Nevral synapsestruktur, typer og hvordan den fungerer

1962
Abraham McLaughlin
Nevral synapsestruktur, typer og hvordan den fungerer

De nevronal synaps Den består av foreningen av terminalknappene til to nevroner for å overføre informasjon. I denne forbindelse sender en nevron meldingen, mens den ene delen av den andre mottar den..

Dermed skjer kommunikasjon vanligvis i en retning: fra terminalen på en neuron eller celle til membranen til den andre cellen, selv om det er sant at det er noen unntak. Et enkelt nevron kan motta informasjon fra hundrevis av nevroner.

Deler av et nevron. Kilde: Julia Anavel Painted Cordova / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Hver eneste nevron mottar informasjon fra terminalknappene til andre nerveceller, og i sin tur blir terminalknappene til sistnevnte synapser med andre nerveceller..

Artikkelindeks

  • 1 Hovedkonsepter
  • 2 Struktur av neuronal synaps
    • 2.1 Presynaptisk neruone
    • 2.2 Postsynaptisk nevron
    • 2.3 Synaptisk rom
  • 3 Potensial for handling
  • 4 Hvordan fungerer en synaps?
    • 4.1 Synapse fullføring
  • 5 Typer synapser
    • 5.1 Elektriske synapser
    • 5.2 Kjemiske synapser
    • 5.3 Spennende synapser
    • 5.4 Hemmende synapser
    • 5.5 Klasser av synapser i henhold til stedene der de forekommer
  • 6 Stoffer som frigjøres ved neuronal synaps
  • 7 Referanser

Hovedkonsepter

Terminalknappen er definert som en liten fortykning på enden av et akson, som sender informasjon til synapsen. Mens et akson er en slags langstrakt og tynn "ledning" som fører meldinger fra kjernen til nevronet til terminalen..

De terminale knappene på nerveceller kan synapse med membranen til soma eller dendritter.

Skjema for et nevron

Soma eller cellekroppen inneholder nevronens kjerne; Den har mekanismer som tillater vedlikehold av cellen. I stedet er dendritter tre-lignende grener av nevronen som stammer fra somaen..

Når et handlingspotensial beveger seg gjennom aksonen til et nevron, frigjør terminalknappene kjemikalier. Disse stoffene kan ha eksitatoriske eller hemmende effekter på nevronene de kobles til. På slutten av hele prosessen gir effekten av disse synapsene vår oppførsel.

Et handlingspotensial er et produkt av kommunikasjonsprosesser i et nevron. I det er det et sett med endringer i axonmembranen som forårsaker frigjøring av kjemikalier eller nevrotransmittere.

Nevroner utveksler nevrotransmittere ved synapsene som en måte å sende informasjon til hverandre.

Struktur av neuronal synaps

Synaptisk overføringsprosess i nevroner

Nevroner kommuniserer gjennom synapser, og meldinger overføres ved å frigjøre nevrotransmittere. Disse kjemikaliene diffunderer inn i væskeområdet mellom terminalknappene og membranene som etablerer synapser..

Presynaptisk neruone

Nevronen som frigjør nevrotransmittere gjennom terminalknappen kalles et presynaptisk nevron. Mens den som mottar informasjonen er det postsynaptiske nevronet.

Presynaptisk nevron (øverst) og postsynaptisk nevron (nederst). Det presynaptiske rommet er mellom de to

Når sistnevnte fanger opp nevrotransmittere, produseres de såkalte synaptiske potensialene. Det vil si at de er endringer i membranpotensialet til det postsynaptiske nevronet..

For å kommunisere må celler skille ut kjemikalier (nevrotransmittere) som blir oppdaget av spesialiserte reseptorer. Disse reseptorene består av spesialiserte proteinmolekyler.

Disse fenomenene skilles ganske enkelt av avstanden mellom nevronet som frigjør stoffet og reseptorene som fanger det..

