세포신경과학

Cellular neuroscience

세포신경과학은 세포 수준에서 뉴런을 연구하는 신경과학의 한 분야이다.이것은 단일 뉴런의 형태학과 생리학적 특성을 포함한다.세포 내 기록, 패치 클램프 및 전압 클램프 기술, 약리학, 공초점 이미징, 분자 생물학, 2개의 광자 레이저 스캔 현미경법 및2+ Ca 이미징과 같은 여러 기술이 세포 수준에서 활동을 연구하기 위해 사용되었다.세포신경과학은 다양한 종류의 뉴런, 다른 뉴런의 기능, 서로에 대한 뉴런의 영향, 그리고 뉴런이 어떻게 함께 작용하는지를 조사한다.

신경세포와 아교세포

주요 기사:뉴런 및 교아세포

뉴런은 전기화학적 자극을 받고, 번식하고, 전달하는 데 특화된 세포이다.인간의 뇌에만 800억 개 이상의 뉴런이 있습니다.뉴런은 형태학과 기능에 관해 다양하다.따라서 모든 뉴런이 활동전위를 전도하는 수상돌기와 미엘리네이트 축삭을 가진 전형적인 운동 뉴런에 해당하는 것은 아니다.예를 들어, 광수용체 세포와 같은 일부 뉴런은 활동 전위를 전도하는 미엘리네이트 축삭을 가지고 있지 않습니다.무척추동물에서 발견되는 다른 단극성 뉴런들은 수상돌기와 같은 구별되는 과정조차 가지고 있지 않다.게다가, 신경 세포와 심장 세포와 근육 세포와 같은 다른 세포 사이의 기능에 근거한 구별은 도움이 되지 않는다.따라서 뉴런과 비신경세포의 근본적인 차이는 정도의 문제이다.

신경계에서 발견되는 또 다른 주요 세포는 아교세포이다.이 세포들은 뉴런의 영양 공급과 지원뿐만 아니라 시냅스 조절에도 관여하여 최근에야 신경생물학자들로부터 주목을 받기 시작했습니다.예를 들어 말초신경계에서 발견되는 글리아세포의 일종인 Schwann세포는 운동뉴런 엔드플레이트의 시냅스 전 말단과 신경근 접합부의 근육섬유 사이의 시냅스 연결을 조절한다.

신경 기능

많은 뉴런의 두드러진 특징 중 하나는 흥분성이다.뉴런은 두 가지 유형의 전압 변화 즉, 등급화된 전위와 활동 전위의 전기적 자극을 발생시킨다.단계별 전위는 세포 전위가 뉴런에 가해지는 자극의 양에 비례하여 단계별 방식으로 탈분극 및 과분극될 때 발생합니다.한편, 동작 전위는 모두 또는 전혀 없는 전기 임펄스입니다.활동 전위는 등급화된 전위보다 느리지만 축삭에서 거의 또는 전혀 감소하지 않고 장거리를 이동할 수 있는 장점이 있습니다.현재 활동 전위에 대한 많은 지식은 Alan Lloyd Hodgkin 경과 Andrew Huxley 경의 오징어 축삭 실험으로부터 나온다.

액션 퍼텐셜

전류 클램프(Current Clamp)는 전기생리학에서 일반적인 기술입니다.이것은 전류 주입에 의해 탈분극되어 활동 전위를 발하는 뉴런의 전체 세포 전류 클램프 기록입니다.

호지킨-오징어 거대 축삭의 활동 전위 헉슬리 모델은 활동 전위의 이온 베이스에 대한 현재 많은 이해의 기초가 되었다.간단히 말하면, 이 모델은 활동 전위의 발생이 Na와+ K의+ 두 이온에 의해 결정된다는 것을 나타낸다.액션 퍼텐셜은 임계값, 상승 단계, 하강 단계, 언더슈팅 단계 및 회복의 여러 순차적 단계로 나눌 수 있습니다.막 전위의 국소적 단계적 탈분극 후 들뜸 역치에 도달하고 전압 게이트 나트륨 채널이 활성화되어 Na 이온의 유입으로+ 이어진다.세포에 Na 이온이 들어오면+ 막 전위가 더욱 탈분극되어 보다 많은 전압 개폐 나트륨 채널이 활성화된다.이러한 프로세스를 포지티브 피드백 루프라고도 합니다.상승상이 피크에 이르면 전압게이트+ Na채널은 비활성화되고 전압게이트+ K채널은 활성화되어 K이온의 순외향+ 이동이 일어나 막전위가 휴지막전위를 향해 다시 분극된다.막 전위의 재분극이 계속되어 언더슈트 단계 또는 절대 내화 기간이 발생합니다.언더슈트 단계는 전압 게이트 나트륨 채널과 달리 전압 게이트 칼륨 채널이 훨씬 더 느리게 비활성화되기 때문에 발생합니다.그러나 더 많은 전압 개폐+ K채널이 불활성화되면 막 전위는 정상 정지 정상 상태로 회복된다.

시냅스의 구조 및 형성

프로토타입 시냅스의 주요 요소 그림입니다.시냅스는 신경 세포 사이의 간격이다.이 세포들은 그들의 전기 자극을 신경전달물질이라고 불리는 신경화학 중계기의 폭발로 변환시키고, 이것은 시냅스를 가로질러 인접한 세포의 수상체에 있는 수용체로 이동하며, 따라서 후자의 세포로 이동하도록 더 많은 전기 자극을 유발합니다.

