THẦN KINH

1. CHỨC NĂNG XINÁP
Chức năng hệ TK dựa trên sự tương tác giữa các nơrôn. Nơi tế bào thần kinh này truyền
thông tin cho tế bào thần kinh khác được gọi là xináp. Việc nghiên cứu quá trình dẫn truyền
tại xináp đóng vai trò quan trọng trong sinh lý thần kinh vì đó chính là mục tiêu tác dụng của
nhiều loại thuốc điều trị.
 Các loại xináp
Mỗi xináp có hai phần: sợi trục tận cùng của nơrôn trước xináp và màng của nơrôn sau xináp.
Có hai loại xináp:
- Xináp hóa học có số lượng nhiều nhất. Tại xináp hóa học sợi trục của nơrôn trước
xináp tạo ra một số nhánh có các cúc tận cùng. Cúc tận cùng xináp liên hệ với đuôi
gai hay thân tế bào của nơrôn sau xináp qua một khe 10-30 nm. Trong cúc tận cùng
xináp có những túi nhỏ, chứa các phân tử chất trung gian thần kinh (TGTK). Điện thế
động kích thích sự phóng thích chất TGTK; khi chất TGTK gắn vào thụ thể của nơrôn
sau xináp nó có tác dụng kích thích hoặc ức chế tùy theo đáp ứng của thụ thể sau
xináp; như vậy tín hiệu điện đã được đổi thành tín hiệu hóa học. Sự dẫn truyền tín
hiệu tại các xináp hóa học xảy ra một chiều, từ cúc tận cùng thần kinh trước xináp đến
đuôi gai hay thân tế bào sau xináp. Số lượng trung bình của xináp cho một tế bào thần
kinh trung bình là 10 000.
- Xináp điện có số lượng ít nhất. Đó là các liên kết vòng bịt, có điện trở thấp, ở giữa
các nơrôn trước và sau xináp trong hệ thần kinh trung ương. Tại các xináp này ion di
chuyển dễ dàng giữa hai nơrôn liên hệ với nhau, thông tin theo một hay hai chiều, cho
phép dẫn truyền tín hiệu rất nhanh cho một dân số gồm nhiều nơrôn.
 Sự phóng thích chất TGTK
Tại cúc xináp điện thế động làm mở các kênh canxi do điện thế gác cổng nên canxi đi vào
trong cúc tận cùng. Dòng canxi đi vào làm cho các túi xináp di chuyển đến các vị trí
phóng thích tại màng trước xináp. Các túi này hòa màng với màng trước xináp và phóng
thích chất TGTK vào khe xináp. Lượng chất TGTK được phóng thích tương ứng với
lượng canxi đi vào cúc tận cùng. Độc tố đối với thần kinh (uốn ván, clostridium
botulinum) có thể ức chế sự phóng thích chất TGTK bằng cách ức chế các protein của hệ
thống xuất bào của tế bào thần kinh.
 Tác dụng của chất TGTK tùy thuộc thụ thể sau xináp
Thụ thể sau xináp là những protein phức tạp với (1) một phần nhô vào khe xináp và (2)
một phần xuyên qua màng, vào bên trong của cấu trúc sau xináp. Phần xuyên qua màng tế
bào có thể là một kênh ion chuyên biệt cho một ion nào đó hay có thể là chất hoạt hóa
một chất truyền tin thứ hai.
- Kênh ion do ligand gác cổng có thể là kênh cation – cho ion natri, kali hay canxi đi
qua, hay kênh anion - cho chủ yếu là ion clo đi qua. Nhìn chung, kênh ion do ligand
gác cổng để natri đi qua có tính kích thích (excitatory) trong khi kênh để ion clo đi
vào hay để ion kali đi ra có tính ức chế (inhibitory). Các kênh ion đóng mở rất nhanh,
trong vài phân khắc của miligiây, do đó các kênh này cho phép nơrôn tương tác với
nhau rất nhanh.

