Hermosolu

1. Hermosolu

2. Ominaisuudet ärtyvyys sähköisen signaalin kuljetus proteiinit mukana signaalin muodostumisessa ja kuljetuksessa aktiopotentiaali (pitkän matkan kuljetus) Neuronien väliset yhteydet sähköinen synapsi kemiallinen: signaalimolekyylinä neurotransmitteri Hermosolu 1

3. neurotransmitteri vaikuttaa kohteessa reseptorin kautta muuttaa ionikanavan ominaisuuksia toisiolähetin synteesi: adenylaattisyklaasi  cAMP Gliasolut eivät johda sähköisiä tai kemiallisia signaaleja aineenvaihdunta rakenteellinen tuki eräät toimivat rakennustelineinä ja ohjailussa hermoston kehityksen aikana Hermosolu 2

4. Oppiminen yksinkertaisissa systeemeissä pienen neuronijoukon ominaisuuksissa tapahtuvia muutoksia Hermosolu 3

5. solukeskus dendriitti, kuljettaa viestejä hermosolulle aksoni, kuljettaa viestejä hermosolusta pois ja liittyy toisiin soluihin, yhdellä aksonilla voi olla yhteyksiä moneen kohdesoluun dendriittimäärä useimmiten suurempi kuin aksonimäärä, esim. pikkuaivojen dendriittipuussa Purkinjen soluissa yli 50 000 input-liittymää muista soluista, aksonit kuitenkin kuljettavat kauas Hermosolun rakenne 1

6. samat soluorganellit kuin muillakin soluilla: runsaasti mitokondrioita ja ribosomeja  käyttävät siis runs. energiaa ja syntetisoivat proteiineja aivot n. 2 % ruumiin painosta, mutta käyttävät n. 20 % energiasta aksoneissa ja dendriiteissä runs. sytoskeletonin proteiineja: dendriiteissä mikrotubuluksia, Hermosolun rakenne 2

7. aksoneissa mikrotubuluksia ja neurofilamentteja sekä neuronispesifisiä välifilamentteja Hermosoluverkko aivoissa neuroneja 1012 ja jokaisella neuronilla on keskimäärin 104 synapsia  1016 synapsin verkko 10-50-kertainen määrä hermotukisoluja Hermosolun rakenne 3

8. bipolaarinen: dendriitti ja aksoni vastakkaisilla puolilla multipolaarinen: yleisin, muoto ja dendriittien lukumäärä vaihtelevat, pyramidi ja tähtimuoto yleisimmät unipolaarinen: vain aksoni, tyypillisiä kehittyvässä hermokudoksessa pseudounipolaari-nen: yleisempi kuin unip., aksoni ja dendriitti kulkevat yhdessä jonkin matkaa Hermosolutyypit ja neuronien luokittelu

9. Dendrites Dendrites Axon Schwann cell Axon Axon

10. Gliasolujen luokittelu: astrosyytti: keskushermoston yleisin solutyyppi oligodendrosyytti tai Schwannin solu perifeerisessä kudoksessa  kiertyy hermosolun ympärille ja muod. myeliinitupen Gliasolut

11. Schwann cell Nucleus Axon

12. Neuronin liittyminen gliasoluun veriaivoeste, blood brain barrier Cell body Nucleus Axon (initial segment) Axon hillock Axon Myelin sheath Collateral Presynaptic axon terminal Axon terminal Synapse Postsynaptic dendrite Cell body

13. Hermosoluverkko Ependymal cell Interneurons Microglia Capillary Astrocyte Axon Oligodendrocyte Node

14. lepopotentiaali riippuvainen ionikanavien selektiivisyydestä ja ionipumpuista solukalvon ulkopuoli on positiivinen koska: 1. Na-K-pumppu ylläpitää varausgradienttia: käyttää energiaa (ATP) pumpatakseen Na+ ulos ja K+ sisään (1 mooli ATP:tä  3 Na+ ulos ja 2 K+ sisään) 2. solukalvon selektiivisyys Na+ ja K+ ioneille Lepopotentiaali

15. lasinen kapillaarielektrodi on tavallisin potentiaalieroa mitataan esim. oskilloskoopilla mikroelektrodien välillä näkyvä jännite-ero tuottaa aktiopotentiaalin (usein rekisteröi-dään summapoten-tiaalina) spiket voidaan rekisteröidä myös tietokoneelle esim. Spike 2 –ohjelmalla intrasellulaarinen mittaaminen vaativampaa Ekstrasellulaarinen mittaus

16. Microelectrodes Time (msec)

17. Aktiopotentiaali 1 Sodium- potassium pump OUTSIDE CELL OUTSIDE CELL [Na+] 150 mM [Cl-] 120 mM [K+] 5 mM plasma- membrane [K+] 150 mM INSIDE CELL [Na] 15 mM [A-] 100 mM [Cl-] 10 mM INSIDE CELL

18. Aktiopotentiaali 2 Voltage-gated Na+ channels open and Na+ enters the axon Trigger zone A graded potential above threshold reaches the trigger zone

19. Aktiopotentiaali 3 Na+ entry depolarizes the membrane, which opens additional Na+ channels Positive charge flows into adjacent sections of the axon by local current flow

20. Aktiopotentiaali 4 Active regions Refactory region Inactive The trigger zone is in its refactory period. K+ gates have opened and the Na+ inactivation gates have closed. Loss of K+ from the cytoplasm repolarizes the membrane In the distal parts of the axon, local current flow from the active region causes new sections of the membrane to depolarize

