Synapse thần kinh là thành phần cơ bản của hệ thần kinh, cho phép giao tiếp giữa các tế bào thần kinh. Trong quá trình này, thông tin được truyền từ tế bào thần kinh này sang tế bào thần kinh khác thông qua các tín hiệu điện và hóa học. Cấu trúc của synapse rất phức tạp, bao gồm các đầu mút sợi trục, túi synapse, chất dẫn truyền thần kinh và thụ thể sau synapse. Có nhiều loại synapse khác nhau, chẳng hạn như synapse kích thích và synapse ức chế, đóng vai trò cụ thể trong việc truyền tải thông tin trong não. Chức năng của synapse thần kinh rất cần thiết cho các quá trình như học tập, trí nhớ, phối hợp vận động và các chức năng nhận thức khác.
Có những cách nào khác nhau để các tế bào thần kinh kết nối với nhau trong hệ thần kinh?
Synapse là những kết nối chuyên biệt giữa các tế bào thần kinh trong hệ thần kinh, cho phép truyền tín hiệu điện và hóa học. Có nhiều loại kết nối khác nhau giữa các tế bào thần kinh, có thể được phân loại thành ba loại chính: synapse sợi trục, synapse sợi trục và synapse sợi trục.
Synapse sợi trục là loại synapse mà sợi trục của một neuron kết nối với sợi nhánh của neuron khác. Đây là dạng synapse phổ biến nhất trong hệ thần kinh và chịu trách nhiệm truyền thông tin từ neuron này sang neuron khác. Synapse sợi trục-thể xảy ra khi sợi trục của một neuron kết nối trực tiếp với thân tế bào của neuron khác. Những synapse này rất quan trọng trong việc điều hòa hoạt động của neuron và tích hợp tín hiệu từ các nguồn khác nhau.
Cuối cùng, khớp thần kinh trục-xoxonal là nơi sợi trục của một nơ-ron kết nối với sợi trục của một nơ-ron khác. Những khớp thần kinh này ít phổ biến hơn, nhưng chúng đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh hoạt động của nơ-ron và điều hòa dòng thông tin trong hệ thần kinh.
Mỗi loại khớp thần kinh có chức năng riêng và góp phần tạo nên sự phức tạp và hiệu quả của hệ thần kinh.
Hiểu cách hoạt động của khớp thần kinh trong 15 từ.
Synapse thần kinh là điểm kết nối giữa các tế bào thần kinh, nơi diễn ra sự truyền tải thông tin hóa học và điện.
Các chất dẫn truyền thần kinh được giải phóng vào khe synap và liên kết với các thụ thể trên màng sau synap.
Điều này tạo ra điện thế hậu synap có thể là kích thích hoặc ức chế, ảnh hưởng đến sự truyền dẫn xung thần kinh.
Có nhiều loại khớp thần kinh khác nhau, chẳng hạn như khớp thần kinh kích thích và khớp thần kinh ức chế , thực hiện các chức năng cụ thể trong hệ thần kinh.
Hiểu được cách hoạt động của các khớp thần kinh là điều cần thiết để hiểu được cách não bộ xử lý thông tin.
Hiểu cách hoạt động của khớp thần kinh và tầm quan trọng của nó trong hệ thần kinh.
Synapse là cấu trúc cơ bản trong hoạt động của hệ thần kinh, chịu trách nhiệm truyền thông tin giữa các tế bào thần kinh. Nó rất cần thiết cho sự giao tiếp giữa các tế bào thần kinh và để phối hợp các hoạt động của não bộ và cơ thể.
Tại synapse, sự giao tiếp diễn ra thông qua các chất dẫn truyền thần kinh, các chất hóa học được giải phóng bởi một tế bào thần kinh và được tế bào thần kinh khác hấp thụ. Các chất dẫn truyền thần kinh này được giải phóng từ các túi synapse nằm ở cuối sợi trục của tế bào thần kinh truyền và liên kết với các thụ thể trên màng tế bào thần kinh tiếp nhận, kích hoạt xung thần kinh.
