NEIRONU SINAPSES: STRUKTŪRA, VEIDI UN KĀ TĀ DARBOJAS - GEOGRAFÍA - 2025

Neironu sinapses veido savienību termināla pogas divu neironu, lai pārraidītu informāciju. Šajā sakarā neirons nosūta ziņojumu, bet viena otra daļa to saņem.

Tādējādi saziņa parasti notiek vienā virzienā: no neirona vai šūnas termināla pogas līdz otras šūnas membrānai, lai gan ir taisnība, ka ir daži izņēmumi. Viens neirons var saņemt informāciju no simtiem neironu.

Neirona daļas. Avots: Jūlija Anavela gleznojusi Kordovu / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Katrs neirons saņem informāciju no citu nervu šūnu terminālajām pogām, bet pēdējās no tām - līdz sinapsēm ar citiem neironiem.

Galvenie jēdzieni

Termināļa poga ir definēta kā mazs sabiezējums aksona galā, kas sūta informāciju sinapsēm. Tā kā aksons ir sava veida iegarena un plāna “stieple”, kas ved ziņojumus no neirona kodola uz tā gala pogu.

Nervu šūnu gala pogas var sinapsēt ar somas membrānu vai dendritiem.

Neirona shēma

Soma vai šūnas ķermenis satur neirona kodolu; Tam ir mehānismi, kas ļauj uzturēt šūnu. Tā vietā dendriti ir kokam līdzīgi neirona zari, kas sākas no somas.

Kad darbības potenciāls pārvietojas pa neirona aksonu, termināļa pogas atbrīvo ķimikālijas. Šīm vielām var būt ierosinoša vai kavējoša ietekme uz neironiem, ar kuriem tās savienojas. Visa procesa beigās šo sinapsu ietekme rada mūsu uzvedību.

Darbības potenciāls ir komunikācijas procesu produkts neironā. Tajā ir aksonu membrānas izmaiņu kopums, kas izraisa ķīmisku vielu vai neirotransmiteru izdalīšanos.

Neironi savās sinapsēs apmainās ar neirotransmiteriem kā veidu, kā nosūtīt informāciju viens otram.

Neironu sinapses uzbūve

Sinaptiskās transmisijas process neironos

Neironi sazinās caur sinapsēm, un ziņojumi tiek pārraidīti caur neirotransmiteru atbrīvošanu. Šīs ķīmiskās vielas izkliedējas šķidruma telpā starp spaiļu pogām un membrānām, kas veido sinapses.

Presinaptiskais neruons

Neironu, kas izvada neirotransmiterus caur tā termināļa pogu, sauc par presinaptisko neironu. Kaut arī tas, kas saņem informāciju, ir postsinaptiskais neirons.

Presinaptiskais neirons (augšā) un postsinaptiskais neirons (apakšā). Presinaptiskā telpa atrodas starp abiem

Kad pēdējais uztver neirotransmiterus, rodas tā sauktie sinaptiskie potenciāli. Tas ir, tās ir postsinaptiskā neirona membrānas potenciāla izmaiņas.

Lai sazinātos, šūnām jāizdala ķīmiskas vielas (neirotransmiteri), kuras atklāj specializēti receptori. Šie receptori sastāv no specializētām olbaltumvielu molekulām.

Šīs parādības tiek vienkārši atšķirtas pēc attāluma starp neironu, kas atbrīvo vielu, un receptoriem, kas to uztver.

Postsinaptiskais neirons

Tādējādi neirotransmiteri tiek atbrīvoti ar presinaptiskā neirona spaiļu pogām un tiek atklāti caur receptoriem, kas atrodas uz postsinaptiskā neirona membrānas. Abiem neironiem jāatrodas tiešā tuvumā, lai notiktu šī transmisija.

