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

Các sợi thần kinh cảm giác hướng tâm từ ruột

Có nhiều sợi thần kinh cảm giác hướng tâm phân bố tại ruột. Một số sợi thần kinh có thân neuron nằm trong hệ thần kinh ruột và một số lại nằm trong hạch gai của tủy sống.

Tăng huyết áp: gây ra bởi sự kết hợp của tăng tải khối lượng và co mạch

Tăng huyết áp di truyền tự phát đã được quan sát thấy ở một số chủng động vật, bao gồm các chủng chuột, thỏ và ít nhất một chủng chó.

Đặc trưng của sự lan truyền tín hiệu trên thân dây thần kinh

Tốc độ lan truyền của điện thế hoạt động ở sợi thần kinh từ rất nhỏ 0,25 m / giây trong sợi không có myelin đến lớn như 100 m / giây (hơn chiều dài của một sân bóng đá trong 1 giây) trong sợi lớn có myelin.

Huyết áp động mạch: kiểm soát bằng lợi liệu áp lực

Lượng dịch vào và ra phải cân bằng tuyệt đối,  nhiệm vụ này được thực hiện bởi điều khiển thần kinh và nội tiết và bởi hệ thống kiểm soát tại thận, nơi mà điều hòa bài tiết muối và nước.

Cơ chế chung của sự co cơ

Acetylcholine hoạt động trên một khu vực cục bộ của màng sợi cơ để mở các kênh cation có “cổng acetylcholine” thông qua các phân tử protein lơ lửng trong màng.

Xung lực của động mạch

Áp lực bơm máu ở góc động mạch chủ đưuọc biểu diễn trên hình. Với một người lớn trẻ khỏe, huyết áp ở đầu mỗi nhịp đập sẽ gọi là huyết áp tâm thu, vào khoảng 120mmHg.

Nhịp nhanh thất: rối loạn nhịp tim

Nhịp nhanh thất thường gây ra bởi tổn thương thiếu máu cục bộ, nhịp nhanh thất cũng thường là vấn đề gây ra rung thất, bởi vì nhịp kích thích cơ tim lặp lại nhanh và liên tục.

Sự xâm nhập tinh trùng vào trứng: các enzyme thể đỉnh và phản ứng thể đỉnh

Chỉ vài phút sau khi tinh trùng đầu tiên xâm nhập qua lớp màng sáng, các ion calci xâm nhập vào bên trong, tế bào phát động phản ứn g vỏ đổ các chất đặc biệt vào xoang quanh noãn.

Điều hòa vận động: vai trò của suốt cơ

Mỗi suốt cơ dài từ 3-10 mm. Chúng được tạo thành từ khoảng 3-12 các sợi cơ vẫn rất mảnh gọi là sợi nội suốt, nhọn ở 2 đầu và được gắn vào lưới polysaccarid ở quanh các sợi lớn hơn gọi là sợi ngoại suốt.

Nhịp nhanh kịch phát: rối loạn nhịp tim

Cơn nhịp nhanh kịch phát thường bị dừng lại bởi đáp ứng của thần kinh phế vị. Đáp ứng thần kinh phế vị gây bằng cách kích thích vào vùng thắt của xoang động mạch cảnh, đủ để gây ra đáp ứng ngừng cơn nhịp nhanh.

Điều hòa glucose máu

Khi lượng đường trong máu tăng lên đến một nồng độ cao sau bữa ăn và insulin tiết ra cũng tăng lên, hai phần ba lượng đường hấp thu từ ruột là gần như ngay lập tức được lưu trữ dưới dạng glycogen trong gan.

Đặc điểm của sự co bóp cơ toàn bộ

Cơ co bóp được nói là đẳng trường khi cơ không bị rút ngắn trong suốt sự co bóp và là đẳng trương khi nó bị rút ngắn nhưng sức căng trên cơ vẫn không đổi trong suốt sự co bóp.

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.

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.

Giai đoạn thể tích và áp lực của tuần hoàn động mạch và tĩnh mạch

Sự duy trì trương lực là một trong những cách hệ tuần hoàn tự động thích nghi trong thời gian khoảng vài phút đến vài giờ nếu lượng máu bị mất sau một xuất huyết nặng.

Chức năng tâm thất giống như bơm

Với cả sự tăng thể tích cuối tâm trương và giảm thể tích cuối tâm thu, thể tích co bóp có thể tăng hơn gấp đôi so với bình thường.

Giải phóng năng lượng từ Glucose theo con đường Pentose Phosphate

Con đường Pentose Phosphate có thể cung cấp năng lượng một cách độc lập với tất cả các enzym của chu trình citric acid và do đó là con đường thay thế cho chuyển hóa năng lượng khi có bất thường của enzym xảy ra trong tế bào.

Sự tăng trưởng và phát triển chức năng của bào thai

Do trọng lượng thai tương ứng xấp xỉ với lập phương của chiều dài, trọng lượng thai hầu như tăng tương ứng với lập phương tuổi thai.

Sự tổng hợp Carbohydrates từ Proteins và chất béo - Quá trình tân tạo glucose

Khi kho dự trữ carbohydrates của cơ thể giảm xuống dưới mức bình thường, một lượng vừa phải glucose có thể được tổng hợp từ amino acids và phần glycerol của chất béo.

Tái nhận xung vòng vào lại: nền tảng của rung thất rối loạn điện tim

Đường đi dài gặp trong giãn cơ tim, giảm tốc độ dẫn truyền gặp trong block hệ thống Purkinje, thiếu máu cơ tim, tăng kali máu, thời gian trơ ngắn thường diễn ra trong đáp ứng với vài thuốc như epinephrine hoặc sau kích thích điện.

Tủy sống: tổ chức hoạt động chức năng vận động

Mỗi đốt tủy có hàng triệu neurons trong chất xám. Đặt sang một bên các neuron trung gian truyền tín hiệu cảm giác, chúng ta có 2 loại neurons còn lại: neurons vận động tại sừng trước tủy sống và các neurons liên hợp.

Rung nhĩ: rối loạn nhịp tim

Rung nhĩ có thể trở lại bình thường bằng shock điện. Phương pháp này về cơ bản giống hệt với shock điện khử rung thất- truyền dòng diện mạnh qua tim.

Chức năng phần sau trên của thùy thái dương - vùng wernicke (diễn giải phổ biến)

Kích thích điện khu vực Wernicke trong một người có ý thức đôi khi gây ra một suy nghĩ rất phức tạp, đặc biệt khi các điện cực kích thích đươc truyền đủ sâu vào não để tiếp cận các khu vực liên kết tương ứng với đồi thị.

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.

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.