Có hai loại khớp thần kinh chính: điện và hóa học. Trong khớp thần kinh điện, sự truyền tín hiệu diễn ra thông qua sự di chuyển trực tiếp của các ion giữa các tế bào thần kinh, cho phép truyền xung thần kinh nhanh hơn. Trong khớp thần kinh hóa học, sự truyền tín hiệu được trung gian bởi các chất dẫn truyền thần kinh, cho phép điều chỉnh và kiểm soát tín hiệu truyền đi tốt hơn.
Các khớp thần kinh cực kỳ quan trọng đối với hoạt động của hệ thần kinh, vì chúng cho phép tích hợp thông tin cảm giác, phối hợp các chuyển động cơ và điều hòa các chức năng sống như hô hấp và tuần hoàn máu. Chúng cũng tham gia vào các quá trình nhận thức như trí nhớ, học tập và cảm xúc.
Sự hoạt động bình thường của nó là điều cần thiết để duy trì cân bằng nội môi và sức khỏe của mỗi cá nhân.
Khám phá các cấu trúc liên quan đến việc truyền tín hiệu giữa các tế bào thần kinh: các phần của khớp thần kinh.
Synapse là cấu trúc chịu trách nhiệm truyền tín hiệu giữa các tế bào thần kinh, cho phép giao tiếp trong hệ thần kinh. Nó bao gồm một số bộ phận thực hiện các chức năng cụ thể trong quá trình này.
Một trong những phần chính của khớp thần kinh là đầu mút sợi trục, nơi giải phóng các chất dẫn truyền thần kinh vào không gian synap. Các chất dẫn truyền thần kinh này là các chất hóa học truyền tín hiệu từ tế bào thần kinh này sang tế bào thần kinh khác. Một phần quan trọng khác là khe synap, là khoảng không giữa đầu mút sợi trục và màng sau synap.
Màng sau synap chứa các thụ thể đặc hiệu cho các chất dẫn truyền thần kinh, liên kết với các thụ thể này và kích hoạt phản ứng ở tế bào thần kinh sau synap. Phản ứng này có thể bao gồm việc mở các kênh ion, thay đổi điện thế hoạt động của tế bào thần kinh và truyền tín hiệu.
Có nhiều loại synap khác nhau, chẳng hạn như synap điện và synap hóa học. Trong synap điện, các tế bào thần kinh được kết nối với nhau bằng các khe nối cho phép các ion đi qua trực tiếp giữa chúng. Trong synap hóa học, sự giao tiếp diễn ra thông qua các chất dẫn truyền thần kinh.
Hiểu được cách thức hoạt động của những cấu trúc này là điều cần thiết để hiểu được cách não xử lý thông tin và kiểm soát các chức năng của cơ thể.
Khớp thần kinh: cấu trúc, loại và cách thức hoạt động
Một khớp thần kinh là sự kết nối giữa các đầu tận cùng của hai tế bào thần kinh để truyền thông tin. Trong ngữ cảnh này, một tế bào thần kinh gửi thông điệp, trong khi một phần của tế bào thần kinh kia nhận thông điệp đó.
Do đó, giao tiếp thường diễn ra theo một hướng: từ nút tận cùng của một nơ-ron hoặc tế bào đến màng của một tế bào khác, mặc dù có một số ngoại lệ. Một nơ-ron đơn lẻ có thể tiếp nhận thông tin từ hàng trăm nơ-ron.
Mỗi nơ-ron nhận thông tin từ các nút tận cùng của các tế bào thần kinh khác và ngược lại, các nút tận cùng của tế bào thần kinh sau đó sẽ tạo khớp thần kinh với các nơ-ron khác.
Các khái niệm chính
Nút tận cùng được định nghĩa là một phần dày nhỏ ở cuối sợi trục, có chức năng gửi thông tin đến khớp thần kinh. Sợi trục là một loại "cáp" mỏng, dài, dẫn truyền thông điệp từ nhân tế bào thần kinh đến nút tận cùng của nó.
