Närvisünaps on närvisüsteemi põhikomponent, mis võimaldab neuronite vahelist suhtlust. Selle protsessi käigus edastatakse teavet ühelt neuronilt teisele elektriliste ja keemiliste signaalide kaudu. Sünapsi struktuur on keeruline, hõlmates aksoniterminale, sünaptilisi vesiikuleid, neurotransmittereid ja postsünaptilisi retseptoreid. On erinevat tüüpi sünapse, näiteks ergastavad ja inhibeerivad, millel on ajus teabe edastamisel spetsiifiline roll. Närvisünapsi toimimine on oluline selliste protsesside jaoks nagu õppimine, mälu, motoorne koordinatsioon ja muud kognitiivsed funktsioonid.
Millised on neuronite erinevad ühendumisviisid närvisüsteemis?
Sünapsid on närvisüsteemi neuronite vahelised spetsiifilised ühendused, mis võimaldavad elektriliste ja keemiliste signaalide edastamist. Neuronite vahel on erinevat tüüpi ühendusi, mida saab jagada kolmeks peamiseks tüübiks: aksodendriitilised sünapsid, aksosomaatilised sünapsid ja aksoaksonaalsed sünapsid.
Aksondendriitsed sünapsid on need, kus ühe neuroni akson ühendub teise neuroni dendriidiga. See on närvisüsteemis kõige levinum sünapsi vorm ja vastutab teabe edastamise eest ühelt neuronilt teisele. Aksosomaatilised sünapsid tekivad siis, kui ühe neuroni akson ühendub otse teise neuroni rakukehaga. Need sünapsid on olulised neuronaalse aktiivsuse reguleerimiseks ja erinevatest allikatest pärit signaalide integreerimiseks.
Lõpuks on aksoaksonaalsed sünapsid need, kus ühe neuroni akson ühendub teise neuroni aksoniga. Need sünapsid on vähem levinud, kuid neil on oluline roll neuronaalse aktiivsuse moduleerimisel ja närvisüsteemis teabevoo reguleerimisel.
Igal sünapsitüübil on spetsiifilised funktsioonid ja see aitab kaasa närvisüsteemi keerukusele ja tõhususele.
Saage 15 sõnaga aru, kuidas närvisünapsid toimivad.
Närviline sünaps on neuronite vaheline ühendus, kus toimub keemilise ja elektrilise informatsiooni ülekanne.
Neurotransmitterid vabanevad sünapsipilusse ja seonduvad postsünaptilise membraani retseptoritega .
See tekitab postsünaptilise potentsiaali , mis võib olla ergastav või pärssiv, mõjutades närviimpulsi ülekannet.
Närvisüsteemis on spetsiifilisi funktsioone täidavad erinevat tüüpi sünapse, näiteks ergastavad ja inhibeerivad sünapsid.
Närviliste sünapside toimimise mõistmine on oluline, et mõista, kuidas meie aju infot töötleb.
Mõista, kuidas sünaps toimib ja milline on selle tähtsus närvisüsteemis.
Sünaps on närvisüsteemi toimimise põhistruktuur, mis vastutab neuronite vahelise teabe edastamise eest. See on oluline närvirakkude vaheliseks suhtluseks ning aju ja keha tegevuse koordineerimiseks.
Sünapsis toimub kommunikatsioon neurotransmitterite kaudu – kemikaalide kaudu, mida üks neuron vabastab ja teine omastab. Need neurotransmitterid vabanevad edastava neuroni aksoni lõpus asuvatest sünaptilistest vesiikulitest ja seonduvad vastuvõtva neuroni membraanil olevate retseptoritega, käivitades närviimpulsi.
Sünapse on kahte peamist tüüpi: elektrilised ja keemilised. Elektrilistes sünapsides toimub kommunikatsioon ioonide otsese läbimise kaudu neuronite vahel, mis võimaldab närviimpulsi kiiremat edastamist. Keemilistes sünapsides vahendavad kommunikatsiooni neurotransmitterid, mis võimaldavad edastatava signaali paremat modulatsiooni ja kontrolli.
Sünapsid on närvisüsteemi toimimiseks äärmiselt olulised, kuna need võimaldavad sensoorse informatsiooni integreerimist, lihasliigutuste koordineerimist ning elutähtsate funktsioonide, näiteks hingamise ja vereringe, reguleerimist. Samuti osalevad nad kognitiivsetes protsessides, nagu mälu, õppimine ja emotsioonid.
