Nevronsynapsen er en grunnleggende komponent i nervesystemet og muliggjør kommunikasjon mellom nevroner. I denne prosessen overføres informasjon fra en nevron til en annen gjennom elektriske og kjemiske signaler. Synapsens struktur er kompleks og involverer tilstedeværelsen av aksonterminaler, synaptiske vesikler, nevrotransmittere og postsynaptiske reseptorer. Det finnes forskjellige typer synapser, som eksitatoriske og hemmende, som spiller spesifikke roller i overføring av informasjon i hjernen. Funksjonen til den nevrale synapsen er avgjørende for prosesser som læring, hukommelse, motorisk koordinasjon og andre kognitive funksjoner.
Hva er de forskjellige måtene nevroner kobler seg sammen på i nervesystemet?
Synapser er spesialiserte forbindelser mellom nevroner i nervesystemet, som muliggjør overføring av elektriske og kjemiske signaler. Det finnes forskjellige typer forbindelser mellom nevroner, som kan klassifiseres i tre hovedtyper: aksodendrittiske synapser, aksosomatiske synapser og aksoaksonale synapser.
Aksodendrittiske synapser er de der aksonet til ett nevron kobles til dendritten til et annet nevron. Dette er den vanligste formen for synapse i nervesystemet og er ansvarlig for å overføre informasjon fra ett nevron til et annet. Akso-somatiske synapser oppstår når aksonet til ett nevron kobles direkte til cellekroppen til et annet nevron. Disse synapsene er viktige for å regulere nevronaktivitet og integrere signaler fra forskjellige kilder.
Til slutt er aksoaksonale synapser de der aksonet til ett nevron kobles til aksonet til et annet nevron. Disse synapsene er mindre vanlige, men de spiller en viktig rolle i å modulere nevronaktivitet og regulere informasjonsflyten i nervesystemet.
Hver type synapse har spesifikke funksjoner og bidrar til nervesystemets kompleksitet og effektivitet.
Forstå hvordan nevrale synapser fungerer med 15 ord.
En nevral synapse er forbindelsen mellom nevroner, der overføring av kjemisk og elektrisk informasjon skjer.
Nevrotransmittere frigjøres i den synaptiske kløften og binder seg til reseptorer på den postsynaptiske membranen.
Dette genererer et postsynaptisk potensial som kan være eksitatorisk eller hemmende, og som påvirker overføringen av nerveimpulsen.
Det finnes forskjellige typer synapser, som eksitatoriske og hemmende synapser , som utfører spesifikke funksjoner i nervesystemet.
Å forstå hvordan nevrale synapser fungerer er viktig for å forstå hvordan hjernen vår behandler informasjon.
Forstå hvordan en synapse fungerer og dens betydning i nervesystemet.
En synapse er en grunnleggende struktur i nervesystemets funksjon, ansvarlig for å overføre informasjon mellom nevroner. Den er viktig for kommunikasjon mellom nerveceller og for å koordinere hjerne- og kroppsaktiviteter.
Ved en synapse skjer kommunikasjon gjennom nevrotransmittere, kjemikalier som frigjøres av ett nevron og tas opp av et annet. Disse nevrotransmitterne frigjøres fra synaptiske vesikler som ligger på enden av det overførende nevronets akson og binder seg til reseptorer på det mottakende nevronets membran, noe som utløser en nerveimpuls.
Det finnes to hovedtyper synapser: elektriske og kjemiske. I elektriske synapser skjer kommunikasjon gjennom direkte passasje av ioner mellom nevroner, noe som gir raskere overføring av nerveimpulser. I kjemiske synapser formidles kommunikasjon av nevrotransmittere, noe som muliggjør større modulering og kontroll av det overførte signalet.
Synapser er ekstremt viktige for nervesystemets funksjon, ettersom de muliggjør integrering av sensorisk informasjon, koordinering av muskelbevegelser og regulering av vitale funksjoner som pust og blodsirkulasjon. De er også involvert i kognitive prosesser som hukommelse, læring og følelser.
