Chất dẫn truyền thần kinh là gì?

  Chất dẫn truyền thần kinh (neurotransmitters) là những phân tử hóa học đóng vai trò cầu nối trong quá trình truyền tín hiệu giữa các tế bào thần kinh. Chúng giữ vai trò quan trọng trong việc điều hòa các chức năng sinh lý, cảm xúc và hành vi của con người. Từ cảm giác vui vẻ, buồn bã, căng thẳng cho đến các hoạt động như ghi nhớ, học tập và vận động, tất cả đều chịu sự chi phối của các chất dẫn truyền thần kinh.

Chất dẫn truyền thần kinh là gì?

Chất dẫn truyền thần kinh là chất hóa học nội sinh có nhiệm vụ dẫn truyền các tín hiệu qua tiếp hợp thần kinh(xi-nap) đến tế bào đích, các chất dẫn truyền được chứa trong túi, tập trung thành nhóm ở đầu tận cùng của sợi trục, vùng tiền xi-nap. Sự phóng thích các chất dẫn truyền thần kinh và khuếch tán qua khe xi-nap gắn vào thụ thể chuyên biệt nằm trên màng hậu xi-nap thường theo sau điện thế động được truyền đến xi-nap và ngay cả khi không có kích thích điện

Tiêu chuẩn chất dẫn truyền thần kinh

Một chất hóa học được xem là một chất dẫn truyền thần kinh nếu chúng thỏa mãn các điều kiện sau:

• Có các tiền chất hoặc/và các enzym tổng hợp của chất đó trên vùng tiền xi-nap
• Chất đó có mặt trong thành phần của vùng tiền xi-nap.
• Kích thích thần kinh gây phóng thích chất dẫn truyền
• Chất đó có mặt trong nơ-ron tiền xi-nap với một lượng đủ để tác động lên nơ- ron hậu xi-nap.

Những hóa chất này được tìm thấy giữa một cặp nơron liên kết với nhau ( khớp thần kinh). Có hơn 100 nghìn tỷ cặp nơron kết nối với nhau như vậy. Các nhà khoa học gọi mạng lưới phức tạp này là một khu rừng nơron.

Những chất dẫn truyền thần kinh phổ biến của não bộ

Phân loại theo Sinh hóa

Acetylcholine (ACh)

Acetylcholine là một chất dẫn truyền thần kinh được phát hiện đầu tiên trong nghiên cứu về hệ thần kinh.

• Nó được tổng hợp từ axit axetic và choline.
• Chất dẫn truyền thần kinh này truyền tín hiệu từ nơron đến cơ, kích thích cơ co lại.
• Ngoài ra, đây còn là chất dẫn truyền giúp củng cố các kết nối thần kinh liên quan đến trí nhớ.
• Thiếu hụt Acetylcholine là nguyên nhân gây nên các bệnh lý như: Alzheimer, Parkinson, rối loạn thần kinh cơ,…

Dopamine

Dopamine là thuộc nhóm catecholamine.

• Chất dẫn truyền thần kinh này liên quan đến hệ thống phần thưởng, giúp tạo cảm giác vui vẻ và thỏa mãn khi đạt được mục tiêu.
• Dopamine còn kiểm soát các hoạt động vận động của cơ thể.
• Sự thiếu hụt dopamine có thể dẫn đến trầm cảm, rối loạn tăng động giảm chú ý và các vấn đề tâm thần khác như tâm thần phân liệt.

Serotonin

Serotonin là chất dẫn truyền thần kinh có nguồn gốc từ axit amin tryptophan.

• Serotonin giúp tạo cảm giác thoải mái và bình yên.
• Serotonin còn ảnh hưởng đến chu kỳ giấc ngủ và điều chỉnh cảm giác thèm ăn.
• Thiếu hụt serotonin có thể dẫn đến trầm cảm, lo âu và các rối loạn tâm thần khác. Sự mất cân bằng serotonin cũng có thể ảnh hưởng đến chất lượng giấc ngủ và khả năng tiêu hóa.

Gamma-Aminobutyric Axit (GABA)

Gamma-Aminobutyric Axit là chất dẫn truyền thần kinh ức chế chủ yếu trong hệ thần kinh trung ương, giúp giảm hoạt động của các tế bào thần kinh.

