הסינפסה העצבית היא מרכיב בסיסי במערכת העצבים, המאפשר תקשורת בין נוירונים. בתהליך זה, מידע מועבר מנוירון אחד לאחר באמצעות אותות חשמליים וכימיים. מבנה הסינפסה מורכב, וכולל נוכחות של טרמינלים של אקסונים, שלפוחיות סינפטיות, נוירוטרנסמיטרים וקולטנים פוסט-סינפטיים. ישנם סוגים שונים של סינפסות, כגון סינפסות מעוררות ומעכבות, אשר ממלאות תפקידים ספציפיים בהעברת מידע במוח. תפקודה של הסינפסה העצבית חיוני לתהליכים כגון למידה, זיכרון, קואורדינציה מוטורית ותפקודים קוגניטיביים אחרים.
מהן הדרכים השונות בהן נוירונים מתחברים במערכת העצבים?
סינפסות הן קשרים מיוחדים בין נוירונים במערכת העצבים, המאפשרים העברת אותות חשמליים וכימיים. ישנם סוגים שונים של קשרים בין נוירונים, אותם ניתן לסווג לשלושה סוגים עיקריים: סינפסות אקסודנדריטיות, סינפסות אקסוסומטיות וסינפסות אקסואקסונליות.
סינפסות אקסודנדריטיות הן אלו שבהן האקסון של נוירון אחד מתחבר לדנדריט של נוירון אחר. זוהי הצורה הנפוצה ביותר של סינפסה במערכת העצבים והיא אחראית על העברת מידע מנוירון אחד לאחר. סינפסות אקסוסומטיות מתרחשות כאשר האקסון של נוירון אחד מתחבר ישירות לגוף התא של נוירון אחר. סינפסות אלו חשובות לוויסות פעילות עצבית ולשילוב אותות ממקורות שונים.
לבסוף, סינפסות אקסואקסונליות הן אלו שבהן האקסון של נוירון אחד מתחבר לאקסון של נוירון אחר. סינפסות אלו פחות שכיחות, אך הן ממלאות תפקיד חשוב בוויסות הפעילות העצבית ובוויסות זרימת המידע בתוך מערכת העצבים.
לכל סוג של סינפסה יש פונקציות ספציפיות והוא תורם למורכבות ויעילות של מערכת העצבים.
להבין כיצד סינפסות עצביות פועלות ב-15 מילים.
סינפסה עצבית היא החיבור בין נוירונים , שבו מתרחשת העברת מידע כימי וחשמלי.
נוירוטרנסמיטרים משתחררים לחריץ הסינפטי ונקשרים לקולטנים על הממברנה הפוסט-סינפטית.
זה יוצר פוטנציאל פוסט-סינפטי שיכול להיות מעורר או מעכב, ומשפיע על העברת הדחף העצבי.
ישנם סוגים שונים של סינפסות, כגון סינפסות מעוררות וסינפסות מעכבות , המבצעות פונקציות ספציפיות במערכת העצבים.
הבנת אופן פעולתן של סינפסות עצביות חיונית להבנת האופן שבו המוח שלנו מעבד מידע.
להבין כיצד סינפסה פועלת וחשיבותה במערכת העצבים.
סינפסה היא מבנה בסיסי בתפקוד מערכת העצבים, האחראי על העברת מידע בין נוירונים. היא חיונית לתקשורת בין תאי עצב ולתיאום פעילויות המוח והגוף.
בסינפסה, תקשורת מתרחשת באמצעות נוירוטרנסמיטרים, כימיקלים המשתחררים על ידי נוירון אחד ונקלטים על ידי אחר. נוירוטרנסמיטרים אלה משתחררים משלפוחיות סינפטיות הממוקמות בקצה האקסון של הנוירון המשדר ונקשרים לקולטנים על קרום הנוירון המקבל, ומפעילים דחף עצבי.