Dens riktige funksjon er avgjørende for å opprettholde homeostase og individets helse.
Utforsker strukturene som er involvert i overføring av signaler mellom nevroner: delene av synapsen.
Synapsen er strukturen som er ansvarlig for å overføre signaler mellom nevroner, noe som muliggjør kommunikasjon i nervesystemet. Den består av flere deler som utfører spesifikke funksjoner under denne prosessen.
En av hoveddelene i synapsen er aksonterminalen, som frigjør nevrotransmittere til det synaptiske rommet. Disse nevrotransmitterne er kjemikalier som overfører signaler fra en nevron til en annen. En annen viktig del er den synaptiske kløften, som er rommet mellom aksonterminalen og den postsynaptiske membranen.
Den postsynaptiske membranen inneholder spesifikke reseptorer for nevrotransmittere, som binder seg til disse reseptorene og utløser en respons i det postsynaptiske nevronet. Denne responsen kan inkludere åpning av ionekanaler, endring av nevronets aksjonspotensial og forplantning av signalet.
Det finnes forskjellige typer synapser, som elektriske synapser og kjemiske synapser. I elektriske synapser er nevroner forbundet med gap junctions som tillater direkte passasje av ioner mellom dem. I kjemiske synapser skjer kommunikasjon gjennom nevrotransmittere.
Å forstå hvordan disse strukturene fungerer er viktig for å forstå hvordan hjernen behandler informasjon og kontrollerer kroppens funksjoner.
Nevrale synapser: struktur, typer og hvordan de fungerer
En nevronal synapse er foreningen av de terminale knappene til to nevroner for å overføre informasjon. I denne sammenhengen sender den ene nevronen meldingen, mens en del av den andre mottar den.
Dermed skjer kommunikasjon vanligvis i én retning: fra den terminale knappen til ett nervecelle eller én celle til membranen til en annen celle, selv om det finnes noen unntak. Et enkelt nervecelle kan motta informasjon fra hundrevis av nerveceller.
Hvert nevron mottar informasjon fra terminalknappene til andre nerveceller, og sistnevnte har dermed synapse med andre nevroner.
Hovedkonsepter
Terminalknappen er definert som en liten fortykkelse på enden av et akson, som sender informasjon ved synapsen. Et akson er en type langstrakt, tynn «kabel» som leder meldinger fra nervecellens kjerne til dens terminale knapp.
De terminale knappene i nerveceller kan synapse med membranen til somaet eller dendrittene.
Somaet, eller cellekroppen, inneholder nevronets kjerne; den har mekanismer som gjør at cellen kan opprettholde seg selv. I motsetning til dette er dendritter trelignende grener av nevroner som strekker seg ut fra somaet.
Når et aksjonspotensial beveger seg nedover et nevrons akson, frigjør de terminale knappene kjemikalier. Disse kjemikaliene kan ha eksitatoriske eller hemmende effekter på nevronene de kobler seg til. Til syvende og sist er det effektene av disse synapsene som gir opphav til atferden vår.
Et aksjonspotensial er et produkt av kommunikasjonsprosesser i et nevron. En rekke endringer i aksonmembranen forårsaker frigjøring av kjemikalier eller nevrotransmittere.
Nevroner utveksler nevrotransmittere ved synapsene sine som en måte å sende informasjon mellom dem.
Nevral synapsestruktur
Nevroner kommuniserer gjennom synapser, og meldinger overføres gjennom frigjøring av nevrotransmittere. Disse kjemikaliene diffunderer inn i væskerommet mellom terminalknappene og membranene som etablerer synapsene.
Presynaptisk nerve
Nevronen som frigjør nevrotransmittere gjennom sin terminale knapp kalles en presynaptisk nevron, mens den som mottar informasjonen kalles en postsynaptisk nevron.