Selle nõuetekohane toimimine on oluline homöostaasi ja inimese tervise säilitamiseks.
Neuronite vahelise signaali edastamises osalevate struktuuride uurimine: sünapsi osad.
Sünaps on struktuur, mis vastutab signaalide edastamise eest neuronite vahel, võimaldades närvisüsteemis suhtlust. See koosneb mitmest osast, mis täidavad selle protsessi käigus spetsiifilisi funktsioone.
Sünapsi üks peamisi osi on aksoniterminal, mis vabastab neurotransmitterid sünaptilisse ruumi. Need neurotransmitterid on kemikaalid, mis edastavad signaale ühelt neuronilt teisele. Teine oluline osa on sünapsipilu, mis on ruum aksoniterminali ja postsünaptilise membraani vahel.
Postsünaptiline membraan sisaldab spetsiifilisi neurotransmitterite retseptoreid, mis seonduvad nende retseptoritega ja käivitavad postsünaptilises neuronis reaktsiooni. See reaktsioon võib hõlmata ioonkanalite avanemist, neuroni aktsioonipotentsiaali muutmist ja signaali levikut.
Sünapse on erinevat tüüpi, näiteks elektrilised sünapsid ja keemilised sünapsid. Elektrilistes sünapsides on neuronid ühendatud tühimikeühendustega, mis võimaldavad ioonide otsest läbipääsu nende vahel. Keemilistes sünapsides toimub kommunikatsioon neurotransmitterite kaudu.
Nende struktuuride toimimise mõistmine on oluline, et mõista, kuidas aju töötleb teavet ja kontrollib keha funktsioone.
Neuraalne sünaps: struktuur, tüübid ja toimimine
Neuronaalne sünaps on kahe neuroni terminalinuppude ühendus informatsiooni edastamiseks. Selles kontekstis saadab üks neuron sõnumi, samal ajal kui teise neuroni osa võtab selle vastu.
Seega toimub kommunikatsioon üldiselt ühes suunas: ühe neuroni või raku terminaalnupust teise raku membraanini, kuigi on ka mõningaid erandeid. Üks neuron saab vastu võtta teavet sadadelt neuronitelt.
Iga neuron saab informatsiooni teiste närvirakkude terminaalnuppudelt ja omakorda viimaste terminaalnupud sünapseeruvad teiste neuronitega.
Peamised mõisted
Terminaalnupp on defineeritud kui väike paksenemine aksoni otsas, mis saadab informatsiooni sünapsis. Akson on piklik, õhuke "kaabel", mis juhib sõnumeid neuroni tuumast selle terminaalnupuni.
Närvirakkude terminaalnupud saavad sünapseeruda soma või dendriitide membraaniga.
Soma ehk rakukeha sisaldab neuroni tuuma; sellel on mehhanismid, mis võimaldavad rakul ennast alal hoida. Seevastu dendriidid on neuronite puukujulised harud, mis ulatuvad somast välja.
Kui aktsioonipotentsiaal liigub mööda neuroni aksonit allapoole, vabastavad terminaalnupud kemikaale. Need kemikaalid võivad neuronitele, millega nad ühenduvad, avaldada ergastavat või pärssivat mõju. Lõppkokkuvõttes põhjustavad nende sünapside mõjud meie käitumist.
Aktsioonipotentsiaal on neuroni sees toimuvate kommunikatsiooniprotsesside produkt. Aksonmembraani muutuste kogum põhjustab kemikaalide või neurotransmitterite vabanemist.
Neuronid vahetavad oma sünapsides neurotransmittereid, et omavahel infot edastada.
Närvisünapsi struktuur
Neuronid suhtlevad sünapside kaudu ja sõnumeid edastatakse neurotransmitterite vabanemise kaudu. Need kemikaalid difundeeruvad vedelikuruumi terminalinuppude ja sünapse moodustavate membraanide vahel.
Presünaptiline närv
Neuroni, mis vabastab neurotransmittereid oma terminaalnupu kaudu, nimetatakse presünaptiliseks neuroniks, samas kui seda, mis informatsiooni vastu võtab, nimetatakse postsünaptiliseks neuroniks.