Các nút tận cùng của tế bào thần kinh có thể tạo khớp thần kinh với màng của thân tế bào hoặc các sợi nhánh.
Thân tế bào, hay soma, chứa nhân tế bào; nó có các cơ chế cho phép tế bào tự duy trì. Ngược lại, sợi nhánh là các nhánh tế bào thần kinh hình cây mọc ra từ soma.
Khi một điện thế hoạt động truyền xuống sợi trục của tế bào thần kinh, các nút tận cùng sẽ giải phóng các hóa chất. Các hóa chất này có thể có tác dụng kích thích hoặc ức chế lên các tế bào thần kinh mà chúng kết nối. Cuối cùng, tác động của các khớp thần kinh này sẽ quyết định hành vi của chúng ta.
Điện thế hoạt động là sản phẩm của quá trình giao tiếp bên trong tế bào thần kinh. Một loạt các thay đổi trên màng sợi trục gây ra sự giải phóng các chất hóa học hoặc chất dẫn truyền thần kinh.
Các tế bào thần kinh trao đổi chất dẫn truyền thần kinh tại các khớp thần kinh như một cách để truyền thông tin giữa chúng.
Cấu trúc khớp thần kinh
Các tế bào thần kinh giao tiếp với nhau thông qua các khớp thần kinh, và thông điệp được truyền đi thông qua việc giải phóng các chất dẫn truyền thần kinh. Các chất hóa học này khuếch tán vào không gian chất lỏng giữa các nút tận cùng và màng tạo nên các khớp thần kinh.
Thần kinh trước synap
Nơ-ron giải phóng chất dẫn truyền thần kinh qua nút tận cùng được gọi là nơ-ron trước synap, trong khi nơ-ron tiếp nhận thông tin được gọi là nơ-ron sau synap.
Khi chất sau bắt giữ các chất dẫn truyền thần kinh, cái gọi là điện thế synap được tạo ra—tức là những thay đổi về điện thế của màng tế bào thần kinh sau synap.
Để giao tiếp, tế bào phải tiết ra các chất hóa học (chất dẫn truyền thần kinh) được các thụ thể chuyên biệt phát hiện. Các thụ thể này bao gồm các phân tử protein chuyên biệt.
Những hiện tượng này chỉ được phân biệt bằng khoảng cách giữa tế bào thần kinh giải phóng chất và các thụ thể tiếp nhận chất đó.
Nơron sau synap
Do đó, các chất dẫn truyền thần kinh được giải phóng bởi các nút tận cùng của tế bào thần kinh trước synap và được các thụ thể nằm trên màng của tế bào thần kinh sau synap phát hiện. Cả hai tế bào thần kinh phải nằm trong một khoảng cách ngắn để quá trình truyền dẫn này diễn ra.
Không gian synap
Tuy nhiên, trái với suy nghĩ của nhiều người, các tế bào thần kinh tạo ra synap hóa học không được kết nối vật lý với nhau. Trên thực tế, giữa chúng có một khoảng trống được gọi là khe synap hoặc không gian synap.
Khoảng trống này dường như thay đổi tùy theo từng khớp thần kinh, nhưng thường rộng khoảng 20 nanomet. Một mạng lưới các sợi trong khe synap giữ cho các tế bào thần kinh trước và sau synap được sắp xếp thẳng hàng.
Tiềm năng hoạt động
Để có sự trao đổi thông tin giữa hai nơ-ron hoặc khớp thần kinh, trước tiên phải có điện thế hoạt động.
Hiện tượng này xảy ra ở tế bào thần kinh gửi tín hiệu. Màng tế bào này mang điện tích. Trên thực tế, màng của tất cả các tế bào trong cơ thể chúng ta đều mang điện tích, nhưng chỉ có sợi trục mới có thể tạo ra điện thế hoạt động.
Sự khác biệt giữa điện thế bên trong và bên ngoài tế bào thần kinh được gọi là điện thế màng.
