Neuronenstructuur

Neuronen zijn de centrale bouwstenen van het zenuwstelsel, 100 miljard sterk bij de geboorte. Zoals alle cellen bestaan neuronen uit verschillende delen, die elk een gespecialiseerde functie hebben (figuur 1). Het buitenoppervlak van een neuron bestaat uit een semipermeabel membraan. Dit membraan laat kleinere moleculen en moleculen zonder elektrische lading door, terwijl het grotere of sterk geladen moleculen tegenhoudt.

Figuur 1. Deze illustratie toont een prototypisch neuron, dat wordt gemyeliniseerd.

De kern van het neuron bevindt zich in het soma, of cellichaam. Het soma heeft vertakkende uitlopers die dendrieten worden genoemd. Het neuron is een kleine informatieverwerker, en de dendrieten dienen als ingangsplaatsen waar signalen worden ontvangen van andere neuronen. Deze signalen worden elektrisch doorgegeven via het soma en langs een grote uitloper van het soma, het axon, dat eindigt op meerdere eindknoppen. De eindknoppen bevatten synaptische blaasjes die neurotransmitters huisvesten, de chemische boodschappers van het zenuwstelsel.

Axonen variëren in lengte van een fractie van een inch tot enkele meters. In sommige axonen vormen gliacellen een vettige substantie, myelineschede genaamd, die het axon omhult en als een isolator fungeert, waardoor het signaal sneller kan worden overgebracht. De myelineschede is van cruciaal belang voor de normale werking van de neuronen in het zenuwstelsel: het verlies van de isolatie die zij biedt, kan schadelijk zijn voor de normale functie. Om te begrijpen hoe dit werkt, nemen we een voorbeeld. Bij multiple sclerose (MS), een auto-immuunziekte, gaat op grote schaal de myelineschede op axonen in het hele zenuwstelsel verloren. De resulterende storing in het elektrische signaal verhindert de snelle overdracht van informatie door neuronen en kan leiden tot een aantal symptomen, zoals duizeligheid, vermoeidheid, verlies van motorische controle, en seksuele disfunctie. Hoewel sommige behandelingen kunnen helpen om het verloop van de ziekte te wijzigen en bepaalde symptomen te beheersen, is er momenteel geen genezing voor multiple sclerose bekend.

Bij gezonde personen beweegt het neuronale signaal zich snel langs het axon naar de terminale knoppen, waar synaptische blaasjes neurotransmitters afgeven in de synaps (figuur 2). De synaps is een zeer kleine ruimte tussen twee neuronen en is een belangrijke plaats waar communicatie tussen neuronen plaatsvindt. Zodra neurotransmitters vrijkomen in de synaps, reizen zij door de kleine ruimte en binden zich aan overeenkomstige receptoren op de dendriet van een aangrenzend neuron. Receptoren, eiwitten op het celoppervlak waaraan neurotransmitters hechten, variëren in vorm, waarbij verschillende vormen “passen” bij verschillende neurotransmitters.

Hoe “weet” een neurotransmitter aan welke receptor hij zich moet binden? De neurotransmitter en de receptor hebben een zogeheten slot-en-sleutel-relatie: specifieke neurotransmitters passen op specifieke receptoren, zoals een sleutel op een slot past. De neurotransmitter bindt zich aan elke receptor die hij past.

Figuur 2. (a) De synaps is de ruimte tussen de eindknop van een neuron en de dendriet van een ander neuron. (b) In deze pseudo-ingekleurde afbeelding van een rasterelektronenmicroscoop is een terminale knop (groen) geopend om de synaptische blaasjes (oranje en blauw) binnenin te onthullen. Elk blaasje bevat ongeveer 10.000 neurotransmittermoleculen. (credit b: bewerking van werk van Tina Carvalho, NIH-NIGMS; schaalbalkgegevens van Matt Russell)