ישנם שני סוגים עיקריים של סינפסות: חשמליות וכימיות. בסינפסות חשמליות, התקשורת מתרחשת באמצעות מעבר ישיר של יונים בין נוירונים, מה שמאפשר העברה מהירה יותר של הדחף העצבי. בסינפסות כימיות, התקשורת מתווכת על ידי נוירוטרנסמיטרים, מה שמאפשר אפנון ובקרה טובים יותר של האות המועבר.
סינפסות חשובות ביותר לתפקוד מערכת העצבים, שכן הן מאפשרות שילוב של מידע חושי, תיאום תנועות שרירים וויסות של תפקודים חיוניים כמו נשימה וזרימת דם. הן מעורבות גם בתהליכים קוגניטיביים כמו זיכרון, למידה ורגשות.
תפקודו התקין חיוני לשמירה על הומאוסטזיס ובריאותו של הפרט.
חקר המבנים המעורבים בהעברת אותות בין נוירונים: חלקי הסינפסה.
הסינפסה היא המבנה האחראי על העברת אותות בין נוירונים, המאפשר תקשורת בתוך מערכת העצבים. היא מורכבת מכמה חלקים המבצעים פונקציות ספציפיות במהלך תהליך זה.
אחד החלקים העיקריים של הסינפסה הוא טרמינל האקסון, אשר משחרר נוירוטרנסמיטרים לחלל הסינפטי. נוירוטרנסמיטרים אלה הם כימיקלים המעבירים אותות מנוירון אחד לאחר. חלק חשוב נוסף הוא הסדק הסינפטי, שהוא החלל שבין טרמינל האקסון לקרום הפוסט-סינפטי.
הממברנה הפוסט-סינפטית מכילה קולטנים ספציפיים לנוירוטרנסמיטרים, אשר נקשרים לקולטנים אלה ומפעילים תגובה בנוירון הפוסט-סינפטי. תגובה זו עשויה לכלול פתיחת תעלות יונים, שינוי פוטנציאל הפעולה של הנוירון והפצת האות.
ישנם סוגים שונים של סינפסות, כגון סינפסות חשמליות וסינפסות כימיות. בסינפסות חשמליות, נוירונים מחוברים באמצעות צומת פער המאפשר מעבר ישיר של יונים ביניהם. בסינפסות כימיות, התקשורת מתרחשת באמצעות נוירוטרנסמיטרים.
הבנת אופן פעולתם של מבנים אלה חיונית להבנת האופן שבו המוח מעבד מידע ושולט בתפקודי הגוף.
סינפסה עצבית: מבנה, סוגים וכיצד היא פועלת
סינפסה עצבית היא איחוד הכפתורים הטרמינליים של שני נוירונים להעברת מידע. בהקשר זה, נוירון אחד שולח את המסר, בעוד שחלק מהשני מקבל אותו.
לכן, תקשורת מתרחשת בדרך כלל בכיוון אחד: מהכפתור הסופי של נוירון או תא אחד לממברנה של תא אחר, אם כי ישנם כמה יוצאים מן הכלל. נוירון בודד יכול לקבל מידע ממאות נוירונים.
כל נוירון מקבל מידע מכפתורי הקצה של תאי עצב אחרים, ובתורם, הכפתורים הקצה של האחרונים מתחברים עם נוירונים אחרים.
מושגים עיקריים
הכפתור הטרמינלי מוגדר כמעובה קטנה בקצה האקסון, אשר שולחת מידע בסינפסה. אקסון הוא סוג של "כבל" מוארך ודק המוליך מסרים מגרעין הנוירון לכפתור הטרמינלי שלו.
הכפתורים הסופיים של תאי עצב יכולים ליצור סינפסה עם קרום הסומה או הדנדריטים.
הסומה, או גוף התא, מכיל את גרעין הנוירון; יש בו מנגנונים המאפשרים לתא לשמור על עצמו. לעומת זאת, דנדריטים הם ענפים דמויי עץ של נוירונים היוצאים מהסומה.
