Структура нейрональних синапсів, типи і як вона працює

The нейрональний синапс складається з об'єднання термінальних кнопок двох нейронів з метою передачі інформації. Слово синапс походить від грецького сонапетин, що означає "збирати".

У синапсі нейрон посилає повідомлення, а частина іншого отримує його. Таким чином, зв'язок зазвичай відбувається в одному напрямку: від кінцевої кнопки одного нейрона або клітини до мембрани іншої клітини. Хоча це правда, що існують деякі винятки.

Кожен окремий нейрон отримує інформацію від кінцевих кнопок інших нервових клітин. А, у свою чергу, термінальні кнопки останнього синапсуються з іншими нейронами.

Кнопка терміналу визначається як невелике потовщення в кінці аксона, який посилає інформацію в синапс. Тоді як аксон - це вид подовженого і тонкого "кабелю", який переносить повідомлення від ядра нейрона до його кінцевої кнопки.

Один нейрон може отримувати інформацію від сотень нейронів, і кожен з них може встановити з ним велику кількість синапсів.

Термінальні кнопки нервових клітин можуть синапси з мембраною соми або дендритів.

Сома або тіло клітин містять ядро ​​нейрона. Вона має механізми, які дозволяють підтримувати камеру. Навпаки, дендрити - це гілки нейрона, подібні до дерева, що починаються з соми.

Коли потенціал дії проходить через аксон нейрона, кнопки терміналу звільняють хімічні речовини. Ці речовини можуть мати збуджуючі або гальмівні ефекти на нейрони, з якими вони пов'язані. В кінці всього процесу наслідки цих синапсів породжують нашу поведінку.

Потенціал дії є продуктом комунікаційних процесів всередині нейрона. У ньому є безліч змін в мембрані аксона, які викликають вивільнення хімічних речовин або нейротрансмітерів.

Нейрони обмінюються нейротрансміттерами на своїх синапсах як спосіб передачі інформації один одному.

Захоплюючі синапси

Прикладом збудливих нейрональних синапсів буде рефлекс відміни при спалюванні. Чутливий нейрон виявляє гарячий об'єкт, оскільки він стимулює його дендрити.

Цей нейрон посилав би повідомлення через свій аксон до своїх кінцевих кнопок, розташованих у спинному мозку. Кінцеві кнопки сенсорного нейрона випускають хімічні речовини, відомі як нейротрансмітери, які б збуджували нейрон, яким синапс.

Зокрема, до інтернейрону (те, що опосередковує між сенсорними і руховими нейронами). Це призведе до того, що інтернейрон надсилатиме інформацію вздовж її аксона. У свою чергу, термінальні кнопки інтернейрона виділяють нейромедіатори, що збуджують руховий нейрон.

Цей тип нейрона посилає повідомлення вздовж його аксона, який з'єднує нерв для досягнення цільової м'язи. Після того, як нейротрансмітери звільняються за допомогою термінальних кнопок рухового нейрона, м'язові клітини скорочуються від гарячого об'єкта..

Інгібуючі синапси

Цей тип синапсу дещо складніше. Це буде дано в наступному прикладі: уявіть, що ви виймаєте дуже гарячий лоток з печі. Ви носите рукавиці, щоб не спалювати себе, однак, вони тонкі і тепло починає перевищувати їх. Замість того, щоб кидати лоток на землю, постарайтеся трохи підтримати тепло, поки не залишите його на поверхні.

Реакція виведення нашого організму до того, як хворобливий стимул змусить нас звільнити об'єкт, навіть тому, ми контролювали цей імпульс. Як це відбувається?

Тепло, що надходить з лотка, сприймається, збільшуючи активність збудливих синапсів на моторних нейронах (як пояснено в попередньому розділі). Однак це збудження протидіє гальмуванню, яке виникає з іншої структури: нашого мозку.

Це посилає інформацію, яка вказує, що якщо ми скинемо лоток, це може бути повним лихом. Тому повідомлення відправляються до спинного мозку, що запобігає рефлексу відміни.

Для цього аксон нейрону головного мозку досягає спинного мозку, де його термінал натискає синапс з гальмівним інтернейроном. Це виділяє інгібіторний нейромедіатор, що знижує активність рухового нейрона, блокуючи рефлекс відміни.

Важливо відзначити, що це лише приклади. Процеси дійсно більш складні (особливо пригнічуючі), у яких задіяні тисячі нейронів.

Потенціал дій

Щоб відбувся обмін інформацією між двома нейронами або нейрональними синапсами, по-перше, має бути потенціал дії.

