Синапсом называется: понятие, строение и классификация нервных клеток.

Содержание

понятие, строение и классификация нервных клеток.

Нервная система, как известно, состоит из нейронов. Эти особые клетки умеют принимать, хранить и обрабатывать информацию, они отвечают за связь организма с внешним миром и за работу всех систем этого организма. Память, внимание, мышление, воображение, творчество – всё это результаты работы нейронов. Однако вся эта многообразная деятельность не могла бы осуществиться, не будь у нейрона такого важного элемента, как синапс. В определённом смысле именно синапсы, а не сами нейроны, являются основой нервной системы.

Что такое синапс

Если сказать слишком упрощённо, то синапс – это место стыковки двух нервных клеток. Казалось бы, что здесь особенного? Но на самом деле синапс – это довольно сложное устройство, благодаря которому весь механизм сбора и обработки информации может исправно работать. Синапс – это то, что позволяет превратить простейшие сигналы и безусловные рефлексы в сложнейшие образцы мыслительной деятельности: представления, идеи, образы, произведения искусства, научные теории. Каково же строение синапса?

Строение синапса

Каждая нервная клетка имеет большое количество отростков. Все эти отростки, кроме одного, являются дендритами; это короткие и сильно разветвлённые образования, которые предназначены для приёма информации от других нейронов. Оставшийся длинный отросток называется аксоном; он отвечает за передачу информации от данной нервной клетки к следующей.

Соединяясь между собой отростками, нервные клетки образуют сложную сеть, по которой в разные стороны перемещаются сигналы. Разрозненные сигналы от периферической нервной системы попадают в центральную, где из них организм формирует целостную картину мира, решает, как ему поступать в дальнейшем, и посылает сигналы к нужным органам. Аксон нервной клетки может достигать внушительной длины – до полутора метров. И это только в организме человека. У жирафов аксоны в спинном мозге могут достигать и пяти метров. По-видимому, у более крупных вымерших животных, например, динозавров, аксоны нервных клеток в спинном мозге были ещё длиннее. Выходит, что нервные клетки являются самыми крупными клетками в организме.

Однако чаще всего напрямую от одной нервной клетки к другой сигнал пройти не может, потому что пространство между дендритами и аксоном заполнено межклеточным веществом. Чтобы нервная информация прошла от одного отростка к другому, нужно соорудить своеобразный мост. Такие мосты называются нейротрансмиттерами, или нейромедиаторами; образуются они в результате биохимических реакций и представляют собой белковые молекулы.

Сами нервные клетки очень маленькие – крупнейшие из них обычно не превышают длины 100 микрометров. Отростки нейронов, следовательно, имеют и вовсе микроскопические размеры. Однако даже на таком микроскопическом уровне строение синапса довольно сложное. Он состоит из трёх отделов. Первый – утолщение на конце аксона, называемое пресинапсической мембраной и необходимое для формирования нейромедиаторов. Второй отдел – аналогичное утолщение на конце дендрита, которое служит для приёма сигналов от нейромедиатора. Между ними находится третий отдел – сама синаптическая щель, в которой нейромедиаторы образуются.

Но строение синапса этим не ограничивается. На утолщении аксона имеются особые образования – синаптические пузырьки, которые содержат либо нейромедиатор, либо фермент, разрушающий нейромедиатор. А на утолщении дендрита имеются рецепторы, принимающие сигналы от конкретного нейромедиатора.

Данное строение синапса характерно для химического типа. Есть ещё электрические синапсы, имеющие несколько другую структуру. Нейромедиаторов они не образуют, поскольку электрические сигналы беспрепятственно проходят сквозь межклеточное вещество. При этом расстояние между мембранами в электрическом синапсе гораздо меньше, чем в химическом, благодаря чему давление межклеточного вещества более слабое. Кроме того, мембраны соединены так называемыми коннексонами – особыми белковыми образованиями.

Бывают ещё и смешанные синапсы, в которых химическая связь является фактором, усиливающим электрическую передачу сигнала.

Наиболее распространёнными являются химические синапсы, которые являются типовой разновидностью. Особенно велика их роль в нервной системе млекопитающих.

Как мы уже выяснили, синапсы служат для соединения нервных клеток и передачи между ними химических и электрических сигналов. Синапсы формируют нейронные цепи, которые, соединяясь между собой, образуют сложнейшие нейронные сети. Трудно представить себе, какие объёмы информации циркулируют в человеческой нервной системе. Сегодня считается, что только в головном мозге содержится около 100 миллиардов нервных клеток; каждая из них имеет до десяти тысяч синапсов, то есть связей с другими клетками. Клетки обмениваются сигналами со скоростью 100 метров в секунду. Таким образом, человеческий мозг представляет собой невероятный суперкомпьютер, возможностями превосходящий всё интернет-пространство планеты. Недавно учёные смоделировали секундную активность головного мозга на одном из самых мощных суперкомпьютеров в мире; и на нём эта секунда «растянулась» на целых сорок минут. Так что, по-видимому, искусственный интеллект ещё не скоро по-настоящему заменит естественный человеческий мозг.

Собственно говоря, уровень интеллекта человека и других животных в большей степени зависит не от объёма мозга и не от количества нейронов в нём, а от количества связей между нейронами. Поэтому совсем не удивительно, почему животные со значительно меньшими габаритами головного мозга иногда показывают более высокую интеллектуальную активность, чем животные с большим объёмом мозга. Так, поведение муравьёв иногда кажется сопоставимым с человеческим, хотя настоящего головного мозга у них, как и у других насекомых, нет вовсе. Ящерицы, наоборот, имеют настоящий мозг, однако их умственные способности куда скромнее. Здесь секрет состоит ещё и в том, что муравьи помимо «внутренней» нервной системы имеют своеобразную «внешнюю»: каждого муравья в сообществе можно представить как некий меганейрон, связанный с другими такими же муравьями, из-за чего образуется единый «групповой интеллект».

Аксоны и дендриты образуются в нервных клетках не сразу. Причём первым пробивается именно аксон, который начинает усиленно расти и прокладывать себе путь в окружающем пространстве. Так начинается рост самой нервной клетки. В конце концов аксон встречается с дендритами других нервных клеток и вместе с ними образует синапс.

Из структуры синапса понятно, что передача нервных импульсов является односторонней. То есть невозможен обратный путь сигнала – от дендритов к аксону. Кроме того, передача сигнала производится с небольшой задержкой – так называемой «синаптической задержкой», которая составляет около 0,5 миллисекунд.

Известно, что в нервной системе содержатся нейроны, не имеющие аксонов. Как работают такие клетки и для чего они нужны – пока никто не знает.

Интересно, что исследования работы нервных клеток учёные проводили на кальмарах. Их нервные клетки настолько большие, что видны невооружённым глазом. Это позволило вставлять в них электроды и измерять электрический потенциал в разных частях клетки. Исследователи Ходжкин, Элкс и Хаксли за такую работу в 1963 году удостоились Нобелевской премии.

Классификация синапсов

Существует несколько классификаций соединений нервных клеток. Первую из них мы рассмотрели выше – это деление на химические, электрические и смешанные синапсы. Также синапсы можно разделить по характеру передаваемого сигала: возбуждающие и тормозящие. Синапсы могут быть разделены и по месту расположения: центральные, находящиеся в головном мозге, и периферические, расположенные в периферической нервной системе.

Также синапсы делят в зависимости от производимых нейромедиаторов. Одни производят норадреналин, другие – ацетилхолин, серотонин, глутамат и другие. Всего существует около шестидесяти видов нейромедиааторов, каждый из которых несёт специфическую функцию. Так, норадреналин является возбуждающим веществом, он активизирует все системы организма, порождает чувство ярости. Дофамин – гормон счастья, который сообщает организму состояние блаженства, порождает позитивные эмоции; также он отвечает за познавательные процессы. Как переизбыток, так и недостаток нейромедиаторов приводит к различным нарушениям в нервной системе и организме в целом. Так, недостаток дофамина порождает депрессию, упадок сил, приводит к слабоумию. Переизбыток глутамата может привести к гибели нервных клеток.

Строение и функционирование биологической нервной системы позволило учёным создать её искусственный аналог. В искусственной нейронной сети соединения между отдельными «нейронами» также именуют синапсами, есть в их составе и «дендриты», и «аксоны». В искусственных нейронных сетях удаётся смоделировать даже отдельные типы сигналов – так, есть здесь сигналы возбуждающие и тормозящие. Конечно, искусственная нейронная сеть является упрощённой моделью настоящей, биологической, но по мере развития технологий модель становится более детализированной. Так, в 2015 году в Швеции исследователи создали один из наиболее совершенных на сегодняшний день искусственных аналогов нейрона. Устройство было создано на основе органической биоэлектроники. Такой искусственный нейрон наиболее полноценно повторяет работу естественной нервной клетки и может даже общаться с другими нейронами.

Смотреть видео

Синапс — Википедия

Си́напс (греч. σύναψις, от συνάπτειν — соединение, связь) — место контакта между двумя нейронами или между нейроном и получающей сигнал эффекторной клеткой. Служит для передачи нервного импульса между двумя клетками, причём в ходе синаптической передачи амплитуда и частота сигнала могут регулироваться. Передача импульсов осуществляется химическим путём с помощью медиаторов или электрическим путём, посредством прохождения ионов из одной клетки в другую.

