НЕЙРОННЫЙ СИНАПС: СТРОЕНИЕ, ТИПЫ И ПРИНЦИП РАБОТЫ - ГЕОГРАФИЯ - 2026

Нейронный синапс состоит из объединения концевых кнопок двух нейронов, чтобы к информации передачи. При этом нейрон отправляет сообщение, а одна часть другой его получает.

Таким образом, общение обычно происходит в одном направлении: от терминальной кнопки нейрона или клетки к мембране другой клетки, хотя, правда, есть некоторые исключения. Один нейрон может получать информацию от сотен нейронов.

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

Каждый отдельный нейрон получает информацию от терминальных кнопок других нервных клеток, а терминальные кнопки последних, в свою очередь, синапса с другими нейронами.

Основные концепции

Кнопка терминала определяется как небольшое утолщение на конце аксона, которое отправляет информацию в синапс. В то время как аксон - это своего рода удлиненный и тонкий «провод», который передает сообщения от ядра нейрона к его конечной кнопке.

Терминальные кнопки нервных клеток могут синапсировать с мембраной сомы или дендритов.

Схема нейрона

Сома или тело клетки содержит ядро ​​нейрона; В нем есть механизмы, которые позволяют поддерживать клетку. Вместо этого дендриты представляют собой древовидные ветви нейрона, которые начинаются от сомы.

Когда потенциал действия проходит через аксон нейрона, кнопки терминала выделяют химические вещества. Эти вещества могут оказывать возбуждающее или тормозящее действие на нейроны, с которыми они связаны. В конце всего процесса эффекты этих синапсов определяют наше поведение.

Потенциал действия - это продукт коммуникативных процессов внутри нейрона. В нем есть набор изменений в мембране аксона, которые вызывают выброс химических веществ или нейротрансмиттеров.

Нейроны обмениваются нейротрансмиттерами в своих синапсах как способ передачи информации друг другу.

Структура нейронального синапса

Процесс синаптической передачи в нейронах

Нейроны общаются через синапсы, а сообщения передаются посредством высвобождения нейротрансмиттеров. Эти химические вещества диффундируют в жидкое пространство между кнопками терминала и мембранами, образующими синапсы.

Пресинаптический неруон

Нейрон, который высвобождает нейротрансмиттеры через свою терминальную кнопку, называется пресинаптическим нейроном. А информацию получает постсинаптический нейрон.

Пресинаптический нейрон (вверху) и постсинаптический нейрон (внизу). Пресинаптическое пространство находится между двумя

Когда последний захватывает нейротрансмиттеры, возникают так называемые синаптические потенциалы. То есть это изменения мембранного потенциала постсинаптического нейрона.

Чтобы общаться, клетки должны выделять химические вещества (нейротрансмиттеры), которые обнаруживаются специализированными рецепторами. Эти рецепторы состоят из специализированных белковых молекул.

Эти явления просто различаются расстоянием между нейроном, высвобождающим вещество, и рецепторами, которые его захватывают.

Постсинаптический нейрон

Таким образом, нейротрансмиттеры высвобождаются терминальными кнопками пресинаптического нейрона и обнаруживаются через рецепторы, расположенные на мембране постсинаптического нейрона. Оба нейрона должны находиться в непосредственной близости, чтобы произошла эта передача.

Синаптическое пространство

Однако, вопреки тому, что можно подумать, нейроны, образующие химические синапсы, физически не соединяются. Фактически, между ними есть пространство, известное как синаптическое пространство или синаптическая щель.

Это пространство, кажется, варьируется от синапса к синапсу, но обычно его ширина составляет около 20 нанометров. В синаптической щели существует сеть нитей, которая поддерживает выравнивание пре- и постсинаптических нейронов.

Потенциал действия

А. Схематическое изображение идеального потенциала действия. Б. Реальная запись потенциала действия. Источник: en: Memenen / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

Для обмена информацией между двумя нейронами или нейронными синапсами сначала должен возникнуть потенциал действия.

Это явление происходит в нейроне, который посылает сигналы. Мембрана этой клетки имеет электрический заряд. В действительности мембраны всех клеток в нашем теле электрически заряжены, но только аксоны могут запускать потенциалы действия.

Разница между электрическим потенциалом внутри нейрона и снаружи называется мембранным потенциалом.

Эти электрические изменения между внутренней и внешней частью нейрона опосредуются существующими концентрациями ионов, таких как натрий и калий.