Når sistnevnte fanger opp nevrotransmittere, produseres såkalte synaptiske potensialer – det vil si endringer i potensialet til den postsynaptiske nevronmembranen.
For å kommunisere må cellene skille ut kjemikalier (nevrotransmittere) som oppdages av spesialiserte reseptorer. Disse reseptorene består av spesialiserte proteinmolekyler.
Disse fenomenene er ganske enkelt differensiert av avstanden mellom nevronen som frigjør stoffet og reseptorene som fanger det.
Postsynaptisk nevron
Dermed frigjøres nevrotransmittere av de terminale knappene til det presynaptiske nevronet og detekteres av reseptorer som ligger på membranen til det postsynaptiske nevronet. Begge nevronene må være plassert innen kort avstand for at denne overføringen skal skje.
Synaptisk rom
I motsetning til hva man kanskje skulle tro, er imidlertid ikke nevronene som produserer kjemiske synapser fysisk forbundet. Faktisk er det et rom mellom dem kjent som det synaptiske rommet eller den synaptiske kløften.
Dette gapet ser ut til å variere fra synapse til synapse, men er vanligvis omtrent 20 nanometer bredt. Et nettverk av filamenter i den synaptiske kløften holder de pre- og postsynaptiske nevronene på linje.
Aksjonspotensial
For at det skal være en utveksling av informasjon mellom to nevroner eller nevrale synapser, må det først være et aksjonspotensial.
Dette fenomenet forekommer i nevronet som sender signalene. Membranen i denne cellen har en elektrisk ladning. Faktisk har membranene i alle celler i kroppen vår en elektrisk ladning, men bare aksoner kan forårsake aksjonspotensialer.
Forskjellen mellom det elektriske potensialet inni og utenfor nevronet kalles membranpotensialet.
Disse elektriske endringene mellom innsiden og utsiden av nevronen medieres av konsentrasjonene av eksisterende ioner, som natrium og kalium.
Når en veldig rask reversering av membranpotensialet skjer, produseres et aksjonspotensial. Dette består av en kort elektrisk impuls som aksonet bærer fra nevronets soma eller kjerne til terminalknappene.
Det bør legges til at membranpotensialet må overstige en viss eksitasjonsterskel for at aksjonspotensialet skal oppstå. Denne elektriske impulsen oversettes til kjemiske signaler som frigjøres gjennom terminalknappen.
Hvordan fungerer en synapse?
Nevroner inneholder sekker kalt synaptiske vesikler, som kan være store eller små. Alle terminale knapper inneholder små vesikler som bærer nevrotransmittermolekyler.
Vesikler produseres i en mekanisme i somaet kalt Golgi-apparatet. De transporteres deretter nær den terminale knoppen. De kan imidlertid også produseres i den terminale knoppen fra "resirkulert" materiale.
Når et aksjonspotensial sendes langs aksonet, depolariserer (eksiterer) cellen. Som et resultat åpnes nevronets kalsiumkanaler, slik at kalsiumioner kan komme inn.
Disse ionene binder seg til membranmolekylene i synaptiske vesikler som ligger i den terminale boutonen. Denne membranen brytes og smelter sammen med den terminale boutonmembranen. Dette resulterer i frigjøring av nevrotransmitteren til det synaptiske rommet.
Cellens cytoplasma fanger opp de gjenværende membranfragmentene og frakter dem til cisternae, hvor de resirkuleres, og skaper nye synaptiske vesikler.
Det postsynaptiske nevronet har reseptorer som fanger opp stoffer i det synaptiske rommet. Disse er kjent som postsynaptiske reseptorer, og når de aktiveres, åpner de ionekanaler.
Når disse kanalene åpnes, kommer visse stoffer inn i nevronet, noe som forårsaker et postsynaptisk potensial. Dette kan ha eksitatoriske eller hemmende effekter på cellen, avhengig av hvilken type ionekanal som ble åpnet.