Термин был введён в 1897 г. английским физиологом Чарльзом Шеррингтоном. Однако сам Шеррингтон утверждал, что получил идею этого термина в разговоре от физиолога Майкла Фостера^[1].

Классификации синапсов

Основные элементы электрического синапса (эфапса): а — коннексон в закрытом состоянии; b — коннексон в открытом состоянии; с — коннексон, встроенный в мембрану; d — мономер коннексина, е — плазматическая мембрана; f — межклеточное пространство; g — промежуток в 2-4 нанометра в электрическом синапсе; h — гидрофильный канал коннексона

По механизму передачи нервного импульса

химический — это место близкого прилегания двух нервных клеток, для передачи нервного импульса через которое клетка-источник выпускает в межклеточное пространство особое вещество, нейромедиатор, присутствие которого в синаптической щели возбуждает или затормаживает клетку-приёмник.
электрический (эфапс) — место более близкого прилегания пары клеток, где их мембраны соединяются с помощью особых белковых образований — коннексонов (каждый коннексон состоит из шести белковых субъединиц). Расстояние между мембранами клетки в электрическом синапсе — 3,5 нм (обычное межклеточное — 20 нм). Так как сопротивление внеклеточной жидкости мало (в данном случае), импульсы через синапс проходят не задерживаясь. Электрические синапсы обычно бывают возбуждающими.

смешанные синапсы — пресинаптический потенциал действия создает ток, который деполяризует постсинаптическую мембрану типичного химического синапса, где пре- и постсинаптические мембраны не плотно прилегают друг к другу. Таким образом, в этих синапсах химическая передача служит необходимым усиливающим механизмом.

Наиболее распространены химические синапсы. Для нервной системы млекопитающих электрические синапсы менее характерны, чем химические.

По местоположению и принадлежности структурам

периферические
центральные
- аксо-дендритические — с дендритами, в том числе
- аксо-соматические — с телами нейронов;
- аксо-аксональные — между аксонами;
- дендро-дендритические — между дендритами;

Различные варианты расположения химических синапсов

По нейромедиатору

При этом в синапсе не всегда вырабатывается только один медиатор. Обычно основной медиатор выбрасывается вместе с другим, играющим роль модулятора.

По знаку действия

возбуждающие
тормозные.

Если первые способствуют возникновению возбуждения в постсинаптической клетке (в них в результате поступления импульса происходит деполяризация мембраны, которая может вызвать потенциал действия при определённых условиях), то вторые, напротив, прекращают или предотвращают его появление, препятствуют дальнейшему распространению импульса. Обычно тормозными являются глицинергические (медиатор — глицин) и ГАМК-ергические синапсы (медиатор — гамма-аминомасляная кислота).

Тормозные синапсы бывают двух видов: 1) синапс, в пресинаптических окончаниях которого выделяется медиатор, гиперполяризующий постсинаптическую мембрану и вызывающий возникновение тормозного постсинаптического потенциала; 2) аксо-аксональный синапс, обеспечивающий пресинаптическое торможение.

В некоторых синапсах присутствует постсинаптическое уплотнение — электронно-плотная зона, состоящая из белков. По её наличию или отсутствию выделяют синапсы асимметричные и симметричные. Известно, что все глутаматергические синапсы асимметричны, а ГАМКергические — симметричны.

В случаях, когда с постсинаптической мембраной контактирует несколько синаптических расширений, образуются множественные синапсы.

К специальным формам синапсов относятся шипиковые аппараты, в которых с синаптическим расширением контактируют короткие одиночные или множественные выпячивания постсинаптической мембраны дендрита. Шипиковые аппараты значительно увеличивают количество синаптических контактов на нейроне и, следовательно, количество перерабатываемой информации. «Не-шипиковые» синапсы называются «сидячими». Например, сидячими являются все ГАМК-ергические синапсы.

Механизм функционирования химического синапса

Типичный синапс — аксо-дендритический химический. Такой синапс состоит из двух частей: пресинаптической, образованной булавовидно расширенным окончанием аксона передающей клетки и постсинаптической, представленной контактирующим участком плазматической мембраны воспринимающей клетки (в данном случае — участком дендрита).

Между обеими частями имеется синаптическая щель — промежуток шириной 10—50 нм между постсинаптической и пресинаптической мембранами, края которой укреплены межклеточными контактами.

Часть аксолеммы булавовидного расширения, прилежащая к синаптической щели, называется пресинаптической мембраной. Участок цитолеммы воспринимающей клетки, ограничивающий синаптическую щель с противоположной стороны, называется постсинаптической мембраной, в химических синапсах она рельефна и содержит многочисленные рецепторы.

В синаптическом расширении имеются мелкие везикулы, так называемые синаптические пузырьки, содержащие либо медиатор (вещество-посредник в передаче возбуждения), либо фермент, разрушающий этот медиатор. На постсинаптической, а часто и на пресинаптической мембранах присутствуют рецепторы к тому или иному медиатору.

При деполяризации пресинаптической терминали открываются потенциал-чувствительные кальциевые каналы, ионы кальция входят в пресинаптическую терминаль и запускают механизм слияния синаптических пузырьков с мембраной. В результате медиатор выходит в синаптическую щель и присоединяется к белкам-рецепторам постсинаптической мембраны, которые делятся на метаботропные и ионотропные. Первые связаны с G-белком и запускают каскад реакций внутриклеточной передачи сигнала. Вторые связаны с ионными каналами, которые открываются при связывании с ними нейромедиатора, что приводит к изменению мембранного потенциала. Медиатор действует в течение очень короткого времени, после чего разрушается специфическим ферментом. Например, в холинэргических синапсах фермент, разрушающий медиатор в синаптической щели — ацетилхолинэстераза. Одновременно часть медиатора может перемещаться с помощью белков-переносчиков через постсинаптическую мембрану (прямой захват) и в обратном направлении через пресинаптическую мембрану (обратный захват). В ряде случаев медиатор также поглощается соседними клетками нейроглии.

Открыты два механизма высвобождения: с полным слиянием везикулы с плазмалеммой и так называемый «поцеловал и убежал» (англ. kiss-and-run), когда везикула соединяется с мембраной, и из неё в синаптическую щель выходят небольшие молекулы, а крупные остаются в везикуле. Второй механизм, предположительно, быстрее первого, с помощью него происходит синаптическая передача при высоком содержании ионов кальция в синаптической бляшке.

Следствием такой структуры синапса является одностороннее проведение нервного импульса. Существует так называемая синаптическая задержка — время, нужное для передачи нервного импульса. Её длительность составляет около — 0,5 мс.

Так называемый «принцип Дейла» (один нейрон — один медиатор) признан ошибочным. Или, как иногда считают, он уточнён: из одного окончания клетки может выделяться не один, а несколько медиаторов, причём их набор постоянен для данной клетки.

История открытия

В 1897 году Шеррингтон сформулировал представление о синапсах.
За исследования нервной системы, в том числе синаптической передачи, в 1906 году Нобелевскую премию получили Гольджи и Рамон-и-Кахаль.
В 1921 австрийский учёный О. Лёви (О. Loewi) установил химическую природу передачи возбуждения через синапсы и роль в ней ацетилхолина. Получил Нобелевскую премию в 1936 г. совместно с Г. Дейлом (Н. Dale).
В 1933 советский учёный А. В. Кибяков установил роль адреналина в синаптической передаче.
1970 — Б. Кац (В. Katz, Великобритания), У. фон Эйлер (U. v. Euler, Швеция) и Дж. Аксельрод (J. Axelrod, США) получили Нобелевскую премию за открытие роли норадреналина в синаптической передаче.

См. также

Примечания

↑ French R.D. Some problems and sources in the foundation of modern physiology in Great Britain // Hist. Sci.. — 1971. — № 10. — С. 28-29.

Ссылки

Савельев А. В. Методология синаптической самоорганизации и проблема дистальных синапсов нейронов // Журнал проблем эволюции открытых систем. — Казахстан, Алматы, 2006. — Т. 8, № 2. — С. 96—104.
Экклз Д. К. Физиология синапсов. — М.: Мир, 1966. — 397 с.

Синапс — Википедия

химическим путём с помощью медиаторов или электрическим путём, посредством прохождения ионов из одной клетки в другую.

Классификации синапсов

По механизму передачи нервного импульса

химический — это место близкого прилегания двух нервных клеток, для передачи нервного импульса через которое клетка-источник выпускает в межклеточное пространство особое вещество, нейромедиатор, присутствие которого в синаптической щели возбуждает или затормаживает клетку-приёмник.
электрический (эфапс) — место более близкого прилегания пары клеток, где их мембраны соединяются с помощью особых белковых образований — коннексонов (каждый коннексон состоит из шести белковых субъединиц). Расстояние между мембранами клетки в электрическом синапсе — 3,5 нм (обычное межклеточное — 20 нм). Так как сопротивление внеклеточной жидкости мало (в данном случае), импульсы через синапс проходят не задерживаясь. Электрические синапсы обычно бывают возбуждающими.
смешанные синапсы — пресинаптический потенциал действия создает ток, который деполяризует постсинаптическую мембрану типичного химического синапса, где пре- и постсинаптические мембраны не плотно прилегают друг к другу. Таким образом, в этих синапсах химическая передача служит необходимым усиливающим механизмом.