Когда происходит очень быстрое изменение мембранного потенциала на противоположное, возникает потенциал действия. Он состоит из короткого электрического импульса, который аксон проводит от сомы или ядра нейрона к конечным кнопкам.

К этому следует добавить, что для возникновения потенциала действия мембранный потенциал должен превышать определенный порог возбуждения. Этот электрический импульс преобразуется в химические сигналы, которые передаются через кнопку терминала.

Как работает синапс?

Мультиполярный нейрон. Источник: БрюсБлаус

Нейроны содержат мешочки, называемые синаптическими пузырьками, которые могут быть большими или маленькими. Все терминальные кнопки имеют небольшие пузырьки, которые несут внутри себя молекулы нейротрансмиттеров.

Везикулы образуются в механизме, расположенном в соме, который называется аппаратом Гольджи. Затем они перемещаются к кнопке терминала. Однако они также могут быть изготовлены на кнопке терминала из «переработанного» материала.

Когда потенциал действия передается по аксону, происходит деполяризация (возбуждение) пресинаптической клетки. Как следствие, кальциевые каналы нейрона открываются, позволяя ионам кальция проникать в него.

После достижения потенциала действия пресинаптический нейрон деполяризуется, и кальциевые каналы открываются, попадая в ионы.

Эти ионы связываются с молекулами на мембранах синаптических пузырьков, которые находятся на терминальной кнопке. Упомянутая мембрана разрывается, слившись с мембраной клеммной кнопки. Это вызывает выброс нейротрансмиттера в синаптическое пространство.

Цитоплазма клетки захватывает оставшиеся части мембраны и переносит их в цистерны. Там они перерабатываются, создавая вместе с ними новые синаптические пузырьки.

Высвобождение нейротрансмиттеров из пресинаптического нейрона и связывание с рецепторами на постсинаптическом нейроне

Постсинаптический нейрон имеет рецепторы, которые захватывают вещества, находящиеся в синаптическом пространстве. Они известны как постсинаптические рецепторы, и при активации они вызывают открытие ионных каналов.

Иллюстрация химического синапса. Когда открывается достаточное количество натриевых каналов, постсинаптическая клетка деполяризуется, и потенциал действия продолжается через нейрон.

Когда эти каналы открываются, определенные вещества попадают в нейрон, вызывая постсинаптический потенциал. Это может иметь возбуждающее или тормозящее действие на клетку в зависимости от типа открытого ионного канала.

В норме возбуждающие постсинаптические потенциалы возникают при проникновении натрия в нервную клетку. В то время как ингибиторы производятся выходом калия или входом хлора.

Поступление кальция в нейрон вызывает возбуждающие постсинаптические потенциалы, хотя он также активирует специализированные ферменты, которые вызывают физиологические изменения в этой клетке. Например, он вызывает смещение синаптических пузырьков и высвобождение нейротрансмиттеров.

Это также способствует структурным изменениям в нейроне после обучения.

Завершение синапса

Постсинаптические потенциалы обычно очень краткие и прекращаются с помощью специальных механизмов.

Один из них - это инактивация ацетилхолина ферментом ацетилхолинэстераза. Молекулы нейротрансмиттеров удаляются из синаптического пространства путем обратного захвата или реабсорбции переносчиками, которые находятся на пресинаптической мембране.

Таким образом, как пресинаптические, так и постсинаптические нейроны имеют рецепторы, которые улавливают присутствие химических веществ вокруг них.

Существуют пресинаптические рецепторы, называемые ауторецепторами, которые контролируют количество нейромедиатора, которое нейрон выделяет или синтезирует.

Типы синапсов

Электрические синапсы

Иллюстрация электрического синапса. Потенциал действия ценится

В них происходит электрическая нейротрансмиссия. Два нейрона физически связаны посредством белковых структур, известных как «щелевые соединения» или щелевые соединения.

Эти структуры позволяют изменениям электрических свойств одного нейрона напрямую влиять на другой и наоборот. Таким образом, два нейрона будут действовать, как если бы они были одним целым.

Химические синапсы

Схема химического синапса. Источник: Thomas Splettstoesser (www.scistyle.com)

Химическая нейротрансмиссия происходит в химических синапсах. Пре- и постсинаптические нейроны разделены синаптическим пространством. Потенциал действия в пресинаптическом нейроне может вызвать высвобождение нейромедиаторов.

