Neuronernes struktur

Neuroner er de centrale byggesten i nervesystemet, 100 milliarder ved fødslen. Som alle celler består neuroner af flere forskellige dele, der hver har en specialiseret funktion (figur 1). En neurons ydre overflade består af en halvgennemtrængelig membran. Denne membran tillader mindre molekyler og molekyler uden elektrisk ladning at passere igennem den, mens den stopper større eller stærkt ladede molekyler.

Figur 1. Denne illustration viser et prototypisk neuron, som er ved at blive myeliniseret.

Neuronets kerne er placeret i soma, eller cellekroppen. Somaen har forgrenede forlængelser, der er kendt som dendritter. Neuronet er en lille informationsprocessor, og dendriterne tjener som indgangssteder, hvor signaler modtages fra andre neuroner. Disse signaler overføres elektrisk på tværs af soma og ned ad en større forlængelse fra soma, der kaldes axonet, som ender i flere terminale knapper. De terminale knapper indeholder synaptiske vesikler, der huser neurotransmittere, nervesystemets kemiske budbringere.

Aksoner varierer i længde fra en brøkdel af en tomme til flere meter. I nogle axoner danner gliaceller en fedtsubstans, der er kendt som myelinskeden, som overtræder axonen og fungerer som en isolator, hvilket øger den hastighed, hvormed signalet bevæger sig. Myelinskeden er afgørende for neuronernes normale funktion i nervesystemet: tab af den isolering, den giver, kan være skadelig for den normale funktion. For at forstå, hvordan dette fungerer, skal vi tage et eksempel. Multipel sklerose (MS), som er en autoimmun sygdom, medfører et omfattende tab af myelinskeden på axoner i hele nervesystemet. Den deraf følgende forstyrrelse af det elektriske signal forhindrer neuronernes hurtige overførsel af information og kan føre til en række symptomer som f.eks. svimmelhed, træthed, tab af motorisk kontrol og seksuel dysfunktion. Selv om nogle behandlinger kan bidrage til at ændre sygdomsforløbet og håndtere visse symptomer, er der i øjeblikket ingen kendt kur mod multipel sklerose.

I raske personer bevæger det neuronale signal sig hurtigt ned ad axonet til de terminale knapper, hvor synaptiske vesikler frigiver neurotransmittere i synapsen (figur 2). Synapsen er et meget lille rum mellem to neuroner og er et vigtigt sted, hvor kommunikationen mellem neuroner finder sted. Når neurotransmittere er frigivet i synapsen, bevæger de sig gennem det lille rum og binder sig til tilsvarende receptorer på dendriten af en tilstødende neuron. Receptorer, proteiner på celleoverfladen, hvor neurotransmittere binder sig, varierer i form, og forskellige former “passer” til forskellige neurotransmittere.

Hvordan “ved” en neurotransmitter, hvilken receptor den skal binde sig til? Neurotransmitteren og receptoren har et såkaldt nøgle-og-lås-forhold – specifikke neurotransmittere passer til specifikke receptorer på samme måde som en nøgle passer til en lås. Neurotransmitteren binder sig til enhver receptor, som den passer til.

Figur 2. (a) Synapse er rummet mellem terminalknappen på en neuron og dendriten på en anden neuron. (b) På dette pseudo-farvede billede fra et scanningelektronmikroskop er en terminalknap (grøn) blevet åbnet for at afsløre de synaptiske vesikler (orange og blå) indeni. Hver vesikel indeholder ca. 10.000 neurotransmittermolekyler. (kredit b: ændring af arbejde udført af Tina Carvalho, NIH-NIGMS; skala-bar data fra Matt Russell)