De neurale synaps is een fundamenteel onderdeel van het zenuwstelsel en maakt communicatie tussen neuronen mogelijk. In dit proces wordt informatie van het ene neuron naar het andere overgedragen via elektrische en chemische signalen. De structuur van de synaps is complex en omvat de aanwezigheid van axonuiteinden, synaptische blaasjes, neurotransmitters en postsynaptische receptoren. Er zijn verschillende soorten synapsen, zoals exciterende en remmende, die een specifieke rol spelen bij de informatieoverdracht in de hersenen. De werking van de neurale synaps is essentieel voor processen zoals leren, geheugen, motorische coördinatie en andere cognitieve functies.
Op welke verschillende manieren verbinden neuronen zich in het zenuwstelsel?
Synapsen zijn gespecialiseerde verbindingen tussen neuronen in het zenuwstelsel die de overdracht van elektrische en chemische signalen mogelijk maken. Er zijn verschillende soorten verbindingen tussen neuronen, die kunnen worden onderverdeeld in drie hoofdtypen: axodendritische synapsen, axosomatische synapsen en axoaxonale synapsen.
Axodendritische synapsen zijn synapsen waarbij het axon van het ene neuron verbinding maakt met de dendriet van een ander neuron. Dit is de meest voorkomende vorm van synaps in het zenuwstelsel en is verantwoordelijk voor de informatieoverdracht van het ene neuron naar het andere. Axo-somatische synapsen ontstaan wanneer het axon van het ene neuron rechtstreeks verbinding maakt met het cellichaam van een ander neuron. Deze synapsen zijn belangrijk voor het reguleren van neuronale activiteit en het integreren van signalen uit verschillende bronnen.
Tot slot zijn er axoaxonale synapsen, waarbij het axon van het ene neuron verbinding maakt met het axon van een ander neuron. Deze synapsen komen minder vaak voor, maar spelen een belangrijke rol bij het moduleren van neuronale activiteit en het reguleren van de informatiestroom binnen het zenuwstelsel.
Elk type synaps heeft specifieke functies en draagt bij aan de complexiteit en effectiviteit van het zenuwstelsel.
Leer in 15 woorden hoe neurale synapsen werken.
Een neurale synaps is de verbinding tussen neuronen, waar de overdracht van chemische en elektrische informatie plaatsvindt.
Neurotransmitters worden in de synaptische spleet vrijgegeven en binden zich aan receptoren op het postsynaptische membraan.
Dit genereert een postsynaptisch potentiaal dat stimulerend of remmend kan zijn en de overdracht van de zenuwimpuls beïnvloedt.
Er bestaan verschillende soorten synapsen, zoals exciterende en remmende synapsen , die specifieke functies in het zenuwstelsel vervullen.
Om te begrijpen hoe onze hersenen informatie verwerken, is het belangrijk om te begrijpen hoe neurale synapsen werken.
Begrijp hoe een synaps werkt en hoe belangrijk deze is voor het zenuwstelsel.
Een synaps is een fundamentele structuur in het zenuwstelsel, verantwoordelijk voor de informatieoverdracht tussen neuronen. Het is essentieel voor de communicatie tussen zenuwcellen en voor de coördinatie van hersen- en lichaamsactiviteiten.
Bij een synaps vindt communicatie plaats via neurotransmitters, chemische stoffen die door het ene neuron worden vrijgegeven en door het andere worden opgenomen. Deze neurotransmitters komen vrij uit synaptische blaasjes aan het uiteinde van het axon van het zendende neuron en binden zich aan receptoren op het membraan van het ontvangende neuron, waardoor een zenuwimpuls ontstaat.
Er zijn twee hoofdtypen synapsen: elektrische en chemische. Bij elektrische synapsen vindt communicatie plaats door de directe uitwisseling van ionen tussen neuronen, waardoor de zenuwimpuls sneller wordt doorgegeven. Bij chemische synapsen verloopt de communicatie via neurotransmitters, waardoor het overgedragen signaal beter gemoduleerd en gecontroleerd kan worden.
