Struktura neuronowej synapsy, rodzaje i sposób jej działania

The synapsa neuronalna składa się z połączenia przycisków końcowych dwóch neuronów w celu przesyłania informacji. Słowo synapsa pochodzi od greki sunaptein, co oznacza „zbierać”.

W synapsie neuron wysyła wiadomość, a druga odbiera ją. W ten sposób komunikacja odbywa się zwykle w jednym kierunku: od przycisku końcowego jednego neuronu lub komórki do błony drugiej komórki. Chociaż prawdą jest, że istnieją pewne wyjątki.

Każdy pojedynczy neuron otrzymuje informacje z przycisków końcowych innych komórek nerwowych. Z kolei przyciski końcowe tego ostatniego synapsy z innymi neuronami.

Przycisk terminala jest zdefiniowany jako małe zgrubienie na końcu aksonu, które wysyła informację w synapsie. Podczas gdy akson jest rodzajem wydłużonego i cienkiego „kabla”, który przenosi komunikaty z jądra neuronu do jego przycisku końcowego.

Pojedynczy neuron może odbierać informacje od setek neuronów, a każdy z nich może ustanowić z nim dużą liczbę synaps.

Przyciski końcowe komórek nerwowych mogą ulegać synapsie z błoną somy lub dendrytów.

Soma lub ciało komórki zawiera jądro neuronu. Posiada mechanizmy, które umożliwiają utrzymanie komórki. Natomiast dendryty są gałęziami neuronu podobnymi do drzewa, które zaczyna się od somy.

Gdy potencjał czynnościowy przechodzi przez akson neuronu, przyciski terminala uwalniają substancje chemiczne. Substancje te mogą mieć działanie pobudzające lub hamujące na neurony, z którymi są połączone. Pod koniec całego procesu efekty tych synaps powodują nasze zachowanie.

Potencjał działania jest produktem procesów komunikacyjnych wewnątrz neuronu. Znajduje się w nim zestaw zmian w membranie aksonu, które powodują uwalnianie substancji chemicznych lub neuroprzekaźników.

Neurony wymieniają neuroprzekaźniki w swoich synapsach jako sposób przesyłania sobie informacji.

Ekscytujące synapsy

Przykładem pobudzających synaps neuronalnych byłby odruch wycofania podczas palenia. Neuron sensoryczny wykryłby gorący obiekt, ponieważ pobudziłby jego dendryty.

Ten neuron wysyłałby wiadomości przez akson do przycisków terminala, znajdujących się w rdzeniu kręgowym. Przyciski końcowe neuronu czuciowego uwalniają substancje chemiczne znane jako neuroprzekaźniki, które pobudzają neuron, z którym synapsa.

W szczególności do interneuronu (który pośredniczy między neuronami czuciowymi i motorycznymi). To spowodowałoby, że interneuron wyśle ​​informację wzdłuż swojego aksonu. Z kolei przyciski końcowe interneuronu wydzielają neuroprzekaźniki, które pobudzają neuron ruchowy.

Ten typ neuronu wysyłałby wiadomości wzdłuż jego aksonu, który łączy nerw, by dotrzeć do docelowego mięśnia. Gdy neuroprzekaźniki zostaną uwolnione przez przyciski końcowe neuronu ruchowego, komórki mięśniowe kurczą się, aby oddalić się od gorącego przedmiotu.

Synapsy hamujące

Ten typ synapsy jest nieco bardziej skomplikowany. Zostanie podany w następującym przykładzie: wyobraź sobie, że wyjmujesz bardzo gorącą tacę z piekarnika. Nosisz rękawiczki, aby się nie poparzyć, są jednak cienkie, a ciepło zaczyna je przewyższać. Zamiast rzucać tacą na ziemię, spróbuj podeprzeć trochę ciepła, dopóki nie zostawisz go na powierzchni.

