Svetovni teden možganov bo v letošnjem letu spremljala pod okriljem Slovenskega društva za nevroznanost (SiNAPSA) in Znanstvenoraziskovalnega centra Slovenske akademije znanosti in umetnosti vrsta različnih dejavnosti, s katerimi bodo predstavili delovanje živčevja, nevroznanstveno raziskovalno delo na vseh področjih znanosti ter nova spoznanja in dosežke pri različnih boleznih in okvarah živčevja.

Morda se sprašujete, od kod kratica Slovenskega društva za nevroznanost – SiNAPSA. No, pa poglejmo.

Osnovna enota živčnega sistema je živčna celica ali nevron. Živčna celica je zgrajena iz telesa celice z jedrom. Tega obdajajo številni krajši izrastki dendriti ter en daljši izrastek živčno vlakno  ali nevrit. Na koncu se živčna vlakna razcepijo v manjše živčne končiče. Nekateri živčni končiči se končajo v čutilnih celicah, drugi ležijo prosto iztegnjeni v mišicah in tkivih.
Živčne celice se med seboj povezujejo prek dendritov in živčnih končičev. Te stike med živčnimi celicami imenujemo sinapse.

Slika 1: Zgradba živčnih celic in povezave med njimi

V živčnem sistemu se sporočila prenašajo v dveh oblikah: v obliki električnih in kemičnih signalov.

Električni signali so krajše ali daljše spremembe električne napetosti, ki hitro potujejo vzdolž živčnih celic. So precej drugačni od signalov, ki potujejo po žicah. Zato jih imenujemo kar živčni impulzi.Ti zelo hitro potujejo po dolgih izrastkih živčnih celic, na njihovih koncih pa sprožijo sproščanje kemičnih signalov, ki vzdražijo naslednjo živčno ali pa mišično celico. Kemične signale, ki jih pošiljajo živčne celice, imenujemo različno, odvisno od tega, kam se sproščajo. Če se sproščajo iz živčnih celic v kri in delujejo bolj splošno, so to živčni hormoni (nevrohormoni); tisti, ki se sproščajo v neposredni bližini druge živčne ali tarčne celice, pa so živčni prenašalci (nevrotransmiterji).

Slika 2: Pošiljanje sporočil.
V živčnem sistemu potuje sporočilo v obliki živčnih impulzov do neposredne bližine tarčnih celic. Tam se sporočilo prenese bodisi na obveščevalne molekule (nevrohormone), ki se sprostijo v krvne žile in po njih pripotujejo do tarčnih celic – A, bodisi na molekule živčnega prenašalca, ki se sprostijo v neposredni bližini tarčnih celic in delujejo takoj – B.

Po živčni celici se torej prenaša sporočilo električno, med živčnimi celicami pa pretežno kemijsko. Obe vrsti sporočil se lahko pretvarjata ena v drugo.

Prenos vzburjenja z ene živčne celice na drugo je razmeroma hiter, kajti živčni prenašalci, ki se sprostijo iz živčnih končičev, se ne razširijo po zunajceličnem prostoru na vse strani, kot se to zgodi pri nevrohormonih, temveč se sprostijo v zelo omejen prostor. Ta prostor omejujeta dve živčni celici ali pa živčna in neživčna tarčna celica. Živčni končiči ene celice se namreč stikajo z dendriti ali s telesom druge živčne celice na sinapsah. Pri človeku so sinapse zgolj na dendritih in na telesih živčnih celic, medtem ko jih na živčnih končičih ni. Na dendritih nekaterih živčnih celic v osrednjem živčevju je lahko tudi do deset tisoč sinaps ali celo več.

Celici, ki gradita sinapso, prideta v tem območju tako tesno skupaj, da stik med njima razločimo samo pod mikroskopom. Tako je med obema celicama le ozek presledek, ki ga imenujemo sinaptična špranja. Široka je le nekaj deset nanometrov. Zato prek nje pripotujejo molekule prenašalcev zelo hitro in zelo hitro tudi vzdražijo naslednjo celico.

Prvo celico, iz katere se sproščajo molekule prenašalca, imenujemo  predsinaptična celica, drugo, na katero molekule prenašalca delujejo, pa posinaptična celica. Predsinaptične celice so lahko čutilne in živčne, posinaptične pa živčne, mišične in žlezne. Največkrat sta predsinaptična in posinaptična celica živčni. To je skorajda pravilo v osrednjem živčevju, kjer je zelo veliko sinaps med živčnimi celicami.