Kui viimane haarab neurotransmitterid, tekivad nn sünaptilised potentsiaalid – see tähendab muutusi postsünaptilise neuronaalse membraani potentsiaalis.
Suhtlemiseks peavad rakud eritama kemikaale (neurotransmittereid), mida tuvastavad spetsiaalsed retseptorid. Need retseptorid koosnevad spetsiaalsetest valgumolekulidest.
Neid nähtusi eristab lihtsalt ainet vabastava neuroni ja seda kinni püüdvate retseptorite vaheline kaugus.
Postsünaptiline neuron
Seega vabanevad neurotransmitterid presünaptilise neuroni terminaalnupud ja neid tuvastavad postsünaptilise neuroni membraanil asuvad retseptorid. Selle ülekande toimumiseks peavad mõlemad neuronid asuma lühikese vahemaa kaugusel.
Sünaptiline ruum
Vastupidiselt arvatule ei ole keemilisi sünapse tootvad neuronid füüsiliselt ühendatud. Tegelikult on nende vahel ruum, mida tuntakse sünaptilise ruumi või sünaptilise lõhena.
See vahe näib sünapsiti varieeruvat, kuid on tavaliselt umbes 20 nanomeetrit lai. Sünaptilises lõhes olev filamentide võrgustik hoiab pre- ja postsünaptilised neuronid joondatud.
Aktsioonipotentsiaal
Kahe neuroni või neuronaalse sünapsi vahel teabevahetuseks peab esmalt olema aktsioonipotentsiaal.
See nähtus esineb neuronis, mis signaale saadab. Selle raku membraanil on elektrilaeng. Tegelikult on kõigi meie keha rakkude membraanidel elektrilaeng, kuid ainult aksonid saavad põhjustada aktsioonipotentsiaale.
Neuroni sisemise ja välise elektrilise potentsiaali erinevust nimetatakse membraanipotentsiaaliks.
Need neuroni sise- ja välispinna vahelised elektrilised muutused on vahendatud olemasolevate ioonide, näiteks naatriumi ja kaaliumi, kontsentratsioonide poolt.
Membraanipotentsiaali väga kiire pöördumise korral tekib aktsioonipotentsiaal. See koosneb lühikesest elektriimpulsist, mille akson kannab neuroni soomist ehk tuumast terminaalnupudeni.
Tuleb lisada, et membraanipotentsiaal peab ületama teatud ergastusläve, et aktsioonipotentsiaal tekiks. See elektriline impulss teisendub keemilisteks signaalideks, mis vabastatakse terminali nupu kaudu.
Kuidas sünaps töötab?
Neuronid sisaldavad kotikesi, mida nimetatakse sünaptilisteks vesiikuliteks ja mis võivad olla suured või väikesed. Kõik terminaalnupud sisaldavad väikeseid vesiikuleid, mis kannavad neurotransmitterite molekule.
Vesiikulid tekivad somas asuva mehhanismi abil, mida nimetatakse Golgi aparaadiks. Seejärel transporditakse need terminaalpunga lähedale. Neid saab aga terminaalpungas toota ka "taaskasutatud" materjalist.
Kui aksonile suunatakse aktsioonipotentsiaal, rakk depolariseerub (ergastab). Selle tulemusel neuroni kaltsiumikanalid avanevad, võimaldades kaltsiumiioonidel siseneda.
Need ioonid seonduvad terminaalbutoonis asuvate sünaptiliste vesiikulite membraanimolekulidega. See membraan puruneb ja sulandub terminaalbutooni membraaniga. Selle tulemusel vabaneb neurotransmitter sünaptilisse ruumi.
Raku tsütoplasma haarab ülejäänud membraanifragmendid ja kannab need tsisternide juurde, kus need taaskasutatakse, luues uusi sünaptilisi vesiikuleid.
Postsünaptilisel neuronil on retseptorid, mis püüavad kinni sünaptilises ruumis olevaid aineid. Neid nimetatakse postsünaptilisteks retseptoriteks ja aktiveerimisel avavad nad ioonkanaleid.
Kui need kanalid avanevad, sisenevad neuronisse teatud ained, mis põhjustavad postsünaptilise potentsiaali. Sellel võib olla rakule ergastav või pärssiv toime, olenevalt avatud ioonkanali tüübist.
