НЕЙРОННИЙ СИНАПС: СТРУКТУРА, ТИПИ ТА СПОСІБ РОБОТИ - GEOGRAFÍA - 2025

Нейронний синапс складається з об'єднання кінцевих кнопок двох нейронів, щоб до інформації передачі. У зв'язку з цим нейрон посилає повідомлення, тоді як одна частина іншої його отримує.

Таким чином, зв’язок зазвичай відбувається в одному напрямку: від кінцевої кнопки нейрона або клітини до мембрани іншої клітини, хоча правда, що є деякі винятки. Один нейрон може отримувати інформацію від сотень нейронів.

Частини нейрона. Джерело: Julia Anavel Painted Cordova / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Кожен окремий нейрон отримує інформацію від кінцевих кнопок інших нервових клітин, а кінцеві кнопки останньої в свою чергу синапсують з іншими нейронами.

Основні поняття

Кнопка терміналу визначається як невелике потовщення в кінці аксона, яке посилає інформацію в синапс. Тоді як аксон - це вид витягнутої і тонкої «дроту», який несе повідомлення від ядра нейрона до його кінцевої кнопки.

Кінцеві кнопки нервових клітин можуть синапсувати з мембраною соми або дендритами.

Схема нейрона

Тіло соми або клітин містить ядро ​​нейрона; Він має механізми, що дозволяють підтримувати клітину. Натомість дендрити - це деревоподібні гілки нейрона, які починаються від соми.

Коли потенціал дії проходить через аксон нейрона, кнопки терміналу виділяють хімічні речовини. Ці речовини можуть мати збудливу чи гальмівну дію на нейрони, з якими вони з’єднуються. В кінці всього процесу наслідки цих синапсів породжують нашу поведінку.

Потенціал дії є продуктом комунікаційних процесів всередині нейрона. У ній є набір змін в мембрані аксона, які викликають виділення хімічних речовин або нейромедіаторів.

Нейрони обмінюються нейромедіаторами у своїх синапсах як спосіб передачі інформації один одному.

Структура нейронального синапсу

Синаптичний процес передачі в нейронах

Нейрони спілкуються через синапси, а повідомлення передаються через вивільнення нейротрансмітерів. Ці хімічні речовини дифундують у рідкий простір між кінцевими кнопками та мембранами, які встановлюють синапси.

Пресинаптичний нейроон

Нейрон, який вивільняє нейромедіатори через свою кінцеву кнопку, називається пресинаптичним нейроном. У той час як той, хто отримує інформацію, є нейроном постсинаптичного характеру.

Пресинаптичний нейрон (вгорі) і постсинаптичний нейрон (знизу). Пресинаптичний простір знаходиться між двома

Коли останній захоплює нейромедіатори, виробляються так звані синаптичні потенціали. Тобто це зміни в мембранному потенціалі постсинаптичного нейрона.

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

Ці явища просто диференціюються на відстань між нейроном, який вивільняє речовину, і рецепторами, які його захоплюють.

Постінаптичний нейрон

Таким чином, нейромедіатори вивільняються кінцевими кнопками пресинаптичного нейрона і виявляються через рецептори, розташовані на мембрані постсинаптичного нейрона. Обидва нейрони повинні бути розташовані в безпосередній близькості, щоб відбулася ця передача.

Синаптичний простір

Однак, всупереч думці, нейрони, які складають хімічні синапси, фізично не приєднуються. Насправді між ними є простір, відомий як синаптичний простір або синаптична щілина.

Здається, цей простір змінюється від синапсу до синапсу, але, як правило, шириною приблизно 20 нанометрів. У синаптичній щілині існує мережа ниток, яка підтримує вирівнювання перед і постсинаптичних нейронів.

Потенціал дії

А. Схематичний погляд на ідеальний потенціал дії. B. Реальний запис потенціалу дії. Джерело: en: Memenen / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

Щоб обмін інформацією відбувався між двома нейронами або нейрональними синапсами, спочатку повинен виникнути потенціал дії.

Це явище відбувається в нейроні, який посилає сигнали. Мембрана цієї клітини має електричний заряд. Насправді мембрани всіх клітин нашого організму електрично заряджені, але лише аксони можуть викликати потенціал дії.