כאשר פוטנציאל פעולה עובר במורד האקסון של נוירון, הכפתורים הטרמינליים משחררים כימיקלים. כימיקלים אלה יכולים להיות בעלי השפעות מעוררות או מעכבות על הנוירונים שאליהם הם מתחברים. בסופו של דבר, השפעות הסינפסות הללו מולידות את ההתנהגות שלנו.
פוטנציאל פעולה הוא תוצר של תהליכי תקשורת בתוך נוירון. קבוצה של שינויים בקרום האקסון גורמת לשחרור של כימיקלים או נוירוטרנסמיטרים.
נוירונים מחליפים נוירוטרנסמיטרים בסינפסות שלהם כדרך להעברת מידע ביניהם.
מבנה סינפסה עצבית
נוירונים מתקשרים דרך סינפסות, ומסרים מועברים באמצעות שחרור של נוירוטרנסמיטרים. כימיקלים אלה מתפזרים לחלל הנוזל שבין הכפתורים הטרמינליים לבין הקרומים היוצרים את הסינפסות.
עצב פרה-סינפטי
הנוירון שמשחרר נוירוטרנסמיטרים דרך הכפתור הטרמינלי שלו נקרא נוירון פרה-סינפטי, בעוד שזה שמקבל את המידע נקרא נוירון פוסט-סינפטי.
כאשר האחרון לוכד נוירוטרנסמיטרים, נוצרים מה שנקרא פוטנציאלים סינפטיים - כלומר, שינויים בפוטנציאל של קרום העצב הפוסט-סינפטי.
כדי לתקשר, תאים חייבים להפריש כימיקלים (נוירוטרנסמיטרים) המזוהים על ידי קולטנים ייעודיים. קולטנים אלה מורכבים ממולקולות חלבון ייעודיות.
תופעות אלה נבדלות פשוט על ידי המרחק בין הנוירון שמשחרר את החומר לבין הקולטנים שלוכדים אותו.
נוירון פוסט-סינפטי
לפיכך, נוירוטרנסמיטרים משתחררים על ידי הכפתורים הטרמינליים של הנוירון הפרה-סינפטי ומזוהים על ידי קולטנים הממוקמים על קרום הנוירון הפוסט-סינפטי. שני הנוירונים חייבים להיות ממוקמים במרחק קצר זה מזה כדי שהעברה זו תתרחש.
מרחב סינפטי
עם זאת, בניגוד למה שאפשר לחשוב, הנוירונים המייצרים סינפסות כימיות אינם מחוברים פיזית. למעשה, ביניהם קיים חלל המכונה חלל סינפטי או סדק סינפטי.
פער זה משתנה ככל הנראה מסינפסה לסינפסה, אך בדרך כלל הוא ברוחב של כ-20 ננומטרים. רשת של סיבים בסדק הסינפטי שומרת על יישור הנוירונים הפרה-סינפטיים והפוסט-סינפטיים.
פוטנציאל פעולה
כדי שתהיה חילופי מידע בין שני נוירונים או סינפסות עצביות, חייב להיות תחילה פוטנציאל פעולה.
תופעה זו מתרחשת בנוירון ששולח את האותות. לממברנה של תא זה יש מטען חשמלי. למעשה, לממברנות של כל התאים בגופנו יש מטען חשמלי, אך רק אקסונים יכולים לגרום לפוטנציאלי פעולה.
ההבדל בין הפוטנציאל החשמלי בתוך הנוירון ומחוצה לו נקרא פוטנציאל הממברנה.
שינויים חשמליים אלה בין פנים וחוץ הנוירון מתווכים על ידי ריכוזי יונים קיימים, כגון נתרן ואשלגן.
כאשר מתרחשת היפוך מהיר מאוד של פוטנציאל הממברנה, נוצר פוטנציאל פעולה. זהו דחף חשמלי קצר שהאקסון נושא מהסומה או הגרעין של הנוירון אל הכפתורים הטרמינליים.