Sinaptiskā telpa

Tomēr pretēji tam, ko var domāt, neironi, kas veido ķīmiskās sinapses, fiziski nepievienojas. Faktiski starp tām ir telpa, kas pazīstama kā sinaptiskā telpa vai sinaptiskā sprauga.

Šķiet, ka šī telpa variē no sinapsēm līdz sinapsēm, bet parasti ir aptuveni 20 nanometru plata. Sinaptiskajā spraugā ir pavedienu tīkls, kas uztur izlīdzinātus pirms un postsinaptiskos neironus.

Darbības potenciāls

A. Ideāla darbības potenciāla shematisks skatījums. B. Reāls darbības potenciāla ieraksts. Avots: lv: Memenen / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

Lai notiktu informācijas apmaiņa starp diviem neironiem vai neironu sinapsēm, vispirms jārada darbības potenciāls.

Šī parādība rodas neironā, kas sūta signālus. Šīs šūnas membrānai ir elektriskais lādiņš. Patiesībā visu mūsu ķermeņa šūnu membrānas ir elektriski lādētas, taču darbības potenciālus var izraisīt tikai aksoni.

Atšķirību starp elektrisko potenciālu neirona iekšpusē un ārpusē sauc par membrānas potenciālu.

Šīs elektriskās izmaiņas starp neirona iekšpusi un ārpusi nosaka esošās jonu, piemēram, nātrija un kālija, koncentrācijas.

Ja membrānas potenciāls tiek ļoti strauji mainīts, rodas darbības potenciāls. Tas sastāv no īsa elektriska impulsa, kuru aksons ved no neirona somas vai kodola uz spaiļu pogām.

Jāpiebilst, ka membrānas potenciālam jāpārsniedz noteikts ierosmes slieksnis, lai notiktu darbības potenciāls. Šis elektriskais impulss tiek pārveidots ķīmiskos signālos, kas tiek izlaisti caur spailes pogu.

Kā darbojas sinapses?

Daudzpolārs neirons. Avots: BruceBlaus

Neironos ir maisiņi, ko sauc par sinaptiskajiem pūslīšiem, kas var būt lieli vai mazi. Visās termināļa pogās ir mazi pūslīši, kas tajās satur neirotransmitera molekulas.

Vezikulus ražo mehānismā, kas atrodas somā, ko sauc par Golgi aparātu. Pēc tam tos transportē tuvu termināļa pogai. Tomēr tos var ražot arī uz termināļa pogas ar "pārstrādātu" materiālu.

Kad pa aksonu tiek nosūtīts darbības potenciāls, notiek presinaptiskās šūnas depolarizācija (ierosme). Tā rezultātā tiek atvērti neirona kalcija kanāli, ļaujot kalcija joniem iekļūt tajā.

Pēc darbības potenciāla sasniegšanas presinaptiskais neirons depolarizējas un atveras kalcija kanāli, nonākot jonos

Šie joni saistās ar molekulām uz sinaptisko pūslīšu membrānām, kas atrodas uz termināļa pogas. Minētā membrāna saplīst, saplūstot ar spailes pogas membrānu. Tas rada neirotransmitera atbrīvošanos sinaptiskajā telpā.

Šūnas citoplazma uztver atlikušos membrānas gabalus un pārnes tos uz cisternām. Tur tie tiek pārstrādāti, veidojot ar tiem jaunus sinaptiskos pūslīšus.

Neirotransmiteru atbrīvošana no presinaptiskā neirona un saistīšanās ar receptoriem uz postsinaptiskā neirona

Postinaptiskajā neironā ir receptori, kas uztver vielas, kas atrodas sinaptiskajā telpā. Tos sauc par postsinaptiskiem receptoriem, un, kad tie tiek aktivizēti, tie izraisa jonu kanālu atvēršanu.

Ķīmiskās sinapses ilustrācija. Kad tiek atvērti pietiekami daudz nātrija kanālu, postsinaptiskā šūna depolarizējas un darbības potenciāls turpinās caur neironu.