2. - Tác nhân kích thích chất truyền tin thứ hai thường là protein G, gắn với một phần của
thụ thể nhô vào bên trong nơrôn sau xináp. Khi thụ thể bị kích thích một phần của
protein G được phóng thích và di chuyển vào trong bào tương của nơrôn sau xináp
(như là một chất truyền tin thứ hai), tại đây nó sẽ thực hiện một trong bốn tác dụng:
(1) mở một kênh ion và giữ cho kênh mở lâu hơn là thường thấy đối với một kênh ion
do ligand gác cổng; (2) hoạt hóa AMP vòng hay GMP vòng; (3) hoạt hóa enzym khởi
sự các phản ứng sinh hóa trong nơrôn sau xináp và (4) hoạt hóa sự sao mã gene và
tổng hợp protein, làm thay đổi hoạt động chuyển hóa hay hình dạng tế bào. Mỗi tác
dụng này dẫn đến những thay đổi lâu dài trong tính kích thích, đặc tính sinh hóa hay
chức năng của nơrôn sau xináp.
Thụ thể làm thay đổi hoạt động của kênh ion khi bị kích thích được gọi là thụ thể
ionotropic. Thụ thể tác động qua chất truyền tin thứ hai được gọi là thụ thể metabotropic,
có vai trò trong sự tăng trưởng và phát triển của hệ thần kinh và sự thành lập trí nhớ dài
hạn.
 Các chất TGTK
Hiện nay có hơn 50 chất được xem là thỏa các tiêu chuẩn của một chất TGTK. Hệ thần
kinh trung ương có rất nhiều loại chất TGTK còn hệ thần kinh ngoại biên có 3 chất TGTK
chính là acetylcholine, norepinephrine và epinephrine.
Các chất này thường được chia thành hai nhóm: chất TGTK phân tử nhỏ và các peptide
thần kinh (neuropeptide).
▪ Chất TGTK phân tử nhỏ tác dụng nhanh, được tổng hợp và dự trữ trong các túi nhỏ
tại cúc tận cùng.
- Tác dụng của chất này trên màng sau xináp chỉ diễn ra trong thời gian ngắn (1
miligiây hay ít hơn) và làm mở hay đóng kênh ion. Trong một số trường hợp khi
gắn vào thụ thể nó kích thích các enzym và làm thay đổi chuyển hóa của nơrôn
sau xináp. Các túi xináp chứa chất TGTK phân tử nhỏ được sử dụng trở lại trong
cúc tận cùng: chúng hòa màng với màng trước xináp, gần vị trí hoạt động của
xináp, và các túi mới được thành lập lại được phóng thích từ phần cuối sợi trục và
sau đó lại chứa đầy chất TGTK trở lại.
- Acetylcholine là một chất TGTK phân tử nhỏ điển hình. Nó được tổng hợp từ
acetyl coenzyme A và choline khi có sự hiện diện của choline acetyltransferase.
Men này được tổng hợp trong bào tương và được đưa đến cúc tận cùng do cơ chế
vận chuyển trong sợi trục. Khi acetylcholine được phóng thích từ các túi vào khe
xináp, nó gắn vào các thụ thể trên màng sau xináp. Trong vòng vài miligiây nó
được biến thành acetate và cholinedo men acetylcholinesterase cũng hiện diện
trong khe xináp.
- Nhìn chung các chất TGTK phân tử nhỏ bị bất hoạt nhanh sau khi gắn vào thụ thể.
 Neuropeptide được tổng hợp trong tế bào chất như là một thành phần của một protein
lớn.
- Các protein lớn này được dự trữ trong các túi của hệ Golgi dưới dạng tác nhân
peptidergic hoạt động hay tiền chất của neuropeptide. Khi các túi được đưa đến
cúc tận cùng chất TGTK được phóng thích vào khe xináp. Tuy nhiên lượng chất

3. TGTK được bài tiết ít hơn so với chất TGTK phân tử nhỏ và các túi không được
tái sử dụng.
- Đặc tính quan trọng của neuropeptide là thời gian tác dụng dài hơn chất TGTK
phân tử nhỏ. Chúng làm thay đổi hoạt động của kênh ion, hoạt động chuyển hóa tế
bào hay biểu hiện gene và các tác dụng này kéo dài từ vài phút đến vài ngày hay
hơn.
- Một số ví dụ về neuropeptide là chất P, peptide á phiện (enkephalin, endorphin),
cholecystokinin, vasopressin.
 Trong phần lớn trường hợp một nơrôn chỉ sử dụng mỗi một chất TGTK. Tuy nhiên
cũng có trường hợp một chất TGTK phân tử nhỏ và một neuropeptide cùng hiện diện
trong một cúc tận cùng.
 Tương tác kích thích tại xináp
 Màng nơrôn có điện thế nghỉ khoảng -65 mV. Làm cho điện thế này dương tính hơn
(khử cực) sẽ kích thích nơrôn trong khi làm cho điện thế này âm tính hơn (tăng cực)
sẽ ức chế nơrôn.
