Dendriitit – neuronin vastaanottavat haarat, synapsit ja toimintapotentiaalit

Tutustu dendriittien, synapsien ja toimintapotentiaalien toimintaan — selkeä ja ytimekäs selitys siitä, miten neuronit vastaanottavat ja välittävät signaaleja aivoissa.

Dendriitit ovat solun runkoon ulottuvia haaroja, jotka vastaanottavat sähköisiä ja kemiallisia signaaleja muilta soluista. Ne ovat keskeinen osa neuronien tiedon vastaanotto- ja käsittelyjärjestelmää: signaalit kulkeutuvat dendriiteistä solurunkoon (tai soma) ja edelleen tarvittaessa eteenpäin.

Yhdellä hermosolulla voi olla satoja dendriittejä, kun taas aksoni on tyypillisesti vain yksi (aksoni). Dendriitit tuovat signaaleja somaattiseen soluun, ja aksoni vie käsitellyn signaalin solun somaasta seuraaviin kohteisiin, kuten toiseen neuroniin tai lihassäikeeseen.

Miten dendriitit vastaanottavat signaaleja

Dendriitit muodostavat vastaanottopintoja, joihin toisten solujen aksonit usein liittyvät synapsissa. Synapsissa aksonin päähän saapuvat sähköiset impulssit aiheuttavat välittäjäaineiksi kutsuttujen kemikaalien vapautumisen. Nämä kemikaalit sitoutuvat dendriitin pinnassa oleviin reseptoreihin ja avauttavat tai sulkevat ionikanavia, jolloin ionit virtaavat solukalvon läpi.

• Ionien liike (esim. Na+, K+, Ca2+) muuttaa solukalvon jännite-eroja ja synnyttää paikallisia jännitepoikkeamia.
• Paikalliset muutokset leviävät dendriitissä kohti solukroppaa, mutta ne heikkenevät etäisyyden kasvaessa (passiivinen leviäminen).
• Dendriitit voivat myös sisältää aktiivisia ionikanavia, jotka vahvistavat signaalia ja mahdollistavat pitkän matkan sähköisen viestin kulun.

Synaptinen integraatio: summaatio ja päätös toimintapotentiaalista

Kun dendriitit saavat samanaikaisesti useita signaaleja, solun somaattinen jännite muodostuu kaikkien näiden vaikutusten yhteenlaskuna. Tämä synaptinen integraatio tapahtuu kahdella pääasiallisella tavalla:

• Spatiaalinen summaatio: useiden synapsien samanaikainen aktiivisuus eri kohdissa dendriittiarborisaatiota kertautuu.
• Ajallinen summaatio: yhden synapsin toistuvat impulssit lähestyen toisiaan voivat kasata vaikutusta.

Jos summautuneet muutokset saavuttavat kynnysarvon, ne käynnistävät ketjureaktion, eli voimakkaan sähköisen purkauksen toimintapotentiaaliksi kutsutun tapahtuman muodossa. Toimintapotentiaali syntyy yleensä aksonin juuresta (axon hillock / initial segment) ja kulkee aksonia pitkin seuraavaan synapsiin.

Synapsien laatu: kiihdyttävät ja estävät vaikutukset

Synapsit voivat olla eksitatorisia (kiihdyttäviä), esimerkiksi glutamaattia välittäjänä käyttäviä, jolloin ne aiheuttavat depolarisaatiota, tai inhibitorisia, esimerkiksi GABAa-välitteisiä, jotka hyperpolarisoivat solua ja vähentävät toimintapotentiaalin todennäköisyyttä. Lisäksi synapseissa on sekä ionotrooppisia reseptoreita (nopea vaikutus) että metabotrooppisia reseptoreita (hitaampi, säätelyä tuottava vaikutus).

Dendriittien rakenne ja muovautuvuus

Dendriitit ovat monimutkaisia haaroja, joiden pinnalla voi olla pieniä ulokkeita, dendriittipisteitä (spineja). Spineissä tapahtuu suuri osa eksitatorisista synapseista ja niiden muoto ja lukumäärä muuttuvat oppimisen ja muistin yhteydessä. Tällainen muovautuvuus näkyy esimerkiksi long-term potentiation (LTP) -ilmiössä, jossa synapsin tehon pitkäaikainen vahvistuminen perustuu molekyylimuutoksiin postsynaptisessa solussa.

Solun sisäinen tuki ja kehitys

Dendriittien kasvua, muotoa ja toiminnan ylläpitoa tuetaan solun sisäisellä tukirakenteella (mikrotubulukset, aktiinifilamentit) sekä ympäröivien gliasolujen tarjoamalla ravinnolla ja neurotransmitterien palautuksella. Eri hermosolutyypeillä on erilaiset dendriittiarborisaatiot: esimerkiksi toisen asteen haarautumista ja tiheitä spinejä esiintyy runsaasti kortikaalisissa pyramidaalisoluissa.

Merkitys terveydessä ja sairauksissa

Dendriittien toimintahäiriöt liittyvät moniin neurologisiin ja psykiatrisiin tiloihin, kuten Alzheimerin tautiin, autismin kirjoon ja skitsofreniaan — muutokset spinen tiheydessä ja synaptisessa toiminnassa voivat heikentää tiedonkäsittelyä. Myös ionikanavien mutaatiot voivat muuttaa dendriittien sähköisiä ominaisuuksia.

Uusiutuminen ja hermosolujen jakautuminen

Täysin erilaistuneet neuronit eivät yleensä jakaudu, ja monet niistä säilyvät koko eläimen eliniän. Aikuisten aivoissa kuitenkin esiintyy paikallista neurogeneesiä: tietyt aivoalueet sisältävät kantasoluja, jotka voivat tuottaa uusia toimivia hermosoluja koko elämän ajan. Tämä uusiutuminen on alue- ja laji­kohtaisesti vaihtelevaa ja sillä on merkitystä esimerkiksi oppimisessa ja aivovamman jälkeisessä toipumisessa.

Yhteenvetona: dendriitit eivät ole pelkästään sähköisten signaalien vastaanottimia, vaan dynaamisia rakenteita, jotka integroivat, muokkaavat ja säätelevät aivojen tiedonkäsittelyä. Niiden rakenne, ionikanavien jakautuminen ja synaptinen muovautuvuus ovat kaikki avainasemassa hermoverkon toiminnassa.

Kysymyksiä ja vastauksia

Q: Mitä ovat dendriitit?

K: Minne signaalit menevät sen jälkeen, kun ne ovat tulleet dendriitteihin?

K: Kuinka monta aksonia solulla voi olla?

K: Mitä dendriitit kuljettavat muista hermosoluista soma-ytimeen?

K: Mikä on synapsi?

K: Mikä laukaisee välittäjäaineiden vapautumisen?

K: Mitä tapahtuu, jos dendriitit saavat paljon signaaleja aksoneilta?

Hae kirjaimella