หลักการของ Dale: มันคืออะไรและพูดอะไรเกี่ยวกับเซลล์ประสาท

หลักการของ Dale เป็นกฎทั่วไป ซึ่งระบุว่าเซลล์ประสาทปล่อยสารสื่อประสาทหรือกลุ่มสารสื่อประสาทเดียวกันที่จุดเชื่อมต่อซินแนปติกทั้งหมด แต่สิ่งที่เป็นจริงเกี่ยวกับมัน? ประสาทวิทยาศาสตร์ในปัจจุบันได้หักล้างหลักการนี้บางส่วนหรือทั้งหมดหรือไม่?

ในบทความนี้ เราจะอธิบายว่าหลักการ Dale คืออะไร และความถูกต้องในปัจจุบันคืออะไร ปรากฏการณ์การส่งผ่านร่วมประกอบด้วยอะไรบ้าง และตัวอย่าง

• บทความที่เกี่ยวข้อง: "สารสื่อประสาทคืออะไรและทำหน้าที่อะไรในสมองของเรา?"

หลักการของ Dale คืออะไร?

หลักการของ Dale หรือกฎของ Dale ตั้งชื่อตาม Henry H. นักสรีรวิทยาชาวอังกฤษ Dale ได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาและการแพทย์ในปี พ.ศ. 2479 จากการค้นพบเกี่ยวกับการส่งกระแสประสาท ยืนยันว่า เซลล์ประสาทปล่อยสารสื่อประสาทตัวเดียวกัน (หรือกลุ่มของสารสื่อประสาท) ที่จุดเชื่อมต่อซินแนปติกทั้งหมด.

หลักการนี้ถูกตั้งสมมติฐานในขั้นต้นด้วยความคลุมเครือบางประการ นักวิทยาศาสตร์บางคน รวมทั้งจอห์น ซี. Eccles ตีความดังนี้: "เซลล์ประสาทปล่อยสารสื่อประสาทกลุ่มเดียวกันที่ไซแนปส์ทั้งหมด"; ในขณะที่คนอื่นตีความข้อความเดิมในลักษณะอื่น: "เซลล์ประสาทปล่อยสารสื่อประสาทเพียงตัวเดียวที่ไซแนปส์ทั้งหมด"

อย่างที่เห็น ดูเหมือนจะมีหลักการของ Dale อยู่สองเวอร์ชันที่กล่าวถึงสิ่งที่คล้ายกัน แต่มีความแตกต่างเล็กน้อย ในขณะนั้น รู้จักสารสื่อประสาทเพียงสองตัวคือ อะเซทิลโคลีน และ นอร์อิพิเนฟริน (ซึ่งในเวลานั้นเชื่อว่าเป็นอะดรีนาลีน); และความเป็นไปได้ที่เซลล์ประสาทจะปล่อยเซลล์ประสาทมากกว่าหนึ่งเซลล์ที่ไซแนปส์เดียวนั้นไม่ได้ถูกพิจารณาเลย

ความคลุมเครือที่เกิดขึ้นจากสมมติฐานดั้งเดิมของ Dale ทำให้เกิดความสับสนเกี่ยวกับความหมายของหลักการที่ตั้งขึ้นใหม่ ในระยะสั้น มันถูกตีความผิดเนื่องจากถือว่าเป็นการปฏิเสธความเป็นไปได้ที่เซลล์ประสาทจะปล่อยสารสื่อประสาทมากกว่าหนึ่งตัว

อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบันมีความเป็นไปได้ที่จะตรวจสอบได้ว่าหลักการของ Dale ซึ่งก็คือสมมติฐานที่ว่าเซลล์ประสาทปล่อยสารสื่อประสาทเพียงตัวเดียวในไซแนปส์ทั้งหมดนั้นเป็นเท็จ มันถูกจัดตั้งขึ้น ข้อเท็จจริงทางวิทยาศาสตร์ที่ว่าเซลล์ประสาทจำนวนมากปล่อยสารเคมีมากกว่าหนึ่งตัวปรากฏการณ์ที่เรียกว่า cotransmission ซึ่งเราจะพูดถึงต่อไป

• คุณอาจจะสนใจ: "Synaptic Gap คืออะไรและทำงานอย่างไร"