뉴런은 시냅스를 통해 서로 통신한다.시냅스는 서로 가까운 곳에 있는 두 세포 사이의 특수 접합부이다.시냅스에서 신호를 보내는 뉴런은 시냅스 전 뉴런이고, 대상 세포는 시냅스 후 뉴런 또는 세포입니다.시냅스는 전기일 수도 있고 화학일 수도 있다.전기적 시냅스는 이온과 다른 유기 화합물이 한 세포에서 다른 [1]세포로 순간적으로 전달되도록 하는 갭 접합의 형성에 의해 특징지어집니다.화학적 시냅스는 시냅스 후 수용체와 결합하기 위해 시냅스 틈으로 확산되는 신경전달물질의 시냅스 전 방출로 특징지어진다.신경전달물질은 시냅스 후 표적 세포와 통신하기 위해 뉴런 자체 내에서 합성되고 동일한 뉴런에 의해 방출되는 화학적 전달물질이다.수용체는 신경전달물질 또는 약물이 결합하는 막간 단백질 분자이다.화학적 시냅스는 전기적 시냅스보다 느리다.

신경전달물질 운반체, 수용체 및 신호전달 메커니즘

신경전달물질이 합성된 후, 그것들은 포장되어 소포에 저장된다.이 소포들은 시냅스 전 뉴런의 말단 부톤에 모여있다.단자 부톤에 전압의 변화가 있으면 이들 부톤 막에 내장된 전압 게이트 칼슘 채널이 활성화됩니다.이것들은 Ca 이온이 이러한 채널을 통해 확산되고 말단 부톤 내에서 시냅스 소포와 결합할 수 있게2+ 합니다.일단 Ca와2+ 결합되면, 소포는 시냅스 전막과 도킹하고 융합하며, 세포외로 알려진 과정에 의해 시냅스 균열로 신경 전달 물질을 방출합니다.그런 다음 신경전달물질은 시냅스 후 틈새로 퍼져 다른 뉴런의 시냅스 후막에 포함된 시냅스 후 수용체와 결합합니다.수용체에는 이온이방성 수용체와 메타이방성 수용체의 두 종류가 있다.이온 자극성 수용체는 수용체와 이온 채널의 조합이다.이온자극성 수용체가 활성화되면 Na와 같은+ 특정 이온종이 시냅스 후 뉴런으로 들어가 시냅스 후 막을 탈분극시킨다.동일한 유형의 시냅스 후 수용체가 더 활성화되면, 더 많은+ Na가 시냅스 후 막에 들어가 세포를 탈분극시킬 것이다.반면 메타보트로픽 수용체는 동일한 시냅스 후 막에 위치한 이온 채널을 열게 하는 두 번째 메신저 캐스케이드 시스템을 활성화한다.온/오프 스위치로 기능하는 이오노트로픽 수용체보다 느리지만 메타트로픽 수용체는 감마 아미노낙산(억제성 전달체), 글루탐산(흥분성 전달체), 도파민, 노르에피네프린, 멜라닌, 세로 등 이온 및 다른 대사물에 대한 세포의 반응을 변화시키는 이점이 있다.토닌, 멜라토닌, 엔도르핀, 다이놀핀, 녹시셉틴 및 물질 P.

시냅스 후 탈분극은 흥분성 또는 억제성 신경전달물질을 전달할 수 있다.흥분성 소포를 방출하는 것을 흥분성 시냅스 후 전위(EPSP)라고 합니다.또는 억제성 소포는 Cl이온이 세포에 들어오거나+ K이온이 세포에서 나오도록 하는− 등 시냅스 후 수용체를 자극하여 억제성 시냅스 후 전위(IPSP)를 발생시킨다.EPSP가 우세할 경우 시냅스 후 뉴런의 들뜸 역치에 도달하여 시냅스 후 뉴런에 활동전위를 생성하고 신호를 전파할 수 있다.

시냅스 가소성

시냅스 가소성은 시냅스 연결의 강도가 변화하는 과정입니다.예를 들어, 시냅스 연결의 장기적인 변화는 시냅스 후막에 더 많은 시냅스 후 수용체가 내장되어 시냅스의 강화를 초래할 수 있다.시냅스 가소성은 또한 학습과 [2]기억의 기초가 되는 신경 메커니즘인 것으로 밝혀졌다.세포막 전류의 기본 특성, 활동 및 조절, 시냅스 전달 및 시냅스 가소성, 신경 전달, 신경 레젠시스, 시냅스 생성 및 이온 채널은 세포 신경 [3][4]과학자들에 의해 연구된 몇 가지 다른 분야입니다.정신지체연구센터 MRRC 세포신경과학코어에서 [5]정신지체에 대한 통찰력을 제공하기 위해 조직, 세포 및 세포하 해부학을 연구한다.세포 신경과학과 분자 및 세포 신경과학과 같은 저널은 세포 신경과학적 [citation needed]주제에 관해 출판된다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ 마틴, A. R., 월리스, B. G., Fuchs, P. A. & Nicholls, J. G. (2001)뉴런에서 뇌로: 신경계의 기능에 대한 세포와 분자적 접근.제4판시나우어 어소시에이션스 ISBN0-87893-439-1[페이지 필요]
  2. ^ Bear, Mark F.; Connors, Barry W.; Paradiso, Michael A. (2006). Neuroscience: Exploring the Brain. Lippincott Williams & Wilkins. p. 13. ISBN 9780781760034.
  3. ^ "Cellular Neuroscience". Institute of Neuroscience. University of Oregon. Archived from the original on 2008-05-13. Retrieved 2008-12-26.
  4. ^ "Cellular Neuroscience" (pdf). Cellular neuroscience research at the University of Victoria. University of Victoria. Retrieved 2008-12-26.
  5. ^ "MRRC Cellular Neuroscience". Mental Retardation Research Center. 2000. Archived from the original on 2008-10-07. Retrieved 2008-12-26.