Neuronien rakenne

Neuronit ovat hermoston keskeisiä rakennuspalikoita, joita on syntyessään 100 miljardia. Kuten kaikki solut, neuronit koostuvat useista eri osista, joista jokainen palvelee erikoistunutta tehtävää (kuva 1). Neuronin ulkopinta koostuu puoliläpäisevästä kalvosta. Tämä kalvo päästää läpi pienemmät molekyylit ja molekyylit, joilla ei ole sähkövarausta, mutta pysäyttää suuremmat tai voimakkaasti varautuneet molekyylit.

Kuva 1. Tässä kuvassa on prototyyppinen hermosolu, jota myelinoidaan.

Hermosolun ydin sijaitsee soma- eli solurungossa. Somassa on haarautuvia ulokkeita, joita kutsutaan dendriiteiksi. Neuroni on pieni informaatioprosessori, ja dendriitit toimivat tulokohteina, joihin vastaanotetaan signaaleja muilta neuroneilta. Nämä signaalit välittyvät sähköisesti soma-ytimen poikki ja soma-ytimestä lähtevää, aksoniksi kutsuttua pääjatketta pitkin, joka päättyy useisiin päätepainikkeisiin. Päätepainikkeissa on synaptisia vesikkeleitä, joissa on neurotransmittereitä, hermoston kemiallisia viestinviejiä.

Aksonien pituus vaihtelee tuuman murto-osasta useaan metriin. Joissakin aksoneissa gliasolut muodostavat myeliinitupeksi kutsutun rasvaisen aineen, joka päällystää aksonin ja toimii eristeenä, mikä lisää signaalin kulkunopeutta. Myeliinituppi on ratkaisevan tärkeä hermoston hermosolujen normaalin toiminnan kannalta: sen tarjoaman eristyksen katoaminen voi haitata normaalia toimintaa. Jotta ymmärtäisimme, miten tämä toimii, tarkastellaan esimerkkiä. Multippeliskleroosi (MS-tauti) on autoimmuunisairaus, jossa aksonien myeliinituppi katoaa laajamittaisesti koko hermostossa. Tästä johtuva sähköisen signaalin häiriö estää neuronien nopean tiedonsiirron ja voi johtaa moniin oireisiin, kuten huimaukseen, väsymykseen, motorisen hallinnan menetykseen ja seksuaalisiin toimintahäiriöihin. Vaikka joillakin hoidoilla voidaan muuttaa taudin kulkua ja hallita tiettyjä oireita, multippeliskleroosiin ei tällä hetkellä tunneta parannuskeinoa.

Hyvinvoivilla henkilöillä neuronisignaali kulkee nopeasti aksonia pitkin päätepisteisiin, joissa synaptiset rakkulat vapauttavat välittäjäaineita synapsiin (kuva 2). Synapsi on hyvin pieni tila kahden neuronin välillä, ja se on tärkeä paikka, jossa neuronien välinen viestintä tapahtuu. Kun välittäjäaineita vapautuu synapsiin, ne kulkevat pienen tilan läpi ja sitoutuvat vastaaviin reseptoreihin viereisen neuronin dendriitissä. Reseptorit, solun pinnalla olevat proteiinit, joihin välittäjäaineet kiinnittyvät, vaihtelevat muodoltaan, ja eri muodot ”sopivat” eri välittäjäaineisiin.

Miten välittäjäaine ”tietää”, mihin reseptoriin sitoutua? Neurotransmitterilla ja reseptorilla on niin sanottu lukko-avainsuhde – tietyt neurotransmitterit sopivat tiettyihin reseptoreihin samalla tavalla kuin avain sopii lukkoon. Neurotransmitteri sitoutuu mihin tahansa reseptoriin, johon se sopii.

Kuva 2. (a) Synapsi on yhden hermosolun päätepainikkeen ja toisen hermosolun dendriitin välinen tila. (b) Tässä pyyhkäisyelektronimikroskoopin pseudovärikuvassa päätepainike (vihreä) on avattu, jotta sen sisällä olevat synaptiset vesikkelit (oranssi ja sininen) tulevat esiin. Jokainen vesikkeli sisältää noin 10 000 välittäjäainemolekyyliä. (luotto b: Tina Carvalhon, NIH-NIGMS:n työn muokkaus; mittakaavapalkin tiedot Matt Russellilta)