Trạm thần kinh: sự kéo dài tín hiệu thần kinh bằng trạm thần kinh “Sự kích ứng tồn lưu”

2021-09-06 09:39 AM

Khi các synap kích thích trên bề mặt của sợi nhánh hay thân của một nơ-ron, một điện thế sau synap tạo ra trong tế bào thần kinh và kéo dài trong nhiều mili giây, đặc biệt là khi có mặt một số chất dẫn truyền ở synap hoạt hóa kéo dài.

Biên tập viên: Trần Tiến Phong

Đánh giá: Trần Trà My, Trần Phương Phương

Đến đây, chúng ta đã coi các tín hiệu được chuyển tiếp đơn thuần qua các trạm thần kinh. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, một tín hiệu vào một trạm gây ra sự phóng xung đầu ra kéo dài, gọi là sự kích ứng tồn lưu, kéo dài một vài mili giây đến nhiều phút miễn là sau đó tín hiệu đầu vào kết thúc. Cơ chế quan trọng nhất mà bằng cách này sự kích ứng tồn lưu xảy ra được mô tả trong các phần sau.

Sự kích ứng tồn lưu của synap

Khi các synap kích thích trên bề mặt của sợi nhánh hay thân của một nơ-ron, một điện thế sau synap tạo ra trong tế bào thần kinh và kéo dài trong nhiều mili giây, đặc biệt là khi có mặt một số chất dẫn truyền ở synap hoạt hóa kéo dài. Chừng nào điện thế này còn tồn tại thì nó có thể tiếp tục kích thích các nơ-ron, giúp nó dẫn truyền một chuỗi liên tục các xung đầu ra. Vì vậy, kết quả của cơ chế “kích ứng tồn lưu” synap này là có thể giúp cho một tín hiệu đầu vào tức thời đơn độc gây ra một tín hiệu đầu ra bền vững (một chuỗi những lần phóng xung lặp đi lặp lại) kéo dài trong nhiều mili giây.

Vòng phản xạ (dao động) là nguyên nhân của sự kéo dài tín hiệu

Một trong các vai trò quan trọng của các vòng phản xạ trong toàn bộ hệ thần kinh là vòng phản xạ hoặc vòng dao động. Những vòng này gây ra bởi sự phản hồi dương tính trong vòng phản xạ, tức là, quay ngược trở lại kích thích lên đầu vào của cùng vòng phản xạ đó. Do đó, một khi đã kích thích, vòng phản xạ có thể phóng xung lặp đi lặp lại trong một thời gian dài.

Các vòng hồi ngày càng phức tạp

Hình. Các vòng hồi ngày càng phức tạp.

Loại đơn giản nhất, minh họa trong hình A, chỉ liên quan đến một nơ-ron. Trong trường hợp này, nơ-ron đầu ra gửi một sợi thần kinh bên trở lại các sợi nhánh hoặc thân nơ-ron của nó để kích thích lại chính nó. Mặc dù tầm quan trọng của loại vòng phản xạ này không rõ ràng, nhưng theo lý thuyết, một khi nơ-ron phóng xung, kích thích phản hồi có thể giữ cho các nơ-ron phóng xung trong một thời gian dài về sau.

Hình B minh họa một vài nơ-ron phụ trong vòng phản hồi, cái mà gây ra một sự chậm trễ dài giữa sự phóng xung ban đầu và tín hiệu phản hồi. Hình C minh họa một hệ thống phức tạp hơn trong đó cả sợi thuận hóa và sợi ức chế đều ảnh hưởng đến vòng phản xạ. Một tín hiệu thuận hóa cải thiện cường độ và tần số của phản xạ, trong khi đó, một tín hiệu ức chế làm giảm hoặc dừng hẳn phản xạ.

Hình D cho thấy rằng đa số các con đường phản xạ được cấu thành từ nhiều sợi song song. Ở mỗi trạm tế bào, các sợi tận cùng lan rộng. Trong một hệ thống như vậy, tổng hợp tín hiệu phản xạ có thể là yếu hoặc mạnh, tùy thuộc vào việc có bao nhiêu sợi thần kinh song song tham gia tức thì vào phản xạ đó.

Đặc điểm của sự kéo dài tín hiệu từ một vòng phản xạ

Mẫu điển hình của tín hiệu đầu ra từ mạch dội âm

Hình. Mẫu điển hình của tín hiệu đầu ra từ mạch dội âm sau một lần kích thích đầu vào duy nhất, cho thấy tác động của sự thúc đẩy và ức chế.