Они достигают синаптической щели и могут оказывать влияние на постсинаптические нейроны.

Возбуждающие синапсы

Примером возбуждающего нейронального синапса может быть рефлекс отмены, когда мы сгораем. Сенсорный нейрон обнаружит горячий объект, так как он будет стимулировать его дендриты.

Этот нейрон будет посылать сообщения через аксон на свои терминальные кнопки, расположенные в спинном мозге. Концевые кнопки сенсорного нейрона будут выделять химические вещества, известные как нейротрансмиттеры, которые будут возбуждать нейрон, с которым он синапируется. В частности, на интернейрон (тот, который является посредником между сенсорными и моторными нейронами).

Это заставит интернейрон посылать информацию по своему аксону. В свою очередь, терминальные кнопки интернейрона секретируют нейротрансмиттеры, которые возбуждают мотонейрон.

Этот тип нейрона будет посылать сообщения по своему аксону, который прикрепляется к нерву, чтобы достичь целевой мышцы. Как только нейротрансмиттеры высвобождаются из оконечных кнопок двигательного нейрона, мышечные клетки сокращаются, чтобы отойти от горячего объекта.

Тормозящие синапсы

Этот тип синапсов несколько сложнее. Это произойдет в следующем примере: представьте, что вы достаете из духовки очень горячий противень. Вы носите варежки, чтобы не обжечься, однако они несколько тонкие и тепло начинает их преодолевать. Вместо того, чтобы ронять поднос на пол, вы пытаетесь немного выдержать тепло, пока не поставите его на поверхность.

Реакция удаления нашего тела на болезненный стимул заставила бы нас отпустить объект, даже если мы контролировали этот импульс. Как возникает это явление?

Тепло, исходящее от лотка, воспринимается, увеличивая активность возбуждающих синапсов на мотонейронах (как объяснялось в предыдущем разделе). Однако этому возбуждению противодействует торможение, исходящее от другой структуры: нашего мозга.

Он отправляет информацию о том, что, если мы уроним лоток, это может стать полной катастрофой. Следовательно, в спинной мозг отправляются сообщения, которые предотвращают рефлекс отмены.

Для этого аксон от нейрона в головном мозге достигает спинного мозга, где его терминальные кнопки синапса с тормозным интернейроном. Он секретирует тормозящий нейротрансмиттер, который снижает активность мотонейрона, блокируя рефлекс отмены.

Важно отметить, что это всего лишь примеры. Процессы действительно более сложные (особенно тормозные), в них задействованы тысячи нейронов.

Классы синапсов в зависимости от места их возникновения

- Аксодендритные синапсы: в этом типе терминальная кнопка соединяется с поверхностью дендрита. Или с дендритными шипами, которые представляют собой небольшие выступы, расположенные на дендритах в некоторых типах нейронов.

- Аксосоматические синапсы: в них терминальный кнопочный синапс с сомой или ядром нейрона.

- Аксоаксонические синапсы : терминальная кнопка пресинаптической клетки соединяется с аксоном постсинаптической клетки. Эти типы синапсов функционируют иначе, чем два других. Его функция состоит в том, чтобы уменьшить или увеличить количество нейромедиатора, высвобождаемого кнопкой терминала. Таким образом, он стимулирует или подавляет активность пресинаптического нейрона.

Дендродендритные синапсы также были обнаружены, но их точная роль в нейронной коммуникации в настоящее время неизвестна.

Вещества, высвобождаемые в синапсе нейронов

1. Карлсон, Н.Р. (2006). Физиология поведения 8-е изд., Мадрид: Пирсон. С. 32-68.
2. Cowan, WM, Südhof, T. и Stevens, CF (2001). Синапсы. Балтирнор, доктор медицины: Издательство Университета Джона Хопкинса.
3. Электрический синапс. (SF). Получено 28 февраля 2017 г. из Папского католического университета Чили: 7.uc.cl.
4. Stufflebeam, R. (nd). Нейроны, синапсы, потенциалы действия и нейротрансмиссия. Получено 28 февраля 2017 г. с сайта CCSI: mind.ilstu.edu.
5. Николлс, Дж. Г., Мартин, А. Р., Фукс, П. А., и Уоллес, Б. Г. (2001). От нейрона к мозгу, 4-е изд. Сандерленд, Массачусетс: Синауэр.
6. Синапс. (SF). Получено 28 февраля 2017 г. из Вашингтонского университета: faculty.washington.edu.