Reakcja wycofania naszego organizmu, zanim bolesny bodziec zmusiłby nas do uwolnienia obiektu, mimo to kontrolowaliśmy ten impuls. Jak to zjawisko występuje?

Ciepło pochodzące z tacy jest postrzegane, zwiększając aktywność synaps pobudzających na neuronach ruchowych (jak wyjaśniono w poprzedniej części). Jednak temu podnieceniu przeciwdziała hamowanie pochodzące z innej struktury: naszego mózgu.

Wysyła informacje wskazujące, że jeśli upuścimy tacę, może to oznaczać całkowitą katastrofę. Dlatego wiadomości są wysyłane do rdzenia kręgowego, które zapobiegają odruchowi wycofania.

W tym celu akson aksonu mózgu dociera do rdzenia kręgowego, gdzie jego guziki końcowe ulegają synapsie z hamującym interneuronem. Wydziela to hamujący neuroprzekaźnik, który zmniejsza aktywność neuronu ruchowego, blokując odruch wycofania.

Ważne jest, aby pamiętać, że są to tylko przykłady. Procesy są naprawdę bardziej złożone (zwłaszcza te hamujące), w które zaangażowane są tysiące neuronów.

Potencjał działania

Aby nastąpiła wymiana informacji między dwoma neuronami lub synapsami neuronowymi, najpierw musi istnieć potencjał działania.

Zjawisko to występuje w neuronie, który wysyła sygnały. Membrana tej komórki ma ładunek elektryczny. W rzeczywistości błony wszystkich komórek w naszym ciele mają ładunek elektryczny, ale tylko aksony mogą powodować potencjały działania.

Różnica między potencjałem elektrycznym wewnątrz neuronu i na zewnątrz nazywa się potencjałem błonowym.

W tych zmianach elektrycznych pomiędzy wnętrzem a zewnętrzem neuronu pośredniczą istniejące stężenia jonów, takich jak sód i potas.

Gdy następuje bardzo szybka inwersja potencjału błonowego, wytwarzany jest potencjał działania. Składa się z krótkiego impulsu elektrycznego, który akson prowadzi od somy lub jądra neuronu do przycisków terminala.

Należy dodać, że potencjał błonowy musi przekraczać pewien próg wzbudzenia, aby wystąpił potencjał działania. Ten impuls elektryczny jest tłumaczony na sygnały chemiczne, które są uwalniane przez przycisk terminala.

Struktura synapsy neuronalnej

Neurony komunikują się poprzez synapsy, a komunikaty są przekazywane przez uwalnianie neuroprzekaźników.

Te chemikalia dyfundują do przestrzeni cieczy pomiędzy przyciskami terminala i membranami, które tworzą synapsy.

Neuron, który uwalnia neuroprzekaźniki za pośrednictwem przycisku końcowego, nazywany jest neuronem presynaptycznym. Tym, który otrzymuje informację, jest neuron postsynaptyczny.

Gdy ten ostatni przechwytuje neuroprzekaźniki, wytwarzane są tzw. Potencjały synaptyczne. Oznacza to, że są to zmiany potencjału błonowego neuronu postsynaptycznego.

Aby komunikować się, komórki muszą wydzielać substancje chemiczne (neuroprzekaźniki), które są wykrywane przez wyspecjalizowane receptory. Receptory te składają się ze specjalistycznych cząsteczek białkowych.

Zjawiska te są po prostu różnicowane przez odległość między neuronem, który uwalnia substancję, a receptorami, które ją przechwytują.

W ten sposób neuroprzekaźniki są uwalniane przez przyciski końcowe neuronu presynaptycznego i są wykrywane przez receptory zlokalizowane w błonie neuronu postsynaptycznego. Oba neurony muszą znajdować się w bliskiej odległości, aby mogła nastąpić transmisja.

Jednak wbrew temu, co można sądzić, neurony, które wytwarzają synapsy chemiczne, nie łączą się fizycznie. W rzeczywistości między nimi jest przestrzeń znana jako przestrzeń synaptyczna lub szczelina synaptyczna.

