Neurotransmittere er kemiske budbringere. De sender information mellem neuroner ved at krydse en synapse. Elektriske signaler kan normalt ikke krydse kløften mellem neuroner direkte, så signalet omdannes ved synapsen til et kemisk signal. Neurotransmittere virker især på kemiske synapser. Når molekylerne når frem til den næste neuron, binder de til receptorer og kan få neuronet til at danne et nyt elektrisk signal, et aktionspotentiale, som derefter føres videre til næste celle og næste synapse.

Produktion, oplagring og frigivelse

Mange neurotransmittere fremstilles af aminosyrer, som er en del af din kost, og omsætningen fra aminosyrer til neurotransmittere kræver ofte kun få trin og nogle enzymatiske hjælpestoffer (cofaktorer). Andre neurotransmittere dannes ud fra lipider eller som peptider.

Neurotransmittere lagres i små membranafgrænsede "sække" kaldet vesikler. Når et aktionspotentiale når nerveenden, åbnes spændingsfølsomme calciumkanaler; calciumindstrømningen fremmer fusionen af vesiklerne med neuronets cellemembran, hvorved neurotransmitterne frigives til den synaptiske kløft.

Typer og funktioner

Der findes mange forskellige neurotransmittere — forskerne har identificeret over 100. Hver har sine typiske funktioner, men mange kan påvirke flere processer afhængigt af receptor og placering.

  • Glutamat er den mest udbredte excitatoriske transmitter og virker som den primære stimulerende kemiske messenger i den menneskelige hjerne.
  • GABA er den mest almindelige hæmmende transmitter og virker på mange synapser, der ikke bruger glutamat.
  • Dopamin er vigtig i belønningssystemer, motivation, bevægelse og læring.
  • Noradrenalin (norepinephrin) deltager bl.a. i kroppens "kamp eller flugt"-reaktion, årvågenhed og stressrespons.
  • Andre vigtige transmittere omfatter acetylcholin (bevægelse og hukommelse), serotonin (stemning og søvn), samt peptider som endorfiner (smertereduktion).

Receptorer og virkningsmåder

Neurotransmittere virker ved at binde til receptorer på den postsynaptiske neuron. Man skelner typisk mellem:

  • Ionotrope receptorer: hurtige ionkanaler, som åbner og ændrer membranens elektriske potentiale øjeblikkeligt (fx mange glutamat- og GABA-receptorer).
  • Metabotrope receptorer: koblet til G-proteiner eller intracellulære signalveje; de har langsommere, men ofte mere langvarige og modulære effekter.

Effekten kan være exciterende (fremme et aktionspotentiale) eller hæmmende (gøre det sværere at nå tærskelværdien). Summation af flere inputs — både temporalt (hurtige gentagne signaler) og spatialt (samtidige signaler fra flere synapser) — afgør, om den postsynaptiske neuron når tærskel for at affyre et nyt aktionspotentiale.

Terminering af signalet

Når neurotransmitteren har udført sin funktion, skal signalet stoppes hurtigt for at kunne modtage nye informationer. Dette sker via tre hovedmekanismer:

  • Genoptagelse (reuptake) gennem membrantransportører i præ- eller postsynaptiske celler.
  • Enzymatisk nedbrydning i synapsen (fx acetylcholinesterase bryder acetylcholin ned; monoaminoxidaser (MAO) og COMT nedbryder monoaminer).
  • Diffusion væk fra synapsen.

Plastiskhed og regulering

Synaptisk styrke er ikke statisk. Processer som langtidsstærkning (LTP) og langtidsdepression (LTD) ændrer effektiviteten af synaptisk transmission og er centrale for læring og hukommelse. Hyppighed af aktivering, mængden af frigivet transmitter og ændringer i receptorantal/mekanisme regulerer disse processer.

Betydning for sundhed, sygdom og medicin

Afbalancerede neurotransmitterniveauer er afgørende for normal hjernefunktion. Ubalancer eller skader i transmitter-systemer forbindes med en række lidelser:

  • Parkinsons sygdom: tab af dopaminproducerende neuroner.
  • Depression og angst: ofte forbundet med påvirkning af serotonin-, noradrenalin- og dopaminsystemer.
  • Epilepsi: ubalance mellem excitatoriske og hæmmende signaler (glutamat vs. GABA).
  • Alzheimers sygdom: tab af cholinerge (acetylcholin-udskillede) neuroner.

Mange lægemidler og rusmidler virker ved at ændre neurotransmitterniveauer eller receptorernes respons — for eksempel SSRIs (serotonin-genoptagelseshæmmere), antipsykotika (dopaminblokkere), benzodiazepiner (forstærker GABA-effekt) og stimulerende stoffer, der øger dopaminfrigivelse.

Opsummering: Neurotransmittere er kemiske budbringere, der oversætter elektriske signaler mellem neuroner ved synapsen. De dannes, lagres i vesikler, frigives ved depolarisering og calciumindstrømning, binder til specifikke receptorer og fjernes hurtigt igen gennem genoptagelse eller nedbrydning. Forskellige transmittere — som glutamat, GABA, dopamin og noradrenalin — spiller hver deres roller i adfærd, følelser, bevægelse og kognition.