יש להוסיף כי פוטנציאל הממברנה חייב לעלות על סף עירור מסוים כדי שפוטנציאל הפעולה יתרחש. דחף חשמלי זה מתורגם לאותות כימיים המשתחררים דרך כפתור הטרמינל.
כיצד פועלת סינפסה?
נוירונים מכילים שקיקים הנקראים שלפוחיות סינפטיות, שיכולים להיות גדולים או קטנים. כל הכפתורים הטרמינליים מכילים שלפוחיות קטנות הנושאות מולקולות של נוירוטרנסמיטרים.
שלפוחיות מיוצרות במנגנון הממוקם בסומה הנקרא מנגנון גולג'י. לאחר מכן הן מועברות ליד ניצן הסופי. עם זאת, הן יכולות להיווצר גם ניצן הסופי מחומר "ממוחזר".
כאשר פוטנציאל פעולה נשלח לאורך האקסון, התא עובר דה-פולריזציה (מעורר). כתוצאה מכך, תעלות הסידן של הנוירון נפתחות, ומאפשרות ליוני סידן להיכנס.
יונים אלה נקשרים למולקולות הממברנה של שלפוחיות סינפטיות הנמצאות בבוטון הטרמינלי. ממברנה זו נקטעת, ומתמזגת עם קרום הבוטון הטרמינלי. כתוצאה מכך, המוליך העצבי מתשחרר לחלל הסינפטי.
הציטופלזמה של התא לוכדת את שברי הממברנה הנותרים ונושאת אותם אל הציסטרנות, שם הם ממוחזרים, ויוצרים שלפוחיות סינפטיות חדשות.
לנוירון הפוסט-סינפטי יש קולטנים אשר לוכדים חומרים במרחב הסינפטי. אלה ידועים כקולטנים פוסט-סינפטיים, וכאשר הם מופעלים, הם פותחים תעלות יונים.
כאשר תעלות אלו נפתחות, חומרים מסוימים חודרים לנוירון, וגורמים לפוטנציאל פוסט-סינפטי. לפוטנציאל זה יכולות להיות השפעות מעוררות או מעכבות על התא, בהתאם לסוג תעלת היונים שנפתחה.
בדרך כלל, פוטנציאלים פוסט-סינפטיים מעוררים מתרחשים כאשר נתרן נכנס לתא העצב, בעוד שפוטנציאלים פוסט-סינפטיים מעכבים נוצרים על ידי שחרור אשלגן או כניסת כלוריד.
חדירת סידן לנוירון גורמת לפוטנציאלים פוסט-סינפטיים מעוררים, אך היא גם מפעילה אנזימים מיוחדים המייצרים שינויים פיזיולוגיים בתא. לדוגמה, היא מפעילה את תזוזת שלפוחיות סינפטיות ושחרור של נוירוטרנסמיטרים.
זה גם מקל על שינויים מבניים בנוירון לאחר למידה.
סוף הסינפסה
פוטנציאלים פוסט-סינפטיים הם בדרך כלל קצרים מאוד ומסתיימים על ידי מנגנונים מיוחדים.
אחת מהן היא השבתה של אצטילכולין על ידי אנזים הנקרא אצטילכולין אסטראז. מולקולות נוירוטרנסמיטר מוסרות מהחלל הסינפטי על ידי קליטה חוזרת או ספיגה חוזרת על ידי טרנספורטרים הממוקמים בקרום הפרה-סינפטי.
לכן, גם לנוירונים פרה-סינפטיים וגם לנוירונים פוסט-סינפטיים יש קולטנים שלוכדים נוכחות של כימיקלים סביבם.
ישנם קולטנים פרה-סינפטיים הנקראים אוטורצפטורים השולטים בכמות הנוירוטרנסמיטר שהנוירון משחרר או מסנתז.