Tavaliselt tekivad ergastavad postsünaptilised potentsiaalid naatriumi sisenemisel närvirakku, inhibeerivad postsünaptilised potentsiaalid aga kaaliumi vabanemise või kloriidi sisenemise teel.
Kaltsiumi sisenemine neuronisse põhjustab ergastavaid postsünaptilisi potentsiaale, kuid see aktiveerib ka spetsiaalseid ensüüme, mis tekitavad rakus füsioloogilisi muutusi. Näiteks käivitab see sünaptiliste vesiikulite nihkumise ja neurotransmitterite vabanemise.
See hõlbustab ka neuroni struktuurimuutusi pärast õppimist.
Sünapsi lõpp
Postsünaptilised potentsiaalid on üldiselt väga lühikesed ja lõppevad spetsiaalsete mehhanismide abil.
Üks neist on atsetüülkoliini inaktiveerimine ensüümi nimega atsetüülkoliinesteraas poolt. Neurotransmitterite molekulid eemaldatakse sünaptilisest ruumist tagasihaarde või reabsorptsiooni teel presünaptilises membraanis asuvate transporterite abil.
Seega on nii presünaptilistel kui ka postsünaptilistel neuronitel retseptorid, mis püüavad kinni nende ümber olevate kemikaalide olemasolu.
On olemas presünaptilisi retseptoreid, mida nimetatakse autoretseptoriteks ja mis kontrollivad neuroni poolt vabastatava või sünteesitava neurotransmitteri hulka.
Sünapside tüübid
Elektrilised sünapsid
Nende sees toimub elektriline neurotransmissioon. Need kaks neuronit on füüsiliselt ühendatud valgustruktuuride kaudu, mida nimetatakse tühimikeühendusteks.
Need struktuurid võimaldavad ühe neuroni elektriliste omaduste muutustel otseselt mõjutada teist ja vastupidi. Sel viisil toimiksid kaks neuronit nii, nagu oleksid nad üks.
Keemilised sünapsid
Nendes neuronites toimub keemiline neurotransmissioon. Pre- ja postsünaptilisi neuroneid eraldab sünaptiline ruum. Presünaptilise neuroni aktsioonipotentsiaal käivitaks neurotransmitterite vabanemise.
Need jõuavad sünapsipilusse, muutes need kättesaadavaks postsünaptilistele neuronitele mõju avaldamiseks. Järgmises videos, ehkki inglise keeles, näete, kuidas keemiline sünaps töötab.
Ergutavad sünapsid
Ergastava neuronaalse sünapsi näide oleks põletuse ajal tekkiv eemaletõmbumisrefleks. Sensoorne neuron tuvastaks kuuma objekti selle dendriitide stimuleerimise teel.
See neuron saadaks oma aksoni kaudu sõnumeid seljaajus asuvatele terminalinuppudele. Sensoorse neuroni terminalinuppudest vabaneksid neurotransmitteritena tuntud kemikaalid, mis ergastaksid neuronit, millega see sünkroniseerub, täpsemalt interneuroni (see, mis vahendab sensoorsete ja motoorsete neuronite vahel).
See paneks interneuroni saatma informatsiooni mööda oma aksonit. Omakorda eritaksid interneuroni terminaalnupud neurotransmittereid, mis ergastavad motoorset neuronit.
Seda tüüpi neuron saadab sõnumeid mööda oma aksonit, mis ühendab närvi sihtlihaseni jõudmiseks. Kui motoorse neuroni terminaalnupud vabastavad neurotransmitterid, tõmbuvad lihasrakud kuumast objektist eemale.
Inhibeerivad sünapsid
Seda tüüpi sünaps on veidi keerulisem. Seda illustreerib järgmine näide: kujutage ette, et võtate ahjust välja väga kuuma kandiku. Kasutate ahjukindaid, et vältida kõrvetamist, kuid need on veidi õhukesed ja kuumus hakkab neist üle jõu käima. Kanniku põrandale viskamise asemel proovige kuumusele vastu pidada, kuni see mingile pinnale toetub.
Meie keha võõrutusreaktsioon valulikule stiimulile paneks meid objektist lahti laskma, kuid me kontrollime seda impulssi. Kuidas see nähtus tekib?