По местоположению и принадлежности структурам

периферические
центральные
- аксо-дендритические — с дендритами, в том числе
- аксо-соматические — с телами нейронов;
- аксо-аксональные — между аксонами;
- дендро-дендритические — между дендритами;

Различные варианты расположения химических синапсов

По нейромедиатору

По знаку действия

возбуждающие
тормозные.

Механизм функционирования химического синапса

История открытия

В 1897 году Шеррингтон сформулировал представление о синапсах.
За исследования нервной системы, в том числе синаптической передачи, в 1906 году Нобелевскую премию получили Гольджи и Рамон-и-Кахаль.
В 1921 австрийский учёный О. Лёви (О. Loewi) установил химическую природу передачи возбуждения через синапсы и роль в ней ацетилхолина. Получил Нобелевскую премию в 1936 г. совместно с Г. Дейлом (Н. Dale).
В 1933 советский учёный А. В. Кибяков установил роль адреналина в синаптической передаче.
1970 — Б. Кац (В. Katz, Великобритания), У. фон Эйлер (U. v. Euler, Швеция) и Дж. Аксельрод (J. Axelrod, США) получили Нобелевскую премию за открытие роли норадреналина в синаптической передаче.

См. также

Примечания

↑ French R.D. Some problems and sources in the foundation of modern physiology in Great Britain // Hist. Sci.. — 1971. — № 10. — С. 28-29.

Ссылки

Савельев А. В. Методология синаптической самоорганизации и проблема дистальных синапсов нейронов // Журнал проблем эволюции открытых систем. — Казахстан, Алматы, 2006. — Т. 8, № 2. — С. 96—104.
Экклз Д. К. Физиология синапсов. — М.: Мир, 1966. — 397 с.

Синапс — Википедия. Что такое Синапс

Классификации синапсов

По механизму передачи нервного импульса

химический — это место близкого прилегания двух нервных клеток, для передачи нервного импульса через которое клетка-источник выпускает в межклеточное пространство особое вещество, нейромедиатор, присутствие которого в синаптической щели возбуждает или затормаживает клетку-приёмник.
электрический (эфапс) — место более близкого прилегания пары клеток, где их мембраны соединяются с помощью особых белковых образований — коннексонов (каждый коннексон состоит из шести белковых субъединиц). Расстояние между мембранами клетки в электрическом синапсе — 3,5 нм (обычное межклеточное — 20 нм). Так как сопротивление внеклеточной жидкости мало (в данном случае), импульсы через синапс проходят не задерживаясь. Электрические синапсы обычно бывают возбуждающими.
смешанные синапсы — пресинаптический потенциал действия создает ток, который деполяризует постсинаптическую мембрану типичного химического синапса, где пре- и постсинаптические мембраны не плотно прилегают друг к другу. Таким образом, в этих синапсах химическая передача служит необходимым усиливающим механизмом.

По местоположению и принадлежности структурам

периферические
центральные
- аксо-дендритические — с дендритами, в том числе
- аксо-соматические — с телами нейронов;
- аксо-аксональные — между аксонами;
- дендро-дендритические — между дендритами;

Различные варианты расположения химических синапсов

По нейромедиатору

По знаку действия

возбуждающие
тормозные.

Механизм функционирования химического синапса

История открытия

В 1897 году Шеррингтон сформулировал представление о синапсах.
За исследования нервной системы, в том числе синаптической передачи, в 1906 году Нобелевскую премию получили Гольджи и Рамон-и-Кахаль.
В 1921 австрийский учёный О. Лёви (О. Loewi) установил химическую природу передачи возбуждения через синапсы и роль в ней ацетилхолина. Получил Нобелевскую премию в 1936 г. совместно с Г. Дейлом (Н. Dale).
В 1933 советский учёный А. В. Кибяков установил роль адреналина в синаптической передаче.
1970 — Б. Кац (В. Katz, Великобритания), У. фон Эйлер (U. v. Euler, Швеция) и Дж. Аксельрод (J. Axelrod, США) получили Нобелевскую премию за открытие роли норадреналина в синаптической передаче.

См. также

Примечания

↑ French R.D. Some problems and sources in the foundation of modern physiology in Great Britain // Hist. Sci.. — 1971. — № 10. — С. 28-29.

Ссылки

Савельев А. В. Методология синаптической самоорганизации и проблема дистальных синапсов нейронов // Журнал проблем эволюции открытых систем. — Казахстан, Алматы, 2006. — Т. 8, № 2. — С. 96—104.
Экклз Д. К. Физиология синапсов. — М.: Мир, 1966. — 397 с.

Синапс — Википедия. Что такое Синапс

Классификации синапсов

По механизму передачи нервного импульса

химический — это место близкого прилегания двух нервных клеток, для передачи нервного импульса через которое клетка-источник выпускает в межклеточное пространство особое вещество, нейромедиатор, присутствие которого в синаптической щели возбуждает или затормаживает клетку-приёмник.
электрический (эфапс) — место более близкого прилегания пары клеток, где их мембраны соединяются с помощью особых белковых образований — коннексонов (каждый коннексон состоит из шести белковых субъединиц). Расстояние между мембранами клетки в электрическом синапсе — 3,5 нм (обычное межклеточное — 20 нм). Так как сопротивление внеклеточной жидкости мало (в данном случае), импульсы через синапс проходят не задерживаясь. Электрические синапсы обычно бывают возбуждающими.
смешанные синапсы — пресинаптический потенциал действия создает ток, который деполяризует постсинаптическую мембрану типичного химического синапса, где пре- и постсинаптические мембраны не плотно прилегают друг к другу. Таким образом, в этих синапсах химическая передача служит необходимым усиливающим механизмом.

По местоположению и принадлежности структурам

периферические
центральные
- аксо-дендритические — с дендритами, в том числе
- аксо-соматические — с телами нейронов;
- аксо-аксональные — между аксонами;
- дендро-дендритические — между дендритами;

Различные варианты расположения химических синапсов

По нейромедиатору

По знаку действия

возбуждающие
тормозные.

Механизм функционирования химического синапса

История открытия

В 1897 году Шеррингтон сформулировал представление о синапсах.
За исследования нервной системы, в том числе синаптической передачи, в 1906 году Нобелевскую премию получили Гольджи и Рамон-и-Кахаль.
В 1921 австрийский учёный О. Лёви (О. Loewi) установил химическую природу передачи возбуждения через синапсы и роль в ней ацетилхолина. Получил Нобелевскую премию в 1936 г. совместно с Г. Дейлом (Н. Dale).
В 1933 советский учёный А. В. Кибяков установил роль адреналина в синаптической передаче.
1970 — Б. Кац (В. Katz, Великобритания), У. фон Эйлер (U. v. Euler, Швеция) и Дж. Аксельрод (J. Axelrod, США) получили Нобелевскую премию за открытие роли норадреналина в синаптической передаче.

См. также

Примечания

↑ French R.D. Some problems and sources in the foundation of modern physiology in Great Britain // Hist. Sci.. — 1971. — № 10. — С. 28-29.

Ссылки

Савельев А. В. Методология синаптической самоорганизации и проблема дистальных синапсов нейронов // Журнал проблем эволюции открытых систем. — Казахстан, Алматы, 2006. — Т. 8, № 2. — С. 96—104.
Экклз Д. К. Физиология синапсов. — М.: Мир, 1966. — 397 с.

Синапс — Википедия. Что такое Синапс

Классификации синапсов

По механизму передачи нервного импульса

химический — это место близкого прилегания двух нервных клеток, для передачи нервного импульса через которое клетка-источник выпускает в межклеточное пространство особое вещество, нейромедиатор, присутствие которого в синаптической щели возбуждает или затормаживает клетку-приёмник.
электрический (эфапс) — место более близкого прилегания пары клеток, где их мембраны соединяются с помощью особых белковых образований — коннексонов (каждый коннексон состоит из шести белковых субъединиц). Расстояние между мембранами клетки в электрическом синапсе — 3,5 нм (обычное межклеточное — 20 нм). Так как сопротивление внеклеточной жидкости мало (в данном случае), импульсы через синапс проходят не задерживаясь. Электрические синапсы обычно бывают возбуждающими.
смешанные синапсы — пресинаптический потенциал действия создает ток, который деполяризует постсинаптическую мембрану типичного химического синапса, где пре- и постсинаптические мембраны не плотно прилегают друг к другу. Таким образом, в этих синапсах химическая передача служит необходимым усиливающим механизмом.

По местоположению и принадлежности структурам

периферические
центральные
- аксо-дендритические — с дендритами, в том числе
- аксо-соматические — с телами нейронов;
- аксо-аксональные — между аксонами;
- дендро-дендритические — между дендритами;

Различные варианты расположения химических синапсов

По нейромедиатору

По знаку действия

возбуждающие
тормозные.