ปรากฏการณ์ของการส่งผ่านร่วม

เป็นเวลาหลายปีที่ความเข้าใจของชุมชนวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับกลไกของสารสื่อประสาทอยู่ภายใต้การควบคุม ต่อกฎหรือหลักการของ Dale ซึ่งตามที่เราได้ให้ความเห็นไว้ โดยตั้งสมมติฐานว่าแนวคิดที่ว่าเซลล์ประสาทจะปล่อยเซลล์ประสาทออกมาเพียงเซลล์เดียว สารสื่อประสาท อย่างไรก็ตาม ตั้งแต่ทศวรรษ 1970 เป็นต้นมา แนวความคิดและการวิจัยแนวใหม่ได้ตั้งคำถามกับแนวคิดเหล่านี้

แนวคิดของการส่งสัญญาณร่วมเริ่มใช้ในช่วงกลางทศวรรษที่ 70 โดย Geoffrey Burnstock นักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ. แนวคิดนี้นำเสนอแนวคิดที่ว่าเซลล์ประสาทแต่ละเซลล์ทั้งในระบบประสาทส่วนกลางและใน อุปกรณ์ต่อพ่วงบรรจุและสามารถปล่อยสารจำนวนมากและหลากหลายที่สามารถมีอิทธิพลต่อเซลล์ จุดมุ่งหมาย.

ดังนั้น cotransmission หมายถึง การปล่อยสารสื่อประสาท สารปรับสื่อประสาท และสารต่างๆ จากเซลล์ประสาทเซลล์เดียวซึ่งช่วยให้เกิดผลกระทบที่ซับซ้อนมากขึ้นต่อตัวรับโพสต์ซินแนปติก และด้วยวิธีนี้ ทำให้เกิดการสื่อสารที่ซับซ้อนกว่าการสื่อสารที่เกิดขึ้นในการส่งสัญญาณปกติ

ทุกวันนี้ เราทราบดีว่า ตรงกันข้ามกับหลักการของ Dale ที่ตั้งไว้ ไม่ใช่เรื่องผิดปกติที่เซลล์ประสาทจะปล่อยสารสื่อประสาทร่วมกับสารอื่นๆ (cotransmitters) เช่น ATP (แหล่งพลังงานและสารสื่อประสาทที่สำคัญของระบบประสาท) ไนตริกออกไซด์ หรือ นิวโรเปปไทด์ (โปรตีนขนาดจิ๋วของ ดำเนินการอย่างรวดเร็ว)

มีตัวอย่างมากมายของการส่งสัญญาณร่วมทางประสาท ในระบบประสาทซิมพาเทติก ATP จะถูกปล่อยออกมาร่วมกับนอร์อิพิเนฟรินและสารสื่อประสาททั้งสองออกแรงกระทำโดยกระตุ้นตัวรับบางตัว ซึ่งจบลงที่การแสดงออกในเซลล์กล้ามเนื้อเรียบ ด้วยวิธีนี้ ATP มีส่วนร่วมในการหดตัวของกล้ามเนื้อเหล่านี้

ในเส้นประสาทพาราซิมพาเทติก เราสามารถพบตัวอย่างการถ่ายทอดร่วมได้เช่นกัน Acetylcholine, vasoactive intestinal polypeptide (VIP), ATP และ nitric oxide เป็นตัวส่งสัญญาณร่วมที่สังเคราะห์และปล่อยออกมาจากเส้นประสาทชนิดนี้ ตัวอย่างเช่น ไนตริกออกไซด์ทำหน้าที่เป็นสื่อกลางหลักของการขยายหลอดเลือดของระบบประสาทในหลอดเลือด เซลล์สมองในขณะที่วีไอพีมีบทบาทสำคัญในการขยายหลอดเลือดของระบบประสาทใน ตับอ่อน.