Synapsen zijn uiterst belangrijk voor de werking van het zenuwstelsel, omdat ze de integratie van sensorische informatie, de coördinatie van spierbewegingen en de regulering van vitale functies zoals ademhaling en bloedsomloop mogelijk maken. Ze zijn ook betrokken bij cognitieve processen zoals geheugen, leren en emoties.
Een goede werking ervan is essentieel voor het behoud van homeostase en de gezondheid van het individu.
Onderzoek naar de structuren die betrokken zijn bij de overdracht van signalen tussen neuronen: de onderdelen van de synaps.
De synaps is de structuur die verantwoordelijk is voor de overdracht van signalen tussen neuronen en zo communicatie binnen het zenuwstelsel mogelijk maakt. De synaps bestaat uit verschillende onderdelen die tijdens dit proces specifieke functies vervullen.
Een van de belangrijkste onderdelen van de synaps is het axonuiteinde, dat neurotransmitters afgeeft aan de synaptische ruimte. Deze neurotransmitters zijn chemische stoffen die signalen van het ene neuron naar het andere overbrengen. Een ander belangrijk onderdeel is de synaptische spleet, de ruimte tussen het axonuiteinde en het postsynaptische membraan.
Het postsynaptische membraan bevat specifieke receptoren voor neurotransmitters, die zich aan deze receptoren binden en een reactie in het postsynaptische neuron teweegbrengen. Deze reactie kan bestaan uit het openen van ionkanalen, het veranderen van de actiepotentiaal van het neuron en het doorgeven van het signaal.
Er zijn verschillende soorten synapsen, zoals elektrische synapsen en chemische synapsen. Bij elektrische synapsen zijn neuronen met elkaar verbonden door gap junctions, waardoor ionen direct tussen de neuronen kunnen stromen. Bij chemische synapsen vindt communicatie plaats via neurotransmitters.
Inzicht in de werking van deze structuren is essentieel om te begrijpen hoe de hersenen informatie verwerken en de lichaamsfuncties aansturen.
Neurale synaps: structuur, typen en hoe het werkt
Een neuronale synaps is de verbinding van de uiteinden van twee neuronen die informatie overdragen. In deze context verzendt het ene neuron de boodschap, terwijl een deel van het andere neuron deze ontvangt.
Communicatie verloopt dus over het algemeen in één richting: van de eindknop van één neuron of cel naar het membraan van een andere cel, hoewel er enkele uitzonderingen zijn. Eén neuron kan informatie ontvangen van honderden neuronen.
Elke neuron ontvangt informatie van de eindknoppen van andere zenuwcellen, en de eindknoppen van de laatstgenoemde communiceren op hun beurt met andere neuronen.
Hoofdconcepten
De terminale knop wordt gedefinieerd als een kleine verdikking aan het uiteinde van een axon, die informatie naar de synaps stuurt. Een axon is een soort langwerpige, dunne "kabel" die berichten van de kern van een neuron naar de terminale knop geleidt.
De eindknopen van zenuwcellen kunnen een synaps vormen met het membraan van het soma of de dendrieten.
Het soma, of cellichaam, bevat de kern van de neuron; het beschikt over mechanismen die de cel in staat stellen zichzelf in stand te houden. Dendrieten daarentegen zijn boomachtige takken van neuronen die zich vanuit het soma uitstrekken.
Wanneer een actiepotentiaal zich door het axon van een neuron verplaatst, geven de eindknopen chemicaliën af. Deze chemicaliën kunnen een stimulerende of remmende werking hebben op de neuronen waarmee ze verbinding maken. Uiteindelijk bepalen de effecten van deze synapsen ons gedrag.
Een actiepotentiaal is het product van communicatieprocessen binnen een neuron. Een reeks veranderingen in het axonmembraan veroorzaakt de afgifte van chemicaliën of neurotransmitters.
Neuronen wisselen neurotransmitters uit via hun synapsen om informatie tussen hen te versturen.
Neurale synapsstructuur
Neuronen communiceren via synapsen, en berichten worden overgedragen via de afgifte van neurotransmitters. Deze chemicaliën diffunderen in de vloeistof tussen de eindknopen en de membranen die de synapsen vormen.
Presynaptische zenuw
Het neuron dat neurotransmitters vrijgeeft via zijn eindknop wordt een presynaptisch neuron genoemd, terwijl het neuron dat de informatie ontvangt een postsynaptisch neuron wordt genoemd.