Postsynaptisk nevron

Dermed frigjøres nevrotransmittere ved terminalknappene til det presynaptiske nevronet og blir oppdaget gjennom reseptorer plassert på membranen til det postsynaptiske nevronet. Begge nevronene må være plassert innen kort avstand for at denne overføringen skal skje..

Synaptisk rom

Imidlertid, i motsetning til vanlig tro, blir ikke neuroner som lager kjemiske synapser fysisk sammen. Faktisk, mellom dem er det et rom kjent som synaptisk rom eller synaptisk kløft..

Dette rommet ser ut til å variere fra synaps til synaps, men er generelt omtrent 20 nanometer bredt. Det er et nettverk av filamenter i den synaptiske spalten som holder pre- og postsynaptiske nevroner justert..

Potensial for handling

A. Skjematisk syn på et ideelt handlingspotensial. B. Virkelig oversikt over et handlingspotensial. Kilde: no: Memenen / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

For at det skal kunne utveksles informasjon mellom to nevroner eller nevronale synapser, må det først oppstå et handlingspotensial.

Dette fenomenet forekommer i nevronet som sender signalene. Membranen i denne cellen har en elektrisk ladning. I virkeligheten er membranene til alle cellene i kroppen vår elektrisk ladet, men bare axoner kan fremkalle handlingspotensialer.

Forskjellen mellom det elektriske potensialet inne i nevronet og utsiden kalles membranpotensialet..

Disse elektriske endringene mellom innsiden og utsiden av nevronet formidles av eksisterende konsentrasjoner av ioner, som natrium og kalium..

Når det er en veldig rask reversering av membranpotensialet, oppstår et handlingspotensial. Den består av en kort elektrisk impuls, som aksonen leder fra soma eller kjernen til nevronet til terminalknappene.

Det skal legges til at membranpotensialet må overstige en viss eksitasjonsterskel for at handlingspotensialet skal oppstå. Denne elektriske impulsen oversettes til kjemiske signaler som frigjøres via terminalknappen..

Hvordan fungerer en synaps?

Multipolar nevron. Kilde: BruceBlaus [Public domain]

Nevroner inneholder sekker som kalles synaptiske vesikler, som kan være store eller små. Alle terminalknappene har små vesikler som bærer nevrotransmittermolekyler inni..

Vesikler produseres i en mekanisme som ligger i somaen kalt Golgi-apparatet. De blir deretter transportert nær terminalen. Imidlertid kan de også produseres på terminal-knappen med "resirkulert" materiale..

Når et handlingspotensial sendes langs aksonen, oppstår depolarisering (eksitasjon) av den presynaptiske cellen. Som et resultat åpnes kalsiumkanalene i nevronet slik at kalsiumioner kan trenge inn i det..

Etter ankomsten av handlingspotensialet depolariseres det presynaptiske nevronet og kalsiumkanalene åpnes og kommer inn i ionene

Disse ionene binder seg til molekyler på membranene i de synaptiske vesiklene som er på terminalen. Nevnte membran går i stykker og smelter sammen med membranen til terminalknappen. Dette produserer frigjøring av nevrotransmitteren i det synaptiske rommet..

Cellens cytoplasma fanger de gjenværende membranbitene og fører dem til sisternene. Der resirkuleres de, og skaper nye synaptiske vesikler med dem..

Frigjøring av nevrotransmittere fra det presynaptiske nevronet og binding til reseptorer på det postsynaptiske nevronet

Det postsynaptiske nevronet har reseptorer som fanger opp stoffer som er i det synaptiske rommet. Disse er kjent som postsynaptiske reseptorer, og når de aktiveres, får de ionekanaler til å åpne seg..

Illustrasjon av kjemisk synaps. Når nok natriumkanaler åpnes, depolariserer den postsynaptiske cellen og handlingspotensialet fortsetter gjennom nevronet.

Når disse kanalene åpnes, kommer visse stoffer inn i nevronet og forårsaker et postsynaptisk potensiale. Dette kan ha eksitatoriske eller hemmende effekter på cellen, avhengig av hvilken type ionekanal som er blitt åpnet.

