Zenuwcellen en voortgeleiding van impulsen

Pijn is vaak heel erg vervelend. Wat is pijn precies en hoe voel je het? Een interessante vraag dat in dit artikel centraal staat. Het is een ingewikkeld proces, maar waar al veel over bekend is. Dit artikel behandelt de basis van de impulsvoortgeleiding. Dit is het transport van de gegevens over de pijn door het lichaam.

Wat is pijn

Pijn is een onaangename gevoelsgewaarwording door prikkels die aangeven dat weefsels zijn beschadigd of beschadigd dreigen te worden. Hierna volgt een aantal gedragingen die de weefsels probeert te beschermen. Deze bescherming kan bestaan uit:

• Reflex (terugtrekken), lees hier het artikel over reflexen.
• Immobilisatie
• Vermijden van hiernieuwd contact met de prikkel

Hoe voel je pijn

Pijngewaarwording gebeurt in een aantal stappen:

• Transductie
• Transmissie
• Modulatie van de pijn
• Perceptie

Transmissie van de pijn is in feite het voortgeleiden van elektrische stimuli in het zenuwstelsel (van de perifere zenuwbanen tot de projectie op de cortex in de hersenen). Hieronder staat beschreven hoe de transmissie in zijn werk gaat.

Zenuwcellen en synapsen

Zenuwuitlopers (axonen) van vrijwel alle zenuwcellen (schakel-, motorische- en sensorischezenuwcellen) eindigen in een groot aantal synapsen. Synapsen zitten tegen dendrieten (het deel dat impulsen levert richting de kern van de zenuwcel) van de volgende zenuwcellen in het netwerk. De wand van een axon en van de synaps is de celmembraan. Binnen in de synaps en de axon zit cytoplasma. Buiten de axon en de synaps zit weefselvloeistof. In het cytoplasma en de weefselvloeistof zitten positieve en negatieve ionen opgelost. In rust is de hoeveelheid positieve ionen buiten de membranen groter dan in het cytoplasma. Hierdoor onstaat een potentiaalverschil. Deze kan worden gemeten en zou een waarde van -70mV aangeven.

Impulsen

Zodra er een impuls aankomt in de synaps, volgt er een ingewikkelde reeks processen. Allereerst verandert er door de actiepotentiaal de doorlaatbaarheid van Calcium-ionen door het membraan in de axon. Hierdoor stromen Calcium-ionen de axon in. Vervolgens vloeien de membranen van een blaasje met een boodschapperstofje (neurotransmitter) samen met het presynaptische membraan (het membraan aan het einde van een axon). Hierdoor komen neurotransmitters vrij in de synapsspleet (dit heet exocytose).

De neurotransmitters gaan naar het membraan van de dendriet (een volgende zenuwcel), dit wordt het postsynaptische membraan genoemd. De neurotransmitters binden aan de receptoreiwitten in het membraan.

Neurotransmitters en excitatie

Eiwitkanalen in het membraan die Natrium-ionen kunnen doorlaten gaan open. De Natrium gaat via het membraan naar binnen. De binnenkant van dit postsynaptisch membraan wordt positief ten opzichte van de buitenkant. Dit effect wordt excitatie genoemd (= aansporing). Dit neurotransmitter zorgt dus voor een stimulerend effect (exiterend). Het zorgt dus voor een afname van het potentiaalverschil (depolarisatie). Er ontstaat een nieuw actiepotentiaal in de zenuwcel van de dendriet als de meerderheid van de duizenden synapsen die aan hem vastzitten exciterende neurotransmitters afgeven. De synapsen van één zenuwcel kunnen namelijk maar één soort neurotransmitter maken.

Postsynaptisch membraan

Andere neurotransmitter hebben het tegengestelde effect. Ze zorgen ervoor dat eiwitkanaaltjes in het postsynaptisch membraan Kalium-ionen kunnen doorlaten. De Kalium-poorten gaan open, zodat de Kalium-ionen de dendriet uit gaan. Negatief geladen ionen blijven in de dendriet. De buitenkant van het postsynaptisch membraan wordt zo meer positief ten opzichte van de binnenkant. Dit effect wordt inhibitatie (= remming) genoemd. Dit neurotransmitter zorgt dus voor een remmend effect (inhiberend). Het zorgt dus voor een toename van het potentiaalverschil (repolarisatie, wordt minder negatief).

Afbraak door enzymen

Vervolgens worden door enzymen de neurotransmitters afgebroken, zodat de ionkanalen sluiten. De Kalium en Natrium ionen worden door K/Na-pompen weer in het membraan terug gepompt. In de volgende zenuwcel ontstaat een actiepotentiaal als er meer stimulerende dan remmende neurotransmitters vrijkomen uit de synapsen van verschillende neuronen die met de zenuwcel in verbinding staan.

Op middelbare scholen wordt vaak onderwezen dat een actiepotentiaal wordt veroorzaakt door een heleboel ionen (natrium en kalium) die naar binnen en naar buiten stromen door het membraan. In werkelijkheid wordt een verandering in het potentiaalverschil over het membraan al door een beperkt aantal ionen veroorzaakt.