har störst permeabilitet i nervcellsmembranet i vila? **
Kaliumjonen.

** Vilken är relationen mellan membranpotentialen och jämviktspotentialerna för de olika jonerna? **
Läck-kanaler, släpper selektivt igenom en viss typ av joner. Det finns en selektiv permeabilitet. Det är främst natrium och kalium som påverkar vilomembranpotentialen, men även klorid och kalcium påverkar. Det går dock inte bara att ta ett snitt av dessa olika jämviktspotentialerna för att få cellens vilomembranpotential. Det beror på att det finns olika många kanaler för de olika jonerna i membranet som påverkar fördelningen. Kalium pumpas och transporteras mer än de andra jonerna och dess jämviktspotential (-95 mV) påverkar alltså membranets vilomembranpotential (-70 mV) mer än de andra jonernas jämviktspotentialer.


 * Hur kan jonkanaler indelas med avseende på selektivitet och styrning? **

<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;"> Se lärandemål.

** Varför har aktionspotentialen en tröskel och därmed ”allt-eller-inget”? **
Aktionspotentialen är ett allt-eller-intet fenomen, dvs antingen är retningen undertrösklig och man får enbart ett lokalt svar som ej fortplantas längs axonen eller också är den övertrösklig vilket leder till en aktionspotential som sprider sig utefter axonen. Retningströskel: För däggdjur ca -55mV. Om membranpotentialen depolariseras till -55mV, öppnas spänningsstyrda jonkanaler (Na+) och en aktionspotential kan avfyras. Aktionspotentialen är alltid lika stor, den avfyras fullt ut, eller inte alls. Om en graderad potential är så stark att den når retningströskeln så kommer den graderade potentialen att öppna spänningsstyrda jonkanaler vid initialsegmentet och en kedjereaktion startas.

** Vad menas med excitation och inhibition? **
Excitation innebär att membranpotentialen ökar i riktning mot aktionspotentialen - den blir mer positiv. Vid excitation går membranpotentialen från tröskelvärdet mot 0. Uppkomsten av aktionspotential stimuleras. Pyramidceller är excitatoriska. Inhibition tar membranpotentialen från tröskelvärdet mot en mer negativ membranpotential. Uppkomsten av aktionspotential hämmas. Interneuron är inhibitoriska. Båda begreppen är underordnade till fenomenet excitabilitet (se nedan).

** Vad menas med nervcellens excitabilitet? **
Excitabiliteten hos en nervcell beskriver hur troligt det är att utlösa aktionspotentialer. Detta är inte statiskt utan är beroende av hur en nervcell har aktiverats tidigare. Tidigare input modifierar neuronens olika egenskaper (plasticitet), så som uttryck av olika kanaler och genomsläpplighet av olika joner. Det är aktivitetsberoende förändringar. Synapser som används ofta förstärks och får en kraftigare signalstyrka och tvärtom. Det finns två olika sorters excitabilitet, synaptisk och intrinsisk. Synaptisk excitabilitet innebär att man aktionspotential gynnas genom uppreglering av glutamatsynapser, eller hämmas genom uppreglering av GABA-synapser. <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">Intrinsisk excitabilitet innebär att man påverkar de icke-synaptiska delarna i nervcellen, ex cellkropp, axon, dendriter osv. Det här sker genom att ffa spänningsstyrda jonkanaler påverkas och på så sätt leder till en ökad depolarisering och att tröskelvärdet lättare uppnås (fler Na- och Ca-kanaler), eller minskad sannolikhet till att tröskelvärdet uppnås (K- och Cl-kanaler).

** Vad ligger bakom fenomenet refraktäritet och vilka funktionella konsekvenser får refraktäriteten? **
<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">Strömmen kan inte färdas bakåt i ett segment som precis varit aktiverat av en aktionspotential. Det beror på att det tidigare segmentets spänningsstyrda kanaler är inaktiverade. Det går inte att få någon ny aktionspotential i det segmentet förrän de spänningsstyrda kanalerna återgått till sitt vilostadie. Perioden när de spänningsberoende kanalerna återgår till ett stadie där de kan aktiveras av en ny aktionspotential delas in i två faser:
 * 1) <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">1. //** Absolut refraktärperiod **//<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;"> innebär att i princip alla spänningsstyrdakanaler är inaktiverade i den populationen i det segmentet. Det leder till att ingen ny aktionspotential kan uppstå.
 * 2) <span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">2. //** Relativ refraktärperiod **//<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;"> innebär att vissa kanaler har gått tillbaka till sitt vilostadie/”resting state”. Några av dem kan alltså aktiveras igen, men eftersom alla inte är redo att aktiveras igen av en ny aktionspotential, blir tröskelvärdet för en ny aktionspotential under den relativa refraktärperioden högre. Det krävs en större depolariserande stimulering än normalt. När de spänningsstyrda kanalerna återgått till sitt vilostadie återgår också aktionspotentialen till sitt ursprungliga tröskelvärde.

Detta får bland annat den funktionella konsekvensen att en aktionspotential bara kan färdas i en riktning. En aktionspotential kan alltså i princip inte färdas bakåt mot somat, utan bara framåt mot axonterminalen, eftersom de bakomliggande segmentens spänningsstyrda natriumkanaler blivit inaktiverade.

** Vilken är den triggande faktorn bakom fusion av membran i presynapsen? **
Ca2+ binder till synaptotagmin och en konformationsändring initieras. Se lärandemål.

** Hur försvinner transmittorn ifrån glutamat- respektive GABA synapsen efter frisättning? **
Astrocyter plockar upp transmittorsubstanserna från den bildade synapsklyftan och skickar tillbaka dem till presynapsen.

** Vilka är de två huvudsakliga jonotropa (som avser jonkanal) receptorerna i glutamatsynapsen? Vilka joner släpper de igenom och hur styrs de? **
(Glutamatsynaps är exitatorisk och finns hos pyramidceller). AMPA-receptor och NMDA-receptor.

AMPA kräver bara att glutamat frisätts i synapsen för att öppnas och släppa in natriumjoner och ut kaliumjoner.

NMDA är permeabelt för Na+, Ca2+ och K+. Na+ och Ca2+ kommer gå in, K+ ut. NMDA kräver både glutamat och att membranet är depolariserat för att öppnas. De är ligandstyrda och styrs av glutamat, som ändrar receptorns konformation så att den bildar en kanal genom cellmembranet.

** Vilken är den jonotropa receptorkanalen i GABA synapsen? Vilka joner släpper den igenom och hur styrs den? **
GABAA-receptor. Den släpper igenom Cl- och även bikarbonat/vätekarbonat, HCO3-. Den är ligandstyrd och styrs av GABA, enligt samma princip som glutamat.

** Vad tror man är orsaken till att den synaptiska transmissionen blir långvarigt förstärkt (potentierad) i samband med LTP (Vad tror man händer i synapsen?). **
<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;">Se lärandemål //”// //<span style="font-family: 'Times New Roman',serif; font-size: 12pt;"> Synaptisk plasticitet i samband med inlärning och minne”. //