Struktura nevronske sinapse, vrste in kako deluje

The nevronske sinapse sestoji iz združitve terminalskih gumbov dveh nevronov s ciljem posredovanja informacij. Beseda sinapse prihaja iz grščine sunaptein, kar pomeni "zbrati".

V sinapsi, nevron pošlje sporočilo, del drugega pa ga prejme. Tako se komunikacija ponavadi pojavi v eni smeri: od terminalskega gumba enega nevrona ali celice do membrane druge celice. Čeprav je res, da obstaja nekaj izjem.

Vsak posamezen nevron prejme informacije iz terminalnih gumbov drugih živčnih celic. Po drugi strani pa so končni gumbi slednjih sinapse z drugimi nevroni.

Terminalski gumb je definiran kot majhno odebelitev na koncu aksona, ki pošilja informacije v sinapso. Ker je akson nekakšen podolgovat in tanek "kabel", ki prenaša sporočila od jedra nevrona do njegovega terminalnega gumba.

Posamezen nevron lahko prejme informacije od stotine nevronov, od katerih lahko vsak z njo vzpostavi veliko število sinaps.

Končni gumbi živčnih celic lahko sinapsa z membrano soma ali dendriti.

Soma ali celično telo vsebuje jedro nevrona. Ima mehanizme, ki omogočajo vzdrževanje celice. Nasprotno, dendriti so veje nevronov, podobne drevesu, ki se začnejo s soma.

Ko akcijski potencial potuje skozi akson nevrona, terminalski gumbi sproščajo kemikalije. Te snovi imajo lahko ekscitatorne ali zaviralne učinke na nevrone, s katerimi so povezani. Na koncu celotnega procesa učinki teh sinapse povzročajo naše obnašanje.

Akcijski potencial je produkt komunikacijskih procesov znotraj nevrona. V njej je nabor sprememb v membrani aksona, ki povzročajo sproščanje kemikalij ali nevrotransmiterjev.

Nevroni izmenjujejo nevrotransmiterje na sinapsah kot način pošiljanja informacij drug drugemu.

Razburljive sinapse

Primer vzbujevalnih nevronskih sinaps je odtegnitveni refleks, ko gori. Senzorični nevron bi zaznal vroče predmete, ker bi stimuliral njegove dendrite.

Ta nevron bi pošiljal sporočila preko aksona do končnih gumbov, ki se nahajajo v hrbtenjači. Končni gumbi senzoričnega nevrona bi sproščali kemikalije, znane kot nevrotransmiterji, ki bi vzburili nevrona s katerim sinapso.

Zlasti na interneuron (tisti, ki posreduje med senzoričnimi in motoričnimi nevroni). To bi povzročilo, da bi interneuron poslal informacije vzdolž aksona. Po drugi strani pa terminalski gumbi interneurona izločajo nevrotransmiterje, ki vzbujajo motorni nevron.

Ta vrsta nevrona bi pošiljala sporočila vzdolž aksona, ki se pridruži živcu, da bi dosegel ciljno mišico. Ko se nevrotransmiterji sprostijo s terminalnimi gumbi motornega nevrona, se mišične celice skrčijo, da se odmaknejo od vročega objekta..

Inhibitorni sinapse

Ta vrsta sinapse je nekoliko bolj zapletena. To bi bilo podano v naslednjem primeru: zamislite si, da iz pečice vzamete zelo vroč pekač. Nosite rokavice, da se ne opečete, vendar so tanke in toplota jih začne preseči. Namesto da bi pladenj vrgli na tla, poskusite toploto malo podpreti, dokler je ne pustite na površini.

Odvzemna reakcija našega organizma pred bolečim dražljajem, ki bi nas osvobodila predmeta, smo kljub temu nadzorovali ta impulz. Kako se ta pojav pojavlja?

Toplota, ki prihaja iz pladnja, je zaznana, kar poveča aktivnost ekscitatornih sinaps na motornih nevronih (kot je razloženo v prejšnjem poglavju). Vendar pa je to razburjenje zavrnjeno z zaviranjem, ki prihaja iz druge strukture: naših možganov.

S tem pošljete informacije, ki kažejo, da je pladenj lahko povsem katastrofalen. Zato se sporočila pošljejo v hrbtenjačo, ki preprečuje odtegnitveni refleks.

Za to, akson nevrona možganov doseže hrbtenjačo, kjer je njegov terminal gumb sinapse z zaviralno interneuron. To izloča zaviralni nevrotransmiter, ki zmanjšuje aktivnost motoričnega nevrona in tako zavira refleks odtegnitve.

Pomembno je omeniti, da so to le primeri. Procesi so resnično bolj zapleteni (zlasti zaviralni), ki imajo v njem na tisoče nevronov.

Akcijski potencial

Da bi prišlo do izmenjave informacij med dvema nevronima ali nevronskimi sinapsami, najprej mora obstajati akcijski potencial.