Kad šie kanāli atveras, noteiktas vielas nonāk neironā, izraisot postsinaptisko potenciālu. Tam var būt ierosinoša vai kavējoša ietekme uz šūnu atkarībā no atvērtā jonu kanāla veida.

Parasti ierosinošie postsinaptiskie potenciāli rodas, kad nātrijs iekļūst nervu šūnā. Kamēr inhibitorus ražo, izejot no kālija vai nonākot hlorā.

Kalcija iekļūšana neironā izraisa ierosinošos postsinaptiskos potenciālus, kaut arī tas aktivizē arī specializētus fermentus, kas šajā šūnā rada fizioloģiskas izmaiņas. Piemēram, tas izraisa sinaptisko pūslīšu pārvietošanu un neirotransmiteru atbrīvošanu.

Tas arī atvieglo strukturālās izmaiņas neironā pēc mācīšanās.

Sinapses pabeigšana

Postsinaptiskās iespējas parasti ir ļoti īsas un izzūd, izmantojot īpašus mehānismus.

Viens no tiem ir acetilholīna inaktivācija ar enzīmu, ko sauc par acetilholīnesterāzi. Neirotransmitera molekulas tiek noņemtas no sinaptiskās telpas ar atpakaļ uzņemšanu vai reabsorbciju ar transportieriem, kas atrodas uz presinaptiskās membrānas.

Tādējādi gan presinaptiskajos, gan postsinaptiskajos neironos ir receptori, kas uztver ķimikāliju klātbūtni ap tiem.

Ir presinaptiski receptori, kurus sauc par autoreceptoriem, kas kontrolē neirotransmitera daudzumu, ko neirons atbrīvo vai sintezē.

Sinapses veidi

Elektriskās sinapses

Elektriskās sinapses ilustrācija. Tiek novērtēts rīcības potenciāls

Tajos notiek elektriska neirotransmisija. Abi neironi ir fiziski savienoti caur olbaltumvielu struktūrām, kas pazīstamas kā "spraugu savienojumi" vai spraugas savienojumi.

Šīs struktūras ļauj mainīt viena neirona elektriskās īpašības tieši ietekmēt otru un otrādi. Tādā veidā abi neironi darbotos tā, it kā būtu viens.

Ķīmiskās sinapses

Ķīmiskās sinapses shēma. Avots: Tomass Splettstoessers (www.scistyle.com)

Ķīmiskā neirotransmisija notiek ķīmiskās sinapsēs. Pre un postsinaptiskos neironus atdala sinaptiskā telpa. Darbības potenciāls presinaptiskajā neironā izraisītu neirotransmiteru atbrīvošanos.

Tie sasniedz sinaptisko plaisu, ir pieejami, lai iedarbotos uz postsinaptiskajiem neironiem.

Uzbudinošās sinapses

Uzbudinošās neironu sinapses piemērs ir izņemšanas reflekss, kad mēs izdegjam. Maņu neirons atklātu karstu objektu, jo tas stimulētu tā dendrītus.

Šis neirons caur savu aksonu nosūtītu ziņojumus uz spaiļu pogām, kas atrodas muguras smadzenēs. Sensorā neirona termināļa pogas atbrīvotu ķīmiskas vielas, kas pazīstamas kā neirotransmiteri, kas ierosinātu neironu, ar kuru tas sinaptē. Konkrēti, uz interneuronu (tādu, kas darbojas starp sensoriem un motoriem neironiem).

Tas liks interneuronam sūtīt informāciju pa savu aksonu. Savukārt interneurona termināļa pogas izdala neirotransmiteri, kas ierosina motoro neironu.

Šāda veida neirons sūtītu ziņojumus pa savu aksonu, kas piestiprinās nervam, lai sasniegtu mērķa muskuļus. Kad neirotransmiteri tiek atbrīvoti no motora neirona spaiļu pogām, muskuļu šūnas sašaurināsies, lai attālinātos no karstā objekta.

