PS3Hermo
PS3 Ihmisen tiedonkäsittelyn perusteet Markus Lajunen Hermoimpulssi eli aktiopotentiaali Piirrä opettajan johdolla kuvat hermoimpulssin etenemisestä 1. • KAIKKI solut ovat sähköisesti varautuneita o sähköinen varaus solun sisäpuolella on noin 70 millivolttia negatiivisempi kuin solun ulkopuolella (-70 mV) • hermosolut ovat ainutlaatuisia, sillä ne pystyvät muuttamaan hetkellisesti solun sisä- ja ulkopuolen sähköistä varausta 2. • sähköisen varauksen muuttaminen on mahdollista solukalvon ionikanavien ja ionipumppujen ansiosta o ionipumput ja -kanavat ovat proteiinirakenteita solukalvolla ja muodostavat solukalvolle huokosia • ionipumput ja -kanavat säätelevät sähköisesti varautuneiden ionien kulkua sulkemalla ja avaamalla huokosia 3. • yleisimmät ionit ovat positiivisesti varautuneet natrium ionit (Na+) ja positiivisesti varautuneet kalium ionit (K+) 4. • jokainen ionikanava on valikoiva: päästävät vain tietynlaisia ioneja lävitseen 1 PS3 Ihmisen tiedonkäsittelyn perusteet Markus Lajunen 5. • ionipumput pitävät erilaiset ionit solukalvon sisä- tai ulkopuolella => epätasapainoinen ionien jakauma => hermosolun lepotila 6. • lepotilassa hermosolulla on solun ulkopuolella korkea pitoisuus Na+ ioneja sisäpuolella vastaavasti alhainen o solukalvo on toisin sanottuna polarisoitunut eli solun ulkopuolella on positiivinen varaus ja sisäpuolella negatiivinen varaus 7. • lepotilassa oleva hermosolu stimuloituu, kun sähköinen tasapaino hermosolussa muuttuu • kun jännite on pudonnut tarpeeksi, Na+ kanavat aukeavat ja Na+ ionit virtaavat solun sisälle: depolarsaatio 8. • depolarisaatiossa solun sisäpuoli tulee depolarisaation kohdalla positiivisemmin varautuneeksi kuin ulkopuoli 2 PS3 Ihmisen tiedonkäsittelyn perusteet Markus Lajunen 9. • viereiset Na+ kanavat reagoivat jännitteen putoamiseen ja avaavat omat kanavansa => näin syntyy depolarisaatioiden sarja ts. HERMOIMPULSSI eli AKTIOPOTENTIAALI o impulssi etenee aksonilla sarjana 10. • kun Na+ ionit ovat virranneet solun sisälle (depolarisaatio) Na+ ionikanavat sulkeutuvat • heti perään K+ ionikanavat aukeavat päästäen K+ ionit solun ulkopuolelle o jännitetila palautuu lepotilaa voimakkaammaksi (-90 mV): hyperpolarisaatio 11. • lopullisesti jännitetila palautuu ionipumppujen avulla, jotka nopeasti palauttavat ionien jakautumisen hermosolun lepotilaan (-70 mV) Hermoimpulssin nopeus riippuu: (1) aksonin paksuudesta ja siitä (2) onko aksonin ympärillä myeliinivaippaa tai -tuppea • aktiopotentiaalin kulku kemiallissähköisenä tapahtumana on n. 1–10 m/s • myeliinitupen peittämällä aksonilla aktiopotentiaalin nopeus voi olla n. 100 m/s 3 PS3 Ihmisen tiedonkäsittelyn perusteet Markus Lajunen Synaptinen välittyminen – tiedonvälitys hermosolusta toiseen Piirrä opettajan johdolla kuvat synaptisesta välittymisestä 1. • hermosolut EIVÄT ole suoraan yhteydessä toisiinsa: hermosolujen välissä on synaptinen rako • kun hermoimpulssi on kulkenut aksonin läpi ja saapuu aksonin päätehaaraan, välittäjäaineet