Ta pojav se pojavi v nevronu, ki pošilja signale. Membrana te celice ima električni naboj. Pravzaprav imajo membrane vseh celic v našem telesu električni naboj, toda samo aksoni lahko povzročijo akcijske potenciale.

Razlika med električnim potencialom znotraj nevrona in zunaj ga imenujemo membranski potencial.

Te električne spremembe med notranjostjo in zunanjostjo nevrona posredujejo obstoječe koncentracije ionov, kot so natrij in kalij..

Ko pride do zelo hitre inverzije membranskega potenciala, nastane akcijski potencial. Sestavljen je iz kratkega električnega impulza, ki ga akson vodi od soma ali jedra nevrona do terminalskih gumbov..

Dodati je treba, da mora membranski potencial presegati določen prag vzbujanja, da se akcijski potencial pojavi. Ta električni impulz se prevede v kemične signale, ki se sproščajo prek terminalske tipke.

Struktura nevronske sinapse

Nevroni komunicirajo preko sinaps, sporočila pa se prenašajo preko sproščanja nevrotransmiterjev.

Te kemikalije se razširijo v prostor med tekočinskim gumbom in membranami, ki vzpostavljajo sinapse.

Nevron, ki sprosti nevrotransmiterje prek svojega terminalnega gumba, se imenuje presinaptični nevron. Medtem ko je informacija, ki prejme informacije, postsinaptični nevron.

Ko slednji zajame nevrotransmiterje, nastanejo tako imenovani sinaptični potenciali. To so spremembe v membranskem potencialu postsinaptičnega nevrona.

Za komunikacijo morajo celice izločati kemikalije (nevrotransmiterje), ki jih zaznajo specializirani receptorji. Ti receptorji so sestavljeni iz specialnih beljakovinskih molekul.

Ti pojavi so preprosto diferencirani glede na razdaljo med nevronom, ki sprosti snov in receptorje, ki jo zajemajo.

Tako se nevrotransmiterji sproščajo prek terminalnih gumbov presinaptičnega nevrona in se odkrijejo preko receptorjev, ki se nahajajo v membrani postsinaptičnega nevrona. Oba nevrona morajo biti nameščena blizu, da se ta prenos pojavi.

V nasprotju s tem, kar je mogoče misliti, se nevroni, ki ustvarjajo kemične sinapse, fizično ne združijo. Pravzaprav je med njimi prostor, znan kot sinaptični prostor ali sinaptična razpoka.

Zdi se, da se ta prostor razlikuje od enega do drugega sinapsa, vendar je na splošno širok približno 20 nanometrov. Obstaja mreža filamentov v sinaptični razcepu, ki ohranja poravnavo pred in postsinaptičnih nevronov.

Nevrotransmisija

Nevrotransmisija ali sinaptični prenos je komunikacija med dvema nevronima zaradi izmenjave kemikalij ali električnih signalov preko sinaps.

Električni sinapse

V njih je električna nevrotransmisija. Oba nevrona sta fizično povezana z beljakovinskimi strukturami, znanimi kot "vrzelne reže" ali zveze v reži.

Te strukture omogočajo, da spremembe v električnih lastnostih enega nevrona neposredno vplivajo na druge in obratno. Tako bi oba nevrona delovala, kot da bi bila ena.

Kemični sinapse

V njih se pojavi kemična nevrotransmisija. Pred-in postsinaptični nevroni so ločeni s sinaptičnim prostorom. Akcijski potencial v presinaptičnem nevronu bi sprožil sproščanje nevrotransmiterjev.

Ti pridejo do sinaptične razpoke in so na voljo, da izvajajo svoje učinke na postsinaptične nevrone.

Snovi, ki se sproščajo na nevronski sinapsi

Med nevronsko komunikacijo se ne sproščajo le nevrotransmiterji, kot so serotonin, acetilholin, dopamin, noradrenalin itd. Lahko se sproščajo tudi druge kemikalije, kot so neuromodulatorji.

Ti so tako imenovani, ker modulirajo aktivnost mnogih nevronov v določenem delu možganov. Segregirajo se v večji količini in potujejo na daljše razdalje, širše se širijo od nevrotransmiterjev.

Druga vrsta snovi so hormoni. Te se sproščajo v celicah endokrinih žlez, ki se nahajajo v različnih delih telesa, kot so želodec, črevesje, ledvice in možgani.

Hormoni se sproščajo v zunajcelično tekočino (zunaj celic) in jih kasneje ujamejo kapilare. Nato so razporejeni po telesu skozi krvni obtok. Te snovi se lahko vežejo na nevrone, ki imajo posebne receptorje, da jih ujamejo.

Tako lahko hormoni vplivajo na vedenje, spreminjajo aktivnost nevronov, ki jih prejemajo. Zdi se, da testosteron poveča agresivnost pri večini sesalcev.

