脑化学物质

2024年11月13日 | 阅读 8 分钟

人体无法在没有称为神经递质的化学信使的情况下正常运作。它们负责将化学“信息”从一个神经元(神经细胞)传输到下一个目标细胞。下一个目标细胞可能是腺体、肌肉或另一个神经细胞。

Brain Chemicals

人体内的神经系统是一个巨大的神经细胞网络,它们在神经细胞和目标细胞之间传递电脉冲。神经系统调节器官的运作以及从智力到肌肉的一切。换句话说,神经在一切思考、感受和行动中都起着作用。人神经细胞从人体各个部位传输和接收数据。身体必须不断获得反馈才能发挥最佳状态。

神经和神经递质有助于控制哪些身体机能?

神经系统负责许多身体过程,包括:

  • 血压和心跳
  • 呼吸
  • 肌肉运动
  • 情感、记忆、学习和思维
  • 衰老、康复和睡眠
  • 对压力的反应
  • 激素控制
  • 消化、饥饿或口渴感
  • 对一个人看到、听到、感觉、触摸和品尝的反应称为感觉。

神经递质如何工作?

人体内有数十亿个神经细胞。通常,神经细胞有三个组成部分:

  • 细胞体 - 细胞体负责神经递质的产生和维持神经细胞的功能。
  • 轴突 - 轴突沿着神经细胞传输电信号到轴突末梢。
  • 轴突末梢 - 神经递质在此处用于将电信号转换为化学信号,以与下一个神经细胞群、肌肉细胞或器官相互作用。

轴突末梢是神经元中含有神经递质的区域。它们储存在突触囊泡中,这些囊泡具有薄壁。每个囊泡可以容纳数千个神经递质分子。当一个电信号沿着神经细胞传输时,信号的电荷会引起神经递质囊泡与神经细胞膜在细胞边缘融合。然后,神经递质从轴突末梢释放到两个神经细胞和下一个目标细胞(另一个神经细胞、肌肉细胞或腺体)之间的空间中,在那里它们传递信息。

神经递质通过这个区域(称为突触间隙)传输信息,该区域的宽度小于 40 纳米(nm)(相比之下,人类头发的宽度约为 75,000 nm)。每种类型的神经递质都会与目标细胞上的特定受体结合,这类似于只有适合其设计的锁才能打开的钥匙。结合后,神经递质会引起目标细胞发生变化或采取行动,例如向另一个神经细胞发送电信号、收缩肌肉或从腺体细胞释放激素。

神经递质向目标细胞传达什么行为或改变?

根据具体的神经递质,神经递质可以在其信息中传达三种不同的作用。

  • 兴奋性 - 引起兴奋的神经递质会“兴奋”神经元,然后该神经元会“发放信息”,从而继续将信号传递给下一个细胞。谷氨酸、肾上腺素和去甲肾上腺素等神经递质是兴奋性神经递质的例子。
  • 抑制性 - 起抑制作用的神经递质会阻止化学信息的进一步传递。抑制性神经递质包括甘氨酸、血清素和γ-氨基丁酸(GABA)。
  • 调节性 - 起抑制作用的神经递质会阻止化学信息的进一步传递。抑制性神经递质包括甘氨酸、血清素和γ-氨基丁酸(GABA)。

神经递质传递信息后会发生什么?

神经递质在传递信息后必须从突触间隙(神经细胞和下一个目标细胞之间的区域)中清除其分子。

它们通过三种方式实现这一点:

  • 消失(扩散过程)。
  • 被产生它们的神经细胞重新摄取并再次利用(称为再摄取过程)。
  • 被突触内的酶降解(称为降解过程),这样它就无法被识别或附着到受体细胞上。

有多少种不同类型的神经递质?

已知有至少 100 种神经递质,可能还有更多尚未被发现。根据它们的化学成分,它们可以分为几类。以下是一些较知名的类型、神经递质示例及其功能:

氨基酸类神经递质

这些神经递质参与了人体神经系统的大部分功能。

  • 谷氨酸 - 它是人体大脑中最普遍的神经递质。它对于推理、学习和记忆等认知过程至关重要。癫痫发作、痴呆症、帕金森病和阿尔茨海默病都与异常的谷氨酸水平有关。
  • γ-氨基丁酸 (GABA) - GABA 是人体神经系统中最普遍的抑制性神经递质,尤其在大脑中。它控制大脑活动,以防止出现与紧张、刺激、注意力、睡眠、癫痫发作和抑郁相关的问题。
  • 甘氨酸 - 甘氨酸是人体脊髓中最普遍的抑制性神经递质。甘氨酸调节新陈代谢、疼痛传递和听觉处理。

单胺类神经递质

这些神经递质在人体神经系统,尤其是在大脑中,起着广泛的作用。单胺类神经递质控制意识、认知、注意力以及情绪。许多神经系统疾病与单胺类神经递质异常有关,许多常用的药物也对这些神经递质有影响。