Các kích thích đầu vào có thể kéo dài chỉ trong 1 miligiây hoặc lâu hơn, nhưng tín hiệu đầu ra có thể kéo dài trong nhiều miligiây hoặc thậm chí vài phút. Hình vẽ cho thấy cường độ của tín hiệu đầu ra thường tăng đến một giá trị cao vào đầu sự phản xạ và sau đó giảm xuống một điểm giới hạn, mà tại đó nó đột nhiên dừng hẳn. Nguyên nhân sự dừng đột ngột này là sự mỏi của các khớp synap trong vòng phản xạ. Sự mỏi vượt trên một mức giới hạn nào đó làm giảm sự kích thích nơ-ron tiếp theo trong vòng phản xạ xuống dưới mức ngưỡng khiến vòng hồi đáp bị ngừng đột ngột.

Thời gian của tổng số tín hiệu trước khi chấm dứt cũng có thể được điều khiển bởi các tín hiệu từ các phần khác của bộ não, cái mà ức chế hoặc thuận hóa vòng phản xạ. Đa số các đồ thị chính xác của tín hiệu đầu ra được ghi nhận từ các dây thần kinh vận động kích thích một cơ tham gia vào một phản xạ co cơ sau khi kích thích đau lên bàn chân.

Bài viết cùng chuyên mục

Chức năng của vùng hải mã: vùng kéo dài của vỏ não

Hải mã và các cấu trúc nằm cạnh thùy thái dương và thùy đỉnh, được gọi là khối hải mã liên kết chủ yếu gián tiếp với nhiều phần của vỏ não cũng như các cấu trúc cơ bản của hệ limbic – thể hạnh nhân, vùng dưới đồi, vách trong suốt và thể vú.

Sự đào thải các sản phẩm chuyển hóa của cơ thể

Nhiều cơ quan được liên kết gián tiếp loại bỏ chất thải trao đổi chất, hệ thống bài tiết chỉ các cơ quan được sử dụng để loại bỏ và bài tiết các thành phần phân hủy.

Soi đáy mắt: quan sát nhìn vào phía trong mắt

Kính soi đáy mắt là dụng cụ có cấu tạo phức tạp nhưng nguyên lý của nó rất đơn giản. Cấu tạo của nó được mô tả và có thể được giải thích như sau.

Cấu trúc chức năng sinh lý tim

Thành cơ tim thất trái dày gấp hai đến bốn lần thành thất phải, do nó phải bơm máu với áp lực cao hơn để thắng sức cản lớn của tuần hoàn hệ thống.

Sinh lý tiêu hóa ở dạ dày

Lúc đói, cơ dạ dày co lại, khi ta nuốt một viên thức ăn vào thì cơ giãn ra vừa đủ, để chứa viên thức ăn đó, vì vậy áp suất trong dạ dày không tăng lên.

Rung thất: rối loạn nhịp tim

Rung thất gây ra bởi nhịp phát nhịp trong khối cơ thất, gây ra khử cực toàn cơ thất, tiếp sau đó là 1 nhịp khác, rồi tiếp tục, và cuối cùng điều hòa ngược chính nó để tái khử cưc khối cơ thất liên tục không ngừng.

Vòng phản xạ thần kinh: với các tín hiệu đầu ra kích thích và ức chế

Các sợi đầu vào kích thích trực tiếp lên đường ra kích thích, nhưng nó kích thích một nơ-ron ức chế trung gian (nơron 2), là nơ-ron tiết ra một loại chất dẫn truyền thần kinh khác để ức chế đường ra thứ hai từ trạm thần kinh.

Chức năng của các vùng vỏ não riêng biệt

Bản đồ mô tả một số chức năng vỏ não được xác định từ kích thích điện của vỏ não ở bệnh nhân tỉnh táo hoặc trong quá trình thăm khám bệnh nhân sau khi các vùng vỏ não bị xóa bỏ.

Loại dịch trong cơ thể người: đo bằng chỉ thị mầu

Dựa trên nguyên tắc bảo toàn vật chất, có nghĩa là tổng lượng vật chất sau khi hòa vào dịch bằng với tổng lượng vật chất trước khi được bơm vào.

Block nhĩ thất không hoàn toàn: chặn đường truyền tín hiệu điện tim

Một điện tâm đồ có P-R kéo dài khoảng 0.3s thay vì bình thường khoảng 0,2s hoặc ít hơn. Do đó, block độ 1 được định nghĩa là sự chậm dẫn truyền từ nhĩ đến thất chứ không phải mất hẳn dẫn truyền.

