Нейронний синапс є фундаментальним компонентом нервової системи, що забезпечує зв'язок між нейронами. У цьому процесі інформація передається від одного нейрона до іншого за допомогою електричних та хімічних сигналів. Структура синапсу складна і включає наявність аксональних терміналів, синаптичних везикул, нейромедіаторів та постсинаптичних рецепторів. Існують різні типи синапсів, такі як збуджувальні та гальмівні, які відіграють певну роль у передачі інформації в мозку. Функціонування нейронного синапсу є важливим для таких процесів, як навчання, пам'ять, координація рухів та інші когнітивні функції.
Які різні способи з'єднання нейронів у нервовій системі?
Синапси – це спеціалізовані зв'язки між нейронами в нервовій системі, що забезпечують передачу електричних та хімічних сигналів. Існують різні типи зв'язків між нейронами, які можна класифікувати на три основні типи: аксодендритні синапси, аксосоматичні синапси та аксоаксональні синапси.
Аксодендритні синапси – це синапси, в яких аксон одного нейрона з'єднується з дендритом іншого нейрона. Це найпоширеніша форма синапсу в нервовій системі, яка відповідає за передачу інформації від одного нейрона до іншого. Аксосоматичні синапси виникають, коли аксон одного нейрона безпосередньо з'єднується з тілом клітини іншого нейрона. Ці синапси важливі для регулювання нейронної активності та інтеграції сигналів з різних джерел.
Нарешті, аксоаксональні синапси – це ті, де аксон одного нейрона з'єднується з аксоном іншого нейрона. Ці синапси зустрічаються рідше, але вони відіграють важливу роль у модуляції нейронної активності та регулюванні потоку інформації в нервовій системі.
Кожен тип синапсу має специфічні функції та сприяє складності та ефективності нервової системи.
Зрозумійте, як працюють нейронні синапси, за допомогою 15 слів.
Нейронний синапс – це зв'язок між нейронами, де відбувається передача хімічної та електричної інформації.
Нейромедіатори вивільняються в синаптичну щілину та зв'язуються з рецепторами на постсинаптичній мембрані.
Це генерує постсинаптичний потенціал , який може бути збуджуючим або гальмівним, впливаючи на передачу нервового імпульсу.
Існують різні типи синапсів, такі як збуджувальні та гальмівні синапси , які виконують специфічні функції в нервовій системі.
Розуміння того, як працюють нейронні синапси, є важливим для розуміння того, як наш мозок обробляє інформацію.
Зрозумійте, як працює синапс та його значення в нервовій системі.
Синапс – це фундаментальна структура у функціонуванні нервової системи, що відповідає за передачу інформації між нейронами. Він необхідний для зв'язку між нервовими клітинами та для координації діяльності мозку та тіла.
У синапсі комунікація відбувається через нейромедіатори – хімічні речовини, що вивільняються одним нейроном і поглинаються іншим. Ці нейромедіатори вивільняються із синаптичних везикул, розташованих на кінці аксона передаючого нейрона, і зв'язуються з рецепторами на мембрані приймаючого нейрона, запускаючи нервовий імпульс.
Існує два основних типи синапсів: електричні та хімічні. В електричних синапсах комунікація відбувається шляхом прямого проходження іонів між нейронами, що дозволяє швидше передати нервовий імпульс. У хімічних синапсах комунікація опосередковується нейромедіаторами, що забезпечує кращу модуляцію та контроль переданого сигналу.
Синапси надзвичайно важливі для функціонування нервової системи, оскільки вони забезпечують інтеграцію сенсорної інформації, координацію рухів м'язів та регулювання життєво важливих функцій, таких як дихання та кровообіг. Вони також беруть участь у когнітивних процесах, таких як пам'ять, навчання та емоції.
Його належне функціонування є важливим для підтримки гомеостазу та здоров'я людини.
Дослідження структур, що беруть участь у передачі сигналів між нейронами: частини синапсу.
Синапс – це структура, що відповідає за передачу сигналів між нейронами, забезпечуючи комунікацію всередині нервової системи. Він складається з кількох частин, які виконують певні функції під час цього процесу.
Однією з головних частин синапсу є аксонне закінчення, яке вивільняє нейромедіатори в синаптичний простір. Ці нейромедіатори – це хімічні речовини, які передають сигнали від одного нейрона до іншого. Ще однією важливою частиною є синаптична щілина, яка являє собою простір між аксонним закінченням і постсинаптичною мембраною.
Постсинаптична мембрана містить специфічні рецептори для нейромедіаторів, які зв'язуються з цими рецепторами та викликають реакцію в постсинаптичному нейроні. Ця реакція може включати відкриття іонних каналів, зміну потенціалу дії нейрона та поширення сигналу.
