Neurotransmitterit: The Body’s Chemical Messengers
Neuraaliset signaalit kulkevat paitsi neuronin sisällä olevien sähkövarausten välityksellä myös neuronien välisten kemiallisten välittäjäaineiden kautta. Neuroneita erottavat toisistaan synapseiksi kutsutut risteysalueet, alueet, joilla yhden neuronin aksonin päässä olevat päätepainikkeet melkein, mutta eivät aivan, koskettavat toisen neuronin dendriittejä. Synapseilla on merkittävä tehtävä, koska niiden avulla kukin aksoni voi kommunikoida monien naapurisolujen dendriittien kanssa. Koska hermosolulla voi olla synaptisia yhteyksiä tuhansiin muihin hermosoluihin, hermoston hermosolujen väliset viestintäyhteydet mahdollistavat erittäin kehittyneen viestintäjärjestelmän.
Kun toimintapotentiaalista tuleva sähköinen impulssi saavuttaa aksonin pään, se antaa päätepainikkeille signaalin vapauttaa välittäjäaineita synapsiin. Neurotransmitteri on kemikaali, joka välittää signaaleja hermosolujen välisissä synapseissa. Neurotransmitterit kulkevat yhden neuronin päätepainikkeen ja muiden neuronien dendriittien välisen synaptisen tilan läpi, jossa ne sitoutuvat naapurineuronien dendriitteihin. Lisäksi eri päätepainikkeet vapauttavat erilaisia välittäjäaineita, ja eri dendriitit ovat erityisen herkkiä eri välittäjäaineille. Dendriitit ottavat välittäjäaineita vastaan vain, jos ne ovat oikean muotoisia, jotta ne sopivat vastaanottavan neuronin reseptoripaikkoihin. Tästä syystä reseptoripaikkoja ja välittäjäaineita verrataan usein lukkoon ja avaimeen (kuva 3.5 ”Synapsi”).
Kuva 3.5 Synapsi
Kun hermoimpulssi saavuttaa päätepainonapin, se laukaisee välittäjäaineiden vapautumisen synapsiin. Neurotransmitterit sopivat vastaanottavissa dendriiteissä oleviin reseptoreihin lukon ja avaimen tavoin.
Kun neurotransmitterit otetaan vastaanottavissa neuroneissa oleviin reseptoreihin, niiden vaikutus voi olla joko eksitatorinen (eli ne saavat solun todennäköisemmin syttymään) tai inhibitorinen (eli ne vähentävät solun todennäköisyyttä syttyä). Lisäksi jos vastaanottava neuroni pystyy ottamaan vastaan useampia välittäjäaineita, kunkin välittäjäaineen eksitatoriset ja inhibitoriset prosessit vaikuttavat siihen. Jos välittäjäaineiden herättävät vaikutukset ovat suuremmat kuin välittäjäaineiden estävät vaikutukset, neuroni siirtyy lähemmäs laukaisukynnystään, ja jos se saavuttaa kynnyksen, alkaa toimintapotentiaali ja tiedonsiirtoprosessi hermosolun kautta.
Ne välittäjäaineet, joita reseptoripaikat eivät ota vastaan, on poistettava synapsista, jotta hermosolun seuraava potentiaalinen stimulaatio voisi tapahtua. Tämä prosessi tapahtuu osittain hajottamalla välittäjäaineita entsyymien toimesta ja osittain takaisinoton kautta, prosessin, jossa synapsissa olevat välittäjäaineet imeytyvät takaisin välittäviin päätepainikkeisiin, valmiina vapautumaan uudelleen neuronin laukeamisen jälkeen.
Neurovälittäjäaineiksi on tunnistettu yli sata elimistössä syntyvää kemiallista ainetta, ja näillä aineilla on laaja-alainen ja syvällinen vaikutus emootioihin, kognitioon ja käyttäytymiseen. Neurotransmitterit säätelevät ruokahaluamme, muistiamme, tunteitamme sekä lihastoimintaamme ja liikkumistamme. Ja kuten taulukosta 3.1 ”Tärkeimmät välittäjäaineet ja niiden toiminnot” näet, jotkin välittäjäaineet liittyvät myös psyykkisiin ja fyysisiin sairauksiin.
Huumeet, joita saatamme nauttia – joko lääketieteellisistä syistä tai virkistyskäytössä – voivat toimia välittäjäaineiden tavoin vaikuttaen ajatuksiimme, tunteisiimme ja käyttäytymiseemme. Agonisti on lääke, jolla on samanlaisia kemiallisia ominaisuuksia kuin tietyllä välittäjäaineella ja joka siten jäljittelee välittäjäaineen vaikutuksia. Kun agonisti nautitaan, se sitoutuu dendriiteissä oleviin reseptoripaikkoihin ja kiihdyttää neuronia, jolloin se toimii ikään kuin välittäjäainetta olisi ollut enemmän. Esimerkiksi kokaiini on dopamiinin välittäjäaineen agonisti. Koska dopamiini tuottaa mielihyvän tunteita, kun sitä vapautuu neuroneista, kokaiini aiheuttaa samanlaisia tunteita, kun sitä nautitaan. Antagonisti on lääke, joka vähentää tai lopettaa välittäjäaineen normaalit vaikutukset. Kun antagonisti nautitaan, se sitoutuu dendriitissä oleviin reseptoripaikkoihin ja estää siten välittäjäaineen vaikutuksen. Esimerkiksi myrkky curare on asetyylikoliinin välittäjäaineen antagonisti. Kun myrkky pääsee aivoihin, se sitoutuu dendriitteihin, pysäyttää neuronien välisen viestinnän ja aiheuttaa yleensä kuoleman. Toiset lääkkeet taas toimivat estämällä itse välittäjäaineen takaisinottoa – kun lääke vähentää takaisinottoa, synapsiin jää enemmän välittäjäainetta, mikä lisää sen vaikutusta.