Những thay đổi về điện giữa bên trong và bên ngoài tế bào thần kinh được điều chỉnh bởi nồng độ các ion hiện có, chẳng hạn như natri và kali.
Khi điện thế màng đảo ngược cực nhanh, một điện thế hoạt động được tạo ra. Điện thế này bao gồm một xung điện ngắn được sợi trục truyền từ thân tế bào thần kinh hoặc nhân đến các nút tận cùng.
Cần lưu ý rằng điện thế màng phải vượt quá một ngưỡng kích thích nhất định thì điện thế hoạt động mới xảy ra. Xung điện này được chuyển thành tín hiệu hóa học được giải phóng qua nút đầu cuối.
Khớp thần kinh hoạt động như thế nào?
Nơ-ron chứa các túi gọi là túi synap, có thể lớn hoặc nhỏ. Tất cả các nút tận cùng đều chứa các túi nhỏ mang các phân tử chất dẫn truyền thần kinh.
Các túi được sản xuất theo một cơ chế nằm trong thân tế bào gọi là bộ máy Golgi. Sau đó, chúng được vận chuyển đến gần chồi tận cùng. Tuy nhiên, chúng cũng có thể được sản xuất tại chồi tận cùng từ vật liệu "tái chế".
Khi một điện thế hoạt động được truyền dọc theo sợi trục, tế bào sẽ khử cực (kích thích). Kết quả là, các kênh canxi của tế bào thần kinh mở ra, cho phép các ion canxi đi vào.
Các ion này liên kết với các phân tử màng của các túi synap nằm ở nút tận cùng. Màng này bị phá vỡ, hợp nhất với màng nút tận cùng. Điều này dẫn đến việc giải phóng chất dẫn truyền thần kinh vào không gian synap.
Tế bào chất của tế bào thu giữ các mảnh màng còn lại và mang chúng đến các túi chứa, nơi chúng được tái chế, tạo ra các túi synap mới.
Nơ-ron sau synap có các thụ thể thu nhận các chất trong không gian synap. Chúng được gọi là thụ thể sau synap, và khi được kích hoạt, chúng sẽ mở các kênh ion.
Khi các kênh này mở ra, một số chất nhất định sẽ đi vào tế bào thần kinh, gây ra điện thế sau synap. Điện thế này có thể có tác dụng kích thích hoặc ức chế tế bào, tùy thuộc vào loại kênh ion được mở.
Thông thường, điện thế sau synap kích thích xảy ra khi natri đi vào tế bào thần kinh, trong khi điện thế sau synap ức chế được tạo ra khi giải phóng kali hoặc sự xâm nhập của clorua.
Canxi đi vào tế bào thần kinh gây ra điện thế sau synap kích thích, nhưng nó cũng kích hoạt các enzyme chuyên biệt tạo ra những thay đổi sinh lý trong tế bào. Ví dụ, nó kích hoạt sự dịch chuyển các túi synap và giải phóng các chất dẫn truyền thần kinh.
Nó cũng tạo điều kiện cho những thay đổi về cấu trúc trong tế bào thần kinh sau khi học.
Kết thúc khớp thần kinh
Điện thế sau synap thường rất ngắn và kết thúc bằng các cơ chế đặc biệt.
Một trong số đó là sự bất hoạt acetylcholine bởi một enzyme gọi là acetylcholinesterase. Các phân tử chất dẫn truyền thần kinh được loại bỏ khỏi không gian synap bằng cách tái hấp thu bởi các chất vận chuyển nằm trên màng trước synap.
Vì vậy, cả tế bào thần kinh trước synap và sau synap đều có thụ thể thu nhận sự hiện diện của các chất hóa học xung quanh chúng.
Có các thụ thể trước synap gọi là thụ thể tự động kiểm soát lượng chất dẫn truyền thần kinh mà tế bào thần kinh giải phóng hoặc tổng hợp.
Các loại khớp thần kinh
Các khớp thần kinh điện
Sự dẫn truyền thần kinh điện diễn ra bên trong chúng. Hai tế bào thần kinh được kết nối vật lý thông qua các cấu trúc protein được gọi là khớp nối khe.