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

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

Коли відбувається дуже швидке повернення мембранного потенціалу, виникає потенціал дії. Він складається з короткого електричного імпульсу, який аксон проводить від соми або ядра нейрона до кінцевих кнопок.

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

Як працює синапс?

Мультиполярний нейрон. Джерело: BruceBlaus

Нейрони містять мішечки, звані синаптичними везикулами, які можуть бути великими або малими. Усі кінцеві кнопки мають невеликі везикули, які несуть у собі молекули нейромедіатора.

Везикули виробляються в механізмі, розташованому в сомі, званому апаратом Гольджі. Потім вони транспортуються близько до кнопки терміналу. Однак вони також можуть бути виготовлені на кнопці терміналу із "переробленим" матеріалом.

Коли потенціал дії направляється вздовж аксона, відбувається деполяризація (збудження) пресинаптичної клітини. Як наслідок, кальцієві канали нейрона відкриваються, що дозволяє іонам кальцію потрапляти в нього.

Після приходу потенціалу дії пресинаптичний нейрон деполяризується, а кальцієві канали відкриваються, входячи в іони

Ці іони зв'язуються з молекулами на мембранах синаптичних везикул, які знаходяться на кінцевій кнопці. Згадана мембрана розривається, зливаючись з мембраною кінцевої кнопки. Це призводить до вивільнення нейромедіатора в синаптичний простір.

Цитоплазма клітини захоплює решту шматочків мембрани і несе їх до цистерн. Там вони переробляються, створюючи з ними нові синаптичні везикули.

Вивільнення нейромедіаторів з пресинаптичного нейрона і зв'язування з рецепторами на постсинаптичному нейроні

Постсинаптичний нейрон має рецептори, які захоплюють речовини, що знаходяться в синаптичному просторі. Вони відомі як постсинаптичні рецептори, і при активації вони викликають відкриття іонних каналів.

Ілюстрація хімічного синапсу. Коли відкриється достатня кількість натрієвих каналів, постсинаптична клітина деполяризується, а потенціал дії продовжується через нейрон.

Коли ці канали відкриваються, певні речовини потрапляють у нейрон, викликаючи постсинаптичний потенціал. Це може мати збудливий або гальмуючий вплив на клітину залежно від типу іонного каналу, який був відкритий.

У нормі збудливі постсинаптичні потенціали виникають при проникненні натрію в нервову клітину. При цьому інгібітори виробляються при виході калію або введенні хлору.

Поступ кальцію в нейрон викликає збудливі постсинаптичні потенціали, хоча він також активує спеціалізовані ферменти, які виробляють фізіологічні зміни в цій клітині. Наприклад, він запускає зміщення синаптичних везикул і вивільнення нейротрансмітерів.

Це також полегшує структурні зміни нейрона після навчання.

Завершення синапсу

Посинаптичні потенціали, як правило, дуже короткі і закінчуються за допомогою спеціальних механізмів.

Один з них - інактивація ацетилхоліну ферментом, який називається ацетилхолінестераза. Молекули нейромедіаторів виводяться з синаптичного простору шляхом зворотного захоплення або реабсорбції транспортерами, які знаходяться на пресинаптичній мембрані.

Таким чином, і пресинаптичні, і постсинаптичні нейрони мають рецептори, які фіксують наявність хімічних речовин навколо них.

Існують пресинаптичні рецептори, які називаються авторецепторами, які контролюють кількість нейромедіатора, який нейрон вивільняє або синтезує.

Види синапсів

Електричні синапси

Ілюстрація електричного синапсу. Потенціал дій оцінюється

У них відбувається електрична нейротрансмісія. Два нейрони фізично пов'язані через білкові структури, відомі як "розриви щілин" або розрив розриву.

Ці структури дозволяють зміни електричних властивостей одного нейрона безпосередньо впливати на інший і навпаки. Таким чином два нейрони діяли б так, ніби вони були одним.

Хімічні синапси

Схема хімічного синапсу. Джерело: Thomas Splettstoesser (www.scistyle.com)

Хімічна нейротрансмісія відбувається при хімічних синапсах. До і постсинаптичні нейрони розділені синаптичним простором. Потенціал дії пресинаптичного нейрона спричинив би вивільнення нейротрансмітерів.