  • 血清素 - 血清素是一种抑制性神经递质。血清素在疼痛、焦虑、食欲、性欲和情绪的调节中起作用。季节性情感障碍、焦虑、抑郁、纤维肌痛和慢性疼痛等疾病与血清素失衡有关。选择性血清素再摄取抑制剂(SSRIs)和血清素-去甲肾上腺素再摄取抑制剂(SNRIs)是控制血清素并治疗各种疾病的药物。
  • 组胺 - 组胺控制着多种身体过程,包括动机、饮食习惯和警觉性。哮喘、支气管痉挛、黏膜水肿和多发性硬化症都与组胺有关。
  • 多巴胺 - 多巴胺参与人体奖励系统,并负责愉悦感、唤醒度和学习。此外,多巴胺还有助于动机、注意力、记忆、睡眠和情绪。帕金森病、精神分裂症、双相情感障碍、不宁腿综合征和注意缺陷多动障碍 (ADHD) 是与多巴胺系统功能障碍相关的疾病。可卡因、冰毒和安非他明等一些极易上瘾的物质会影响多巴胺系统。
  • 肾上腺素 - 人体应对压力和焦虑的所谓“战或逃反应”是两种激素的组合,即去甲肾上腺素(见下文)和肾上腺素(俗称肾上腺素)。为了对各种刺激做出反应或采取行动,这些神经递质会提高注意力和专注力,同时加速心率、呼吸、血压、血糖以及流向人体肌肉的血液。过量的肾上腺素可能导致高血压、糖尿病、心脏病和其他健康问题。肾上腺素是一种用于治疗心脏骤停、过敏反应、哮喘发作和严重感染的药物。
  • 去甲肾上腺素 - 也称为去甲肾上腺素,可提高心率和血压。它对警觉性、唤醒度、决策、注意力和专注力的影响最为人所知。许多药物(兴奋剂和抗抑郁药)通过增加去甲肾上腺素水平来提高注意力和专注力,以治疗 ADHD,或通过调节去甲肾上腺素来缓解抑郁症状。

肽类神经递质

肽是氨基酸的聚合物或链。

  • 内啡肽 - 人体天然产生内啡肽以缓解疼痛。它们影响我们对疼痛的体验。内啡肽的释放会带来“感觉良好”的情绪,并减轻不适。一些头痛和纤维肌痛可能由内啡肽水平低引起。

乙酰胆碱

这种兴奋性神经递质在周围神经系统(从 CNS 分出的神经)和中枢神经系统(CNS [大脑和脊髓])中发挥多种作用。人体自主神经系统(控制心率、血压和胃肠道蠕动)中的大多数神经元都会释放乙酰胆碱。肌肉收缩、记忆、动机、性欲、睡眠和学习都受到乙酰胆碱的影响。不平衡的乙酰胆碱水平与阿尔茨海默病、癫痫发作和肌肉痉挛等健康问题有关。

什么原因导致神经递质功能障碍?

由于多种因素,神经递质可能无法正常运作。总的来说,这些问题包括:

  1. 一种或多种神经递质的产生或释放过多或不足。
  2. 接收细胞(神经元、肌肉或腺体)上的受体功能不正常。神经递质虽然本身功能正常,但无法有效地通知下一个细胞。
  3. 由于炎症和突触间隙损伤,细胞受体无法充分吸收神经递质(参见重症肌无力)。
  4. 神经递质的再摄取过快。
  5. 酶导致较少的神经递质能够到达其目标细胞。

神经递质可能受到其他神经组件、既有疾病或患者正在服用的药物的影响。当神经递质功能失调时,也可能发生疾病。例如:

  1. 乙酰胆碱的缺乏可能导致与阿尔茨海默病相关的记忆丧失。
  2. 自闭症谱系障碍可能与过量的血清素水平有关。
  3. 由于谷氨酸活性增加或 GABA 活性降低,可能导致人体大脑局部神经元突然高频放电,从而导致癫痫发作。
  4. 躁狂症的特征是去甲肾上腺素和多巴胺产生过多,以及谷氨酸传递异常。

药物如何影响神经递质的作用?

科学家认识到了神经递质在大脑和脊髓中的作用及其重要性,也认识到制造能够影响这些化学信使以治疗各种疾病的药物的重要性。许多药物,特别是用于治疗大脑疾病的药物,以多种方式影响神经递质。

如果药物抑制了分解神经递质的酶,神经递质就能更容易地到达神经受体。

示例: 多奈哌齐、加兰他敏和利伐斯的明会阻断乙酰胆碱酯酶(一种降解神经递质乙酰胆碱的酶)。这些药物用于治疗阿尔茨海默病和其他神经退行性疾病,以稳定和改善记忆和认知功能。

药物可能会阻止神经递质与其受体结合。

示例: 一类称为选择性血清素再摄取抑制剂的药物可阻止血清素进入神经细胞并被其吸收。这些药物可能有助于治疗焦虑、抑郁和其他心理健康问题。

药物可能会阻止神经递质从神经细胞中释放。

示例: 锂常用于治疗双相情感障碍,其作用部分是通过抑制去甲肾上腺素的产生来减轻躁狂症状。

医生的话

几乎所有身体过程都涉及神经递质。更具体地说,神经递质是将神经信息从一个神经细胞传输到下一个神经细胞的化学信使。人体无法在没有神经递质的情况下正常运作。过高或过低的神经递质含量会导致特定的健康问题。药物会改变神经递质的数量或其作用。


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