Những cấu trúc này cho phép những thay đổi về tính chất điện của một nơ-ron ảnh hưởng trực tiếp đến nơ-ron kia, và ngược lại. Bằng cách này, hai nơ-ron sẽ hoạt động như thể chúng là một.
Các khớp thần kinh hóa học
Sự dẫn truyền thần kinh hóa học diễn ra trong các tế bào thần kinh này. Các tế bào thần kinh trước và sau synap được ngăn cách bởi khoảng synap. Một điện thế hoạt động ở tế bào thần kinh trước synap sẽ kích hoạt sự giải phóng các chất dẫn truyền thần kinh.
Chúng tiếp cận khe synap, giúp chúng có thể tác động lên các tế bào thần kinh sau synap. Trong video sau, mặc dù bằng tiếng Anh, bạn có thể thấy cách hoạt động của một synap hóa học.
Các khớp thần kinh kích thích
Một ví dụ về synap thần kinh kích thích là phản xạ rút lui khi chúng ta bị bỏng. Một neuron cảm giác sẽ phát hiện vật nóng bằng cách kích thích các sợi nhánh của nó.
Nơ-ron này sẽ gửi thông điệp qua sợi trục đến các nút tận cùng nằm trong tủy sống. Các nút tận cùng của nơ-ron cảm giác sẽ tiết ra các chất hóa học được gọi là chất dẫn truyền thần kinh, kích thích nơ-ron mà nó đồng bộ hóa, cụ thể là một nơ-ron trung gian (nơ-ron làm trung gian giữa các nơ-ron cảm giác và vận động).
Điều này sẽ khiến tế bào thần kinh trung gian gửi thông tin dọc theo sợi trục của nó. Đổi lại, các nút tận cùng của tế bào thần kinh trung gian sẽ tiết ra các chất dẫn truyền thần kinh kích thích tế bào thần kinh vận động.
Loại nơ-ron này gửi tín hiệu dọc theo sợi trục của nó, kết nối với dây thần kinh để đến cơ đích. Khi các chất dẫn truyền thần kinh được giải phóng bởi các nút tận cùng của nơ-ron vận động, các tế bào cơ sẽ co lại để di chuyển ra xa vật nóng.
Các khớp thần kinh ức chế
Loại khớp thần kinh này phức tạp hơn một chút. Điều này có thể được minh họa trong ví dụ sau: hãy tưởng tượng bạn lấy một cái khay rất nóng ra khỏi lò nướng. Bạn dùng găng tay lò nướng để tránh bị bỏng, nhưng chúng hơi mỏng, và sức nóng bắt đầu áp đảo chúng. Thay vì ném khay xuống sàn, hãy cố gắng chịu đựng một chút nhiệt cho đến khi nó nằm trên một bề mặt.
Phản ứng rút lui của cơ thể trước một kích thích gây đau sẽ khiến chúng ta buông bỏ vật đó, nhưng chúng ta vẫn kiểm soát được xung lực này. Hiện tượng này xảy ra như thế nào?
Nhiệt từ khay được cảm nhận, làm tăng hoạt động của các khớp thần kinh kích thích trong tế bào thần kinh vận động (như đã giải thích ở phần trước). Tuy nhiên, sự kích thích này bị ức chế bởi một cấu trúc khác: não bộ.
Điều này gửi thông tin cho biết nếu chúng ta buông khay ra, đó có thể là một thảm họa hoàn toàn. Do đó, các thông điệp được gửi đến tủy sống để ngăn chặn phản xạ rút lui.
Để thực hiện điều này, một sợi trục từ một tế bào thần kinh não đến tủy sống, tại đó các nút tận cùng của nó tạo khớp thần kinh với một tế bào thần kinh trung gian ức chế. Tế bào thần kinh trung gian này tiết ra một chất dẫn truyền thần kinh ức chế làm giảm hoạt động của tế bào thần kinh vận động, ngăn chặn phản xạ rút lui.