Normalt oppstår eksitatoriske postsynaptiske potensialer når natrium kommer inn i nervecellen, mens hemmende postsynaptiske potensialer produseres ved frigjøring av kalium eller inntreden av klorid.
Kalsiuminntak i nevronen forårsaker eksitatoriske postsynaptiske potensialer, men det aktiverer også spesialiserte enzymer som produserer fysiologiske endringer i cellen. For eksempel utløser det forskyvning av synaptiske vesikler og frigjøring av nevrotransmittere.
Det legger også til rette for strukturelle endringer i nevronen etter læring.
Slutten på synapsen
Postsynaptiske potensialer er generelt veldig korte og avsluttes av spesielle mekanismer.
En av disse er inaktivering av acetylkolin av et enzym kalt acetylkolinesterase. Nevrotransmittermolekyler fjernes fra det synaptiske rommet ved reopptak eller reabsorpsjon av transportører som befinner seg i den presynaptiske membranen.
Dermed har både presynaptiske og postsynaptiske nevroner reseptorer som fanger opp tilstedeværelsen av kjemikalier rundt dem.
Det finnes presynaptiske reseptorer kalt autoreseptorer som kontrollerer mengden nevrotransmitter som nevronen frigjør eller syntetiserer.
Typer synapser
Elektriske synapser
Elektrisk nevrotransmisjon skjer inni dem. De to nevronene er fysisk forbundet gjennom proteinstrukturer kjent som gap junctions.
Disse strukturene tillater at endringer i de elektriske egenskapene til ett nevron direkte påvirker det andre, og omvendt. På denne måten ville de to nevronene oppføre seg som om de var én.
Kjemiske synapser
Kjemisk nevrotransmisjon skjer i disse nevronene. De pre- og postsynaptiske nevronene er atskilt av det synaptiske rommet. Et aksjonspotensial i det presynaptiske nevronet ville utløse frigjøring av nevrotransmittere.
Disse når den synaptiske kløften, noe som gjør dem tilgjengelige for å utøve sin effekt på postsynaptiske nevroner. I den følgende videoen, som er på engelsk, kan du se hvordan en kjemisk synapse fungerer.
Eksitatoriske synapser
Et eksempel på en eksitatorisk nevronal synapse ville være tilbaketrekningsrefleksen når vi brenner. En sensorisk nevron ville oppdage den varme gjenstanden ved å stimulere dendrittene.
Dette nevronet ville sende meldinger gjennom aksonet sitt til sine terminale knapper, som ligger i ryggmargen. De terminale knappene i det sensoriske nevronet ville frigjøre kjemikalier kjent som nevrotransmittere som ville eksitere nevronet det synkroniserer med, nærmere bestemt et internevron (det som formidler mellom sensoriske og motoriske nevroner).
Dette ville føre til at internevronet sendte informasjon langs aksonet sitt. Interneuronets terminale knapper ville igjen skille ut nevrotransmittere som eksiterer motornevronet.
Denne typen nevron sender meldinger langs aksonet sitt, som forbinder en nerve for å nå målmuskelen. Når nevrotransmittere frigjøres av motornevronets terminale knapper, trekker muskelcellene seg sammen for å bevege seg bort fra den varme gjenstanden.
Hemmende synapser
Denne typen synapse er litt mer komplisert. Dette kan illustreres i følgende eksempel: Tenk deg at du tar et veldig varmt brett ut av ovnen. Du bruker grytekluter for å unngå å brenne deg, men de er litt tynne, og varmen begynner å overvelde dem. I stedet for å kaste brettet på gulvet, prøv å tåle litt varme til det hviler på en overflate.
Kroppens tilbaketrekningsreaksjon på en smertefull stimulus ville fått oss til å slippe objektet, men vi kontrollerer denne impulsen. Hvordan oppstår dette fenomenet?