Przestrzeń ta wydaje się różnić w zależności od synapsy, ale generalnie ma szerokość około 20 nanometrów. W szczelinie synaptycznej znajduje się sieć włókien, która wyrównuje przed i postsynaptyczne neurony.

Neurotransmisja

Neurotransmisja lub transmisja synaptyczna to komunikacja między dwoma neuronami z powodu wymiany chemikaliów lub sygnałów elektrycznych przez synapsy.

Synapsy elektryczne

W nich występuje neurotransmisja elektryczna. Oba neurony są fizycznie połączone przez struktury białkowe znane jako „złącza szczelinowe” lub połączenie w szczelinie.

Struktury te pozwalają zmianom właściwości elektrycznych jednego neuronu bezpośrednio wpływać na inne i odwrotnie. W ten sposób dwa neurony działałyby tak, jakby były jednym.

Synapsy chemiczne

Występuje w nich chemiczna neurotransmisja. Neurony przed i postsynaptyczne są oddzielone przestrzenią synaptyczną. Potencjał działania w neuronie presynaptycznym spowodowałby uwolnienie neuroprzekaźników.

Dochodzą one do szczeliny synaptycznej, która jest dostępna do wywierania wpływu na neurony postsynaptyczne.

Substancje uwalniane w synapsie neuronalnej

Podczas komunikacji neuronalnej uwalniane są nie tylko neuroprzekaźniki, takie jak serotonina, acetylocholina, dopamina, noradrenalina itp. Inne substancje chemiczne, takie jak neuromodulatory, mogą być również uwalniane.

Są one tak nazywane, ponieważ modulują aktywność wielu neuronów w pewnym obszarze mózgu. Segregują się w większej ilości i pokonują większe odległości, szerząc się szerzej niż neuroprzekaźniki.

Innym rodzajem substancji są hormony. Są one uwalniane przez komórki gruczołów wydzielania wewnętrznego, które znajdują się w różnych częściach ciała, takich jak żołądek, jelita, nerki i mózg.

Hormony są uwalniane do płynu pozakomórkowego (poza komórkami), a następnie wychwytywane przez naczynia włosowate. Następnie są rozprowadzane po całym ciele przez krew. Substancje te mogą wiązać się z neuronami, które mają specjalne receptory do ich wychwytywania.

Zatem hormony mogą wpływać na zachowanie, zmieniając aktywność neuronów, które je przyjmują. Na przykład testosteron wydaje się zwiększać agresję u większości ssaków.

Rodzaje synaps neuronalnych

Synapsy neuronalne można podzielić na trzy typy w zależności od miejsc, w których występują.

- Synapsy aksodendrytyczne: w tym typie przycisk terminala łączy się z powierzchnią dendrytu. Lub z kolcami dendrytycznymi, które są małymi wypukłościami zlokalizowanymi na dendrytach w niektórych typach neuronów.

- Synapsy Axosomatyczne: w nich końcowy przycisk synapty z soma lub jądrem neuronu.

- Synapsy aksaksoniczne: przycisk końcowy komórki presynaptycznej łączy się z aksonem komórki postsynaptycznej.

Ten typ synapsy działa inaczej niż pozostałe dwa. Jego funkcją jest zmniejszenie lub wzmocnienie ilości neuroprzekaźnika uwalnianego przez przycisk terminala. W ten sposób promuje lub hamuje aktywność neuronu presynaptycznego.

Znaleziono także synapsy dendrodendrytyczne, ale ich dokładna funkcja w komunikacji neuronalnej nie jest obecnie znana.

Jak powstaje synapsa?

Neurony zawierają worki zwane pęcherzykami synaptycznymi, które mogą być duże lub małe. Wszystkie przyciski terminala mają małe pęcherzyki, które zawierają wewnątrz cząsteczki neuroprzekaźnika.