Živčni prenašalci, ki se sproščajo iz predsinaptične celice, so obveščevalne snovi, ki se vežejo na sprejemna mesta na posebnih beljakovinskih molekulah v membrani posinaptične živčne celice v območju sinapse. Ponavadi imenujemo te molekule kar receptorske molekule.

Slika 4: Zaporedje dogodkov v sinapsi, ki privedejo do vzburjenja naslednje vzdražne celice. Živčni impulz pripotuje do sinaptičnega končiča. Sinaptični mehurčki se odprejo v sinaptično špranjo, iz njih pa se sprostijo molekule živčnega prenašalca. Ta deluje na receptorske molekule v posinaptični membrani, ki so v tem primeru hkrati tudi kanali. Ko se pod vplivom prenašalnih molekul odprejo kanali,  vdrejo skoznje pozitivno nabiti ioni, ki depolarizirajo posinaptično celico.

Živčni prenašalci nastajajo v predsinaptični celici bodisi iz posameznih aminokislin bodisi iz drugih snovi, ki so proizvod celičnega metabolizma. Takoj po nastanku celice zapakirajo prenašalne molekule v sinaptične mehurčke. Z eno živčno celico večinoma tvorijo sinapse različne živčne celice. Ene tvorijo večinoma eno vrsto prenašalca, druge pa drugo. Eni živčni prenašalci delujejo na receptorje v sinapsah tako, da membrano vzdražijo, drugi pa tako, da vzdraženje zavrejo. To pomeni, da prej nekoliko odprte pore kanalov celo zaprejo in s tem zavrejo delovanje posinaptične celice, kajti taka celica se teže depolarizira. Tako obstajajo vzbujevalne in zaviralne sinapse. Na sprejemnih delih ene živčne celice je lahko več vrst zaviralnih in več vrst vzbujevalnih sinaps. Odgovor živčne celice je odvisen od učinkov obeh tipov sinaps. Ta način delovanja je ena od osnov živčne integracije.

Ko se živčni prenašalec veže z receptorsko molekulo in sproži mehanizme, ki privedejo bodisi neposredno bodisi posredno do spremembe napetosti na celični membrani, se mora čim hitreje sprostiti z receptorske molekule in razgraditi ali pa odstraniti na kak drug način, sicer bi bila posinaptična celica predolgo vzdražena. Zato so v sinapsah posebni encimi, ki takoj po delovanju spremenijo živčni prenašalec in preprečijo njegovo nadaljnje delovanje ali pa prenašalne molekule čim prej pospravijo iz sinaptične špranje.

Posebna oblika sinapse je stik med gibalno živčno celico in mišičnimi vlakni progaste mišice. Imenujemo jo motorična ploščica.

Slika 6: Zgradba motorične ploščice. Ko živčni impulz pripotuje po gibalnem živcu, se v območju mišičnih vlaken porazdeli po živčnih končičih in v motorični ploščici povzroči, da se iz sinaptičnih mehurčkov sprosti živčni prenašalec, ki se veže s sprejemnimi molekulami v membrani mišičnega vlakna in ga vzburi.

Živčni prenašalec (acetilholin), ki se sprošča iz precej razširjenega končnega dela živčnega končiča, vedno deluje na posinaptično mišično membrano pospeševalno. Ko se torej sprostijo iz predsinaptične membrane gibalnega živčnega končiča molekule živčnega prenašalca, povzročijo vzburjenje in s tem krčenje mišičnih vlaken. Sproščanje živčnega prenašalca iz gibalnih živcev lahko prepreči živčni strup, ki ga tvorijo bakterije botulizma. To so anaerobne bakterije, ki so se včasih, ko živilska industrija še ni bila dobro razvita, razmnožile v slabo pripravljenih mesnih konzervah. Če je človek pojedel tako zastrupljeno konzervirano hrano, je zaradi posledic botulizma največkrat umrl. Živčni strup te bakterije namreč prepreči sproščanje živčnega prenašalca v motorični ploščici, brez tega prenašalca pa se mišice ne krčijo. Pri tem se paralizirajo vse hotne in s tem tudi dihalne mišice, zaradi česar se brez hitre pomoči človek zaduši. Danes je živilska industrija že tako izpopolnjena, da skorajda ne more priti do takih napak. Kljub temu pa ni odveč, če smo še vedno pozorni na napihnjene mesne konzerve, ker je možno, da se je v konzervi razvila bakterija botulizma.

Na sinapse v osrednjem živčnem sistemu delujejo tudi droge. Te tako spremenijo delovanje nekaterih sinaps, da se spremeni tudi delovanje določenih delov možganov.

Več o možganih:
http://www.sinapsa.org/TM/