Вони досягають синаптичної щілини, будучи доступною для впливу на постсинаптичні нейрони.

Хвилюючі синапси

Прикладом збудливого нейронального синапсу може бути рефлекс відміни, коли ми вигораємо. Сенсорний нейрон виявив би гарячий предмет, оскільки він стимулював би 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 збуджуватимуть нейрон, з яким він синаптується. Зокрема, до інтернейрону (того, що опосередковує сенсорні та моторні нейрони).

Це призведе до того, що інтернейрон посилатиме інформацію по своєму аксону. У свою чергу, кінцеві кнопки інтернейрону виділяють нейромедіатори, що збуджують моторний нейрон.

Цей тип нейрона посилав би повідомлення по своєму аксону, який прикріплюється до нерва, щоб досягти цільового м’яза. Як тільки нейромедіатори звільняються від кінцевих кнопок моторного нейрона, м’язові клітини стискаються, щоб відійти від гарячого об'єкта.

Інгібіторні синапси

Цей тип синапсів дещо складніший. Це було б подано в наступному прикладі: уявіть, що ви виймаєте дуже гарячий піднос з духовки. Ви носите рукавиці, щоб не спалити себе, однак вони дещо тонкі, і тепло починає їх долати. Замість того, щоб опустити піднос на підлогу, ви намагаєтеся трохи протистояти тепла, поки він не опиниться на поверхні.

Реакція виведення нашого організму на болісний подразник змусила б нас відпустити об’єкт, навіть так, ми контролювали цей імпульс. Як виробляється це явище?

Тепло, що надходить з лотка, сприймається, збільшуючи активність збудливих синапсів на рухові нейрони (як пояснено в попередньому розділі). Однак цьому збудженню протидіє гальмування, яке походить від іншої структури: нашого мозку.

Він надсилає інформацію, яка свідчить про те, що якщо ми скинемо лоток, це може бути цілком катастрофою. Тому в спинний мозок надсилаються повідомлення, які перешкоджають виведенню рефлексу.

Для цього аксон від нейрона в головному мозку досягає спинного мозку, де його кінцеві кнопки синапсують з гальмуючим інтерневроном. Він виділяє гальмівний нейромедіатор, що знижує активність рухового нейрона, блокуючи відкликальний рефлекс.

Важливо, що це лише приклади. Процеси справді складніші (особливо гальмівні), в них задіяні тисячі нейронів.

Класи синапсів відповідно до місць, де вони відбуваються

- Акседендритні синапси: в цьому типі кінцева кнопка з'єднується з поверхнею дендриту. Або з дендритними колючками, що представляють собою невеликі виступи, розташовані на дендритах у деяких типів нейронів.

- Аксосоматичні синапси: в них синапт кінцевої кнопки з сомою або ядром нейрона.

- Аксоаксонічні синапси : кінцева кнопка пресинаптичної клітини з'єднується з аксоном постсинаптичної клітини. Ці типи синапсів функціонують інакше, ніж інші два. Його функція полягає у зменшенні або підвищенні кількості нейротрансміттера, що виділяється кнопкою терміналу. Таким чином, він сприяє або пригнічує активність пресинаптичного нейрона.

Були також виявлені дендродендритні синапси, однак їх точна роль у нейронному спілкуванні наразі невідома.

Речовини, що виділяються при синапсі нейрона

1. Карлсон, NR (2006). Фізіологія поведінки 8-й ред. Мадрид: Пірсон. с .: 32-68.
2. Cowan, WM, Südhof, T. & Stevens, CF (2001). Синапси. Baltirnore, MD: Університетська преса Джона Хопкінса.
3. Електричний синапс. (sf). Отримано 28 лютого 2017 року з Pontificia Universidad Católica de Chile: 7.uc.cl.
4. Stufflebeam, R. (nd). Нейрони, синапси, потенціали дії та нейротрансмісія. Отримано 28 лютого 2017 року з CCSI: mind.ilstu.edu.
5. Ніколлс, Дж. Г., Мартін, А. Р., Фукс, П. А, і Уоллес, БГ (2001). Від Нейрона до Мозку, 4-е видання. Сандерленд, Массачусетс: Сінауер.
6. Синапс. (sf). Отримано 28 лютого 2017 року з Вашингтонського університету: fakultet.washington.edu.