Neuralna sinapsa je fundamentalna komponenta nervnog sistema, omogućavajući komunikaciju između neurona. U ovom procesu, informacije se prenose s jednog neurona na drugi putem električnih i hemijskih signala. Struktura sinapse je složena i uključuje prisustvo aksonskih završetaka, sinaptičkih vezikula, neurotransmitera i postsinaptičkih receptora. Postoje različite vrste sinapsi, kao što su ekscitatorne i inhibitorne, koje igraju specifične uloge u prenošenju informacija u mozgu. Funkcionisanje neuralne sinapse je neophodno za procese kao što su učenje, pamćenje, motorička koordinacija i druge kognitivne funkcije.
Koji su različiti načini povezivanja neurona u nervnom sistemu?
Sinapse su specijalizirane veze između neurona u nervnom sistemu, omogućavajući prijenos električnih i hemijskih signala. Postoje različite vrste veza između neurona, koje se mogu klasificirati u tri glavna tipa: aksodendritične sinapse, aksosomatske sinapse i aksoaksonalne sinapse.
Aksodendritične sinapse su one u kojima se akson jednog neurona povezuje s dendritom drugog neurona. Ovo je najčešći oblik sinapse u nervnom sistemu i odgovoran je za prijenos informacija s jednog neurona na drugi. Akso-somatske sinapse nastaju kada se akson jednog neurona direktno poveže s tijelom ćelije drugog neurona. Ove sinapse su važne za regulaciju neuronske aktivnosti i integraciju signala iz različitih izvora.
Konačno, aksoaksonalne sinapse su one gdje se akson jednog neurona spaja s aksonom drugog neurona. Ove sinapse su rjeđe, ali igraju važnu ulogu u modulaciji neuronske aktivnosti i regulaciji protoka informacija unutar nervnog sistema.
Svaka vrsta sinapse ima specifične funkcije i doprinosi složenosti i efikasnosti nervnog sistema.
Razumjeti kako funkcioniraju neuronske sinapse u 15 riječi.
Neuralna sinapsa je veza između neurona, gdje se odvija prijenos hemijskih i električnih informacija.
Neurotransmiteri se oslobađaju u sinaptičku pukotinu i vežu za receptore na postsinaptičkoj membrani.
Ovo generira postsinaptički potencijal koji može biti ekscitatorni ili inhibitorni, utičući na prenos nervnog impulsa.
Postoje različite vrste sinapsi, kao što su ekscitatorne i inhibitorne sinapse , koje obavljaju specifične funkcije u nervnom sistemu.
Razumijevanje načina na koji funkcioniraju neuronske sinapse ključno je za razumijevanje načina na koji naš mozak obrađuje informacije.
Razumjeti kako sinapsa funkcioniše i njen značaj u nervnom sistemu.
Sinapsa je fundamentalna struktura u funkcionisanju nervnog sistema, odgovorna za prenos informacija između neurona. Neophodna je za komunikaciju između nervnih ćelija i za koordinaciju aktivnosti mozga i tijela.
Na sinapsi, komunikacija se odvija putem neurotransmitera, hemikalija koje oslobađa jedan neuron, a preuzima drugi. Ovi neurotransmiteri se oslobađaju iz sinaptičkih vezikula koje se nalaze na kraju aksona neurona koji prenosi signal i vežu se za receptore na membrani neurona koji prima, pokrećući nervni impuls.
Postoje dvije glavne vrste sinapsi: električne i hemijske. U električnim sinapsama, komunikacija se odvija direktnim prolaskom iona između neurona, što omogućava brži prijenos nervnog impulsa. U hemijskim sinapsama, komunikacija je posredovana neurotransmiterima, što omogućava veću modulaciju i kontrolu prenesenog signala.
Sinapse su izuzetno važne za funkcionisanje nervnog sistema, jer omogućavaju integraciju senzornih informacija, koordinaciju pokreta mišića i regulaciju vitalnih funkcija poput disanja i cirkulacije krvi. Također su uključene u kognitivne procese poput pamćenja, učenja i emocija.