Існують різні типи синапсів, такі як електричні синапси та хімічні синапси. В електричних синапсах нейрони з'єднані щілинними контактами, що дозволяють іонам безпосередньо проходити між ними. У хімічних синапсах комунікація відбувається через нейромедіатори.
Розуміння того, як працюють ці структури, є важливим для розуміння того, як мозок обробляє інформацію та контролює функції організму.
Нейронний синапс: будова, типи та принцип роботи
Нейрональний синапс — це об'єднання кінцевих з'єднань двох нейронів для передачі інформації. У цьому контексті один нейрон надсилає повідомлення, а частина іншого його отримує.
Таким чином, комунікація зазвичай відбувається в одному напрямку: від кінцевої точки одного нейрона або клітини до мембрани іншої клітини, хоча є деякі винятки. Один нейрон може отримувати інформацію від сотень нейронів.
Кожен нейрон отримує інформацію від кінцевих кнопок інших нервових клітин і, в свою чергу, кінцеві кнопки останніх синапсують з іншими нейронами.
Основні концепції
Кінцева точка визначається як невелике потовщення на кінці аксона, яке передає інформацію в синапс. Аксон — це тип видовженого, тонкого «кабелю», який проводить повідомлення від ядра нейрона до його кінцевої точки.
Кінцеві відростки нервових клітин можуть синапсуватися з мембраною соми або дендритами.
Сома, або тіло клітини, містить ядро нейрона; вона має механізми, що дозволяють клітині підтримувати свою життєдіяльність. На противагу цьому, дендрити — це деревоподібні гілки нейронів, що відходять від соми.
Коли потенціал дії проходить по аксону нейрона, кінцеві кнопки вивільняють хімічні речовини. Ці хімічні речовини можуть мати збуджувальний або гальмівний вплив на нейрони, з якими вони з'єднуються. Зрештою, вплив цих синапсів породжує нашу поведінку.
Потенціал дії є продуктом комунікаційних процесів усередині нейрона. Сукупність змін в мембрані аксона викликає вивільнення хімічних речовин або нейромедіаторів.
Нейрони обмінюються нейромедіаторами в синапсах як спосіб передачі інформації між собою.
Структура нейронного синапсу
Нейрони спілкуються через синапси, а повідомлення передаються шляхом вивільнення нейромедіаторів. Ці хімічні речовини дифундують у рідкий простір між кінцевими вузлами та мембранами, що утворюють синапси.
Пресинаптичний нерв
Нейрон, який вивільняє нейромедіатори через свою кінцеву кнопку, називається пресинаптичним нейроном, тоді як той, який отримує інформацію, називається постсинаптичним нейроном.
Коли останній захоплює нейромедіатори, виникають так звані синаптичні потенціали, тобто зміни потенціалу постсинаптичної нейронної мембрани.
Для спілкування клітини повинні виділяти хімічні речовини (нейромедіатори), які виявляються спеціалізованими рецепторами. Ці рецептори складаються зі спеціалізованих білкових молекул.
Ці явища просто розрізняються відстанню між нейроном, який вивільняє речовину, та рецепторами, які її захоплюють.
Постсинаптичний нейрон
Таким чином, нейромедіатори вивільняються кінцевими рецепторами пресинаптичного нейрона та виявляються рецепторами, розташованими на мембрані постсинаптичного нейрона. Для цієї передачі обидва нейрони повинні бути розташовані на невеликій відстані один від одного.
Синаптичний простір
Однак, всупереч поширеній думці, нейрони, які утворюють хімічні синапси, фізично не пов'язані. Фактично, між ними є простір, відомий як синаптичний простір або синаптична щілина.
Ця щілина, здається, варіюється від синапсу до синапсу, але зазвичай має ширину близько 20 нанометрів. Мережа філаментів у синаптичній щілині утримує пре- та постсинаптичні нейрони вирівняними.
Потенціал дії
Для того, щоб відбувся обмін інформацією між двома нейронами або нейрональними синапсами, спочатку має існувати потенціал дії.
Це явище відбувається в нейроні, який посилає сигнали. Мембрана цієї клітини має електричний заряд. Фактично, мембрани всіх клітин нашого тіла мають електричний заряд, але лише аксони можуть викликати потенціали дії.
Різниця між електричним потенціалом всередині та зовні нейрона називається мембранним потенціалом.
Ці електричні зміни між внутрішньою та зовнішньою частинами нейрона опосередковуються концентраціями існуючих іонів, таких як натрій та калій.
Коли відбувається дуже швидке зворотне змінення мембранного потенціалу, виникає потенціал дії. Він складається з короткочасного електричного імпульсу, який аксон переносить від соми або ядра нейрона до кінцевих кнопок.