Механизм функционирования химического синапса

История открытия

В 1897 году Шеррингтон сформулировал представление о синапсах.
За исследования нервной системы, в том числе синаптической передачи, в 1906 году Нобелевскую премию получили Гольджи и Рамон-и-Кахаль.
В 1921 австрийский учёный О. Лёви (О. Loewi) установил химическую природу передачи возбуждения через синапсы и роль в ней ацетилхолина. Получил Нобелевскую премию в 1936 г. совместно с Г. Дейлом (Н. Dale).
В 1933 советский учёный А. В. Кибяков установил роль адреналина в синаптической передаче.
1970 — Б. Кац (В. Katz, Великобритания), У. фон Эйлер (U. v. Euler, Швеция) и Дж. Аксельрод (J. Axelrod, США) получили Нобелевскую премию за открытие роли норадреналина в синаптической передаче.

См. также

Примечания

↑ French R.D. Some problems and sources in the foundation of modern physiology in Great Britain // Hist. Sci.. — 1971. — № 10. — С. 28-29.

Ссылки

Савельев А. В. Методология синаптической самоорганизации и проблема дистальных синапсов нейронов // Журнал проблем эволюции открытых систем. — Казахстан, Алматы, 2006. — Т. 8, № 2. — С. 96—104.
Экклз Д. К. Физиология синапсов. — М.: Мир, 1966. — 397 с.

его строение, возбуждение, принцип работы

Определение синапса

Виды синапсов

Передача возбуждения в синапсах

Строение синапса

Синапс и медиаторы

Рекомендованная литература и полезные ссылки

Очевидно, что если бы все люди одновременно перестали и понимать, и говорить, то умолкли бы заводы и фабрики, встали поезда, распались государства, исчезла цивилизация. Но ведь любой человек — тоже своего рода государство, густо заселенное гражданами-клетками. Каждая из них — индивидуальность, каждая дышит, работает, ест. Но жить отдельно — как это делают, например, инфузории — наши клетки уже не могут. Они непрерывно передают друг другу и другим клеткам свои сообщения. Но как? При помощи так званных синаптических рецепторов.

Определение синапса

По-видимому, тут нужно объяснять каждое слово. «Синапсом» называется контакт между нервными клетками или между нервным окончанием и мышечным волокном. «Рецепторами» в биологии обычно называют чувствительные образования глаза, уха, носа. Но тут речь идет о другом значении этого слова. Молекулярные рецепторы — белковые молекулы, которые улавливают специальные вещества-передатчики (их называют медиаторами), выделяющиеся из нервных окончаний.

Как и другие клетки, нервные клетки в лабораторных условиях живут в солевом растворе, напоминающем по своему составу морскую воду: в нем много ионов натрия, хлора и мало калия. Наружный раствор отделен клеточной мембраной от внутренней части клетки — протоплазмы, в которой, наоборот, много ионов калия и мало — натрия и хлора. Мембрана нейронов обладает замечательной способностью пропускать через себя одни ионы и не пропускать другие. Когда нейрон находится в покое, его мембрана избирательно проницаема для ионов калия. Когда проницаемость изменяется, и притом определенным образом, нейрон генерирует нервный импульс-сигнал, который он передает другой клетке по нервному волокну.

Окончания нервных волокон подходят к нейронам и мышечным волокнам очень близко, но не вплотную. Этот контакт двух клеток и есть синапс.

Виды синапсов

Синапсы бывают двух типов: химические и электрические. В синапсе между мембранами двух клеток остается щель шириной в несколько тысячных долей миллиметра. Нервный импульс не может через нее «перескочить» и, чтобы преодолеть эту «преграду», нейрон, передающий сигнал, вырабатывает специальное вещество-медиатор, которое воздействует на мембрану следующей клетки и меняет ее проницаемость для ионов. В результате следующая клетка начинает генерировать нервный импульс.

Передача возбуждения в синапсах

Механизм действия медиатора был изучен в серии работ английского ученого, лауреата Нобелевской премии Б. Катца и его сотрудников, которые в 1953 году обнаружили, что медиатор выделяется из нервных окончаний порциями. Каждая такая порция вызывает на мембране «отвечающей» клетки слабое изменение потенциала, которое обычно называют «миниатюрным потенциалом». Позднее с помощью электронного микроскопа, разделив предварительно синаптические нервные окончания на части, удалось выяснить, что медиатор в нервном окончании плотно упакован в маленькие синаптические пузырьки.

Множество таких пузырьков плавает внутри окончания. Когда пузырек прилипает к наружной мембране нервного окончания, содержимое такого пузырька — «квант» возбуждения — выделяется в синаптическую щель. Так возникает один миниатюрный потенциал. Кванты выделяются и в покое, но Катц показал, что нервный импульс в тысячи раз увеличивает среднюю их частоту, не меняя величину отдельной порции.

Но почему приходящий нервный импульс учащает слипание синаптических пузырьков с наружной мембраной нервного волокна? Сначала казалось, что причина очевидна. Нервный импульс, приходя к мембране, уменьшает на ней разность потенциалов. А еще раньше было известно, что в солевом растворе всевозможные воздействия, уменьшающие эту разность потенциалов, увеличивают частоту миниатюрных потенциалов. Но были поставлены другие опыты, в которых из наружного раствора удаляли ионы кальция, и тогда никакого увеличения частоты не наблюдалось, несмотря на приход нервного импульса. И наоборот, резко увеличить частоту выделения квантов можно безо всякого импульса — надо лишь поднять концентрации в наружном растворе любых непроникающих ионов или нейтральных молекул, например сахарозы.

Эта запутанная ситуация поставила в тупик английских исследователей. Распутать ее удалось авторам «кальциевой гипотезы» ученым Е. А. Либерману и его сотрудникам. Они исходили из простой физической идеи: для слипания пузырьков с наружной мембраной надо уменьшить поверхностный электрический заряд мембран — а это делают ионы кальция, которые входят в нервное окончание из-за того, что приходит нервный импульс. Поэтому-то в растворе, лишенном кальция, нет синаптической передачи.

Поскольку диаметр нервного окончания обычно меньше микрона, ввести туда ионы кальция для прямой проверки гипотезы нельзя. Но исследователи воспользовались тем, что кальций в нервных окончаниях всегда запасен в больших количествах внутри митохондрий, где его держит электрическое поле этих внутриклеточных «электростанций». Это позволило им, выбрасывая кальций из митохондрий различными агентами, снимающими электрическое поле, «ввести» кальций внутрь нервного окончания. Оказалось, что все вещества, снимающие электрическое поле на мембране митохондрий, резко повышают частоту выделения квантов ацетилхолина.

В дальнейшем эстафета вновь перешла к англичанам — им удалось поставить прямые опыты на гигантских синапсах кальмаров, в которых толщина нервного волокна достигает миллиметра. Так была подтверждена гипотеза Е. А. Либермана о роли кальция в синаптической передаче. (Однако каким образом пузырек раскрывается, чтобы излить свое содержимое в синаптическую щель, как его мембрана становится частью поверхностной мембраны нервного волокна — эти вопросы до сих пор не имеют ответа.).

После того как медиатор отработал, его нужно убрать. Для этого существуют разные механизмы. Один из них — ферменты-разрушители, молекулы, которые сидят в синаптической щели и разрезают медиатор на куски. Другой — клетка бережно собирает медиатор, чтобы использовать его вновь. Она втягивает внутрь себя часть мембраны, получившийся пузырек «отшнуровывается» и захватывает наружный раствор со всем его содержимым. Такой механизм удобен не только для клетки, но и для ученых, его изучающих. Используют его так: из обычного хрена выделяют фермент-разрушитель пироксидазу и вводят его в район синапса. Нервное окончание заглатывает пироксидазу вместе с медиатором. Нейроны, пославшие свои отростки в место, куда была введена пироксидаза, теперь легко обнаружить по специальной окраске, которая возникает из-за того, что пироксидаза, работая, расщепляет перекись водорода и выделяет молекулярный кислород. Так составляют карту связей между нейронами и разбирают принцип работы синапса.

Строение синапса

Синапс состоит из трех основных элементов:

Пресинаптической мембраны, которая покрывает расширенное нервное окончание, представляющее собой нейросекреторный аппарат. В пресинаптической части находятся пузырьки и митохондрии, обеспечивающие синтез медиатора. Медиаторы депонируются в гранулах (пузырьках).
Постсинаптической мембраны – это утолщенная часть мембраны клетки, с которой контактирует пресинаптическая мембрана. Она имеет ионные каналы и способна к генерации потенциала действия. Кроме того, на ней расположены специальные белковые структуры — рецепторы, воспринимающие действие медиаторов.
Синаптической щели, она представляет собой пространство между пресинаптической и постсинаптической мембранами, заполненное жидкостью, близкой по составу к плазме крови.

Вот так строение синапса выглядит на рисунке.

Синапс и медиаторы

Медиаторов сейчас известно много, и число их постоянно растет. Обычно это сравнительно простые химические вещества — серотонин, допамин, норадреналин, но медиаторами являются и многие отдельные аминокислоты, а также соединения, состоящие из нескольких аминокислот,— полипептиды. Также медиатором служит еще и молекула всем известной АТФ. Поистине удивительно многообразна роль этого соединения! Оно и основной энергетический резерв клетки, и служит для синтеза РНК, и принимает участие в синтезе белков и в мышечном сокращении, и используется для фосфориллирования разных белков и участвует в ионном транспорте. А вот теперь оказывается, что АТФ — еще и медиатор, то есть выделяется из нервного окончания, сигнализируя: пришел нервный импульс.