Wanneer de laatstgenoemde neurotransmitters opvangt, ontstaan er zogenaamde synaptische potentialen: dat wil zeggen veranderingen in het potentiaal van het postsynaptische neuronale membraan.
Om te communiceren, moeten cellen chemicaliën (neurotransmitters) afscheiden die worden gedetecteerd door gespecialiseerde receptoren. Deze receptoren bestaan uit gespecialiseerde eiwitmoleculen.
Deze verschijnselen worden eenvoudigweg onderscheiden door de afstand tussen het neuron dat de stof afgeeft en de receptoren die de stof opvangen.
Postsynaptisch neuron
Neurotransmitters worden dus vrijgegeven door de terminale knoppen van het presynaptische neuron en gedetecteerd door receptoren op het membraan van het postsynaptische neuron. Beide neuronen moeten zich dicht bij elkaar bevinden om deze transmissie te laten plaatsvinden.
Synaptische ruimte
In tegenstelling tot wat men zou denken, zijn de neuronen die chemische synapsen produceren echter niet fysiek met elkaar verbonden. Sterker nog, ertussen bevindt zich een ruimte die bekendstaat als de synaptische ruimte of synaptische spleet.
Deze opening lijkt van synaps tot synaps te variëren, maar is doorgaans ongeveer 20 nanometer breed. Een netwerk van filamenten in de synaptische spleet houdt de pre- en postsynaptische neuronen op één lijn.
Actiepotentiaal
Om informatie tussen twee neuronen of neuronale synapsen te kunnen uitwisselen, moet er eerst een actiepotentiaal zijn.
Dit fenomeen vindt plaats in het neuron dat de signalen uitzendt. Het membraan van deze cel heeft een elektrische lading. Eigenlijk hebben de membranen van alle cellen in ons lichaam een elektrische lading, maar alleen axonen kunnen actiepotentialen veroorzaken.
Het verschil tussen het elektrische potentiaal binnen en buiten de neuron wordt het membraanpotentiaal genoemd.
Deze elektrische veranderingen tussen de binnen- en buitenkant van de neuron worden veroorzaakt door de concentraties van bestaande ionen, zoals natrium en kalium.
Wanneer er een zeer snelle omkering van het membraanpotentiaal optreedt, ontstaat er een actiepotentiaal. Dit bestaat uit een korte elektrische impuls die het axon van het soma of de nucleus van het neuron naar de terminale knoppen transporteert.
Er moet aan worden toegevoegd dat het membraanpotentiaal een bepaalde excitatiedrempel moet overschrijden om het actiepotentiaal te laten optreden. Deze elektrische impuls vertaalt zich in chemische signalen die via de terminalknop vrijkomen.
Hoe werkt een synaps?
Neuronen bevatten zakjes, synaptische blaasjes genaamd, die groot of klein kunnen zijn. Alle eindknopen bevatten kleine blaasjes die neurotransmittermoleculen bevatten.
Vesikels worden geproduceerd in een mechanisme in het soma, het Golgi-apparaat. Ze worden vervolgens naar de terminale knop getransporteerd. Ze kunnen echter ook in de terminale knop worden geproduceerd uit "gerecycled" materiaal.
Wanneer een actiepotentiaal langs het axon wordt gestuurd, depolariseert (exciteert) de cel. Hierdoor gaan de calciumkanalen van de neuron open, waardoor calciumionen kunnen binnendringen.
Deze ionen binden zich aan de membraanmoleculen van synaptische blaasjes in de terminale bouton. Dit membraan wordt verstoord en versmelt met het membraan van de terminale bouton. Dit resulteert in de afgifte van de neurotransmitter in de synaptische ruimte.
Het cytoplasma van de cel vangt de resterende membraanfragmenten op en transporteert ze naar de cisternae. Daar worden ze gerecycled en ontstaan er nieuwe synaptische blaasjes.
Het postsynaptische neuron heeft receptoren die stoffen in de synaptische ruimte opvangen. Deze staan bekend als postsynaptische receptoren en openen ionkanalen wanneer ze geactiveerd worden.