21. Neurotransmitterin synteesi ja kuljetus 6. Old membrane components digested in lysosomes 5. Retrograde fast axonal transport Synaptic vesicle 3. Vesicle contents released by exocytosis 2. Fast axonal transport along microtubule network Soma Rough endoplasmic reticulum Golgi body 1. Peptides synthesized and packed

22. Kemiallinen synapsi 2 Action potential Axon terminal Voltage- gated Ca2+ channel Ca2+ Docking protein Postsynaptic cell Receptor

23. Myeliinitupellinen neuroni 1 Dendrites Nucleus of Schwann cell Axon Axon terminal

24. Myeliinitupellinen neuroni 2 Site of injury Distal stump Proximal stump Axon Myelin

25. Schwannin solu ja Ranvierin kurouma Node of Ranvier Cytosol of Schwann cell Plasma membrane of axon Plasma membrane of Schwann cell

26. NMDA = N-methyl-D-aspartaatti, reseptorit jotka sitovat tätä ligandia ja toiset eivät yksittäinen stimulus vapauttaa glutamaattia  Mg2+ blokeeraa NMDA-glutamaatti-reseptorin (a)  depolarisaatio johtaa kalvopotentiaali-muutoksiin ja Ca2+  Ca sitoutuu calmoduliiniin  signaali Miten neurotransmitterien vapautuminen liittyy muistiin?

27. NMDA-reseptori Normal synaptic transmission CA3 neuron Glutamate from CA3 neuron Non-NMDA glutamate receptor Mg2+ K+ Metabotropic glutamate receptor relating to or being a receptor for glutamate that when complexed with G protein triggers increased production of certain intracellular messengers <metabotropic glutamate receptors NMDA glutamate receptor Voltage-gated Ca2+ channel Cendritic spine Dendritic shaft

28. Pitkäkestoinen (muisti) Induction of long-term potentiation (LTP) Prolonged transmitter release Na+ Increased Ca2+ concentration Calmodulin Ca2+ Ca2+ calmodulin kinase Protein kinase C Tyrosine kinase Retrograde signal generator

29. NMDA receptor-dependent transport from recycling endosomes may provide a unifying cellular mechanism linking functional and structural plasticity at glutamatergic synapses. Work from several laboratories has established that LTP-inducing stimuli promote the physical insertion of AMPA receptors at the postsynaptic membrane, leading to an increase in AMPA receptor-mediated transmission at excitatory synapses (Malenka and Nicoll, 1999).

30. Article Plasticity-Induced Growth of Dendritic Spines by Exocytic Trafficking from Recycling Endosomes Mikyoung Park1, Jennifer M. Salgado3, Linnaea Ostroff3, Thomas D. Helton1, Camenzind G. Robinson1, 2, Kristen M. Harris3, 4 and Michael D. Ehlers1, 2,   , 1Department of Neurobiology, Duke University Medical Center, Durham, North Carolina 277102Howard Hughes Medical Institute, Duke University Medical Center, Durham, North Carolina 277103Department of Neurology, Synapses and Cognitive Neuroscience Center, Medical College of Georgia, Augusta, Georgia 309124Center for Learning and Memory, Section of Neurobiology, The University of Texas at Austin, Austin, Texas 78712 Received 30 May 2006;  revised 14 September 2006;  accepted 27 September 2006.  Published: December 6, 2006.  Available online 6 December 2006. Summary Dendritic spines are micron-sized membrane protrusions receiving most excitatory synaptic inputs in the mammalian brain. Spines form and grow during long-term potentiation (LTP) of synaptic strength. However, the source of membrane for spine formation and enlargement is unknown. Here we report that membrane trafficking from recycling endosomes is required for the growth and maintenance of spines. Using live-cell imaging and serial section electron microscopy, we demonstrate that LTP-inducing stimuli promote the mobilization of recycling endosomes and vesicles into spines. Preventing recycling endosomal transport abolishes LTP-induced spine formation. Using a pH-sensitive recycling cargo, we show that exocytosis from recycling endosomes occurs locally in spines, is triggered by activation of synaptic NMDA receptors, and occurs concurrently with spine enlargement. Thus, recycling endosomes provide membrane for activity-dependent spine growth and remodeling, defining a novel membrane trafficking mechanism for spine morphological plasticity and providing a mechanistic link between structural and functional plasticity during LTP. Author Keywords: CELLBIO; MOLNEURO

31. 1. Curare blokkaa Ach-reseptorit  poikkijuov. lihaksen lamaantuminen Etelä-Amerikan intiaanien myrkkynuolissa (kasvista peräisin) 2. Unettomuus, ahdistuneisuus, depressio, skitsofrenia lääkkeet  kemiallinen synapsi sitoutuu transmitter-gated ionchannels Transmittereiden välittymiseen reseptoreissa vaikuttavat ionikanavat ja psykoaktiiviset kemikaalit

32. 3. Barbituraatit rauhoittavat lääkkeet (Valium, Librium) sit. GABA-reseptoreihin tehostavat GABA:n inhibitorisia vaikutuksia alh. konsentraatio avaa Cl-kanavat  Ionikanavat molekulaarinen perusta, joiden kautta neuronaalinen viestintä toimii Transmittereiden välittymiseen reseptoreissa ...