Quan trọng là, đây chỉ là những ví dụ. Các quá trình thực sự phức tạp hơn (đặc biệt là các quá trình ức chế), với sự tham gia của hàng ngàn tế bào thần kinh.
Các loại khớp thần kinh theo vị trí chúng xuất hiện
– Synapse trục-sợi nhánh: trong loại này, đầu tận cùng kết nối với bề mặt của sợi nhánh. Hoặc, với gai sợi nhánh, là những chỗ phình nhỏ nằm trên sợi nhánh ở một số loại tế bào thần kinh.
– Các khớp thần kinh trục-thân: trong các khớp này, đầu tận cùng của tế bào thần kinh đồng bộ hóa với thân hoặc nhân của tế bào thần kinh.
– Synapse trục-trục (Axoaxonic synapse): đầu tận cùng của tế bào tiền synapse kết nối với trục-trục của tế bào hậu synapse. Loại synapse này hoạt động khác với hai loại kia. Chức năng của nó là giảm hoặc tăng lượng chất dẫn truyền thần kinh được giải phóng bởi đầu tận cùng. Do đó, nó thúc đẩy hoặc ức chế hoạt động của neuron tiền synapse.
Các khớp thần kinh dạng sợi nhánh cũng đã được tìm thấy, nhưng vai trò chính xác của chúng trong quá trình giao tiếp thần kinh hiện vẫn chưa được biết rõ.
Các chất được giải phóng trong khớp thần kinh
Trong quá trình giao tiếp thần kinh, không chỉ các chất dẫn truyền thần kinh như serotonin, acetylcholine, dopamine, norepinephrine, v.v. được giải phóng mà các chất hóa học khác, chẳng hạn như chất điều biến thần kinh, cũng có thể được giải phóng.
Chúng được đặt tên như vậy vì chúng điều chỉnh hoạt động của nhiều tế bào thần kinh trong một vùng não nhất định. Chúng tiết ra với số lượng lớn hơn và di chuyển xa hơn, lan rộng hơn so với các chất dẫn truyền thần kinh.
Một loại chất khác là hormone. Hormone được tiết ra bởi các tế bào trong các tuyến nội tiết, nằm ở nhiều bộ phận khác nhau của cơ thể, chẳng hạn như dạ dày, ruột, thận và não.
Hormone được giải phóng vào dịch ngoại bào (bên ngoài tế bào) và sau đó được mao mạch hấp thụ. Chúng được phân phối khắp cơ thể qua đường máu. Những chất này có thể liên kết với các tế bào thần kinh có thụ thể đặc biệt để hấp thụ chúng.
Do đó, hormone có thể ảnh hưởng đến hành vi bằng cách thay đổi hoạt động của các tế bào thần kinh tiếp nhận chúng. Ví dụ, testosterone dường như làm tăng tính hung hăng ở hầu hết các loài động vật có vú.
Người giới thiệu
- Carlson, N.R. (2006). Sinh lý học hành vi, ấn bản lần thứ 8. Madrid: Pearson. trang: 32-68.
- Cowan, W. M., Südhof, T. & Stevens, C. F. (2001). Synapses. Baltimore, MD: Nhà xuất bản Đại học Johns Hopkins.
- Khớp thần kinh điện. (không có ngày). Truy cập ngày 28 tháng 2017 năm 7, từ Đại học Công giáo Giáo hoàng Chile: XNUMX.uc.cl.
- Stufflebeam, R. (không rõ ngày tháng). Nơ-ron, khớp thần kinh, điện thế hoạt động và dẫn truyền thần kinh. Truy cập ngày 28 tháng 2017 năm XNUMX, từ CCSI: mind.ilstu.edu.
- Nicholls, JG, Martín, AR, Fuchs, PA & Wallace, BG (2001). Từ Neuron đến Não bộ, ấn bản lần thứ 4. Sunderland, MA: Sinauer.
- Synapse (không rõ ngày tháng). Truy cập ngày 28 tháng 2017 năm XNUMX, từ Đại học Washington: Faculty.washington.edu.