 Điện thế màng nơrôn được duy trì ở -65 mV vì nó có tính thấm cao hơn với ion kali
so với ion natri. Kết quả là ion kali mang điện tích dương đi ra khỏi tế bào, để lại bên
trong các ion âm và bên trong tế bào mang điện tích âm so với bên ngoài tế bào. Bên
trong bào tương và các đuôi gai là một chất dịch dẫn truyền rất tốt nên những thay đổi
về điện thế tại một nơi nào đó của nơrôn sẽ lan truyền dễ dàng đến khắp nơrôn đó.
 Sự tương tác giữa chất TGTK và thụ thể làm mở các kênh ion do ligand gác cổng, gây
khử cực màng nơrôn sau xináp. Điện thế mới này được gọi là điện thế kích thích sau
xináp (excitatory postsynaptic potential: EPSP). Nếu điện thế màng của nơrôn sau
xináp vượt ngưỡng tại đoạn đầu của sợi trục sẽ xuất hiện một điện thế động. Điện thế
động được khởi sinh tại đoạn đầu sợi trục vì tại đây số kênh ion do điện thế gác cổng
nhiều hơn gấp 7 lần so với những nơi khác của nơrôn. Trong nhiều trường hợp cần sự
phát xung cùng lúc của nhiều cúc tận cùng để đưa điện thế nơrôn sau xináp tới
ngưỡng. Đó là hiện tượng tổng kế (summation).
 Tương tác ức chế tại xináp
- Chất TGTK làm mở các kênh clo do ligand gác cổng tạo ra điện thế ức chế sau
xináp. Khi ion clo đi vào nơrôn sau xináp điện thế màng trở nên âm tính hơn (tăng
cực) và tế bào trở nên bị ức chế. Tương tự nếu chất TGTK làm mở kênh kali, ion kali
mang điện tích dương ra khỏi tế bào sẽ khiến bên trong tế bào trở nên âm tính hơn.
- Một cơ chế gây ức chế khác là shunt điện thế màng tế bào. Ở một số nơrôn điện thế
màng lúc nghỉ gần bằng điện thế Nernst của ion clo nên khi kênh clo mở, ion clo di
chuyển theo hai chiều. Nếu ion natri muốn tạo ra một điện thế kích thích sau xináp
trong lúc ion clo di chuyển qua kênh clo thì cần một lượng ion natri nhiều hơn từ 5-20
lần để làm cho điện thế màng cách xa điện thế Nernst của ion clo. Điều này làm cho tế
bào kém kích thích hơn khi có dòng ion clo lưu chuyển.
 Tổng kế điện thế kích thích và ức chế sau xináp trong thời gian và không gian
- Tổng kế theo thời gian xảy ra khi một điện thế sau xináp thứ hai xảy ra trước khi
điện thế màng trở lại mức nghỉ. Vì điện thế sau xináp có thể kéo dài 15 miligiây và
kênh ion có thể mở trong một miligiây (hay ngắn hơn) nên thường có đủ thời gian

4. để nhiều kênh mở ra trong qua trình thành lập một điện thế sau xináp. Tác dụng của
hai điện thế liên tiếp sẽ cộng lại với nhau.
- Tổng kế theo không gian xảy ra khi một số đầu tận cùng thần kinh trên bề mặt
nơrôn hoạt động cùng lúc. Tác dụng của chúng cộng lại và điện thế sau xináp tổng
hợp lớn hơn từng điện thế riêng lẻ. Thường biên độ của một điện thế kích thích sau
xináp chỉ bằng 0,5 -1 mV, kém hơn nhiều so với 10-20mV là điện thế cần thiết để
đạt ngưỡng. Sự tổng kế theo không gian cho phép điện thế kích thích sau xináp tổng
hợp vượt ngưỡng.
- Tại mỗi thời điểm một nơrôn sẽ phối hợp tất cả các điện thế kích thích và ức chế sau
xináp trên bề mặt của nơrôn. Kết quả là nơrôn có thể trở nên dễ kích thích hơn và
tăng phát xung hay có thể khó kích thích hơn và giảm phát xung.