Трудно доказать, что такое «многостороннее» вещество, как АТФ, является медиатором. Все необходимые в этом случае проверки необыкновенно усложняются. Прежде всего, чтобы увериться, что данное вещество есть медиатор в данном синапсе, нужно показать, что оно выделяется из нервных окончаний в ответ на нервный импульс. Однако вездесущая АТФ может выделяться не только из изучаемых нервных окончаний, но и из находящихся рядом чувствительных нервных волокон и даже из мышечных волокон!

Другая обязательная процедура — разделить синапс на части и попытаться обнаружить медиатор в синаптических пузырьках. Но АТФ есть во всех частях клетки! Наконец, третье необходимое доказательство — показать действие на постсинаптическую мембрану. Но и здесь АТФ может играть другую роль: служить источником энергии.

Бернштоку и его сотрудникам потребовалось поставить множество тонких и трудоемких экспериментов, чтобы получить серьезные доводы в пользу своей гипотезы. Среди прочих медиаторов особое место у ацетилхолина. Дело не в том, что он был открыт первым и на нем были получены основные сведения о механизмах синаптической передачи. Просто «дедушка медиаторов» — это пока единственный, для которого выделены и хорошо очищены белковые рецепторы — вещества, безошибочно его улавливающие.

Тут ученым крупно повезло: природа создала для них электрического ската.

Килограмм ткани его электрического органа содержит до ста миллиграммов рецепторного белка, что в тысячу раз больше, чем в мышцах животных. Очищенные рецепторы ацетилхолина из электрического органа ската были встроены в искусственные биомолекулярные мембраны. Эти мембраны под действием ацетилхолина меняли проницаемость для ионов натрия. Эксперимент грубо можно трактовать так. Молекула-рецептор содержит в себе канал, ворота которого обычно закрыты. Медиатор меняет форму белка-рецептора и открывает ворота для ионов — через открытый канал в клетку идет натрий.

Ионный канал в мембране — непростое устройство. В водном растворе ионы окружены диполями воды. Чтобы пройти мембрану, нужно сбросить водную оболочку, но энергетические затраты на это очень велики. А канал умело подменяет собой диполи воды. Ион раздевается «без затруднений» и, пройдя канал, аккуратно надевает новую водяную шубу. В результате ионы могут проходить сквозь мембрану за счет одной лишь энергии теплового движения.

Искусственная система, состоящая из мембран с встроенными белковыми рецепторами, была детально описана ученым из Франции Ж. Л. Попо. К сожалению, искусственная система пока по непонятным причинам плохо моделирует нервно-мышечный синапс: препараты, которые на живых объектах четко блокируют действие ацетилхолина, в искусственных системах вызывают прямо противоположный эффект.

Природа создала много медиаторов. Но этого ей показалось мало, и она сделала так, что один и тот же медиатор вызывает вдобавок у разных нейронов разные ответы.

Француженка Жак Сю Кехое нашла целых три типа ответов на ацетилхолин у морского моллюска аплизии. Это небольшое животное стало классическим объектом нейрофизиологии. Дело в том, что для регистрации ответов нейронов нужно, проткнув мембрану, войти внутрь нейрона микроэлектродом — маленькой стеклянной пипеткой, заполненной раствором электролита. Кончик ее не более микрона в диаметре, но беда в том, что размеры обычных нейронов не превышают 30—50 микрон, и потому для клетки введение электрода — то же, что для человека удар шпагой. А современная постановка опыта требует вводить в клетку два и даже три электрода. Кроме того, нервные клетки у большинства животных спрятаны в глубине нервной ткани, искать нужный нейрон и вводить в него электрод приходится вслепую.

Молюск аплизия.

Аплизия же лишена всех этих недостатков: диаметр ее нейронов — сотни микрон, а нервная система устроена так, что клетки лежат на поверхности и так отчетливо видны, что ученые узнают многие из них «в лицо»: нейроны обладают характерной окраской, размерами, положением среди других клеток, типом активности. Трудно описать удовольствие, получаемое при работе с нейроном, который одновременно можно видеть.

Возможно, что когда-нибудь аплизии, как и павловским собакам, поставят памятник. Если удастся сохранить в нем натуральные цвета этого моллюска, то сооружение получится не только впечатляющим, но и красивым.

Итак, именно у аплизии Кехое исследовала реакцию нейронов на ацетилхолин. Внутрь нейрона она вводила два электрода: один для регистрации, другой для пропускания тока через мембрану. Кроме того снаружи к клетке подводили специальный электрод, заполненный раствором ацетилхолина. Этот электрод играл роль нервного окончания: из него определенными порциями можно было выпускать положительно заряженные молекулы медиатора. Кехое получила ответы на ацетилхолин, которые отличались и по величине, и по длительности, и по скорости возникновения. Кроме того, разные ответы исчезали под действием разных ядов. Удалось установить, что разные типы ответов были связаны с изменениями проницаемости мембраны для разных ионов.

Физиологи нашли, что еще большее разнообразие ответов вызывает другой медиатор — серотонин. Эти работы были сделаны как на аплизии, так и на нейронах виноградной улитки.

Группа нейронов улитки может со временем менять свои рецепторы серотонина и, вследствие этого, характер своего ответа на серотонин. А тип ответа зависит от того, проснулась ли улитка после зимней спячки или еще «дремлет».

Итак, нейроны друг с другом связаны, нейроны друг с другом «говорят». Исследователи наблюдают за их общением и пытаются понять его механизмы. Известно довольно много: как клетки «шевелят губами», как «открывают рот», как «издают звуки»… Мы знаем: сейчас эта клетка отвечает другой. Но поймем ли мы когда-нибудь, о чем они говорят?

Автор: С. Минина.

синапсов | анатомия | Britannica

Synapse , также называемый нейрональное соединение , место передачи электрических нервных импульсов между двумя нервными клетками (нейронами) или между нейроном и железой или мышечной клеткой (эффектором). Синаптическая связь между нейроном и мышечной клеткой называется нервно-мышечным соединением.

Британика Викторина

Тело человека

Какие из этих желез производят слезы?

В химическом синапсе каждый конец или конец нервного волокна (пресинаптического волокна) набухает, образуя структуру в форме ручки, которая отделена от волокна соседнего нейрона, называемого постсинаптическим волокном, микроскопическим пространством, называемым синаптической щелью.Типичная синаптическая щель имеет ширину около 0,02 микрона. Появление нервного импульса на пресинаптических терминалах вызывает движение к пресинаптической мембране мембраносвязанных мешочков или синаптических пузырьков, которые сливаются с мембраной и выделяют химическое вещество, называемое нейротрансмиттером. Это вещество передает нервный импульс к постсинаптическому волокну путем диффузии через синаптическую щель и связывания с молекулами рецептора на постсинаптической мембране. Химическое связывающее действие изменяет форму рецепторов, инициируя серию реакций, которые открывают белковые молекулы в форме каналов.Затем электрически заряженные ионы протекают через каналы в нейрон или из него. Это внезапное смещение электрического заряда через постсинаптическую мембрану изменяет электрическую поляризацию мембраны, создавая постсинаптический потенциал, или PSP. Если суммарный поток положительно заряженных ионов в клетку достаточно велик, то PSP является возбуждающим; то есть это может привести к генерации нового нервного импульса, называемого потенциалом действия.

синапс; нейрон Химическая передача нервного импульса в синапсе.Поступление нервного импульса в пресинаптический терминал стимулирует высвобождение нейротрансмиттера в синаптическую щель. Связывание нейротрансмиттера с рецепторами на постсинаптической мембране стимулирует регенерацию потенциала действия в постсинаптическом нейроне. Encyclopædia Britannica, Inc.

Как только они высвобождаются и связываются с постсинаптическими рецепторами, молекулы нейротрансмиттера немедленно дезактивируются ферментами в синаптической щели; они также поглощаются рецепторами пресинаптической мембраны и рециркулируются.Этот процесс вызывает серию коротких событий передачи, каждое из которых происходит всего за 0,5-4,0 миллисекунды.

Один нейромедиатор может вызывать разные ответы от разных рецепторов. Например, норэпинефрин, распространенный нейромедиатор в вегетативной нервной системе, связывается с некоторыми рецепторами, которые возбуждают нервную передачу, и с другими, которые ее подавляют. Мембрана постсинаптического волокна имеет много разных видов рецепторов, и некоторые пресинаптические терминалы высвобождают более одного типа нейротрансмиттера.Кроме того, каждое постсинаптическое волокно может образовывать сотни конкурирующих синапсов со многими нейронами. Эти переменные учитывают сложные реакции нервной системы на любой данный стимул. Синапс с его нейротрансмиттером действует как физиологический клапан, направляя проведение нервных импульсов в регулярных цепях и предотвращая случайную или хаотическую стимуляцию нервов.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 года с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

Электрические синапсы обеспечивают прямую связь между нейронами, мембраны которых слиты, позволяя ионам течь между клетками через каналы, называемые щелевыми контактами.Обнаруженные у беспозвоночных и низших позвоночных, щелевые контакты обеспечивают более быструю синаптическую передачу, а также синхронизацию целых групп нейронов. Разрывы также обнаруживаются в организме человека, чаще всего между клетками большинства органов и между глиальными клетками нервной системы. Химическая передача, по-видимому, развивалась в крупных и сложных нервных системах позвоночных, где требуется передача нескольких сообщений на большие расстояния.