Njegovo pravilno funkcionisanje je ključno za održavanje homeostaze i zdravlja pojedinca.
Istraživanje struktura uključenih u prenos signala između neurona: dijelovi sinapse.
Sinapsa je struktura odgovorna za prenos signala između neurona, omogućavajući komunikaciju unutar nervnog sistema. Sastoji se od nekoliko dijelova koji obavljaju specifične funkcije tokom ovog procesa.
Jedan od glavnih dijelova sinapse je aksonski završetak, koji oslobađa neurotransmitere u sinaptički prostor. Ovi neurotransmiteri su hemikalije koje prenose signale s jednog neurona na drugi. Drugi važan dio je sinaptička pukotina, koja predstavlja prostor između aksonskog završetka i postsinaptičke membrane.
Postsinaptička membrana sadrži specifične receptore za neurotransmitere, koji se vežu za ove receptore i pokreću odgovor u postsinaptičkom neuronu. Ovaj odgovor može uključivati otvaranje jonskih kanala, promjenu akcionog potencijala neurona i širenje signala.
Postoje različite vrste sinapsi, kao što su električne sinapse i hemijske sinapse. U električnim sinapsama, neuroni su povezani pukotnim spojevima koji omogućavaju direktan prolaz iona između njih. U hemijskim sinapsama, komunikacija se odvija putem neurotransmitera.
Razumijevanje načina na koji ove strukture funkcionišu ključno je za razumijevanje načina na koji mozak obrađuje informacije i kontroliše funkcije tijela.
Neuralna sinapsa: struktura, vrste i kako funkcioniše
Neuronska sinapsa je spoj terminalnih tačaka dva neurona radi prenosa informacija. U ovom kontekstu, jedan neuron šalje poruku, dok je dio drugog prima.
Dakle, komunikacija se uglavnom odvija u jednom smjeru: od terminalnog čvora jednog neurona ili ćelije do membrane druge ćelije, iako postoje neki izuzeci. Jedan neuron može primati informacije od stotina neurona.
Svaki neuron prima informacije od terminalnih dugmadi drugih nervnih ćelija, a zatim od terminalnih dugmadi tih potonjih koji stvaraju sinapse s drugim neuronima.
Glavni koncepti
Završno dugme se definiše kao malo zadebljanje na kraju aksona, koje šalje informacije u sinapsi. Akson je vrsta izduženog, tankog "kabla" koji provodi poruke od jezgra neurona do njegovog završnog dugmeta.
Terminalna dugmad nervnih ćelija mogu se sinapsirati sa membranom some ili dendrita.
Soma, ili tijelo ćelije, sadrži jezgro neurona; ima mehanizme koji omogućavaju ćeliji da se održi. Nasuprot tome, dendriti su stablaste grane neurona koje se protežu od some.
Kada akcioni potencijal putuje niz akson neurona, terminalna dugmad oslobađaju hemikalije. Ove hemikalije mogu imati ekscitatorne ili inhibitorne efekte na neurone s kojima se povezuju. U konačnici, efekti ovih sinapsi dovode do našeg ponašanja.
Akcioni potencijal je proizvod komunikacijskih procesa unutar neurona. Skup promjena u aksonskoj membrani uzrokuje oslobađanje hemikalija ili neurotransmitera.
Neuroni razmjenjuju neurotransmitere na svojim sinapsama kao način slanja informacija između sebe.
Struktura neuronske sinapse
Neuroni komuniciraju putem sinapsi, a poruke se prenose oslobađanjem neurotransmitera. Ove hemikalije difundiraju u tečni prostor između terminalnih dugmadi i membrana koje uspostavljaju sinapse.
Presinaptički živac
Neuron koji oslobađa neurotransmitere putem svog terminalnog dugmeta naziva se presinaptički neuron, dok se onaj koji prima informacije naziva postsinaptički neuron.
