神经递质

一种化学物质,从突触前神经末梢分泌到突触间隙中,并对突触后末梢起刺激作用。

神经元释放的一种化学物质,对细胞靶点起刺激作用。

“神经递质”是一个术语,现在不仅被神经科学家使用,也被通俗科学专栏的非专业人士引用。然而,这个概念和术语在一个世纪前还不存在。当时人们认为神经和神经肌肉之间的交流总是电性的(“突触”)。Elliott(1904)第一个明确提出肾上腺素这种化学物质是从交感神经末梢释放出来,作用于其肌肉靶点的. 但故事其实开始得更早。1877年,欧·博伊斯·雷蒙德(ou Bois Reymond)提出了神经可能释放一种化学物质与其他细胞进行通信的想法(Dale 1938年引用)。英国医生乔治·奥利弗(GeorgeOliver)提供了最早的证据线索,他利用业余时间发明了临床仪器,并对自己的家人进行了测试(Dale 1948)。其中一种仪器设计用于测量皮肤下动脉的厚度。奥利弗(多么可怕)把各种动物腺体的提取物注射到他年幼的儿子身上。他用他的新仪器观察到肾上腺改变了动脉的直径。他急忙向伦敦的谢弗教授讲述了这个故事,谢弗教授正在对狗进行血压实验。他们一起复制了这个实验,这次没有奥利弗的儿子,他的名字不知何故没有进入科学文献(奥利弗和谢弗1894)。这导致了该提取物的一些生理效应的鉴定,后来被称为“肾上腺素”。Lewandowsky、Langley和其他人随后描述了肾上腺素的其他生理特性(例如Langley 1905)。这就是埃利奥特提出肾上腺素将信息从神经传递到肌肉的背景。

肾上腺素确实是第一种被提议作为递质的物质,但从活组织中分离出的第一种递质物质是“乙酰胆碱”(Loewi 1936;Dale 1954)。由化学家合成并从黑麦真菌(麦角菌)中提取,乙酰胆碱被发现是一种有效的心脏阻断剂。最终在神经系统中鉴定乙酰胆碱的实验始于“状态依赖记忆”的实例。关键实验之外的奥托·洛伊(OttoLoewi)是一个睡不着的人。一天晚上,他突然醒来,想到如果迷走神经释放出一种化学物质来抑制心脏,这种物质可能扩散到与心脏接触的溶液中,然后转移到抑制另一个心脏。他在一张纸上潦草地写下了实验计划,然后又睡着了。唉,第二天早上,他无法辨认自己的涂鸦。他花了一整天的时间试图理解他写的东西,但没有成功。第二天晚上,他又醒了过来,对实验计划记忆犹新。关于后来实际发生的事情,有两个版本(Cannon1934;Finger 2000)。在更浪漫的版本中,显然符合电影剧本,Loewi半夜冲进实验室进行实验。在第二个更普通的版本中,他详细描述了自己的想法,然后再次入睡。无论如何,第二天实验就完成了。Loewi拿了两个青蛙,取出它们的心脏,将它们分别放在盐溶液中。他将迷走神经的末端留在一个心脏上,但将其从另一个心脏上移除。然后,他刺激第一个心脏上的迷走神经,收集等份的沐浴液,并将其转移到含有第二个心脏的腔室中。失去神经支配的心脏减慢了速度。这意味着迷走神经的刺激会分泌一种化合物到溶液中,这种化合物能够在没有神经的情况下控制心脏。经过大量的额外研究,这种化合物最初被称为迷走神经物质(Vagusstoff),被鉴定为乙酰胆碱。据说,自从那次发现以来,洛伊对梦产生了浓厚的兴趣(Finger 2000)。但这是另一个故事。

“神经递质的经典观点见上述定义1:一种从突触前释放到突触后终端的物质,在那里触发一系列事件,导致兴奋(兴奋性神经递质)或抑制(抑制性神经递质). 这是一种点对点或一对一的单向通信。随着时间的推移,“神经传递”的概念得到了扩展。首先,发现神经递质分子可以作用于释放它们的同一神经元,通常是调节递质的释放(Powis和Bunn 1995年评论)。这仍然是一对一的交流,但细胞靶点也是信号的来源,即突触前而不是突触后终端。其次,研究发现,在没有直接突触接触的情况下,神经递质可以通过扩散作用于远处的靶点。这种一对多通信被称为“体积传输”(Zoli等人,1999年)。这与“神经调节”的概念尤其相关(见下文)。第三,发现一些在神经元之间传递信息的化合物,如一氧化氮气体(NO、Zhang和Snyder 1995),不是通过特定的突触位点释放出来与膜受体结合,而是从膜外扩散到相邻细胞,与细胞内受体相互作用。这是一对一或一对少的通信。此外,这些化合物将信息从突触后传递到突触前终末,这与神经传递的传统观点相反;因此,他们被称为“逆行信使”(如图42b,第150页)。最后,神经递质也作用于神经胶质细胞并由其释放,尽管迄今为止对这一主题知之甚少(Araque et al.1999)。1上述更全面的定义2适应了所有这些传输模式。