Vrste nevronskih sinaps

Nevronske sinapse se lahko razlikujejo v tri vrste glede na mesta, kjer se pojavijo.

- Axodendriticne sinapse: v tem tipu se terminalski gumb poveže s površino dendrita. Ali z dendritičnimi bodicami, ki so majhne izbokline na dendritih v nekaterih vrstah nevronov.

- Aksosomatski sinapse: v teh, končni sinaptični gumb s somo ali jedrom nevrona.

- Axoaxonic sinapse: terminalni gumb presinaptične celice se poveže z aksonom postsinaptične celice.

Ta vrsta sinapse deluje drugače kot druga dva. Njegova naloga je zmanjšati ali okrepiti količino nevrotransmiterja, ki ga sprosti terminalski gumb. Tako spodbuja ali zavira aktivnost presinaptičnega nevrona.

Ugotovili so tudi dendrodendritične sinapse, vendar njihova natančna funkcija pri nevronski komunikaciji trenutno ni znana.

Kako nastane sinapsa?

Nevroni vsebujejo vrečke, imenovane sinaptične vezikule, ki so lahko velike ali majhne. Vsi gumbi na terminalu imajo majhne mehurčke, ki v sebi nosijo molekule nevrotransmiterjev.

Mehanizmi nastajajo v mehanizmu, ki se nahaja v somi, imenovanem Golgijev aparat. Nato se prevažajo blizu terminalske tipke. Lahko pa so izdelani tudi na terminalnem gumbu z "recikliranim" materialom.

Ko se vzdolž aksona pošlje akcijski potencial, pride do depolarizacije (vzbujanja) celice. Posledično se odprejo kalcijevi kanali nevrona, ki omogočajo vstop kalcijevih ionov.

Ti ioni se vežejo na molekule membran sinaptičnih veziklov, ki so v terminalnem gumbu. Omenjena membrana se zlomi, stapi se z membrano terminalske tipke. To povzroči sproščanje nevrotransmiterja v sinaptični prostor.

Citoplazma celice ujame preostale kose membrane in jih odnese v cisterne. Tam reciklirajo in ustvarjajo nove sinaptične vezikule z njimi.

Postsinaptični nevron ima receptorje, ki zajemajo snovi, ki so v sinaptičnem prostoru. Ti so znani kot postsinaptični receptorji in ko se aktivirajo, povzročajo odpiranje ionskih kanalov.

Ko se ti kanali odprejo, nekatere snovi vstopijo v nevron, kar povzroča postsinaptični potencial. To ima lahko ekscitatorne ali zaviralne učinke na celico, odvisno od vrste odprtih ionskih kanalov.

Običajno pride do ekscitatornih postsinaptičnih potencialov, ko natrij vstopi v živčno celico. Medtem ko se inhibitorji proizvajajo z izstopom kalija ali vstopom klora.

Vnos kalcija v nevron povzroča postsinaptične ekscitatorne potenciale, čeprav aktivira tudi specializirane encime, ki povzročajo fiziološke spremembe v tej celici. Na primer, sproži premik sinaptičnih veziklov in sproščanje nevrotransmiterjev.

Omogoča tudi strukturne spremembe v nevronu po učenju.

Dokončanje sinapse

Postinaptični potenciali so običajno zelo kratki in se končajo s posebnimi mehanizmi.

Ena izmed njih je inaktivacija acetilholina z encimom, imenovanim acetilholinesteraza. Nevrotransmiterske molekule se odstranijo iz sinaptičnega prostora s ponovnim prevzemom ali reabsorbiranjem s transporterji, ki so v presinaptični membrani..

Tako presinaptični in postsinaptični nevroni imajo receptorje, ki zajemajo prisotnost kemičnih snovi okoli njih.

Obstajajo presinaptični receptorji, imenovani avtoreceptorji, ki nadzorujejo količino nevrotransmiterja, ki sprosti ali sintetizira nevron..

Reference

1. Carlson, N.R. (2006). Fiziologija vedenja 8. Ed Madrid: Pearson. pp: 32-68.
2. Cowan, W. M., Südhof, T. & Stevens, C.F. (2001). Sinapse Baltirnore, MD: Univerza v Johnsu Hopkinsu.
3. Električna sinapsa (s.f.). Pridobljeno dne 28. februarja 2017, iz Pontificia Universidad Católica de Chile: 7.uc.cl.
4. Stufflebeam, R. (s.f.). Nevroni, sinapse, akcijski potenciali in nevrotransmisija. Pridobljeno 28. februarja 2017, iz CCSI: mind.ilstu.edu.
5. Nicholls, J.G., Martin, A.R., Fuchs, P.A., & Wallace, B.G. (2001). Od nevrona do možganov, 4. izd. Sunderland, MA: Sinauer.
6. Synapse. (s.f.). Pridobljeno 28. februarja 2017 na Univerzi v Washingtonu: faculty.washington.edu.