• Nhờ chất dẫn truyền này mà hệ thần kinh được làm dịu, giảm lo âu và tạo ra cảm giác thư giãn.
• Ngoài ra, GABA cũng hỗ trợ giấc ngủ sâu và làm giảm tình trạng mất ngủ.
• Sự thiếu hụt GABA có thể gây ra lo âu, rối loạn giấc ngủ và các vấn đề về tâm lý. Ngoài ra, rối loạn GABA cũng là nguyên nhân dẫn đến động kinh.

Glutamate

Glutamate truyền tải tín hiệu giữa các nơron thần kinh đồng thời hỗ trợ cho các hoạt động của quá trình học tập.

• Đây là chất dẫn truyền có mặt trong quá trình hình thành và củng cố kết nối thần kinh.
• Sự gia tăng glutamate trong não có thể dẫn đến tổn thương tế bào thần kinh, gây ra các vấn đề như động kinh, đột quỵ và các rối loạn thần kinh khác.

Phân loại theo Sinh lý

Chất kích thích và chất ức chế kích hoạt một hoặc nhiều loại thụ thể. Tác dụng này lên tế bào hâu xi-náp phần lớn phụ thuộc vào loại thụ thể chịu tác dụng

Chất DTTK kích thích

+ Acetylcholin

+ Aspartat

+ Dopamin

+ Histamin

+ Norepinephrin, epinephrin

+ Glutamat

+ Serotonin

Tác động:

• Trên nơ-ron: điện thế động
• Trên cơ: co cơ
• Trên các tuyến: bài tiết
• Trên hệ thần kinh trung ương: khử cực màng hậu xi-nap (depolarization of postsynaptic membrane(EPSP)

Chất DTTK ức chế

+ GABA

+ Glycin

Tác động:

• Giảm hay chẹn hoạt động tế bào hậu xi-nap
• Trên hệ thần kinh trung ương: tăng sự phân cực màng hậu xi-nap (hyperpolarization of postsynaptic membrane (IPSP)

Cách thức hoạt động

Chất dẫn truyền thần kinh là các phân tử hóa học giúp truyền tín hiệu giữa các tế bào thần kinh (nơron) hoặc giữa tế bào thần kinh và các cơ quan khác.

– Khi có tín hiệu điện truyền qua một nơron, chất dẫn truyền thần kinh sẽ được phóng thích từ đầu mút của nơron đó và kích hoạt các thụ thể trên bề mặt tế bào thần kinh hoặc cơ quan nhận.

– Chất dẫn truyền thần kinh hoạt động qua một chuỗi quá trình phức tạp để truyền tín hiệu giữa các tế bào thần kinh.

• Khi một xung điện (tín hiệu) đến đầu mút của một nơron sẽ kích thích sự phóng thích chất dẫn truyền thần kinh từ các túi chứa vào khoảng trống synapse.
• Chất dẫn truyền thần kinh sau đó đi qua khoảng cách này và gắn vào các thụ thể trên bề mặt của nơron tiếp theo.

– Sau khi hoàn thành tác động, chất dẫn truyền thần kinh sẽ được thu hồi, phân hủy hoặc tái hấp thu, đảm bảo tín hiệu được ngắt và chuẩn bị cho các tín hiệu tiếp theo. Quá trình này cho phép truyền tải thông tin trong hệ thần kinh trở nên nhanh chóng và hiệu quả.

Vai trò của Chất dẫn truyền thần kinh

Chất dẫn truyền thần kinh đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát và điều chỉnh nhiều chức năng cơ thể.

• Dopamine và serotonin: Là chất dẫn truyền điều khiển hành vi và cảm xúc của con người.
• Serotonin và GABA: Điều hòa, tăng chất lượng giấc ngủ và điều khiển chu kỳ thức – ngủ.
• Acetylcholine: Đóng vai trò chủ yếu trong việc truyền tín hiệu giữa tế bào thần kinh và hệ cơ. Ngoài ra, đây cũng là chất dẫn truyền giúp hỗ trợ hoạt động trí nhớ và điều chỉnh cảm xúc.
• Glutamate và Acetylcholine: Hỗ trợ trí nhớ và khả năng học tập.

Nhờ chất dẫn truyền thần kinh mà tín hiệu thần kinh nhanh chóng được lan truyền trong hệ thần kinh trung ương và ngoại biên để đảm bảo sự diễn ra các hành vi và hoạt động sinh lý của con người.