Wanneer deze kanalen opengaan, komen bepaalde stoffen het neuron binnen, wat een postsynaptisch potentiaal veroorzaakt. Dit kan een stimulerend of remmend effect op de cel hebben, afhankelijk van het type ionkanaal dat geopend is.
Normaal gesproken ontstaan er exciterende postsynaptische potentialen wanneer natrium de zenuwcel binnenkomt, terwijl remmende postsynaptische potentialen ontstaan door de afgifte van kalium of de binnenkomst van chloride.
Calciumintrede in het neuron veroorzaakt exciterende postsynaptische potentialen, maar activeert ook gespecialiseerde enzymen die fysiologische veranderingen in de cel teweegbrengen. Het triggert bijvoorbeeld de verplaatsing van synaptische blaasjes en de afgifte van neurotransmitters.
Het vergemakkelijkt ook structurele veranderingen in het neuron na het leren.
Einde van de synaps
Postsynaptische potentialen zijn doorgaans erg kort en worden beëindigd door speciale mechanismen.
Een daarvan is de inactivering van acetylcholine door een enzym genaamd acetylcholinesterase. Neurotransmittermoleculen worden uit de synaptische ruimte verwijderd door heropname of reabsorptie door transporters in het presynaptische membraan.
Zowel presynaptische als postsynaptische neuronen hebben dus receptoren die de aanwezigheid van chemicaliën in hun omgeving registreren.
Er zijn presynaptische receptoren, autoreceptoren genaamd, die de hoeveelheid neurotransmitter die het neuron vrijgeeft of synthetiseert, controleren.
Soorten synapsen
Elektrische synapsen
Elektrische neurotransmissie vindt binnenin plaats. De twee neuronen zijn fysiek met elkaar verbonden via eiwitstructuren die gap junctions worden genoemd.
Deze structuren zorgen ervoor dat veranderingen in de elektrische eigenschappen van het ene neuron direct van invloed zijn op het andere, en vice versa. Op deze manier gedragen de twee neuronen zich alsof ze één zijn.
Chemische synapsen
Chemische neurotransmissie vindt plaats in deze neuronen. De pre- en postsynaptische neuronen worden gescheiden door de synaptische ruimte. Een actiepotentiaal in het presynaptische neuron zou de afgifte van neurotransmitters activeren.
Deze bereiken de synaptische spleet, waardoor ze beschikbaar zijn om hun effect op postsynaptische neuronen uit te oefenen. In de volgende video, hoewel in het Engels, kun je zien hoe een chemische synaps werkt.
Opwindende synapsen
Een voorbeeld van een exciterende neuronale synaps is de terugtrekkingsreflex wanneer we verbranden. Een sensorisch neuron zou het hete object detecteren door de dendrieten ervan te stimuleren.
Dit neuron zou via zijn axon berichten sturen naar zijn eindknoppen in het ruggenmerg. De eindknoppen van het sensorische neuron zouden chemicaliën vrijgeven, neurotransmitters genaamd, die het neuron waarmee het synchroniseert zouden stimuleren, met name een interneuron (de neuron die bemiddelt tussen sensorische en motorische neuronen).
Dit zou ertoe leiden dat de interneuron informatie via zijn axon zou sturen. Op hun beurt zouden de terminale knoppen van de interneuron neurotransmitters afscheiden die de motorneuronen activeren.
Dit type neuron stuurt signalen via zijn axon, dat een zenuw verbindt om de doelspier te bereiken. Zodra neurotransmitters worden vrijgegeven door de eindknoppen van het motorneuron, trekken de spiercellen samen om zich van het hete object te verwijderen.
Remmende synapsen
Dit type synaps is iets ingewikkelder. Dit wordt geïllustreerd in het volgende voorbeeld: stel je voor dat je een hete schaal uit de oven haalt. Je gebruikt ovenwanten om te voorkomen dat je je verbrandt, maar ze zijn een beetje dun en de hitte begint hen te overweldigen. In plaats van de schaal op de grond te gooien, probeer je de hitte te weerstaan totdat hij op een oppervlak rust.
De terugtrekkingsreactie van ons lichaam op een pijnprikkel zou ons ertoe aanzetten het voorwerp los te laten, maar we beheersen deze impuls. Hoe ontstaat dit fenomeen?
