Funktioner
Muskarinisk acetylkolinreceptor M2: Denna mänskliga M2 muskariniska acetylkolinreceptor är bunden till en antagonist (ACh).
Acetylkolin har funktioner både i det perifera nervsystemet (PNS) och i det centrala nervsystemet (CNS) som en neuromodulator. I det perifera nervsystemet aktiverar acetylkolin musklerna och är en viktig neurotransmittor i det autonoma nervsystemet. I det centrala nervsystemet utgör acetylkolin och dess associerade neuroner det kolinerga systemet.
När acetylkolin binder till acetylkolinreceptorer på skelettmuskelfibrer öppnar det ligandstyrda natriumkanaler i cellmembranet. Natriumjoner tränger sedan in i muskelcellen och inleder en sekvens av steg som slutligen ger upphov till muskelkontraktion. Även om acetylkolin inducerar sammandragning av skelettmuskulaturen verkar det via en annan typ av receptor för att hämma sammandragningen av hjärtmuskelfibrer.
I det autonoma nervsystemet frisätts acetylkolin på följande ställen: alla pre- och postganglionära parasympatiska neuroner, alla pre-ganglionära sympatiska neuroner, vissa postganglionära sympatiska fibrer och i de pseudomotoriska neuronerna till svettkörtlarna.
I det centrala nervsystemet har ACh en mängd olika effekter som en neuromodulator för plasticitet, väckning och belöning. ACh har en viktig roll i förbättringen av sensoriska uppfattningar när vi vaknar och i upprätthållandet av uppmärksamhet.
Skador på det kolinerga (acetylkolinproducerande) systemet i hjärnan har visat sig vara plausibelt förknippade med de minnesbrister som är förknippade med Alzheimers sjukdom. ACh har också visat sig främja REM-sömn.
I hjärnbarken hämmar tonisk ACh neuronerna i lager 4, som är huvudmålen för thalamokortikala inflöden, samtidigt som den exciterar pyramidala celler i lager 2/3 och 5. Detta filtrerar bort svaga sensoriska inmatningar i lager 4 och förstärker inmatningar som når de excitatoriska mikrokretsarna i lager 2/3 och lager 5.
Som ett resultat av detta kan dessa lagerspecifika effekter av ACh fungera för att förbättra förhållandet mellan signal och brus i den kortikala bearbetningen. Samtidigt verkar acetylkolin genom nikotinreceptorer för att excitera vissa grupper av inhiberande interneuroner i cortex som ytterligare dämpar den kortikala aktiviteten.
Nikotiniska acetylkolinreceptorer: Dessa scheman beskriver den heteromeriska och homomeriska karaktären hos nAChRs. De heteromeriska receptorer som finns i det centrala nervsystemet består av 2 α- och 3 β-subenheter med bindningsstället vid gränssnittet mellan α och intilliggande subenhet. Homomeriska receptorer innehåller 5 identiska subenheter och har 5 bindningsställen belägna vid gränsytorna mellan intilliggande subenheter.
En väl underbyggd funktion av ACh i cortex är en ökad lyhördhet för sensoriska stimuli, en form av uppmärksamhet. Fasiska ökningar av ACh under visuella, auditiva och somatosensoriska stimuluspresentationer har visat sig öka eldningsfrekvensen hos neuronerna i motsvarande primära sensoriska cortex.
När kolinerga neuroner i den basala framhjärnan lesioneras, var djurens förmåga att upptäcka visuella signaler robust och ihållande nedsatt. I samma studie var djurens förmåga att korrekt avvisa icke-målförsök inte nedsatt, vilket ytterligare stöder tolkningen att fasisk ACh underlättar reaktionsförmågan på stimuli.
ACh har involverats i rapporteringen av förväntad osäkerhet i omgivningen, baserat både på de föreslagna funktionerna som anges ovan och på resultat som registrerats medan försökspersoner utför en beteendemässig cuing-uppgift. Reaktionstidsskillnader mellan försök med korrekt cued och felaktigt cued, kallad cue validity, visade sig variera omvänt med ACh-nivåerna hos primater med farmakologiskt och kirurgiskt förändrade ACh-nivåer. Resultatet hittades också hos patienter med Alzheimers sjukdom och rökare efter konsumtion av nikotin (en ACh-agonist).