我们目前对许多递质物质都很熟悉,即使是最简单的神经系统也含有数量惊人的递质(Brownlee和Fairweather 1999)。经典的递质是小分子,如乙酰胆碱或“谷氨酸盐”。大约有10种被鉴定出来,其中大部分是氨基酸(氨基酸的组成部分蛋白质)或其衍生物(乙酰胆碱除外)。除此之外,我们还应添加数量更多的神经活性肽(Cooper等人,1996年)。内源性阿片类药物只是一个例子。除此之外,我们还应添加“非经典”递质,如气体和小脂质分子(Medina和Izquierdo 1995;Zhang和Snyder 1995)。在我们讨论的这一点上,还有两点值得注意。首先,我们如何判断一种化合物是否是神经递质?已多次尝试确定相关的“标准”(如Werman 1966)。这些标准不仅必须符合化学传递的经典观点(定义1),而且必须符合更现代的观点(定义2). 唯一通用的标准可能是神经元的释放和对靶细胞的刺激作用。当然,必须合成发射器,然后将其降级或从其作用位置移除,但这些功能不一定分别由源细胞和目标细胞执行。

另一点是“神经递质”和“神经调节剂”之间的区别(Kaczmarek和Levitan 1987;Harris Warrick和Marder 1991;Lopez和Brown 1992;Katz和Frost 1996)。传统上,当使用这种区别时,“神经传递素”一词保留给那些以一对一模式在一个神经元和另一个神经元之间传递快速信息的刺激物(上述定义1)。它们通过直接门控靶神经元中的“离子通道”(“离子型”受体”)发挥作用。相反,“神经调节剂”改变神经元对神经递质和其他刺激的反应能力,通常通过间接调节离子通道复合物,例如,通过“代谢型”受体,其下游的“细胞内信号转导级联和”蛋白激酶。神经调节剂改变神经元的固有特性,影响其兴奋性和从噪声中提取信号的能力,从而对传入信息进行选通、重标度和偏置。这丰富了电路的计算和表征能力,而且,在细胞“水平”参数上编码,如“注意力”、上下文和内部状态(例如,Hasselmo 1995;Shulz et al.2000)。然而,在文献中,显然在现实生活中,神经递质和神经调节剂之间的区别并不严格。例如,甘氨酸是否作用于“谷氨酰胺-gic N-甲基-o-天冬氨酸受体”的调节位点,调制器或发射机?或者,大多数作者将NO视为发射机,但它不限于一对一通信模式,也不直接对信道进行选通。因此,将发射器物质的类型视为整个光谱的组成部分是有用的,从快速作用的真正发射器到缓慢作用的扩散真正调制器。

在记忆研究的背景下,我们应该注意到,神经递质和神经调节剂是分子刺激物,它们在协同活动中向目标神经元和回路传递有关“感知、激活”内部表征和内源性大脑状态的信息(例如,Hasselmo 1995;McGaugh和Cahill 1997;Arnsten 1998;Fellous 1999)。因此,它们与编码相关表示的电路操作中的“获取和”检索阶段特别相关。在任何给定的时间点到达突触的神经递质和神经调节剂的特定组合对于确定突触是否会因体验而改变以及如果会,持续多长时间至关重要(例如,“巧合检测”,长时程增强)。但发射机本身的作用是暂时的。即使在电路中记忆信息的保留被认为是基于发射器释放的调节的情况下(例如“海兔”),发射器分子长时间不储存信息;其可用性的持续变化是其他细胞成分(如通道、受体或细胞骨架元素和递质释放机制)持续变化的结果。

选定关联:乙酰胆碱、获得、谷氨酸、受体、突触

1Glia(希腊语中表示“胶水”)或神经胶质是一个通用术语,指神经系统中的多种类型的非神经细胞,它们在提供适当的微环境以及为神经元功能提供代谢和功能支持方面发挥着多种作用。不应排除胶质细胞在大脑中起计算作用的可能性。另请参见*synapse。

继续阅读此处:观察学习

这篇文章有用吗?

0 0