synapsirakkuloissa vapautuvat kulkeutuvat olevat seuraavaan hermosoluun • välittäjäaineet voivat joko lisätä tai vähentää seuraavan solun jännitettä • synapseissa hermosolut yhdistyvät toisiinsa, jolloin viestit välittyvät hermosolusta toiseen 2. • hermoimpulssi toimii ”kaikki tai ei mitään” -periaatteella o hermoimpulssi syntyy, kun kynnys sähköisessä jännitteessä ylittyy (-60 mV) o hermoimpulssin jännitekynnyksen voimakkuus ylityksen on aina vakio: suuruus EI vaikuta hermoimpulssin voimakkuuteen o jännitekynnyksen alapuolelle EIVÄT laukaise hermoimpulssia 4 jäävät muutokset PS3 Ihmisen tiedonkäsittelyn perusteet Markus Lajunen 3. • välittäjäaineet vapautuvat vakiosuuruisina annoksina synaptiseen rakoon; synaptisen rakkulan koko on vakio • yksi synapsi harvoin laukaisee aktiopotentiaalia; aktiopotentiaalin syntyminen vaatii useammasta synapsista tulevan ”ryöpyn” • yksi hermosolu ottaa vastaan vaikutuksia sadoista synapseista • vaikutukset voivat olla joko kiihottavia (depolarisoivia) tai ehkäiseviä (hyperpolarisoivia) o hermosolun laukeamiseen vaikuttaa samanaikaisesti kiihottavien ja ehkäisevien signaalien yhteismäärä • kiihottavat välittäjäaineet avaavat Na+ kanavia avaavat K+ kanavia => depolarisoituminen • ehkäisevät välittäjäaineet => hyperpolarisoituminen Viestien välittyminen hermosolusta toiseen on monimutkainen prosessi • hermoimpulssin lopputulos ei aina ole sama: sama määrä välittäjäaineita ei aina vapaudu synaptiseen rakoon • eri välittäjäaineet vaikuttavat erilaisilla tavoilla aktiopotentiaalin syntymiseen (tärkeimmät välittäjäaineet listattuna kirjan sivulla 43) • hermoimpulssit summautuvat ajallisesti ja spatiaalisesti (myös sivu 43) 5 PS3 Ihmisen tiedonkäsittelyn perusteet Markus Lajunen Hermoverkkojen plastisuus • hermoverkkojen plastisuus eli muovautuvuus perustuu synaptisoitumiseen • oppimisessa hermosolujen välinen informaationkulku muuttuu o tarpeelliset yhteydet vahvistuvat o tarpeettomat yhteydet hiipuvat Välittäjäaineiden vaikutuksen tarkkuus 4. • hermoverkkojen plastisuuden kannalta välittäjäaineiden vaikutuksen tulee olla tarkkaa ja täsmällistä, joka tapahtuu pääosin kahdella tavalla o (a) reuptake eli takaisinotto: välittäjäainetta vapauttanut hermosolu imeyttää välittäjäaineen takaisin itseensä => välittäjäaineen vaikutus katkeaa => hermosolun ei tarvitse valmistaa uutta välittäjäainetta o (b) hajoaminen: vastaanottavan solun entsyymit hajottavat välittäjäaineen => vaikutus lakkaa • välittäjäaine voi myös (c) ”eksyä” synaptisesta raosta pois Reseptoreista • yleensä tietty välittäjäaine voi kiinnittyä vain tietynlaiseen vastaanottavaan rakenteeseen solukalvolla: reseptori • välittäjäaineiden kiinnittymistä reseptoriin kuvataan avain-lukko -mallilla (s. 41) • välittäjäaineen tulee kiinnittyä reseptoriin, jotta sillä olisi vaikutusta vastaanottavaan hermosoluun • myös reseptorit vaikuttavat siihen, miten välittäjäaineet vaikuttavat o sama välittäjäaine voi toimia päinvastaisesti riippuen reseptoreista 6
© Copyright 2024