סוגי סינפסות
סינפסות חשמליות
בתוכם מתרחשת העברה חשמלית של הנוירונים. שני הנוירונים מחוברים פיזית באמצעות מבני חלבון המכונים צומת פערים.
מבנים אלה מאפשרים לשינויים בתכונות החשמליות של נוירון אחד להשפיע ישירות על השני, ולהיפך. בדרך זו, שני הנוירונים יפעלו כאילו היו אחד.
סינפסות כימיות
נוירוטרנסמיסיה כימית מתרחשת בנוירונים אלה. הנוירונים הפרה-סינפטיים והפוסט-סינפטיים מופרדים על ידי המרחב הסינפטי. פוטנציאל פעולה בנוירון הפרה-סינפטי יפעיל את שחרור הנוירוטרנסמיטרים.
אלה מגיעים לחריץ הסינפטי, מה שהופך אותם לזמינים להפעלת השפעתם על נוירונים פוסט-סינפטיים. בסרטון הבא, למרות שהוא באנגלית, ניתן לראות כיצד סינפסה כימית פועלת.
סינפסות מעוררות
דוגמה לסינפסה עצבית מעוררת תהיה רפלקס הנסיגה כאשר אנו שורפים. נוירון חושי יזהה את העצם החם על ידי גירוי הדנדריטים שלו.
נוירון זה ישלח מסרים דרך האקסון שלו לכפתורי הקצה שלו, הנמצאים בחוט השדרה. הכפתורים הקצה של הנוירון החושי ישחררו כימיקלים המכונים נוירוטרנסמיטרים אשר יעוררו את הנוירון שאיתו הוא מסנכרן, ובפרט, נוירון פנימי (זה שמתווך בין נוירונים חושיים ומוטוריים).
זה יגרום לנוירון האינטרנוירון לשלוח מידע לאורך האקסון שלו. בתורו, הכפתורים הסופיים של הנוירון האינטרנוירון יפרישו נוירוטרנסמיטרים שמעוררים את הנוירון המוטורי.
נוירון מסוג זה שולח מסרים לאורך האקסון שלו, המחבר עצב כדי להגיע לשריר המטרה. ברגע שמעבירים עצביים משתחררים על ידי הכפתורים הסופיים של הנוירון המוטורי, תאי השריר מתכווצים כדי להתרחק מהעצם החם.
סינפסות מעכבות
סינפסה מסוג זה מעט יותר מסובכת. ניתן להמחיש זאת בדוגמה הבאה: דמיינו שאתם מוציאים מגש חם מאוד מהתנור. אתם משתמשים בכפפות תנור כדי להימנע מכוויות, אך הן מעט דקות, והחום מתחיל להציף אותן. במקום לזרוק את המגש על הרצפה, נסו לעמוד בחום מסוים עד שהוא ינוח על משטח.
תגובת הנסיגה של גופנו לגירוי כואב גורמת לנו לשחרר את האובייקט, אך אנו שולטים בדחף זה. כיצד מתרחשת תופעה זו?
החום מהמגש נתפס, מה שמגביר את פעילות הסינפסות המעוררות בנוירונים מוטוריים (כפי שהוסבר בסעיף הקודם). עם זאת, עירור זה מתקזז על ידי עיכוב שמגיע ממבנה אחר: המוח שלנו.
זה שולח מידע המצביע על כך שאם נשחרר את המגש, זה עלול להיות אסון מוחלט. לכן, נשלחים מסרים לחוט השדרה המונעים את רפלקס הנסיגה.
לשם כך, אקסון מנוירון במוח מגיע לחוט השדרה, שם הכפתורים הסופיים שלו יוצרים סינפסה עם נוירון אינטרני מעכב. נוירון זה מפריש נוירוטרנסמיטר מעכב שמפחית את פעילות הנוירון המוטורי, וחוסם את רפלקס הנסיגה.