Normalt oppstår stimulerende postsynaptiske potensialer når natrium kommer inn i nervecellen. Mens inhibitorene produseres ved utgang av kalium eller innføring av klor.

Inngangen av kalsium i nevronet forårsaker eksitatoriske postsynaptiske potensialer, selv om det også aktiverer spesialiserte enzymer som produserer fysiologiske endringer i denne cellen. For eksempel utløser det forskyvning av synaptiske vesikler og frigjøring av nevrotransmittere.

Det letter også strukturelle endringer i nevronen etter læring..

Synaps fullført

Postsynaptiske potensialer er vanligvis veldig korte og avsluttes gjennom spesielle mekanismer.

En av dem er inaktivering av acetylkolin av et enzym som kalles acetylkolinesterase. Nevrotransmittermolekyler fjernes fra det synaptiske rommet ved gjenopptak eller reabsorberes av transportører som er i den presynaptiske membranen.

Dermed har både presynaptiske og postsynaptiske nevroner reseptorer som fanger tilstedeværelsen av kjemikalier rundt seg..

Det er presynaptiske reseptorer kalt autoreseptorer som styrer mengden nevrotransmitter som frigjøres eller syntetiseres av nevronet..

Synapse-typer

Elektriske synapser

Illustrasjon av en elektrisk synaps. Handlingspotensial blir verdsatt

I dem finner en elektrisk nevrotransmisjon sted. De to nevronene er fysisk forbundet gjennom proteinstrukturer kjent som gap junctions..

Disse strukturene tillater endringer i de elektriske egenskapene til det ene nevronet å direkte påvirke det andre og omvendt. På denne måten ville de to nevronene fungere som om de var en..

Kjemiske synapser

Skjema for en kjemisk synaps. Kilde: Thomas Splettstoesser (www.scistyle.com)

Kjemisk nevrotransmisjon skjer ved kjemiske synapser. Pre- og postsynaptiske nevroner er atskilt av det synaptiske rommet. Et handlingspotensial i det presynaptiske nevronet vil føre til frigjøring av nevrotransmittere.

Disse når den synaptiske spalten, og er tilgjengelige for å utøve effekten på postsynaptiske nevroner.

Spennende synapser

Et eksempel på en eksitatorisk neuronal synaps vil være tilbaketrekningsrefleksen når vi brenner ut. En sensorisk nevron ville oppdage den varme gjenstanden, siden den ville stimulere dens dendritter.

Dette nevronet ville sende meldinger gjennom axonet til terminalknappene i ryggmargen. Terminalknappene til sensorisk nevron vil frigjøre kjemikalier kjent som nevrotransmittere som vil opphisse nevronet som det synkroniserer seg med. Spesielt til en internuron (den som formidler mellom sensoriske og motoriske nevroner).

Dette vil føre til at internuron sender informasjon langs axonen. I sin tur utskiller terminalknappene til interneuron nevrotransmittere som begeistrer motorneuronet..

Denne typen nevron vil sende meldinger langs axonen, som fester seg til en nerve for å nå målmuskelen. Når nevrotransmittere slippes ut av terminalen på motorneuronet, trekker muskelcellene seg sammen for å bevege seg bort fra den varme gjenstanden..

Hemmende synapser

Denne typen synaps er noe mer komplisert. Det vil bli gitt i følgende eksempel: forestill deg at du tar en veldig varm skuff ut av ovnen. Du bruker votter for å unngå å brenne deg selv, men de er noe tynne og varmen begynner å overvinne dem. I stedet for å kaste brettet på bakken, prøver du å tåle varmen litt til du legger den på en overflate.

Tilbaketrekksreaksjonen i kroppen vår mot en smertefull stimulans ville ha fått oss til å gi slipp på objektet, selv om vi har kontrollert denne impulsen. Hvordan produseres dette fenomenet?