Pęcherzyki są wytwarzane w mechanizmie znajdującym się w somie zwanym aparatem Golgiego. Następnie są transportowane w pobliżu przycisku terminala. Można je jednak również produkować na przycisku terminala za pomocą „recyklingu” materiału.

Gdy potencjał działania jest wysyłany wzdłuż aksonu, następuje depolaryzacja (wzbudzenie) komórki. W wyniku tego otwierają się kanały wapniowe neuronu, dzięki czemu jony wapnia wchodzą do niego.

Jony te wiążą się z cząsteczkami błon pęcherzyków synaptycznych znajdujących się w przycisku terminala. Wspomniana membrana jest uszkodzona, stapia się z membraną przycisku terminala. Powoduje to uwolnienie neuroprzekaźnika do przestrzeni synaptycznej.

Cytoplazma komórki wychwytuje pozostałe fragmenty błony i przenosi je do cystern. Tam przetwarzają się, tworząc z nimi nowe pęcherzyki synaptyczne.

Neuron postsynaptyczny ma receptory, które wychwytują substancje znajdujące się w przestrzeni synaptycznej. Są one znane jako receptory postsynaptyczne, a kiedy są aktywowane, wytwarzają otwarcie kanałów jonowych.

Kiedy te kanały się otwierają, pewne substancje wchodzą do neuronu, powodując potencjał postsynaptyczny. Może to mieć działanie pobudzające lub hamujące na komórkę w zależności od rodzaju kanału jonowego, który został otwarty.

Zwykle pobudzające potencjały postsynaptyczne występują, gdy sód wchodzi do komórki nerwowej. Podczas gdy inhibitory są wytwarzane przez wyjście potasu lub wejście chloru.

Wejście wapnia do neuronu powoduje postsynaptyczne potencjały pobudzające, chociaż aktywuje również wyspecjalizowane enzymy, które powodują zmiany fizjologiczne w tej komórce. Na przykład wyzwala przemieszczenie pęcherzyków synaptycznych i uwalnianie neuroprzekaźników.

Ułatwia również zmiany strukturalne w neuronie po nauce.

Zakończenie synapsy

Potencjały postsynaptyczne są zwykle bardzo krótkie i kończą się specjalnymi mechanizmami.

Jednym z nich jest inaktywacja acetylocholiny przez enzym zwany acetylocholinesterazą. Cząsteczki neurotransmiterów są usuwane z przestrzeni synaptycznej poprzez ponowne pochłanianie lub ponowne wchłanianie przez transportery znajdujące się w membranie presynaptycznej.

Zatem zarówno neurony presynaptyczne, jak i postsynaptyczne mają receptory, które wychwytują obecność substancji chemicznych wokół nich.

Istnieją presynaptyczne receptory zwane autoreceptorami, które kontrolują ilość neuroprzekaźnika, który uwalnia lub syntetyzuje neuron.

Referencje

1. Carlson, N.R. (2006). Fizjologia zachowań, wyd. 8, Madryt: Pearson. pp: 32-68.
2. Cowan, W. M., Südhof, T. i Stevens, C. F. (2001). Synapsy Baltirnore, MD: Johns Hopkins University Press.
3. Synapsa elektryczna (s.f.). Pobrane 28 lutego 2017 r. Z Pontificia Universidad Católica de Chile: 7.uc.cl.
4. Stufflebeam, R. (s.f.). Neurony, synapsy, potencjały działania i neurotransmisja. Źródło: 28 lutego 2017 r. Z CCSI: mind.ilstu.edu.
5. Nicholls, J. G., Martin, A. R., Fuchs, P. A i Wallace, B. G. (2001). Od Neuron do Brain, 4 ed. Sunderland, MA: Sinauer.
6. Synapsa. (s.f.). Źródło: 28 lutego 2017 r. Z University of Washington: faculty.washington.edu.