ศึกษากลไกการส่งสัญญาณร่วมกัน: Aplysia

เมื่อเอาชนะหลักการของเดลได้แล้ว การศึกษาผลกระทบของการส่งสัญญาณร่วมต่อกิจกรรมของวงจรประสาท ได้รับการวิเคราะห์อย่างละเอียดในระบบของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง เช่น Aplysia. ด้วยการใช้เทคนิคอิเล็กโทรสรีรวิทยา การทำงานของสารส่งสัญญาณร่วมในเซลล์ประสาทที่ระบุทางสรีรวิทยาในวงจรเซลล์ประสาทที่กำหนดไว้อย่างดีได้รับการระบุและกำหนด

วงจรการให้อาหาร Aplysia ได้ให้ข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญเกี่ยวกับบทบาทนี้ หน้าที่ของการส่งผ่านร่วมและวิธีการส่งสารร่วม เช่น เปปไทด์คาร์ดิโอแอคทีฟและ ไมโอโมดูลิน สามารถปรับการหดตัวของกล้ามเนื้อ เกิดขึ้นจากสารสื่อประสาทอื่น เช่น อะซิติลโคลีน ซึ่งถูกปล่อยออกมาจากเซลล์ประสาทสั่งการบนกล้ามเนื้อที่มีหน้าที่ควบคุมพฤติกรรมการกินของสัตว์

Aplysia สามารถสร้างพฤติกรรมการกินอาหารที่เป็นปรปักษ์กันได้ 2 แบบ ได้แก่ การกลืนกินและการขับออก การกระตุ้นเซลล์ประสาท CBI-2 ซ้ำๆ จะกระตุ้นตัวสร้างรูปแบบส่วนกลางของ การให้อาหารในปมประสาทกระพุ้งแก้มด้วยวิธีนี้จะสร้างโปรแกรมการย่อยอาหารที่มีความก้าวหน้า อาหาร.

การขับออกจะกระตุ้นโดยการกระตุ้นซ้ำๆ ของเส้นประสาทหลอดอาหาร ซึ่งทำให้เกิด ศักยภาพระยะสั้นของการส่งผ่านซินแนปติกระหว่างเซลล์ประสาท B20 และเซลล์ประสาทสั่งการ B8. B20 จะมีสารสื่อประสาทเช่น GABA และ dopamine เป็นตัวส่งสัญญาณร่วม

โดพามีนในกรณีนี้จะทำหน้าที่เป็นเครื่องส่งสัญญาณกระตุ้นอย่างรวดเร็วโดยออกฤทธิ์ต่อตัวรับที่คล้ายกับ 5-HT3 ในส่วนของกาบานั้นจะไม่มีผลกระทบโดยตรงต่อประสาทเหล่านี้ แต่สามารถกระตุ้น การตอบสนองของโดปามีนโดยออกฤทธิ์ต่อตัวรับ GABA b และกระตุ้นการทำงานของโปรตีนไคเนส ค.

อย่างหลังเป็นตัวอย่างที่เครื่องส่งสัญญาณ "ทั่วไป" (เช่น GABA) จะทำให้เกิดเอฟเฟกต์การมอดูเลต และเครื่องส่งสัญญาณ "มอดูเลต" (โดปามีน) จะออกแรงเอฟเฟกต์แบบเดิม ผลกระทบของ GABA นี้ถือเป็นตัวอย่างหนึ่งของการมอดูเลตภายในโดยตัวส่งสัญญาณร่วม เนื่องจากมันมอดูเลตวงจรที่มันเป็นเจ้าของ

การอ้างอิงบรรณานุกรม:

• เบิร์นสต็อค, จี. (1976). เซลล์ประสาทบางตัวปล่อยตัวส่งสัญญาณมากกว่าหนึ่งตัวหรือไม่? ประสาทวิทยาศาสตร์, 1(4), 239-248.
• ออสบอร์น, เอ็น. เลขที่. (1979). หลักการของ Dale ถูกต้องหรือไม่? แนวโน้มในประสาทวิทยาศาสตร์, 2, 73-75.
• Strata, P. และ Harvey, R. (1999). หลักการของเดล แถลงการณ์การวิจัยสมอง, 50(5-6), 349-350
• วิลิม, เอฟ. ส., ครอป, อี. ค. ราคา ง. A., Kupfermann, I. และ Weiss, K. ร. (1996). การเปิดตัวสารส่งสัญญาณร่วมเปปไทด์ใน Aplysia: กฎข้อบังคับและความหมายเชิงหน้าที่ วารสารประสาทวิทยาศาสตร์, 16(24), 8105-8114.