Це явище відбувається в нейроні, який посилає сигнали. Мембрана цієї комірки має електричний заряд. Власне, мембрани всіх клітин нашого тіла мають електричний заряд, але тільки аксони можуть викликати потенціали дії.

Різниця між електричним потенціалом всередині нейрона і зовні, називається мембранним потенціалом.

Ці електричні зміни між внутрішнім і зовнішнім нейроном опосередковуються існуючими концентраціями іонів, такими як натрій і калій.

Коли відбувається дуже швидке інвертування мембранного потенціалу, виробляється потенціал дії. Вона складається з короткого електричного імпульсу, який аксон веде від соми або ядра нейрона до кінцевих кнопок..

Слід додати, що мембранний потенціал повинен перевищувати певний поріг збудження для потенціалу дії. Цей електричний імпульс перекладається на хімічні сигнали, які вивільняються через термінальну кнопку.

Структура нейронального синапсу

Нейрони зв'язуються через синапси, і повідомлення передаються через вивільнення нейромедіаторів.

Ці хімічні речовини дифундують в рідкий простір між кнопками терміналів і мембранами, які встановлюють синапси.

Нейрон, який випускає нейротрансмітери через свою кінцеву кнопку, називається пресинаптичним нейроном. Хоча той, хто отримує інформацію, є постсинаптичний нейрон.

Коли останні захоплюють нейротрансмітери, виробляються так звані синаптичні потенціали. Тобто вони є змінами в мембранному потенціалі постсинаптичного нейрона.

Для спілкування клітини повинні виділяти хімічні речовини (нейротрансмітери), які виявляються спеціалізованими рецепторами. Ці рецептори складаються з спеціалізованих білкових молекул.

Ці явища просто диференційовані відстанню між нейроном, що вивільняє речовину, і рецепторами, які захоплюють її.

Таким чином, нейротрансмітери звільняються за допомогою термінальних кнопок пресинаптичного нейрона і виявляються через рецептори, розташовані в мембрані постсинаптичного нейрона. Обидва нейрони повинні бути розташовані на близькій відстані для того, щоб ця передача відбулася.

Однак, всупереч тому, що можна вважати, нейрони, які роблять хімічні синапси, фізично не об'єднуються. Насправді між ними є простір, відомий як синаптичний простір або синаптична щілина.

Цей простір, здається, варіюється від одного синапсу до іншого, але, як правило, близько 20 нм. Існує мережа ниток в синаптичній щілині, яка підтримує вирівнювання до і постсинаптичних нейронів.

Нейротрансмісія

Нейротрансмісія або синаптична передача - це зв'язок між двома нейронами через обмін хімічними речовинами або електричними сигналами через синапси.

Електричні синапси

У них є електрична нейропередача. Два нейрона фізично пов'язані через білкові структури, відомі як "щічні з'єднання" або об'єднання в щілині.

Ці структури дозволяють зміни електричних властивостей одного нейрона безпосередньо впливати на інші і навпаки. Таким чином, два нейрона діятимуть так, ніби вони єдині.

Хімічні синапси

У них відбувається хімічна нейротрансмісія. До і постсинаптичні нейрони розділені синаптичним простором. Потенціал дії в пресинаптичному нейроні спровокує вивільнення нейромедіаторів.

Вони надходять на синаптичну щілину, будучи доступними, щоб проявити свою дію на постсинаптичні нейрони.

Речовини, що вивільняються при нейрональному синапсі

Під час нейрональної комунікації вивільняються не тільки нейротрансмітери, такі як серотонін, ацетилхолін, дофамін, норадреналін та ін. Інші хімічні речовини, такі як нейромодулятори, також можуть бути випущені.

Вони називаються так, тому що вони модулюють активність багатьох нейронів певної ділянки мозку. Вони відокремлюються в більшій кількості і подорожують на великі відстані, поширюючись ширше, ніж нейротрансмітери.

Іншим типом речовин є гормони. Вони вивільняються клітинами ендокринних залоз, які розташовані в різних частинах тіла, таких як шлунок, кишечник, нирки і мозок.

Гормони вивільняються в позаклітинні рідини (поза клітинами), і в подальшому захоплюються капілярами. Потім вони розподіляються по всьому тілу через кров. Ці речовини можуть зв'язуватися з нейронами, які мають спеціальні рецептори, щоб захопити їх.

Таким чином, гормони можуть впливати на поведінку, змінюючи активність нейронів, які їх отримують. Наприклад, тестостерон, здається, збільшує агресію у більшості ссавців.

Типи нейрональних синапсів

Нейронні синапси можна диференціювати на три типи відповідно до місць, де вони відбуваються.