Слід додати, що для виникнення потенціалу дії мембранний потенціал повинен перевищувати певний поріг збудження. Цей електричний імпульс перетворюється на хімічні сигнали, які вивільняються через кінцеву кнопку.
Як працює синапс?
Нейрони містять мішечки, які називаються синаптичними везикулами, і можуть бути великими або малими. Усі кінцеві ґудзики містять маленькі везикули, що несуть молекули нейромедіаторів.
Везикули утворюються за допомогою механізму, розташованого в сомі, який називається апаратом Гольджі. Потім вони транспортуються поблизу термінальної бруньки. Однак вони також можуть утворюватися в термінальній бруньці з «переробленого» матеріалу.
Коли по аксону надсилається потенціал дії, клітина деполяризується (збуджується). В результаті відкриваються кальцієві канали нейрона, що дозволяє іонам кальцію проникати всередину.
Ці іони зв'язуються з мембранними молекулами синаптичних везикул, розташованих у термінальному бутоні. Ця мембрана порушується, зливаючись з мембраною термінального бутону. Це призводить до вивільнення нейромедіатора в синаптичний простір.
Цитоплазма клітини захоплює решту фрагментів мембрани та переносить їх до цистерн, де вони переробляються, створюючи нові синаптичні везикули.
Постсинаптичний нейрон має рецептори, які захоплюють речовини в синаптичному просторі. Вони відомі як постсинаптичні рецептори, і при активації вони відкривають іонні канали.
Коли ці канали відкриваються, певні речовини потрапляють у нейрон, викликаючи постсинаптичний потенціал. Це може мати збуджувальний або гальмівний вплив на клітину, залежно від типу відкритого іонного каналу.
Зазвичай збуджуючі постсинаптичні потенціали виникають, коли натрій потрапляє в нервову клітину, тоді як гальмівні постсинаптичні потенціали утворюються внаслідок вивільнення калію або надходження хлориду.
Надходження кальцію в нейрон викликає збуджувальні постсинаптичні потенціали, але також активує спеціалізовані ферменти, які викликають фізіологічні зміни в клітині. Наприклад, він запускає зміщення синаптичних везикул та вивільнення нейромедіаторів.
Це також сприяє структурним змінам у нейроні після навчання.
Кінець синапсу
Постсинаптичні потенціали зазвичай дуже короткі та закінчуються спеціальними механізмами.
Одним із них є інактивація ацетилхоліну ферментом, який називається ацетилхолінестеразою. Молекули нейромедіаторів видаляються із синаптичного простору шляхом зворотного захоплення або реабсорбції транспортерами, розташованими в пресинаптичній мембрані.
Таким чином, як пресинаптичні, так і постсинаптичні нейрони мають рецептори, які фіксують присутність хімічних речовин навколо них.
Існують пресинаптичні рецептори, які називаються ауторецепторами, що контролюють кількість нейромедіатора, який нейрон вивільняє або синтезує.
Типи синапсів
Електричні синапси
Усередині них відбувається електрична нейропередача. Два нейрони фізично з'єднані білковими структурами, відомими як щілинні контакти.
Ці структури дозволяють змінам електричних властивостей одного нейрона безпосередньо впливати на інший, і навпаки. Таким чином, два нейрони діятимуть так, ніби вони є одним цілим.
Хімічні синапси
У цих нейронах відбувається хімічна нейротрансмісія. Пре- та постсинаптичні нейрони розділені синаптичним простором. Потенціал дії в пресинаптичному нейроні запускає вивільнення нейромедіаторів.
Вони досягають синаптичної щілини, що робить їх доступними для здійснення свого впливу на постсинаптичні нейрони. У наступному відео, хоча й англійською мовою, ви можете побачити, як працює хімічний синапс.
Збудливі синапси
Прикладом збуджувального нейронного синапсу може бути рефлекс відміни, коли ми горимо. Сенсорний нейрон виявляє гарячий об'єкт, стимулюючи свої дендрити.
Цей нейрон надсилатиме повідомлення через свій аксон до кінцевих кнопок, розташованих у спинному мозку. Кінцеві кнопки сенсорного нейрона вивільнятимуть хімічні речовини, відомі як нейромедіатори, які збуджуватимуть нейрон, з яким він синхронізується, зокрема, інтернейрон (той, що є посередником між сенсорними та руховими нейронами).
Це змусить інтернейрон надсилати інформацію вздовж свого аксона. У свою чергу, кінцеві кнопки інтернейрона виділятимуть нейромедіатори, які збуджують руховий нейрон.
