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

Vỏ não thị giác: sáu lớp sơ cấp phân khu

Vỏ não thị giác được tổ chức cấu trúc thành hàng triệu cột dọc của tế bào thần kinh, mỗi cột có đường kính từ 30 đến 50 micromet. Tổ chức cột dọc tương tự cũng được tìm thấy trên khắp vỏ não chi phối các giác quan khác.

Tăng huyết áp: thất bại của tăng kháng lực ngoại biên khi dịch vào và chức năng thận không thay đổi

Khi tổng kháng ngoại vi tăng mạnh, huyết áp động mạch không tăng ngay lập tức. Tuy nhiên, nếu thận tiếp tục hoạt động bình thường, sự gia tăng cấp tính huyết áp thường không được duy trì.

Vai trò của nước bọt trong việc vệ sinh răng miệng

Miệng luôn luôn phải chịu đựng một lượng lớn vi khuẩn gây bệnh có khả năng hủy hoại mô một cách dễ dàng và gây nên sâu răng. Nước bọt giúp ngăn cản quá trình có hại này theo một số cách.

Phân tích đồ thị bơm máu của tâm thất

Đường cong áp suất tâm thu được xác định nhờ ghi lại áp suất tâm thu đạt được khi tâm thất co tại mỗi thể tích được làm đầy.

Các con đường gian nút và liên nhĩ: dẫn truyền xung động tim qua tâm nhĩ

Điện thế hoạt động bắt nguồn từ nút xoang đi ra ngoài vào trong các sợi cơ tâm nhĩ. Bằng cách này, điện thế hành động lan truyền qua toàn bộ khối cơ nhĩ và, cuối cùng, đến nút A-V.

Hệ thần kinh trung ương: so sánh với máy tính

Trong các máy tính đơn giản, các tín hiệu đầu ra được điều khiển trực tiếp bởi các tín hiệu đầu vào, hoạt động theo cách tương tự như phản xạ đơn giản của tủy sống.

Vi tuần hoàn não: hệ thống mao mạch não

Thành của các tiểu động mạch nhỏ sát mao mạch trở lên rất dày ở những người có tăng huyết áp, và các tiểu động mạch đó duy trì tình trạng co thắt rõ rệt liên tục nhằm ngăn áp lực cao truyền đến mao mạch.

Lưu lượng của dòng bạch huyết của cơ thể

Bơm bạch huyết làm tăng dòng chảy bạch huyết. Van tồn tại trong tất cả các kênh bạch huyết. Van điển hình trong việc thu thập bạch huyết vào các mao mạch bạch huyết trống.

Các van tim ngăn sự quay lại của dòng máu kỳ tâm thu

Đặc điểm giải phẫu của van động mạch chủ và van động mạch phổi phải được cấu tạo với một mô sợi đặc biệt mạnh mẽ nhưng cũng phải rất mềm dẻo để chịu đựng được thêm gánh nặng vật lý.

Chức năng của màng bào tương

Màng bào tương cho phép một số chất đi qua nhưng lại không cho hoặc hạn chế sự vận chuyển qua màng của một số chất khác, tính chất này được gọi là tính thấm chọn lọc.

Chức năng dự trữ máu của các tĩnh mạch

Các tĩnh mạch ngoại vi cũng có thể đẩy máu đi bằng cách cũng được gọi là “bơm tĩnh mạch” và chúng thậm chí cũng giúp điều hoà lượng máu ra từ tim.

Ba chuyển đạo lưỡng cực chi: các chuyển đạo điện tâm đồ

Một “chuyển đạo” không phải là một dây dẫn duy nhất kết nối từ cơ thể nhưng một sự kết hợp của hai dây dẫn và các điện cực của chúng tạo ra một mạch hoàn chỉnh giữa cơ thể và máy ghi điện tim.

Cơ chế của chất truyền tin thứ hai trong chức năng nội tiết trung gian nội bào

Một trong những cơ chế hormone tác động trong môi trường nội bào là kích thích sự hình thành chất truyền tin thứ hai cAMP phía trong màng tế bào.

Nguồn gốc của điện thế màng tế bào nghỉ

Sự khuếch tán đơn thuần kali và natri sẽ tạo ra điện thế màng khoảng -86mV, nó được tạo thành hầu hết bởi sự khuếch tán kali.

Sự đào thải các hormone khỏi hệ tuần hoàn

Có hai yếu tố có thể làm tăng hoặc giảm nồng độ của các hormone trong máu, yếu tố là mức độ bài tiết hormone vào máu và yếu tố mức độ đào thải hormone ra khỏi máu.

Dịch não tủy và chức năng đệm của nó

Chức năng chính của dịch não tủy là lót đệm cho não trong hộp sọ cứng. Não và dịch não tủy có cùng trọng trượng riêng (chỉ khác biệt 4%), do đo não nổi trong dịch não tủy.

Điều hòa bài tiết hormone chống bài niệu (ADH)

Khi dịch ngoại bào trở nên quá ưu trương, do áp suất thẩm thấu nên dịch sẽ đi ra ngoài các tế bào receptor thẩm thấu, làm giảm kích thước tế bào và phát ra các tín hiệu lên vùng dưới đồi để tăng bài tiết ADH.

Điều hòa vận động: vai trò của phản xạ gân

Các thụ thể ở gân cũng có đáp ứng động và đáp ứng tĩnh giống như suốt cơ, đáp ứng mạnh mẽ với sự thay đổi đột ngột trương lực cơ rồi ngay sau đó giảm xuống, đáp ứng một cách yếu hơn nhưng bền vững hơn để duy trì trạng thái trương lực cơ mới.

Kích thích: quá trình khởi đầu cho điện thế màng tế bào hoạt động

Kích thích điện âm yếu có thể không có khả năng kích thích một sợi. Tuy nhiên, khi điện áp của sự kích thích được tăng lên, tới một điểm mà tại đó sự kích thích không diễn ra.

Bài tiết chất nhầy ở đại tràng

Chất nhày ở đại tràng bảo vệ thành ruột chống lại sự xây xát, nhưng thêm vào đó, chúng là một chất kết dính giúp gắn kết các phần của phân lại với nhau.

Các yếu tố ruột ức chế bài tiết dịch dạ dày

Dạ dày bài tiết một ít ml dịch vị mỗi giờ trong suốt giai đoạn giữa các lần phân giải thức ăn, khi mà có ít hoặc không có sự tiêu hóa diễn ra ở bất cứ vị trí nào của ruột.

Hệ thống chức năng của tế bào cơ thể người

Nếu tế bào muốn sống, phát triển và sinh sản, chúng phải kiếm thức ăn và những chất khác từ môi trường xung quanh. Hầu hết các chất đi qua màng tế bào bằng sự khuếch tán và vận chuyển tích cực.

Hoạt động nhào trộn của đường tiêu hóa

Hoạt động nhào trộn có đặc điểm khác nhau ở những phần khác nhau của đường tiêu hóa. Ở một số đoạn, co bóp nhu động chủ yếu gây ra nhào trộn.

Trí nhớ dài hạn của con người

Không có một ranh giới rõ ràng giữa loại kéo dài hơn của trí nhớ trung hạn và trí nhớ dài hạn thực sự. Sự khác biệt chỉ là một mức độ. Mặc dù, trí nhớ dài hạn thông thường được cho rằng là kết quả của sự thay đổi cấu trúc.

Chức năng tuyến tiền liệt

Thể dịch tuyến tiền liệt có tính kiềm nhẹ giúp trung hòa bớt tính acid của các dịch khác khi xuất tinh, do đó tăng khả năng vận động và khả năng thụ tinh của tinh trùng.