Funktioner
Muscarinisk acetylcholinreceptor M2: Denne humane M2 muscariniske acetylcholinreceptor er bundet til en antagonist (ACh).
Acetylcholin har funktioner både i det perifere nervesystem (PNS) og i centralnervesystemet (CNS) som en neuromodulator. I det perifere nervesystem aktiverer acetylcholin musklerne og er en vigtig neurotransmitter i det autonome nervesystem. I centralnervesystemet udgør acetylcholin og de tilknyttede neuroner det kolinerge system.
Når acetylcholin binder sig til acetylcholinreceptorer på skeletmuskelfibre, åbner det ligand-gated natriumkanaler i cellemembranen. Natriumioner trænger derefter ind i muskelcellen og igangsætter en række trin, der i sidste ende producerer muskelkontraktion. Selv om acetylcholin fremkalder sammentrækning af skeletmuskulaturen, virker det via en anden type receptor for at hæmme sammentrækningen af hjertemuskelfibrene.
I det autonome nervesystem frigives acetylcholin på følgende steder: alle præ- og post-ganglionære parasympatiske neuroner, alle præ-ganglionære sympatiske neuroner, nogle post-ganglionære sympatiske fibre og i de pseudomotoriske neuroner til svedkirtlerne.
I centralnervesystemet har ACh en række forskellige virkninger som neuromodulator for plasticitet, ophidselse og belønning. ACh har en vigtig rolle i forbedringen af sanseopfattelser, når vi vågner, og i opretholdelsen af opmærksomhed.
Skader på det kolinerge (acetylcholinproducerende) system i hjernen har vist sig at være plausibelt forbundet med de hukommelsesunderskud, der er forbundet med Alzheimers sygdom. ACh har også vist sig at fremme REM-søvn.
I hjernebarken hæmmer tonisk ACh neuroner i lag 4, de vigtigste mål for thalamokortikale input, mens det stimulerer pyramidale celler i lag 2/3 og 5. Dette filtrerer svage sensoriske input i lag 4 og forstærker input, der når de excitatoriske mikrokredsløb i lag 2/3 og lag 5.
Som følge heraf kan disse lagspecifikke virkninger af ACh fungere til at forbedre signal/støjforholdet i den kortikale behandling. Samtidig virker acetylcholin gennem nikotinreceptorer til at ophidse visse grupper af hæmmende interneuroner i cortex, som yderligere dæmper den kortikale aktivitet.
Nicotiniske acetylcholinreceptorer: Disse skemaer beskriver nAChR’ernes heteromeriske og homomeriske karakter. De heteromere receptorer, der findes i centralnervesystemet, består af 2 α- og 3 β-underenheder med bindingsstedet ved grænsefladen mellem α og den tilstødende underenhed. Homomeriske receptorer indeholder 5 identiske underenheder og har 5 bindingssteder placeret ved grænsefladerne mellem tilstødende underenheder.
En velunderstøttet funktion af ACh i cortex er en øget lydhørhed over for sensoriske stimuli, en form for opmærksomhed. Phasiske stigninger af ACh under visuelle, auditive og somatosensoriske stimuluspræsentationer har vist sig at øge fyringshastigheden af neuroner i de tilsvarende primære sensoriske cortexer.
Når kolinerge neuroner i den basale forhjerne læsioneres, blev dyrenes evne til at registrere visuelle signaler robust og vedvarende forringet. I samme undersøgelse var dyrenes evne til korrekt at afvise ikke-målforsøg ikke forringet, hvilket yderligere understøtter fortolkningen af, at fasisk ACh letter reaktionen på stimuli.
ACh er blevet impliceret i rapportering af forventet usikkerhed i miljøet, baseret både på de foreslåede funktioner, der er anført ovenfor, og resultater registreret, mens forsøgspersoner udfører en adfærdsmæssig cuing-opgave. Reaktionstidsforskelle mellem korrekt cuede forsøg og ukorrekt cuede forsøg, kaldet cue-gyldigheden, viste sig at variere omvendt med ACh-niveauerne hos primater med farmakologisk og kirurgisk ændrede ACh-niveauer. Resultatet blev også fundet hos patienter med Alzheimers sygdom og rygere efter indtagelse af nikotin (en ACh-agonist).