Bệnh lý rối loạn dẫn truyền thần kinh

Bất cứ một bất thường nào trên cơ chế hoạt động của chất dẫn truyền thần kinh đều dẫn đến các tình trạng bệnh lý như:

• Sự mất cân bằng các chất dẫn truyền thần kinh: bệnh Alzheimer, tự kỷ, trầm cảm, động kinh, bệnh Huntington, bệnh Parkinson, bệnh tâm thần phân liệt.
• Các thụ thể không hoạt động: bệnh nhược cơ.
• Giảm hấp thu chất dẫn truyền tại nơron: bệnh xơ cứng cột bên teo cơ.
• Khiếm khuyết các kênh ion: thất điều chu kỳ, liệt chu kỳ tăng/giảm Kali máu, rối loạn trương lực cơ bẩm sinh.
• Ngộ độc: nhiễm độc tính của các loại vi sinh vật như vi khuẩn độc thịt Clostridium botulinum, nấm Amanita muscaria.

Ứng dụng của Chất dẫn truyền thần kinh

Trong y học và điều trị bệnh thần kinh – tâm thần

• Điều trị trầm cảm, lo âu
  • Các thuốc chống trầm cảm như SSRI (Selective Serotonin Reuptake Inhibitors) giúp tăng nồng độ serotonin trong não, cải thiện tâm trạng và giảm lo âu.
• Điều trị bệnh Parkinson
  • Thuốc Levodopa giúp bổ sung dopamine, hỗ trợ cải thiện triệu chứng vận động ở bệnh nhân Parkinson.
• Điều trị rối loạn giấc ngủ
  • Thuốc an thần và hỗ trợ giấc ngủ tác động đến GABA, chất dẫn truyền giúp giảm căng thẳng và tạo cảm giác thư giãn.
• Ứng dụng trong gây mê
  • Một số chất gây mê tác động lên GABA để làm chậm hoạt động thần kinh, giúp bệnh nhân mất ý thức trong quá trình phẫu thuật.

Trong nghiên cứu và phát triển thuốc

• Phát triển thuốc điều trị tâm thần: Nghiên cứu các chất như serotonin, dopamine, norepinephrine giúp phát triển các loại thuốc điều trị trầm cảm, tâm thần phân liệt và rối loạn lưỡng cực.
• Điều chỉnh đau: Các chất như endorphin và substance P được nghiên cứu để phát triển thuốc giảm đau hiệu quả hơn.

Trong lĩnh vực tâm lý học và khoa học thần kinh

• Liệu pháp hành vi – nhận thức (CBT): Ứng dụng hiểu biết về các chất dẫn truyền như dopamine và serotonin để thiết kế các phương pháp trị liệu hiệu quả.
• Chẩn đoán rối loạn thần kinh: Đánh giá nồng độ chất dẫn truyền thần kinh giúp xác định các vấn đề như trầm cảm, lo âu, và rối loạn tâm thần.

Trong công nghệ thần kinh và trí tuệ nhân tạo (AI)

• Phát triển giao diện não – máy (BCI): Mô phỏng hoạt động của các chất dẫn truyền thần kinh trong việc tạo ra kết nối giữa não bộ và máy móc.
  Trí tuệ nhân tạo (AI): Các mô hình học sâu (Deep Learning) lấy cảm hứng từ cách các nơ-ron và chất dẫn truyền thần kinh hoạt động.

Trong đời sống và sức khỏe cộng đồng

• Tăng cường hiệu suất học tập và làm việc: Hiểu rõ vai trò của dopamine và acetylcholine giúp tối ưu hóa giấc ngủ, chế độ ăn uống và luyện tập để nâng cao hiệu quả làm việc và học tập.
• Quản lý căng thẳng: Nâng cao serotonin và endorphin qua thiền, yoga, và thể thao giúp cải thiện sức khỏe tinh thần.

Kết luận

Chất dẫn truyền thần kinh là yếu tố cốt lõi trong hệ thần kinh, đóng vai trò điều phối và kiểm soát các hoạt động của cơ thể. Những nghiên cứu về các chất này không chỉ giúp con người hiểu sâu hơn về tâm trí và hành vi mà còn mở ra nhiều hướng điều trị hiệu quả cho các bệnh lý thần kinh. Việc giữ cân bằng các chất dẫn truyền thần kinh thông qua lối sống lành mạnh và sự can thiệp y học khi cần thiết là chìa khóa để duy trì sức khỏe tinh thần và chất lượng cuộc sống.