Kandiku soojust tajutakse, suurendades motoorsete neuronite ergastavate sünapside aktiivsust (nagu eelmises osas selgitatud). Seda erutust aga neutraliseerib teise struktuuri, meie aju, pärssimine.
See saadab informatsiooni, mis viitab sellele, et kui me kandikust lahti laseme, võib see olla täielik katastroof. Seega saadetakse seljaaju sõnumid, mis takistavad tagasitõmbumisrefleksi.
Selleks jõuab aju neuroni akson seljaaju, kus selle otsanupud sünapseeruvad inhibeeriva interneuroniga. See interneuron eritab inhibeerivat neurotransmitterit, mis vähendab motoorsete neuronite aktiivsust, blokeerides äratõmberefleksi.
Oluline on märkida, et need on vaid näited. Tegelikult on protsessid keerukamad (eriti inhibeerivad protsessid) ja neis osaleb tuhandeid neuroneid.
Sünapside klassid vastavalt nende esinemise asukohale
– Aksodendriitsed sünapsid: seda tüüpi puhul ühendub terminaalnupp dendriidi pinnaga. Või dendriitiliste okastega, mis on teatud tüüpi neuronite dendriitidel asuvad väikesed tursed.
– Aksosomaatilised sünapsid: nendes sünkroniseerub terminaalnupp neuroni soma või tuumaga.
– Aksoaksoonilised sünapsid : presünaptilise raku terminaalnup ühendub postsünaptilise raku aksoniga. Seda tüüpi sünaps toimib erinevalt kahest teisest. Selle ülesanne on vähendada või suurendada terminaalnupust vabaneva neurotransmitteri hulka. Seega soodustab või pärsib see presünaptilise neuroni aktiivsust.
Samuti on leitud dendrodendriitilisi sünapse, kuid nende täpne roll neuronaalses kommunikatsioonis on praegu teadmata.
Neuronaalses sünapsis vabanevad ained
Neuronaalse kommunikatsiooni käigus ei vabane mitte ainult neurotransmitterid, nagu serotoniin, atsetüülkoliin, dopamiin, norepinefriin jne. Samuti võivad vabaneda teised kemikaalid, näiteks neuromodulaatorid.
Nad on nii nime saanud, kuna nad moduleerivad paljude neuronite aktiivsust teatud ajupiirkonnas. Nad eritavad suuremaid koguseid ja läbivad pikemaid vahemaid, levides laiemalt kui neurotransmitterid.
Teist tüüpi aine on hormoonid. Neid vabastavad endokriinsete näärmete rakud, mis asuvad keha erinevates osades, näiteks maos, sooltes, neerudes ja ajus.
Hormoonid vabanevad rakuvälisesse vedelikku (väljaspool rakke) ja seejärel püüavad need kinni kapillaaride poolt. Seejärel jaotuvad need vereringe kaudu kogu kehas laiali. Need ained saavad seonduda neuronitega, millel on spetsiaalsed retseptorid nende püüdmiseks.
Seega võivad hormoonid mõjutada käitumist, muutes neid vastuvõtvate neuronite aktiivsust. Näiteks näib testosteroon suurendavat enamiku imetajate agressiivsust.
Viited
- Carlson, N.R. (2006). Käitumise füsioloogia 8. trükk. Madrid: Pearson. lk: 32–68.
- Cowan, W. M., Südhof, T. ja Stevens, C. F. (2001). Sünapsid. Baltimore, MD: Johns Hopkinsi Ülikooli Kirjastus.
- Elektriline sünaps. (ilma kuupäevata). Välja otsitud 28. veebruaril 2017 Tšiili Pontifikaalsest Katoliku Ülikoolist: 7.uc.cl.
- Stufflebeam, R. (ilma kuupäevata). Neuronid, sünapsid, aktsioonipotentsiaalid ja neurotransmissioon. Välja otsitud 28. veebruaril 2017 CCSI-st: mind.ilstu.edu.
- Nicholls, JG, Martín, AR, Fuchs, PA ja Wallace, BG (2001). Neuronist ajuni, 4. trükk. Sunderland, MA: Sinauer.
- Sünaps (ilma kuupäevata). Välja otsitud 28. veebruaril 2017 Washingtoni Ülikoolist: faculty.washington.edu.