Lưu lượng máu mạch vành bình thường

Lưu lượng mạch vành trái giảm trong thời kì tâm thu, khác với lại các mạch khác trong cơ thể. Bởi vì trong thời kì tâm thu, mạch vành bị nén lại mạnh mẽ tho co cơ tim của thất trái.

Điều hòa chức năng thực vật và nội tiết của vùng dưới đồi

Để minh họa cấu tạo của vùng dưới đồi cũng như đơn vị chức năng của vùng dưới đồi, chúng ta tổng hợp chức năng thực vật và nội tiết quan trọng ở đây.

Nhiệt độ bình thường của cơ thể

Nhiệt độ cơ thể tăng lên khi tập thể dục và thay đổi theo nhiệt độ khắc nghiệt của môi trường xung quanh vì cơ chế điều chỉnh nhiệt độ không hoàn hảo.

Kênh cổng điện thế natri và kali

Khi các kênh kali mở, chúng vẫn mở cho toàn bộ thời gian điện thế màng hoạt động và không đóng lại cho đến khi điện thế màng được giảm trở lại một giá trị âm.

Sản xuất bài tiết và hóa sinh các hormone sinh dục nam

Thuật ngữ androgen dùng để chỉ các hormone steroid nam giới, gồm testosterone, cũng bao gồm các hormone sinh dục nam khác được sản xuất ở các nơi khác của cơ thể, ngoài tinh hoàn.

Sự lan truyền của áp lực đẩy máu ra các mạch máu ngoại biên

Sự duy trì trương lực mạch làm giảm lực đẩy vì mạch máu càng thích ứng tốt thì lượng máu càng lớn được đẩy về phía trước do sự gia tăng áp lực.

Adenosine Triphosphate là đơn vị tiền tệ năng lượng của cơ thể

Adenosine triphosphate móc xích cần thiết giữa chức năng sử dụng và sản xuất năng lượng của cơ thể. Vì lý do này, ATP được gọi là đơn vị tiền tệ năng lượng của cơ thể.

Hấp thu các chất dinh dưỡng ở ruột non

Hấp thu carbohydrate, hấp thu glucose, hấp thu protein dưới dạng dipeptit, tripeptit hoặc axit amin, hấp thu chất béo và hấp thu các monosaccharide khác.

Sự trưởng thành và thụ tinh của trứng: quyết đinh giới tính thai nhi

Sau khi phóng tinh dịch vào trong âm đạo trong quá trình giao hợp, một số tinh trùng sẽ di chuyển trong vòng 5 đến 10 phút theo hướng đi lên từ âm đạo đến tử và vòi tử cung, đến đoạn bóng của vòi tử cung.

Vận chuyển acid béo tự do trong máu dưới dạng kết hợp với albumin

Ba phân tử acid béo liên kết với một phân tử albumin, nhưng nhu cầu acid béo dạng vận chuyển lớn thì có khoảng 30 phân tử acid béo có thể liên kết với một phân tử albumin.

Hệ thống bạch huyết: vai trò chính trong điều hòa nồng độ protein, thể tích và áp suất dịch kẽ

Chức năng của hệ thống bạch huyết như một “cơ chế tràn” để nhận lại protein dư thừa và lượng nước thừa trong khoảng kẽ vào tuần hoàn chung.

Áp suất dịch não tủy bình thường không đổi

Áp suất dịch não tủy bình thường khi nằm trung bình là 130 mm nước (10mmHg), tuy nhiên áp suất này cũng có thể thấp chỉ 65 mm nước hoặc cao đến 195 mm nước ở người khỏe mạnh bình thường.

Nút xoang (xoang nhĩ): hệ thống kích thích và dẫn truyền của tim

Nút xoang nhỏ, dẹt, hình dải elip chuyên biệt của cơ tim rộng khoảng 3mm, dài 15mm và dày 1mm. Nó nằm ở sau trên vách tâm nhĩ phải, ngay bên dưới và hơi gần bên chỗ mở của tĩnh mạch chủ trên.

Tỉ lệ chuyển hoá trong cơ thể

Tỷ lệ chuyển hoá của cơ thể và những vấn đề liên quan, cần sử dụng một đơn vị để thống kê lượng năng lượng được giải phóng từ thức ăn hoặc được sử dụng cho các hoạt động chức năng.

Kiểm soát hệ thần kinh tự chủ của hành cầu và não giữa

Liên quan mật thiết với các trung tâm điều hòa hệ tim mạch ở thân não là các trung tâm điều hòa hệ hô hấp ở hành não và cầu não. Mặc dù sự điều hòa hệ hô hấp không được xem là tự chủ, nó vẫn được coi là một trong các chức năng tự chủ.