Kada ovaj posljednji uhvati neurotransmitere, proizvode se takozvani sinaptički potencijali - to jest, promjene u potencijalu postsinaptičke neuronske membrane.
Da bi komunicirale, ćelije moraju lučiti hemikalije (neurotransmitere) koje detektuju specijalizovani receptori. Ovi receptori se sastoje od specijalizovanih proteinskih molekula.
Ove pojave se jednostavno razlikuju po udaljenosti između neurona koji oslobađa supstancu i receptora koji je hvataju.
Postsinaptički neuron
Dakle, neurotransmiteri se oslobađaju putem terminalnih dugmadi presinaptičkog neurona, a detektuju ih receptori koji se nalaze na membrani postsinaptičkog neurona. Oba neurona moraju biti smještena na maloj udaljenosti da bi se ovaj prijenos dogodio.
Sinaptički prostor
Međutim, suprotno onome što bi se moglo pomisliti, neuroni koji proizvode hemijske sinapse nisu fizički povezani. U stvari, između njih postoji prostor poznat kao sinaptički prostor ili sinaptička pukotina.
Čini se da se ovaj jaz razlikuje od sinapse do sinapse, ali je obično širok oko 20 nanometara. Mreža filamenata u sinaptičkoj pukotini održava pre- i postsinaptičke neurone poravnatima.
Akcioni potencijal
Da bi došlo do razmjene informacija između dva neurona ili neuronskih sinapsi, prvo mora postojati akcioni potencijal.
Ovaj fenomen se javlja u neuronu koji šalje signale. Membrana ove ćelije ima električni naboj. U stvari, membrane svih ćelija u našem tijelu imaju električni naboj, ali samo aksoni mogu izazvati akcione potencijale.
Razlika između električnog potencijala unutar i izvan neurona naziva se membranski potencijal.
Ove električne promjene između unutrašnjosti i vanjštine neurona posredovane su koncentracijama postojećih iona, poput natrija i kalija.
Kada dođe do vrlo brze promjene membranskog potencijala, nastaje akcijski potencijal. On se sastoji od kratkog električnog impulsa koji akson prenosi od some ili jezgra neurona do terminalnih čvorova.
Treba dodati da membranski potencijal mora premašiti određeni prag pobude da bi se pojavio akcioni potencijal. Ovaj električni impuls se pretvara u hemijske signale koji se oslobađaju kroz terminalno dugme.
Kako funkcioniše sinapsa?
Neuroni sadrže vrećice zvane sinaptičke vezikule, koje mogu biti velike ili male. Svi terminalni nervi sadrže male vezikule koje nose molekule neurotransmitera.
Vezikule se proizvode u mehanizmu koji se nalazi u somi, a naziva se Golgijev aparat. Zatim se transportuju blizu terminalnog pupka. Međutim, mogu se proizvesti i u terminalnom pupku od "recikliranog" materijala.
Kada se akcijski potencijal pošalje duž aksona, ćelija se depolarizira (pobuđuje). Kao rezultat toga, kalcijevi kanali neurona se otvaraju, omogućavajući ulazak kalcijevih iona.
Ovi ioni se vežu za membranske molekule sinaptičkih vezikula koje se nalaze u terminalnom boutonu. Ova membrana se prekida, spajajući se s membranom terminalnog boutona. To rezultira oslobađanjem neurotransmitera u sinaptički prostor.
Citoplazma ćelije hvata preostale fragmente membrane i prenosi ih u cisterne, gdje se recikliraju, stvarajući nove sinaptičke vezikule.
Postsinaptički neuron ima receptore koji hvataju supstance u sinaptičkom prostoru. Oni su poznati kao postsinaptički receptori i kada se aktiviraju, otvaraju jonske kanale.
Kada se ovi kanali otvore, određene supstance ulaze u neuron, uzrokujući postsinaptički potencijal. To može imati ekscitatorne ili inhibitorne efekte na ćeliju, ovisno o vrsti otvorenog jonskog kanala.