Varmen fra brettet oppfattes, noe som øker aktiviteten til eksitatoriske synapser i motoriske nevroner (som forklart i forrige avsnitt). Denne eksitasjonen motvirkes imidlertid av inhibering som kommer fra en annen struktur: hjernen vår.
Dette sender informasjon som indikerer at hvis vi slipper taket i brettet, kan det bli en total katastrofe. Derfor sendes det meldinger til ryggmargen som forhindrer tilbaketrekningsrefleksen.
For å gjøre dette når et akson fra et hjerneneuron ryggmargen, hvor dets terminale knapper synapserer med et hemmende internevron. Dette internevronet skiller ut en hemmende nevrotransmitter som reduserer motorneuronaktiviteten og blokkerer tilbaketrekningsrefleksen.
Det er viktig å merke seg at dette bare er eksempler. Prosessene er faktisk mer komplekse (spesielt hemmende), med tusenvis av nevroner involvert.
Klasser av synapser i henhold til stedene der de oppstår
– Aksodendrittiske synapser: i denne typen kobles den terminale knappen til overflaten av en dendritt. Eller, med dendrittiske spines, som er små hevelser plassert på dendrittene i noen typer nevroner.
– Aksomatiske synapser: i disse synkroniserer den terminale knappen med somaet eller kjernen i nevronen.
– Aksoaksoniske synapser : Den terminale knappen i den presynaptiske cellen er koblet til aksonet i den postsynaptiske cellen. Denne typen synapse fungerer annerledes enn de to andre. Dens funksjon er å redusere eller forsterke mengden nevrotransmitter som frigjøres av den terminale knappen. Dermed fremmer eller hemmer den aktiviteten til det presynaptiske nevronet.
Dendrodendritiske synapser har også blitt funnet, men deres eksakte rolle i neuronal kommunikasjon er foreløpig ukjent.
Stoffer som frigjøres i nevronal synapse
Under neuronal kommunikasjon frigjøres ikke bare nevrotransmittere som serotonin, acetylkolin, dopamin, noradrenalin osv. Andre kjemikalier, som nevromodulatorer, kan også frigjøres.
De har fått navnet sitt fordi de modulerer aktiviteten til mange nevroner i et gitt område av hjernen. De utskiller i større mengder og reiser lengre avstander, og sprer seg bredere enn nevrotransmittere.
En annen type stoff er hormoner. Disse frigjøres av celler i de endokrine kjertlene, som er plassert i forskjellige deler av kroppen, som magesekken, tarmene, nyrene og hjernen.
Hormoner frigjøres til den ekstracellulære væsken (utenfor cellene) og fanges deretter opp av kapillærer. De fordeles deretter gjennom kroppen gjennom blodet. Disse stoffene kan binde seg til nevroner som har spesielle reseptorer for å fange dem opp.
Dermed kan hormoner påvirke atferd ved å endre aktiviteten til nevronene som mottar dem. For eksempel ser testosteron ut til å øke aggresjonen hos de fleste pattedyr.
Referanser
- Carlson, N.R. (2006). Fysiologi av atferd 8. utg. Madrid: Pearson. s. 32–68.
- Cowan, W. M., Südhof, T. og Stevens, C. F. (2001). Synapser. Baltimore, MD: Johns Hopkins University Press.
- Elektrisk synapse. (u.å.). Hentet 28. februar 2017, fra Det pavelige katolske universitetet i Chile: 7.uc.cl.
- Stufflebeam, R. (n.d.). Nevroner, synapser, aksjonspotensialer og nevrotransmisjon. Hentet 28. februar 2017 fra CCSI: mind.ilstu.edu.
- Nicholls, JG, Martín, AR, Fuchs, PA og Wallace, BG (2001). Fra nevron til hjerne, 4. utg. Sunderland, MA: Sinauer.
- Synapsen (u.å.). Hentet 28. februar 2017 fra University of Washington: faculty.washington.edu.