Химический синапс — Википедия переиздано // WIKI 2

Художественная интерпретация основных элементов химической синаптической передачи. Электрохимическая волна, называемая потенциалом действия, распространяется вдоль аксона нейрона. Когда потенциал действия достигает пресинаптического конца, он вызывает высвобождение синаптического пузырька, секретируя его кванты молекул нейротрансмиттера. Нейротрансмиттер связывается с химическими рецепторными молекулами, расположенными в мембране другого нейрона, постсинаптического нейрона, на противоположной стороне синаптической щели.

Химические синапсы — это биологические узлы, через которые сигналы нейронов могут передаваться друг другу и не нейрональным клеткам, таким как клетки мышц или желез. Химические синапсы позволяют нейронам образовывать цепи в центральной нервной системе. Они имеют решающее значение для биологических вычислений, которые лежат в основе восприятия и мышления. Они позволяют нервной системе подключаться и контролировать другие системы организма.

В химическом синапсе один нейрон высвобождает молекулы нейротрансмиттера в небольшое пространство (синаптическая щель), смежное с другим нейроном.Нейротрансмиттеры содержатся в небольших мешочках, называемых синаптическими везикулами, и выделяются в синаптическую щель путем экзоцитоза. Эти молекулы затем связываются с рецепторами нейромедиаторов на постсинаптической клетке. Наконец, нейротрансмиттеры очищаются от синапса посредством одного из нескольких потенциальных механизмов, включая ферментативную деградацию или повторное поглощение специфическими переносчиками либо в пресинаптической клетке, либо в какой-либо другой нейроглии для прекращения действия нейротрансмиттера.

Предполагается, что мозг взрослого человека содержит от 10 ¹⁴ до 5 × 10 ¹⁴ (100–500 триллионов) синапсов.^[1] Каждый кубический миллиметр коры головного мозга содержит примерно миллиард (короткий масштаб, т. Е. 10 ⁹) из них. ^[2] Число синапсов в коре головного мозга человека оценивается отдельно в 0,15 квадриллиона (150 триллионов) ^[3]

Слово «синапс» было введено сэром Чарльзом Скоттом Шеррингтоном в 1897 году. ^[4] Химические синапсы — не единственный тип биологического синапса: существуют электрические и иммунологические синапсы.Однако без квалификатора «синапс» обычно относится к химическому синапсу.

Энциклопедия YouTube

1/5
Просмотров:
21 269
16 244
1 404
6 712
2 879

Visual Визуальный цикл Вальда — Генерация нервного импульса фототрансдукции
Regulation Регулирование температуры тела человека | Биология для всех | FuseSchool
✪ Дороти Керн (Brandeis, HHMI) 1: Визуализация динамики белков
✪ 3.1 синаптическая передача

Содержание

Структура

Синапсы — это функциональные связи между нейронами или между нейронами и другими типами клеток. ^[6] ^[7] Типичный нейрон вызывает несколько тысяч синапсов, хотя есть некоторые типы, которые делают гораздо меньше. ^[8] Большинство синапсов соединяют аксоны с дендритами, ^[9] ^[10], но есть и другие типы соединений, в том числе аксон-клетка-тело, ^[11] ^[12] аксон-аксон, ^[11],, ^{, [12],} и дендрит-дендрит.^[10] Синапсы, как правило, слишком малы, чтобы их можно было распознать с помощью светового микроскопа, за исключением точек, где кажется, что мембраны двух клеток соприкасаются, но их клеточные элементы можно четко визуализировать с помощью электронного микроскопа.

Химические синапсы передают информацию по направлению от пресинаптической клетки к постсинаптической клетке и поэтому асимметричны по структуре и функции. Пресинаптический конец аксона, или синаптическая бутон, представляет собой специализированную область в аксоне пресинаптической клетки, которая содержит нейротрансмиттеры, заключенные в небольшие мембраносвязанные сферы, называемые синаптическими везикулами (а также ряд других поддерживающих структур и органелл, таких как митохондрии и др.). эндоплазматическая сеть).Синаптические везикулы закрепляются на пресинаптической плазматической мембране в областях, называемых активными зонами.

Сразу напротив находится участок постсинаптической клетки, содержащий нейротрансмиттерные рецепторы; для синапсов между двумя нейронами постсинаптическая область может быть найдена на дендритах или теле клетки. Сразу за постсинаптической мембраной находится сложный комплекс взаимосвязанных белков, называемый постсинаптической плотностью (PSD).

Белки в PSD участвуют в закреплении и транспортировке рецепторов нейротрансмиттеров и модулировании активности этих рецепторов.Рецепторы и PSD часто обнаруживаются в специализированных выпячиваниях из главного дендритного стержня, называемых дендритными шипами.

Синапсы могут быть описаны как симметричные или асимметричные. При исследовании под электронным микроскопом асимметричные синапсы характеризуются округлыми пузырьками в пресинаптической клетке и выраженной постсинаптической плотностью. Асимметричные синапсы обычно являются возбуждающими. Симметричные синапсы, напротив, имеют сплюснутые или удлиненные везикулы и не содержат заметной постсинаптической плотности.Симметричные синапсы обычно являются тормозными.

Синаптическая щель , также называемая синаптическая щель — это промежуток между пре- и постсинаптическими клетками, ширина которого составляет около 20 нм (0,02 мкм). ^[5] Небольшой объем расщелины позволяет быстро повышать и понижать концентрацию нейротрансмиттера. ^[13]

Аутапс — это химический (или электрический) синапс, образующийся, когда аксон одного нейрона синапсует со своими собственными дендритами.

Сигнализация в химических синапсах

Обзор

Вот краткое изложение последовательности событий, происходящих при синаптической передаче от пресинаптического нейрона к постсинаптической клетке.Каждый шаг объясняется более подробно ниже. Обратите внимание, что за исключением последнего шага, весь процесс может выполняться всего несколько сотен микросекунд в самых быстрых синапсах. ^[14]

Процесс начинается с волны электрохимического возбуждения, называемой потенциалом действия, распространяющейся вдоль мембраны пресинаптической клетки, пока не достигнет синапса.
Электрическая деполяризация мембраны в синапсе вызывает открытие каналов, которые проницаемы для ионов кальция.
Ионы кальция протекают через пресинаптическую мембрану, быстро увеличивая концентрацию кальция во внутреннем пространстве.
Высокая концентрация кальция активирует набор чувствительных к кальцию белков, прикрепленных к везикулам, которые содержат химический нейротрансмиттер.
Эти белки изменяют форму, заставляя мембраны некоторых «пристыкованных» везикул сливаться с мембраной пресинаптической клетки, открывая тем самым везикулы и сбрасывая содержимое их нейротрансмиттеров в синаптическую щель, узкое пространство между мембранами пре- и постсинаптические клетки.
Нейротрансмиттер диффундирует в расщелину. Часть этого ускользает, но часть связывается с химическими рецепторными молекулами, расположенными на мембране постсинаптической клетки.
Связывание нейротрансмиттера приводит к тому, что молекула рецептора активируется в некотором роде. Возможны несколько типов активации, как описано более подробно ниже. В любом случае это ключевой шаг, посредством которого синаптический процесс влияет на поведение постсинаптической клетки.
Из-за тепловой вибрации, движения атомов, колеблющихся вокруг их положений равновесия в кристаллическом твердом теле, молекулы нейротрансмиттера в конечном итоге отрываются от рецепторов и уходят.
Нейротрансмиттер либо реабсорбируется пресинаптической клеткой, а затем переупаковывается для последующего высвобождения, или же он расщепляется метаболически.

Нейромедиатор выпуска

Выпуск нейротрансмиттера происходит в конце аксонных ветвей.

Высвобождение нейротрансмиттера инициируется приходом нервного импульса (или потенциала действия) и происходит через необычайно быстрый процесс клеточной секреции (экзоцитоз). Внутри пресинаптического нервного окончания везикулы, содержащие нейротрансмиттер, локализуются вблизи синаптической мембраны.Поступающий потенциал действия вызывает приток ионов кальция через зависимые от напряжения, селективные к кальцию ионные каналы при нисходящем ходе потенциала действия (хвостовой ток). ^[15] Ионы кальция затем связываются с синаптотагминовыми белками, находящимися в мембранах синаптических везикул, что позволяет везикулам сливаться с пресинаптической мембраной. ^[16] Слияние везикулы является стохастическим процессом, приводящим к частым сбоям синаптической передачи в очень маленьких синапсах, которые типичны для центральной нервной системы.Большие химические синапсы (например, нервно-мышечное соединение), с другой стороны, имеют вероятность синаптического высвобождения 1. Слияние везикул обусловлено действием ряда белков в пресинаптическом терминале, известном как SNARE. В целом, белковый комплекс или структура, которая обеспечивает стыковку и слияние пресинаптических пузырьков, называется активной зоной. ^[17] Мембрана, добавленная в процессе слияния, позднее извлекается эндоцитозом и рециркулируется для образования свежих заполненных нейротрансмиттером пузырьков.