Normalno, ekscitacijski postsinaptički potencijali nastaju kada natrij uđe u nervnu ćeliju, dok inhibitorni postsinaptički potencijali nastaju oslobađanjem kalija ili ulaskom hlorida.
Ulazak kalcija u neuron uzrokuje ekscitacijske postsinaptičke potencijale, ali također aktivira specijalizirane enzime koji proizvode fiziološke promjene u ćeliji. Na primjer, pokreće pomicanje sinaptičkih vezikula i oslobađanje neurotransmitera.
Takođe olakšava strukturne promjene u neuronu nakon učenja.
Kraj sinapse
Postsinaptički potencijali su uglavnom vrlo kratki i završavaju se posebnim mehanizmima.
Jedan od njih je inaktivacija acetilholina enzimom koji se zove acetilholinesteraza. Molekule neurotransmitera uklanjaju se iz sinaptičkog prostora ponovnim preuzimanjem ili reapsorpcijom pomoću transportera koji se nalaze u presinaptičkoj membrani.
Dakle, i presinaptički i postsinaptički neuroni imaju receptore koji detektuju prisustvo hemikalija oko sebe.
Postoje presinaptički receptori koji se nazivaju autoreceptori i kontroliraju količinu neurotransmitera koju neuron oslobađa ili sintetizira.
Vrste sinapsi
Električne sinapse
Električna neurotransmisija se odvija unutar njih. Dva neurona su fizički povezana putem proteinskih struktura poznatih kao jaz spojevi.
Ove strukture omogućavaju da promjene u električnim svojstvima jednog neurona direktno utiču na drugi i obrnuto. Na taj način, dva neurona bi se ponašala kao da su jedan.
Hemijske sinapse
Hemijska neurotransmisija se odvija u ovim neuronima. Pre- i postsinaptički neuroni su odvojeni sinaptičkim prostorom. Akcioni potencijal u presinaptičkom neuronu bi izazvao oslobađanje neurotransmitera.
Oni dopiru do sinaptičke pukotine, što ih čini dostupnim za vršenje svojih efekata na postsinaptičke neurone. U sljedećem videu, iako na engleskom jeziku, možete vidjeti kako funkcioniše hemijska sinapsa.
Ekscitatorne sinapse
Primjer ekscitatorne neuronske sinapse bio bi refleks povlačenja kada gorimo. Senzorni neuron bi detektovao vrući predmet stimulirajući svoje dendrite.
Ovaj neuron bi slao poruke putem svog aksona do svojih terminalnih čvorova, koji se nalaze u kičmenoj moždini. Terminalni čvorovi senzornog neurona bi oslobađali hemikalije poznate kao neurotransmiteri koji bi pobuđivali neuron s kojim se sinhronizuje, tačnije, interneuron (onaj koji posreduje između senzornih i motornih neurona).
To bi uzrokovalo da interneuron šalje informacije duž svog aksona. Zauzvrat, terminalna dugmad interneurona bi lučila neurotransmitere koji pobuđuju motorni neuron.
Ova vrsta neurona šalje poruke duž svog aksona, koji povezuje živac da bi stigle do ciljnog mišića. Nakon što terminalna dugmad motornog neurona oslobode neurotransmitere, mišićne ćelije se kontrahuju kako bi se udaljile od vrućeg predmeta.
Inhibitorne sinapse
Ova vrsta sinapse je malo složenija. To bi bilo ilustrovano sljedećim primjerom: zamislite da vadite veoma vruć pleh iz rerne. Koristite rukavice za rernu kako biste izbjegli opekotine, ali su malo tanke i toplota ih počinje preplavljivati. Umjesto da bacite pleh na pod, pokušajte izdržati malo toplote dok ne legne na neku površinu.
Reakcija povlačenja našeg tijela na bolni stimulus natjerala bi nas da pustimo objekt, ali mi kontrolišemo taj impuls. Kako se ovaj fenomen javlja?