- Axodendritic синапси: у цьому типі термінальна кнопка підключається до поверхні дендриту. Або з дендритними шипами, які є невеликими виступами, розташованими на дендритах деяких типів нейронів.

- Аксосоматичні синапси: в цих кінцевих синаптах кнопка з сомою або ядром нейрона.

- Axoaxonic синапси: кінцева кнопка пресинаптичної клітини з'єднується з аксоном постсинаптичної клітини.

Цей тип синапсів працює по-іншому, ніж два інших. Його функція полягає в зменшенні або посиленні кількості нейромедіаторів, які вивільняються за допомогою термінальної кнопки. Таким чином, він сприяє або пригнічує активність пресинаптичного нейрона.

Знайдено також дендродендритние синапси, але їхня точна функція в нейрональному спілкуванні в даний час не відома.

Як відбувається синапс?

Нейрони містять мішки, що називаються синаптичними везикулами, які можуть бути великими або малими. Всі термінальні кнопки мають невеликі везикули, які несуть молекули нейромедіаторів всередині них.

Везикули виробляють у механізмі, розташованому в сомі, званому апаратом Гольджі. Потім вони транспортуються поблизу термінальної кнопки. Однак вони також можуть бути виготовлені на термінальній кнопці з "переробленим" матеріалом.

Коли потенціал дії надсилається вздовж аксона, відбувається деполяризація (збудження) клітини. В результаті, відкриваються кальцієві канали нейрона, що дозволяє вводити іони кальцію.

Ці іони зв'язуються з молекулами мембран синаптичних везикул, що знаходяться в термінальній кнопці. Зазначена мембрана розбита, сплавляючись з мембраною термінальної кнопки. Це призводить до вивільнення нейромедіатора в синаптичний простір.

Цитоплазма клітини захоплює залишилися шматочки мембрани і доставляє їх до цистерн. Там вони переробляють, створюючи з ними нові синаптичні везикули.

Постсинаптичний нейрон має рецептори, які захоплюють речовини, що знаходяться в синаптичному просторі. Вони відомі як постсинаптичні рецептори, і коли вони активуються, вони виробляють відкриття іонних каналів.

Коли ці канали відкриваються, певні речовини надходять у нейрон, викликаючи постсинаптичний потенціал. Це може мати збуджуючі або гальмівні ефекти на клітину в залежності від типу відкритого іонного каналу.

Як правило, збуджуючі постсинаптичні потенціали виникають, коли натрій надходить у нервову клітину. При цьому інгібітори виробляються шляхом виходу калію або введення хлору.

Введення кальцію в нейрон викликає постсинаптичний збуджуючий потенціал, хоча він також активує спеціалізовані ферменти, які виробляють фізіологічні зміни в цій клітині. Наприклад, він ініціює зміщення синаптичних везикул і вивільнення нейромедіаторів.

Це також полегшує структурні зміни в нейроні після навчання.

Завершення синапсу

Постсинаптичні потенціали зазвичай є дуже короткими і закінчуються за допомогою спеціальних механізмів.

Одним з них є інактивація ацетилхоліну ферментом під назвою ацетилхолінестераза. Молекули нейротрансмітерів видаляються з синаптичного простору шляхом повторного захоплення або реабсорбції транспортерами, які знаходяться в пресинаптичній мембрані..

Таким чином, як пресинаптичні, так і постсинаптичні нейрони мають рецептори, які охоплюють присутність хімічних речовин навколо них.

Є пресинаптичні рецептори, які називаються авторецепторами, які контролюють кількість нейромедіаторів, що вивільняють або синтезують нейрон.

Список літератури

1. Карлсон, Н.Р. (2006). Фізіологія поведінки 8 р. Мадрид: Пірсон. pp: 32-68.
2. Cowan, W. M., Südhof, T. & Stevens, C.F. (2001). Синапси Baltirnore, MD: Університетська преса Джонса Хопкінса.
3. Електричний синапс (s.f.). Отримано 28 лютого 2017 р., З Університету Понтифіки в Каталіці Чилі: 7.uc.cl.
4. Stufflebeam, R. (s.f.). Нейрони, синапси, потенціали дії і нейротрансмісія. Отримано 28 лютого 2017 року від CCSI: mind.ilstu.edu.
5. Nicholls, J.G., Martin, A.R., Fuchs, P.A., & Wallace, B.G. (2001). Від нейрона до мозку, 4-е изд. Сандерленд, штат Массачусетс: Синауер.
6. Синапс. (s.f.). Отримано 28 лютого 2017 р. З Університету Вашингтона: faculty.washington.edu.