Исключение из общей тенденции высвобождения нейротрансмиттера при везикулярном слиянии обнаружено в рецепторных клетках типа II вкусовых почек млекопитающих. Здесь нейротрансмиттер АТФ высвобождается непосредственно из цитоплазмы в синаптическую щель через стробированные по напряжению каналы. ^[18]

Рецепторное связывание

Рецепторы на противоположной стороне синаптической щели связывают молекулы нейромедиатора. Рецепторы могут отвечать любым из двух основных способов. Во-первых, рецепторы могут непосредственно открывать лиганд-управляемые ионные каналы в постсинаптической клеточной мембране, вызывая попадание ионов в клетку или выход из нее и изменяя локальный трансмембранный потенциал.^[14] Результирующее изменение напряжения называется постсинаптическим потенциалом. Как правило, результатом является возбуждающих в случае токов деполяризации и торможительных в случае токов гиперполяризации. Является ли синапс возбуждающим или ингибирующим, зависит от того, какой тип (ы) ионного канала проводят постсинаптический ток (ы), который, в свою очередь, является функцией типа рецепторов и нейротрансмиттера, используемых в синапсе. Второй способ, которым рецептор может влиять на мембранный потенциал, заключается в модуляции продукции химических мессенджеров внутри постсинаптического нейрона.Эти вторые мессенджеры могут затем усиливать тормозной или возбуждающий ответ на нейротрансмиттеры. ^[14]

Окончание

После того, как молекула нейромедиатора связывается с молекулой рецептора, ее необходимо удалить, чтобы позволить постсинаптической мембране продолжать ретранслировать последующие EPSP и / или IPSP. Это удаление может происходить через один или несколько процессов:

Нейротрансмиттер может диффундировать из-за тепловых колебаний его и рецептора, что делает его доступным для метаболического разрушения вне нейрона или для повторного поглощения.^[19]
Ферменты в пределах субсинаптической мембраны могут инактивировать / метаболизировать нейротрансмиттер.
Обратные насосы могут активно перекачивать нейротрансмиттер обратно в пресинаптический аксонный терминал для повторной обработки и повторного выпуска после более позднего потенциала действия. ^[19]

Синаптическая сила

Сила синапса была определена сэром Бернардом Кацем как произведение (пресинаптической) вероятности высвобождения пр , квантовый размер q (постсинаптическая реакция на высвобождение одного пузырька нейротрансмиттера, «квант»), и , n , количество сайтов релизов.«Унитарное соединение» обычно относится к неизвестному числу отдельных синапсов, соединяющих пресинаптический нейрон с постсинаптическим нейроном. Амплитуда постсинаптических потенциалов (PSP) может быть от 0,4 мВ до 20 мВ. ^[20] Амплитуда PSP может модулироваться нейромодуляторами или может изменяться в результате предыдущей активности. Изменения в силе синапсов могут быть кратковременными, продолжающимися от секунд до минут или долгосрочными (длительное потенцирование или LTP), продолжающимися часами.Считается, что обучение и память являются результатом долгосрочных изменений в силе синапсов с помощью механизма, известного как синаптическая пластичность.

десенсибилизация рецептора

Десенсибилизация постсинаптических рецепторов — это снижение ответа на тот же стимул нейротрансмиттера. Это означает, что сила синапса может, по сути, уменьшаться, когда последовательность потенциалов действия приходит в быстрой последовательности — явление, которое вызывает так называемую частотную зависимость синапсов.Нервная система использует это свойство для вычислительных целей и может настраивать свои синапсы с помощью таких средств, как фосфорилирование вовлеченных белков.

Синаптическая пластика

Синаптическая передача может быть изменена предыдущим действием. Эти изменения называются синаптической пластичностью и могут привести либо к снижению эффективности синапса, называемого депрессией, либо к повышению эффективности, называемой потенцированием. Эти изменения могут быть как долгосрочными, так и краткосрочными.Формы краткосрочной пластичности включают синаптическую усталость или депрессию и синаптическое увеличение. Формы долгосрочной пластичности включают длительную депрессию и долгосрочное потенцирование. Синаптическая пластичность может быть гомосинаптической (встречающейся в одном синапсе) или гетеросинаптической (встречающейся в нескольких синапсах).

Гомосинаптическая пластика

Гомосинаптическая пластичность (или также гомотропная модуляция) — это изменение синаптической силы, которое является результатом истории активности в конкретном синапсе.Это может быть вызвано изменениями пресинаптического кальция, а также обратной связью с пресинаптическими рецепторами, то есть формой аутокринной передачи сигналов. Гомосинаптическая пластичность может влиять на количество и скорость пополнения везикул или может влиять на взаимосвязь между высвобождением кальция и везикул. Гомосинаптическая пластичность также может быть постсинаптической по своей природе. Это может привести к увеличению или уменьшению синаптической силы.

Одним из примеров являются нейроны симпатической нервной системы (SNS), которые выделяют норадреналин, который, помимо воздействия на постсинаптические рецепторы, также влияет на пресинаптические α2-адренергические рецепторы, ингибируя дальнейшее высвобождение норадреналина.^[21] Этот эффект используется с клонидином для ингибирования SNS.

Гетеросинаптическая пластика

Гетеросинаптическая пластичность (или также гетеротропная модуляция) — это изменение синаптической силы, возникающее в результате активности других нейронов. Опять же, пластичность может изменить количество везикул или степень их пополнения или взаимосвязь между высвобождением кальция и везикул. Кроме того, это может напрямую повлиять на приток кальция. Гетеросинаптическая пластичность также может быть постсинаптической по природе, влияя на чувствительность рецепторов.

Одним из примеров снова являются нейроны симпатической нервной системы, которые выделяют норадреналин, который, кроме того, оказывает тормозящее действие на пресинаптические терминалы нейронов парасимпатической нервной системы. ^[21]

Интеграция синаптических входов

В общем, если возбуждающий синапс достаточно силен, потенциал действия в пресинаптическом нейроне запустит потенциал действия в постсинаптической клетке. Во многих случаях возбуждающий постсинаптический потенциал (EPSP) не достигнет порога для выявления потенциала действия.Когда потенциалы действия от нескольких пресинаптических нейронов срабатывают одновременно или если один пресинаптический нейрон срабатывает с достаточно высокой частотой, EPSP могут перекрываться и суммироваться. Если достаточное количество EPSP перекрывается, суммарный EPSP может достичь порога для инициирования потенциала действия. Этот процесс известен как суммирование и может служить фильтром верхних частот для нейронов. ^[22]

С другой стороны, пресинаптический нейрон, высвобождающий ингибиторный нейротрансмиттер, такой как ГАМК, может вызывать ингибирующий постсинаптический потенциал (IPSP) в постсинаптическом нейроне, отводя мембранный потенциал дальше от порога, уменьшая его возбудимость и делая его более нейрону трудно инициировать потенциал действия.Если IPSP перекрывается с EPSP, IPSP может во многих случаях препятствовать тому, чтобы нейрон запустил потенциал действия. Таким образом, выход нейрона может зависеть от ввода множества различных нейронов, каждый из которых может иметь различную степень влияния, в зависимости от силы и типа синапса с этим нейроном. Джон Кэрью Экклс выполнил некоторые важные ранние эксперименты по синаптической интеграции, за которые он получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1963 году.

Объемная передача

Когда нейротрансмиттер высвобождается в синапсе, он достигает своей наивысшей концентрации в узком пространстве синаптической щели, но определенная часть его обязательно рассеется, прежде чем будет реабсорбирована или разрушена.Если он рассеивается, он может активировать рецепторы, которые расположены либо в других синапсах, либо на мембране вдали от любого синапса. Экстрасинаптическая активность нейротрансмиттера известна как объемная передача . ^[23] Хорошо известно, что такие эффекты имеют место в некоторой степени, но их функциональное значение долгое время вызывало споры. ^[24]

Недавние работы показывают, что объемная передача может быть преобладающим способом взаимодействия для некоторых специальных типов нейронов.В коре головного мозга млекопитающих класс нейронов, называемых нейроглиформационными клетками, может ингибировать другие близлежащие кортикальные нейроны, высвобождая нейромедиатор GABA во внеклеточное пространство. ^[25] В том же ключе ГАМК, высвобождаемая из нейроглиформных клеток во внеклеточное пространство, также воздействует на окружающие астроциты, отводя роль для объемной передачи в контроле гомеостаза ионного и нейротрансмиттерного. ^[26] Приблизительно 78% бутонов нейроглиформных клеток не образуют классические синапсы.Это может быть первым определенным примером нейронов, взаимодействующих химически, где нет классических синапсов. ^[25]

Отношение к электрическим синапсам

Электрический синапс — это электропроводящая связь между двумя примыкающими нейронами, которая образуется в узком зазоре между пре- и постсинаптическими клетками, известном как щелевой переход. В щелевых соединениях клетки сближаются на расстоянии около 3,5 нм друг от друга, а не на расстоянии 20–40 нм, которое разделяет клетки в химических синапсах.^[27] ^[28] В отличие от химических синапсов, постсинаптический потенциал в электрических синапсах вызван не открытием ионных каналов химическими передатчиками, а скорее прямой электрической связью между обоими нейронами. Электрические синапсы быстрее, чем химические синапсы. ^[13] Электрические синапсы обнаруживаются во всей нервной системе, включая сетчатку, ретикулярное ядро таламуса, неокортекс и гиппокамп. ^[29] Хотя химические синапсы обнаруживаются как между возбуждающими, так и ингибирующими нейронами, электрические синапсы чаще всего обнаруживаются между более мелкими локальными ингибирующими нейронами.Электрические синапсы могут существовать между двумя аксонами, двумя дендритами или между аксоном и дендритом. ^[30] ^[31] У некоторых рыб и амфибий электрические синапсы могут быть обнаружены в том же конце химического синапса, что и в клетках Маутнера. ^[32]

Эффекты лекарств

Одной из наиболее важных особенностей химических синапсов является то, что они являются местом действия большинства психоактивных препаратов. Синапсы страдают от таких лекарств, как кураре, стрихнин, кокаин, морфин, алкоголь, ЛСД и многие другие.Эти препараты оказывают различное влияние на синаптическую функцию и часто ограничиваются синапсами, которые используют определенный нейротрансмиттер. Например, кураре — это яд, который останавливает ацетилхолин от деполяризации постсинаптической мембраны, вызывая паралич. Стрихнин блокирует ингибирующее действие нейротрансмиттера глицина, который заставляет организм подбирать и реагировать на более слабые и ранее игнорируемые раздражители, что приводит к неконтролируемым мышечным спазмам. Морфин действует на синапсы, которые используют нейротрансмиттеры эндорфина, а алкоголь усиливает ингибирующее действие нейромедиатора ГАМК.ЛСД мешает синапсам, которые используют нейротрансмиттер серотонин. Кокаин блокирует обратный захват дофамина и, следовательно, усиливает его действие.