De warmte van de schaal wordt waargenomen, wat de activiteit van exciterende synapsen in motorneuronen verhoogt (zoals uitgelegd in de vorige sectie). Deze excitatie wordt echter tegengewerkt door remming vanuit een andere structuur: onze hersenen.
Dit geeft aan dat loslaten van de tray een ramp kan betekenen. Er worden dus signalen naar het ruggenmerg gestuurd die de terugtrekreflex voorkomen.
Om dit te doen, bereikt een axon van een hersenneuron het ruggenmerg, waar de eindknopen een synaps vormen met een remmende interneuron. Deze interneuron scheidt een remmende neurotransmitter af die de activiteit van motorneuronen vermindert en zo de terugtrekkingsreflex blokkeert.
Belangrijk is dat dit slechts voorbeelden zijn. De processen zijn in werkelijkheid complexer (vooral de remmende), waarbij duizenden neuronen betrokken zijn.
Klassen van synapsen volgens de locaties waar ze voorkomen
– Axodendritische synapsen: bij dit type verbindt de eindknop zich met het oppervlak van een dendriet. Of met dendritische stekels, dit zijn kleine verdikkingen die zich op de dendrieten van sommige neuronen bevinden.
– Axosomatische synapsen: hierbij synchroniseert de terminale knop met het soma of de celkern van het neuron.
– Axoaxonale synapsen : de terminale knop van de presynaptische cel verbindt zich met het axon van de postsynaptische cel. Dit type synaps functioneert anders dan de andere twee. De functie ervan is het verminderen of versterken van de hoeveelheid neurotransmitter die door de terminale knop wordt vrijgegeven. Op die manier bevordert of remt het de activiteit van het presynaptische neuron.
Er zijn ook dendrodendritische synapsen gevonden, maar de exacte rol ervan in neuronale communicatie is momenteel onbekend.
Stoffen die vrijkomen in de neuronale synaps
Tijdens neuronale communicatie komen niet alleen neurotransmitters zoals serotonine, acetylcholine, dopamine, noradrenaline, enz. vrij. Ook andere chemicaliën, zoals neuromodulatoren, kunnen vrijkomen.
Ze worden zo genoemd omdat ze de activiteit van veel neuronen in een bepaald hersengebied moduleren. Ze produceren grotere hoeveelheden en leggen grotere afstanden af, waardoor ze zich wijder verspreiden dan neurotransmitters.
Een ander type stof zijn hormonen. Deze worden afgegeven door cellen in de endocriene klieren, die zich in verschillende delen van het lichaam bevinden, zoals de maag, darmen, nieren en hersenen.
Hormonen komen vrij in de extracellulaire vloeistof (buiten de cellen) en worden vervolgens opgevangen door haarvaten. Vervolgens verspreiden ze zich via de bloedbaan door het lichaam. Deze stoffen kunnen zich binden aan neuronen die speciale receptoren hebben om ze op te vangen.
Hormonen kunnen dus gedrag beïnvloeden door de activiteit van de neuronen die ze ontvangen te veranderen. Testosteron lijkt bijvoorbeeld agressie bij de meeste zoogdieren te verhogen.
Referências
- Carlson, N.R. (2006). Fysiologie van gedrag, 8e editie. Madrid: Pearson. pp: 32-68.
- Cowan, W. M., Südhof, T. & Stevens, C. F. (2001). Synapses. Baltimore, MD: Johns Hopkins University Press.
- Elektrische synaps. (z.d.). Geraadpleegd op 28 februari 2017 van de Pauselijke Katholieke Universiteit van Chili: 7.uc.cl.
- Stufflebeam, R. (z.d.). Neuronen, synapsen, actiepotentialen en neurotransmissie. Geraadpleegd op 28 februari 2017 via CCSI: mind.ilstu.edu.
- Nicholls, JG, Martín, AR, Fuchs, PA & Wallace, BG (2001). Van neuron tot brein, 4e druk. Sunderland, MA: Sinauer.
- The Synapse (z.d.). Geraadpleegd op 28 februari 2017 van de Universiteit van Washington: faculty.washington.edu.