Neuronernas struktur

Neuroner är de centrala byggstenarna i nervsystemet, 100 miljarder stycken vid födseln. Liksom alla celler består neuronerna av flera olika delar som var och en har en specialiserad funktion (figur 1). En neurons yttre yta består av ett semipermeabelt membran. Detta membran tillåter mindre molekyler och molekyler utan elektrisk laddning att passera genom det, medan det stoppar större eller starkt laddade molekyler.

Figur 1. Denna illustration visar en prototypisk neuron som håller på att myeliniseras.

Neuronens kärna ligger i soman, eller cellkroppen. Soman har förgrenade förlängningar som kallas dendriter. Neuronen är en liten informationsprocessor, och dendriterna fungerar som ingångsställen där signaler tas emot från andra neuroner. Dessa signaler överförs elektriskt genom soman och längs en större förlängning från soman som kallas axon, som slutar i flera terminala knappar. Terminalknapparna innehåller synaptiska vesiklar som rymmer neurotransmittorer, nervsystemets kemiska budbärare.

Axonerna varierar i längd från en bråkdel av en tum till flera meter. I vissa axoner bildar gliaceller ett fettämne som kallas myelinskidan, som täcker axonen och fungerar som en isolator, vilket ökar den hastighet med vilken signalen färdas. Myelinskidan är avgörande för att neuronerna i nervsystemet ska fungera normalt: en förlust av den isolering som den ger kan vara skadlig för den normala funktionen. För att förstå hur detta fungerar kan vi ta ett exempel. Multipel skleros (MS), en autoimmun sjukdom, innebär en storskalig förlust av myelinskidan på axoner i hela nervsystemet. Den resulterande störningen i den elektriska signalen förhindrar neuronernas snabba överföring av information och kan leda till ett antal symtom, t.ex. yrsel, trötthet, förlust av motorisk kontroll och sexuell dysfunktion. Även om vissa behandlingar kan bidra till att modifiera sjukdomsförloppet och hantera vissa symtom finns det för närvarande inget känt botemedel mot multipel skleros.

I friska individer rör sig neuronalsignalen snabbt nedför axonet till terminalknapparna, där synaptiska vesiklar släpper ut neurotransmittorer i synapsen (figur 2). Synapsen är ett mycket litet utrymme mellan två neuroner och är en viktig plats där kommunikation mellan neuroner sker. När neurotransmittorerna har släppts ut i synapsen färdas de över det lilla utrymmet och binder till motsvarande receptorer på dendriten hos en intilliggande neuron. Receptorer, proteiner på cellytan där neurotransmittorer fäster, varierar i form och olika former ”matchar” olika neurotransmittorer.

Hur ”vet” en neurotransmittor vilken receptor den ska binda till? Neurotransmittorn och receptorn har vad som kallas ett lås och nyckel-förhållande – specifika neurotransmittorer passar till specifika receptorer på samma sätt som en nyckel passar till ett lås. Neurotransmittorn binder till vilken receptor som helst som den passar.

Figur 2. (a) Synapsen är utrymmet mellan terminalknappen på en neuron och dendriten på en annan neuron. (b) I denna pseudofärgade bild från ett svepelektronmikroskop har en terminalknapp (grön) öppnats för att avslöja de synaptiska vesiklarna (orange och blå) inuti. Varje vesikel innehåller cirka 10 000 neurotransmittormolekyler. (kredit b: modifiering av arbete av Tina Carvalho, NIH-NIGMS; data från Matt Russell)