Inhibējošās sinapses

Šis sinapses veids ir nedaudz sarežģītāks. Tas tiks dots šādā piemērā: iedomājieties, ka jūs izņemat no krāsns ļoti karstu paplāti. Jūs valkājat dūraiņus, lai sevi neapdedzinātu, tomēr tie ir nedaudz plāni un karstums sāk tos pārvarēt. Tā vietā, lai nomestu paplāti uz grīdas, jūs mēģināt mazliet izturēt karstumu, līdz jūs to noliecat uz kādas virsmas.

Mūsu ķermeņa atsaukšanas reakcija uz sāpīgu stimulu būtu likusi mums atlaist objektu, pat ja mēs esam kontrolējuši šo impulsu. Kā šī parādība tiek radīta?

Tiek uztverts karstums, kas nāk no paplātes, palielinot ierosinošo sinapsu aktivitāti uz motoriem neironiem (kā skaidrots iepriekšējā sadaļā). Tomēr šo satraukumu neitralizē kavēšana, kas nāk no citas struktūras: mūsu smadzenēm.

Tas nosūta informāciju, kas norāda, ka, ja mēs nolaižam paplāti, tā varētu būt pilnīga katastrofa. Tāpēc uz muguras smadzenēm tiek nosūtītas ziņas, kas novērš izņemšanas refleksu.

Lai to izdarītu, smadzenēs esošais neirona aksons nonāk muguras smadzenēs, kur tā gala pogas sinapsē ar inhibējošo interneuronu. Tas izdala inhibējošu neirotransmiteru, kas samazina motora neirona darbību, bloķējot abstinences refleksu.

Svarīgi, ka šie ir tikai piemēri. Procesi ir patiešām sarežģītāki (īpaši inhibējošie), tajos ir iesaistīti tūkstošiem neironu.

Sinapses klases pēc vietām, kur tās notiek

- Aksiodendrīta sinapses: šāda veida spailes poga savienojas ar dendrīta virsmu. Vai arī ar dendrītiem muguriņiem, kas ir mazi izvirzījumi, kas atrodas uz dendrītiem dažu veidu neironos.

- Aksosomatiskās sinapses: tajās gala poga sinaptē ar neirona somu vai kodolu.

- Aksoaksoniskās sinapses : presinaptiskās šūnas termināļa poga savienojas ar postsinaptiskās šūnas aksonu. Šie sinapses veidi darbojas atšķirīgi no pārējiem diviem. Tās funkcija ir samazināt vai palielināt neirotransmitera daudzumu, kas tiek atbrīvots ar termināļa pogu. Tādējādi tas veicina vai kavē presinaptiskā neirona darbību.

Tika atrastas arī dendrodendriskās sinapses, taču to precīza loma neironu komunikācijā šobrīd nav zināma.

Vielas, kas izdalās neironu sinapsē

1. Karlsons, NR (2006). Uzvedības fizioloģija 8. izdevums Madride: Pīrsons. lpp .: 32-68.
2. Cowan, WM, Südhof, T. & Stevens, CF (2001). Sinapses. Baltirnore, MD: Johns Hopkins University Press.
3. Elektriskā sinapse. (sf). Saņemts 2017. gada 28. februārī no Pontificia Universidad Católica de Chile: 7.uc.cl.
4. Stufflebeam, R. (nd). Neironi, sinapses, darbības potenciāli un neirotransmisija. Saņemts 2017. gada 28. februārī no CCSI: mind.ilstu.edu.
5. Nikolls, JG, Martins, R. R., Fukss, P. A, & Wallace, BG (2001). No neirona līdz smadzenēm, 4. ed. Sunderland, MA: Sinauer.
6. Sinapsis. (sf). Saņemts 2017. gada 28. februārī no Vašingtonas universitātes: faculty.washington.edu.