חשוב לציין, שאלה רק דוגמאות. התהליכים מורכבים יותר (במיוחד תהליכים מעכבים), כאשר מעורבים בהם אלפי נוירונים.
סוגי סינפסות לפי מיקומי התרחשותן
– סינפסות אקסודנדריטיות: בסוג זה, הכפתור הטרמינלי מתחבר לפני השטח של דנדריט. או, עם קוצים דנדריטיים, שהם נפיחות קטנות הממוקמות על הדנדריטים בסוגים מסוימים של נוירונים.
– סינפסות אקסוסומטיות: באלה, הכפתור הטרמינלי מסתנכרן עם הסומה או הגרעין של הנוירון.
– סינפסות אקסואקסוניות : הנוירון הפרה-סינפטי מתחבר לאקסון של התא הפוסט-סינפטי. סינפסה מסוג זה מתפקדת בצורה שונה משתי האחרות. תפקידה להפחית או לחזק את כמות הנוירוטרנסמיטר המשתחררת על ידי הנוירון הפרה-סינפטי. לפיכך, היא מקדמת או מעכבת את פעילות הנוירון הפרה-סינפטי.
נמצאו גם סינפסות דנדרודנדריטיות, אך תפקידן המדויק בתקשורת עצבית אינו ידוע כיום.
חומרים המשתחררים בסינפסה העצבית
במהלך תקשורת עצבית, לא רק נוירוטרנסמיטרים כמו סרוטונין, אצטילכולין, דופמין, נוראפינפרין וכו' משתחררים. כימיקלים אחרים, כמו נוירומודולטורים, יכולים גם הם להשתחרר.
הם נקראים כך משום שהם מווסתים את פעילותם של נוירונים רבים באזור נתון במוח. הם מפרישים בכמויות גדולות יותר ועוברים מרחקים ארוכים יותר, ומתפשטים בצורה רחבה יותר מאשר נוירוטרנסמיטרים.
סוג נוסף של חומר הוא הורמונים. אלה משחררים תאים בבלוטות האנדוקריניות, הממוקמות בחלקים שונים של הגוף, כגון הקיבה, המעיים, הכליות והמוח.
הורמונים משתחררים לנוזל החוץ-תאי (מחוץ לתאים) ולאחר מכן נלכדים על ידי נימים. לאחר מכן הם מופצים בכל הגוף דרך זרם הדם. חומרים אלה יכולים להיקשר לנוירונים בעלי קולטנים מיוחדים ללכידתם.
לפיכך, הורמונים יכולים להשפיע על התנהגות על ידי שינוי פעילות הנוירונים המקבלים אותם. לדוגמה, נראה כי טסטוסטרון מגביר תוקפנות אצל רוב היונקים.
הפניות
- קרלסון, נ.ר. (2006). פיזיולוגיה של התנהגות מהדורה שמינית. מדריד: פירסון. עמ': 8-32.
- קוואן, וו. מ., סודהוף, ט. וסטיבנס, סי. פ. (2001). סינפסות. בולטימור, מרילנד: הוצאת אוניברסיטת ג'ונס הופקינס.
- סינפסה חשמלית. (ללא תאריך). אוחזר ב-28 בפברואר 2017, מאוניברסיטה האפיפיורית הקתולית של צ'ילה: 7.uc.cl.
- Stufflebeam, R. (ללא תאריך). נוירונים, סינפסות, פוטנציאלי פעולה והעברת עצב. אוחזר ב-28 בפברואר 2017, מ-CCSI: mind.ilstu.edu.
- ניקולס, ג'.ג'., מרטין, א.ר., פוקס, פ.א. וואלאס, ב.ג. (2001). מנוירון למוח, מהדורה רביעית. סנדרלנד, מסצ'וסטס: סינאוור.
- הסינפסה (ללא תאריך). אוחזר ב-28 בפברואר 2017, מאוניברסיטת וושינגטון: faculty.washington.edu.