 Đuôi gai thực hiện chức năng đặc biệt trong s kích thích và ức chế nơrôn
Vì diện tích đuôi gai chiếm một phần lớn diện tích tổng cộng của nơrôn nên ước tính 80-
90% các cúc thần kinh tiếp xúc với đuôi gai. Đuôi gai chứa một số lượng tương đối nhỏ
các kênh ion do điện thế gác cổng ở bề mặt của màng nên không dẫn truyền điện thế
động được. Tuy nhiên chúng có thể hỗ trợ sự lan truyền của dòng điện bằng sự dẫn
truyền trương lực tuy nhiên sự dẫn truyền này giảm theo không gian và thời gian. Điện
thế kích thích và ức chế sau xináp tại những điểm xa trên đuôi gai có thể giảm thấp khi
đến thân nơrôn và đoạn đầu của sợi trục nên không thể đưa điện thế màng nơrôn đến
ngưỡng. Ngược lại điện thế kích thích hay ức chế sau xináp trên các đuôi gai ở gần hay
trên thân tế bào ảnh hưởng nhiều hơn lên sự khởi sinh điện thế động vì chúng ở gần đoạn
đầu của sợi trục hơn nên có thể đưa điện thế sau xináp vượt ngưỡng.
 Sự phát xung của nơrôn liên quan đến tình trạng kích thích
Có nhiều yếu tố tác động lên sự phát xung và đặc tính này thay đổi tùy nơrôn. Tần số
phát xung của một nơrôn tùy thuộc mức độ vượt ngưỡng. Ngưỡng càng bị vượt nhiều tần
số phát xung càng tăng tuy nhiên có giới hạn trên cho tần số phát xung.
 Đặc tính của sự dẫn truyền xináp
- Khi xináp bị kích thích lặp đi lặp lại vơi tần số nhanh, đáp ứng của nơrôn sau xináp
giảm dần theo thời gian và xináp bị “mệt”. Hiện tượng giảm đáp ứng này chủ yếu là
do canxi tích tụ trong cúc tận cùng và không thể cung cấp nhanh chóng trở lại nguồn
chất TGTK.
- Khi kích thích lặp đi lặp lại một xináp kích thích rồi cho nghỉ một thời gian ngắn, sự
hoạt hóa sau đó của xináp có thể cần một dòng điện yếu hơn và cho đáp ứng mạnh
hơn. Đó là hiện tượng “facilitation” (tăng cường) sau kích thích lặp đi lặp lại.
- pH của môi trường ngoại bào ảnh hưởng lên tính kích thích của chức năng xináp. pH
axít làm tăng tính kích thích trong khi pH kiềm làm giảm tính kích thích.
- Giảm cung cấp oxy làm giảm tính kích thích.
- Tác dụng của thuốc và tác nhân hóa học trên tính kích thích của nơrôn rất đa dạng.
Thí dụ cà phê làm tăng tính kích thích của nơrôn trong khi strychnine làm tăng gián
tiếp hoạt động của nơrôn bằng cách ức chế một số dân số nơrôn trung gian ức chế.
- Sự dẫn truyền dòng điện qua xináp cần thời gian, gọi là sự trì hoãn xináp. Thời gian
này thay đổi tùy loại nơrôn, gồm thời gian để:
+ Phóng thích chất TGTK

5. + Khuếch tán chất TGTK qua khe xináp
+ Chẩt TGTK gắn vào thụ thể
+ Thụ thể thực hiện tác dụng
+ Khuếch tán ion vào tế bào sau xináp và làm thay đổi điện thế màng.
- Sự thông tin giữa nơrôn và nơrôn không phải là theo tỉ lệ 1-1. Thường một nơrôn
trước xináp phân nhánh và các nhánh tạo xináp với nhiều nơrôn mục tiêu. Kiểu thông
tin này gọi là sự phân tán (divergence). Ngược lại khi một nhóm nơrôn trước xináp
thông tin cho một số lượng nơrôn nhỏ hơn sau xináp thì đó là sự hội tụ (convergence).
- Thông tin không phải lúc nào cũng một chiều từ nơrôn trước xináp đến nơrôn sau
xináp . Có xináp mà nơrôn cả hai phía đều phóng thích chất TGTK và chúng tác động
lên các nơrôn đối diện.
- Hoạt động cuae xináp có thể được điều hòa theo kiểu tăng cường hay ức chế. Những
thay đổi này thường ngắn hạn nhưng cũng có thể dài hạn.
Xináp là nơi dễ bị tổn thương của quá trình thông tin trong hệ thần kinh. Có một số bệnh
liên quan đến sự dẫn truyền tại xináp: bệnh Parkinson, tâm thần phân liệt, trầm cảm,
nhược cơ.