Varmen som kommer fra brettet oppfattes, noe som øker aktiviteten til de eksiterende synapsene på motorneuronene (som forklart i forrige avsnitt). Imidlertid motvirkes denne spenningen av hemming som kommer fra en annen struktur: hjernen vår..

Den sender informasjon som indikerer at hvis vi slipper brettet, kan det være en total katastrofe. Derfor sendes meldinger til ryggmargen som forhindrer tilbaketrekningsrefleksen..

For å gjøre dette når et axon fra en hjerne-neuron ryggmargen, hvor terminalens knapper synapser med en hemmende internuron. Det skiller ut en hemmende nevrotransmitter som reduserer motorisk neuronaktivitet, blokkerer tilbaketrekksrefleksen..

Det er viktig at dette bare er eksempler. Prosessene er virkelig mer komplekse (spesielt de hemmende), med tusenvis av nevroner involvert i dem.

Klasser av synapser i henhold til stedene der de forekommer

- Axodendritiske synapser: i denne typen kobles terminalknappen til overflaten av en dendritt. Eller med dendrittiske pigger, som er små fremspring plassert på dendrittene i noen typer nevroner.

- Aksosomatiske synapser: i disse synkroniseres terminalknappen med soma eller kjernen til nevronet.

- Axoaxonic synapser: terminalknappen til den presynaptiske cellen kobles til aksonen til den postsynaptiske cellen. Denne typen synaps fungerer annerledes enn de to andre. Dens funksjon er å redusere eller øke mengden nevrotransmitter som frigjøres med terminalknappen. Dermed fremmer eller hemmer den aktiviteten til det presynaptiske nevronet.

Dendrodendritiske synapser er også funnet, men deres nøyaktige rolle i nevronkommunikasjon er foreløpig ikke kjent..

Stoffer som frigjøres ved neuronal synaps

Under nevronell kommunikasjon frigjøres ikke bare nevrotransmittere som serotonin, acetylkolin, dopamin, noradrenalin etc. Andre kjemikalier som nevromodulatorer kan også frigjøres.

Disse er så navngitt fordi de modulerer aktiviteten til mange nevroner i et bestemt område av hjernen. De skiller ut i større mengder og reiser lengre avstander og sprer seg bredere enn nevrotransmittere.

En annen type stoff er hormoner. Disse frigjøres av celler i de endokrine kjertlene, som ligger i forskjellige deler av kroppen som mage, tarm, nyrer og hjerne..

Hormoner frigjøres i ekstracellulær væske (utenfor cellene), og blir deretter tatt opp av kapillærer. De fordeles deretter gjennom hele kroppen gjennom blodstrømmen. Disse stoffene kan binde seg til nevroner som har spesielle reseptorer for å ta dem opp..

Dermed kan hormoner påvirke atferd, og endre aktiviteten til nevronene som mottar dem. For eksempel ser testosteron ut til å øke aggressiviteten hos de fleste pattedyr..

Referanser

  1. Carlson, N.R. (2006). Fysiologi av atferd 8. utgave Madrid: Pearson. s: 32-68.
  2. Cowan, W. M., Südhof, T. & Stevens, C. F. (2001). Synapser. Baltirnore, MD: Johns Hopkins University Press.
  3. Elektrisk synaps. (s.f.). Hentet 28. februar 2017 fra Pontificia Universidad Católica de Chile: 7.uc.cl.
  4. Stufflebeam, R. (s.f.). Nevroner, synapser, handlingspotensialer og nevrotransmisjon. Hentet 28. februar 2017 fra CCSI: mind.ilstu.edu.
  5. Nicholls, J. G., Martín, A R., Fuchs, P. A og Wallace, B. G. (2001). Fra Neuron til Brain, 4. utg. Sunderland, MA: Sinauer.
  6. Synapsen. (s.f.). Hentet 28. februar 2017 fra University of Washington: faculty.washington.edu.

Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.