Toplota sa poslužavnika se osjeća, povećavajući aktivnost ekscitatornih sinapsi u motornim neuronima (kao što je objašnjeno u prethodnom odjeljku). Međutim, ova ekscitacija se suprotstavlja inhibicijom koja dolazi iz druge strukture: našeg mozga.
Ovo šalje informaciju koja ukazuje da bi, ako pustimo poslužavnik, to mogla biti potpuna katastrofa. Stoga se kičmenoj moždini šalju poruke koje sprječavaju refleks povlačenja.
Da bi se to postiglo, akson iz moždanog neurona stiže do kičmene moždine, gdje njegovi terminalni dijelovi stvaraju sinapsu s inhibitornim interneuronom. Ovaj interneuron luči inhibitorni neurotransmiter koji smanjuje aktivnost motornog neurona, blokirajući refleks povlačenja.
Važno je napomenuti da su ovo samo primjeri. Procesi su zapravo složeniji (posebno inhibitorni), sa hiljadama uključenih neurona.
Klase sinapsi prema lokaciji na kojoj se pojavljuju
– Aksodendritične sinapse: kod ovog tipa, terminalno dugme se povezuje sa površinom dendrita. Ili, sa dendritskim bodljama, koje su male otekline smještene na dendritima kod nekih vrsta neurona.
– Aksosomatske sinapse: kod njih se terminalno dugme sinhronizuje sa somom ili jezgrom neurona.
– Aksoaksonske sinapse : akson presinaptičke ćelije povezuje se s aksonom postsinaptičke ćelije. Ova vrsta sinapse funkcionira drugačije od druge dvije. Njena funkcija je smanjiti ili pojačati količinu neurotransmitera koji oslobađa akson. Na taj način, ona potiče ili inhibira aktivnost presinaptičkog neurona.
Pronađene su i dendrodendritične sinapse, ali njihova tačna uloga u neuronskoj komunikaciji trenutno nije poznata.
Supstance koje se oslobađaju u neuronskim sinapsama
Tokom neuronske komunikacije, ne oslobađaju se samo neurotransmiteri poput serotonina, acetilholina, dopamina, norepinefrina itd. Mogu se oslobađati i druge hemikalije, poput neuromodulatora.
Nazvani su tako jer moduliraju aktivnost mnogih neurona u određenom području mozga. Luče u većim količinama i putuju na veće udaljenosti, šireći se šire od neurotransmitera.
Druga vrsta supstance su hormoni. Njih oslobađaju ćelije u endokrinim žlijezdama, koje se nalaze u različitim dijelovima tijela, kao što su želudac, crijeva, bubrezi i mozak.
Hormoni se oslobađaju u ekstracelularnu tečnost (izvan ćelija) i potom ih kapilari hvataju. Zatim se distribuiraju po cijelom tijelu putem krvotoka. Ove supstance se mogu vezati za neurone koji imaju posebne receptore za njihovo hvatanje.
Dakle, hormoni mogu utjecati na ponašanje mijenjajući aktivnost neurona koji ih primaju. Na primjer, čini se da testosteron povećava agresivnost kod većine sisara.
Reference
- Carlson, N.R. (2006). Fiziologija ponašanja, 8. izdanje. Madrid: Pearson, str. 32-68.
- Cowan, W. M., Südhof, T. i Stevens, C. F. (2001). Sinapse. Baltimore, MD: Izdavačka kuća Univerziteta Johns Hopkins.
- Električna sinapsa. (n.d.). Preuzeto 28. februara 2017. sa Papinskog katoličkog univerziteta u Čileu: 7.uc.cl.
- Stufflebeam, R. (n.d.). Neuroni, sinapse, akcioni potencijali i neurotransmisija. Preuzeto 28. februara 2017. sa CCSI: mind.ilstu.edu.
- Nicholls, JG, Martín, AR, Fuchs, PA i Wallace, BG (2001). Od neurona do mozga, 4. izdanje. Sunderland, MA: Sinauer.
- Sinapsa (n.d.). Preuzeto 28. februara 2017. sa Univerziteta u Washingtonu: faculty.washington.edu.