Цей тип нейрона надсилає сигнали вздовж свого аксона, який з'єднує нерв, щоб досягти цільового м'яза. Після того, як нейромедіатори вивільняються кінцевими кнопками рухового нейрона, м'язові клітини скорочуються, щоб віддалитися від гарячого об'єкта.
Гальмівні синапси
Цей тип синапсу дещо складніший. Це можна проілюструвати на наступному прикладі: уявіть, що ви виймаєте дуже гаряче деко з духовки. Ви використовуєте кухонні рукавиці, щоб не обпектися, але вони трохи тонкі, і тепло починає їх перевантажувати. Замість того, щоб кидати деко на підлогу, спробуйте витримати певне нагрівання, поки воно не ляже на поверхню.
Реакція нашого тіла на больовий подразник змусила б нас відпустити об'єкт, проте ми контролюємо цей імпульс. Як відбувається це явище?
Тепло від підноса сприймається, збільшуючи активність збуджуючих синапсів у рухових нейронах (як пояснювалося в попередньому розділі). Однак це збудження протидіє гальмуванням, що надходить з іншої структури: нашого мозку.
Це надсилає інформацію про те, що якщо ми відпустимо піднос, це може стати повною катастрофою. Таким чином, до спинного мозку надсилаються сигнали, які запобігають рефлексу відтягування.
Для цього аксон від нейрона головного мозку досягає спинного мозку, де його кінцеві кнопки синапсуються з гальмівним інтернейроном. Цей інтернейрон виділяє гальмівний нейромедіатор, який зменшує активність рухових нейронів, блокуючи рефлекс відміни.
Важливо, що це лише приклади. Процеси насправді складніші (особливо гальмівні), в них задіяні тисячі нейронів.
Класи синапсів залежно від місця їх виникнення
– Аксодендритні синапси: у цьому типі кінцева кнопка з’єднується з поверхнею дендрита. Або за допомогою дендритних шипиків, які являють собою невеликі здуття, розташовані на дендритах у деяких типах нейронів.
– Аксосоматичні синапси: у них кінцева кнопка синхронізується із сомою або ядром нейрона.
– Аксоаксонічні синапси : термінальна частина пресинаптичної клітини з'єднується з аксоном постсинаптичної клітини. Цей тип синапсу функціонує інакше, ніж два інших. Його функція полягає у зменшенні або посиленні кількості нейромедіатора, що вивільняється термінальною частиною. Таким чином, він сприяє або пригнічує активність пресинаптичного нейрона.
Також були виявлені дендродендритні синапси, але їхня точна роль у нейронній комунікації наразі невідома.
Речовини, що вивільняються в нейронному синапсі
Під час нейронної комунікації вивільняються не лише нейромедіатори, такі як серотонін, ацетилхолін, дофамін, норадреналін тощо. Можуть вивільнятися й інші хімічні речовини, такі як нейромодулятори.
Вони названі так тому, що модулюють активність багатьох нейронів у певній ділянці мозку. Вони секретують у більшій кількості та подорожують на більші відстані, поширюючись ширше, ніж нейромедіатори.
Іншим типом речовини є гормони. Вони вивільняються клітинами ендокринних залоз, розташованих у різних частинах тіла, таких як шлунок, кишечник, нирки та мозок.
Гормони вивільняються в позаклітинну рідину (поза клітинами) і згодом захоплюються капілярами. Потім вони розподіляються по всьому організму через кровотік. Ці речовини можуть зв'язуватися з нейронами, які мають спеціальні рецептори для їх захоплення.
Таким чином, гормони можуть впливати на поведінку, змінюючи активність нейронів, які їх отримують. Наприклад, тестостерон, здається, підвищує агресію у більшості ссавців.
Список літератури
- Карлсон, Н.Р. (2006). Фізіологія поведінки. 8-е видання. Мадрид: Pearson. С.: 32-68.
- Кован, В. М., Зюдхоф, Т. та Стівенс, К. Ф. (2001). Синапси. Балтимор, Меріленд: Видавництво Університету Джонса Гопкінса.
- Електричний синапс. (н.д.). Отримано 28 лютого 2017 року з Папського католицького університету Чилі: 7.uc.cl.
- Стаффлбім, Р. (н.д.). Нейрони, синапси, потенціали дії та нейропередача. Отримано 28 лютого 2017 року з CCSI: mind.ilstu.edu.
- Ніколс, Дж. Г., Мартін, А. Р., Фукс, П. А. та Воллес, Б. Г. (2001). Від нейрона до мозку, 4-те вид. Сандерленд, Массачусетс: Сінауер.
- Синапс (н.д.). Отримано 28 лютого 2017 року з Вашингтонського університету: faculty.washington.edu.