Taulukko 3. Välittäjäaineen takaisinotto.1 Tärkeimmät välittäjäaineet ja niiden toiminnot
| Neurotransmitteri | Kuvaus ja toiminta | Huomautuksia | |
|---|---|---|---|
| Asetyylikoliini (ACh) | Yleinen neurotransmitteri, jota käytetään selkäytimessä ja motoneuroneissa lihassupistusten stimuloimiseen. Sitä käytetään myös aivoissa muistin, unen ja unen säätelyyn. | Alzheimerin tauti liittyy asetyylikoliinin vajaatoimintaan. Nikotiini on agonisti, joka toimii asetyylikoliinin tavoin. | |
| Dopamiini | Dopamiini | Osallistuu liikkeisiin, motivaatioon ja tunteisiin, Dopamiini tuottaa mielihyvän tunteita, kun sitä vapautuu aivojen palkitsemisjärjestelmästä, ja se on mukana myös oppimisessa. | Skitsofrenia liittyy dopamiinin lisääntymiseen, kun taas Parkinsonin tauti liittyy dopamiinin vähenemiseen (ja sen hoitoon voidaan käyttää dopamiiniagonisteja). |
| Endorfiinit | Vapautuvat vastauksena käyttäytymiseen, kuten voimakkaaseen liikuntaan, orgasmiin ja mausteisten ruokien syömiseen. | Endorfiinit ovat luonnollisia kivunlievittäjiä. Ne ovat sukua huumeissa, kuten oopiumissa, morfiinissa ja heroiinissa esiintyville yhdisteille. Endorfiinien vapautuminen saa aikaan juoksijan huuman, joka koetaan voimakkaan fyysisen rasituksen jälkeen. | |
| GABA (gamma-aminovoihappo) | Aivojen tärkein estävä välittäjäaine. | GABA:n puute voi johtaa tahattomiin motorisiin toimintoihin, kuten vapinaan ja kouristuksiin. Alkoholi stimuloi GABA:n vapautumista, mikä estää hermostoa ja saa meidät tuntemaan olomme humalaiseksi. Alhainen GABA-taso voi aiheuttaa ahdistusta, ja GABA-agonisteja (rauhoittavia lääkkeitä) käytetään ahdistuksen vähentämiseen. | |
| Glutamaatti | Yleisin välittäjäaine, jota vapautuu yli 90 %:ssa aivojen synapseista. Glutamaattia esiintyy elintarvikelisäaine MSG:ssä (mononatriumglutamaatti). | Ylimääräinen glutamaatti voi aiheuttaa ylistimulaatiota, migreeniä ja kouristuskohtauksia. | |
| Serotoniini | Osallistuu moniin toimintoihin, kuten mielialaan, ruokahaluun, uneen ja aggressioon. | Matalat serotoniinipitoisuudet liittyvät masennukseen, ja jotkin masennuksen hoitoon tarkoitetut lääkkeet (ns. selektiiviset serotoniinin takaisinoton estäjät eli SSRI-lääkkeet) estävät niiden takaisinottoa. |
Keskeiset huomiot
- Keskushermosto (CNS) on kokoelma hermosoluja, jotka muodostavat aivot ja selkäytimen.
- Perifeerinen hermosto (PNS) on kokoelma hermosoluja, jotka yhdistävät keskushermoston ihoon, lihaksiin ja rauhasiin.
- Neuronit ovat hermostossa olevia erikoistuneita soluja, jotka välittävät tietoa. Neuroneissa on dendriitti, soma ja aksoni.
- Joitakin aksoneja peittää myeliinitupeksi kutsuttu rasvainen aine, joka ympäröi aksonia, toimii eristeenä ja mahdollistaa sähkösignaalin nopeamman siirtymisen
- Dendriitti on puunmuotoinen jatke, joka vastaanottaa informaatiota muilta neuroneilta ja välittää sähköisen ärsykkeen somalle.
- Aksoni on pitkänomainen kuitu, joka siirtää informaatiota somasta päätepainikkeisiin.
- Neurotransmitterit välittävät informaatiota kemiallisesti päätepainikkeista ja synapsien yli vastaanottaviin dendriitteihin eräänlaisen lukko- ja avainjärjestelmän avulla.
- Monet eri välittäjäaineet vaikuttavat yhdessä kognitioon, muistiin ja käyttäytymiseen.
- Agonistit ovat lääkkeitä, jotka jäljittelevät välittäjäaineiden toimintaa, kun taas antagonistit ovat lääkkeitä, jotka estävät välittäjäaineiden toiminnan.
Harjoituksia ja kriittistä ajattelua
- Piirrä kuva hermosolusta ja merkitse sen tärkeimmät osat.
- Kuvittele jokin toiminto, jota teet päivittäin, ja selitä, miten hermosolut ja välittäjäaineet voivat toimia yhdessä auttaaksesi sinua kyseisessä toiminnassa.