История и этимология

В течение 1950-х годов Бернард Кац и Пол Фатт наблюдали спонтанные миниатюрные синаптические токи в нервно-мышечном соединении лягушки. Основываясь на этих наблюдениях, они разработали «квантовую гипотезу», которая является основой для нашего современного понимания высвобождения нейротрансмиттера как экзоцитоза и за которое Кац получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1970 году.В конце 1960-х годов Рикардо Миледи и Кац выдвинули гипотезу о том, что вызванный деполяризацией приток ионов кальция вызывает экзоцитоз.

Сэр Чарльз Скотт Шеррингтонин придумал слово «синапс», и история этого слова была дана Шеррингтоном в письме, которое он написал Джону Фултону:

‘Я почувствовал необходимость какого-то имени, чтобы назвать соединение между нервной клеткой и нервной клеткой … Я предложил использовать «синдесм» … Он [сэр Майкл Фостер] консультировался со своим другом Троицы Верраллом, еврипидейским ученым, об этом и Верралл предложил «синапс» (от греческого «clasp»).^a ^b Lytton, William W. (2002). От компьютера к мозгу: основы вычислительной нейронауки . Springer. п. 28. .
Анатомия центральной нервной системы (ЦНС)
Клетки, составляющие нервную систему
Нервную систему можно разделить на две части — центральную нервную систему (ЦНС) и периферическую нервную систему (ПНС). Наша нервная система выполняет три основные функции в организме:
Он получает информацию с сайтов о клетках, где определенные химические вещества могут связываться и таким образом изменять активность клетки.Эти сайты называются рецепторами.
Он обрабатывает эту информацию и определяет соответствующий ответ, инергрируя все входящие сигналы от рецепторов.
Он сигнализирует другим клеткам и органам тела, чтобы выполнить соответствующий ответ.
Существует два основных типа клеток, которые составляют нервную систему — нейроны и глиальные клетки.
Нейроны
Одна нервная клетка называется нейроном. В нервной системе человека около триллиона нейронов!
Эти важные клетки обеспечивают связь в нервной системе.Для выполнения этой функции нейроны обладают определенными важными свойствами:
Все нейроны очень возбудимы, что означает, что они способны очень хорошо реагировать на раздражители окружающей среды.
Нейроны очень хорошо проводят электричество. Это позволяет им реагировать на раздражители, генерируя электрические сигналы, которые очень быстро распространяются на клетки, которые могут находиться на расстоянии.
Нейроны — секреторные клетки. Это означает, что когда электрический сигнал передается на конец нейрона, клетка выделяет особый химический мессенджер, называемый нейротрансмиттером.Затем нейротрансмиттер стимулирует другие клетки вокруг нейрона.
Нейроны разделены на три основных раздела:
Клеточный корпус. Как следует из названия, это основная часть тела клетки. Ключевые органы, необходимые для выживания клетки, находятся в теле клетки.
Дендритов. Они похожи на антенну, выступающую наружу из корпуса клетки. Они увеличивают площадь поверхности, доступную для приема сигналов от других нейронов. Нейрон может иногда иметь до 400 000 дендритов!
Axon.Аксон также известен как нервное волокно. Это удлиненная трубчатая структура, которая простирается от тела клетки и заканчивается в других клетках. Он проводит электрические сигналы, называемые потенциалами действия, от нейрона. Длина аксонов может варьироваться от менее миллиметра до длинны метра. Например, аксон нейрона, который иннервирует ваш большой палец, должен пройти расстояние от начала тела его клетки, которое находится в спинном мозге в нижней части спины, до самой ноги до пальца.
Аксонный бугорок — это первая часть аксона и область тела клетки, из которой выходит аксон. Бугор аксонов также известен как триггерная зона, потому что именно здесь начинаются потенциалы действия.
Терминал аксона является концом аксона, где потенциалы действия проводятся до. Именно здесь высвобождаются нейротрансмиттеры.
В нервной системе есть три типа нейронов — афферентные, эфферентные и интернейроны.
Афферентные Нейроны
Афферентные нейроны передают сигналы к ЦНС — афферентное означает «к». Они предоставляют информацию о внешней среде и регулирующих функциях, выполняемых нервной системой.
Афферентный нейрон имеет рецептор на своем конце, который генерирует потенциалы действия в ответ на определенный стимул. Эти потенциалы действия передаются по всей длине аксона к спинному мозгу (который является частью ЦНС).
эфферентных нейронов
Эфферентные нейроны в основном расположены в периферической нервной системе, но их клеточные тела начинаются в ЦНС. Многие входящие сигналы от ЦНС сходятся на эфферентные нейроны, которые затем влияют на исходящие сигналы к различным органам в организме. Эти органы затем проводят соответствующий ответ.
Interneurons
Interneurons находятся полностью в ЦНС. Они составляют около 99% всех нейронов и имеют две основные функции:
Они расположены между афферентными и эфферентными нейронами и, следовательно, работают, чтобы объединить всю информацию и ответ от этих нейронов вместе.Например, афферентные нейроны получают информацию, когда вы касаетесь горячей печи рукой. Получив этот сигнал, соответствующие интернейроны посылают сигналы эфферентным нейронам, которые затем передают мессенджеры в мышцы рук и рук, чтобы сказать им отойти от горячего объекта.
Связи между самими интернейронами ответственны за различные абстрактные явления разума, включая эмоции и творчество.
глиальных клеток
Как уже упоминалось ранее, помимо нейронов, глиальные клетки являются другим основным типом клеток, которые составляют нервную систему.Глиальные клетки также называют нейроглией. Хотя они не так хорошо известны как нейроны, они составляют около 90% клеток в ЦНС. Тем не менее, они занимают только около половины пространства в мозге, потому что они не имеют обширного разветвления, как нейроны. В отличие от нейронов глиальные клетки не проводят нервные электрические сигналы. Вместо этого они служат для защиты и питания нейронов. Нейроны зависят от глиальных клеток, чтобы расти, питать себя и создавать эффективные синапсы. Поэтому глиальные клетки ЦНС поддерживают нейроны как физически, так и химически посредством процессов, необходимых для выживания клеток.Кроме того, они поддерживают и регулируют состав жидкости, окружающей нейроны в нервной системе. Это очень важно, потому что эта среда является узкоспециализированной, и для оптимального функционирования нейронов требуются очень узкие пределы. Глиальные клетки также активно участвуют в усилении синаптической функции.
Существует четыре основных типа глиальных клеток в ЦНС — астроциты, олигодендроциты, микроглия и эпендимальные клетки. Есть также два типа глиальных клеток в PNS — клетки Шванна и спутниковые клетки.
Астроциты
«Astro» означает «звезда», а «cyte» означает клетку. Астроциты названы так потому, что они имеют форму звезды. Они являются наиболее распространенными глиальными клетками и имеют следующие важные функции:
Они действуют как «клей», удерживая нейроны вместе в правильном положении.
Они служат подмостками для направления нейронов по назначению во время развития мозга у плода.
Они заставляют мелкие кровеносные сосуды головного мозга меняться и устанавливать гематоэнцефалический барьер.
Они помогают в восстановлении черепно-мозговых травм и формировании нервной рубцовой ткани.
Они играют роль в нейротрансмиттерной деятельности, останавливая действия некоторых химических посланников, поглощая химические вещества.Они также разлагают эти поглощенные химические вещества и превращают их в сырье, которое используется для производства большего количества этих нейротрансмиттеров.
Они поглощают избыточные ионы калия из мозговой жидкости, чтобы помочь стабилизировать соотношение между ионами натрия и калия
Они улучшают формирование и функционирование синапсов, поддерживая связь друг с другом и с нейронами.
Олигодендроциты
Олигодендроциты образуют оболочки вокруг аксонов ЦНС, которые служат изоляцией.Эти оболочки сделаны из миелина, который представляет собой белый материал, который позволяет проводить электрические импульсы.
Microglia
Микроглия действует как клетки иммунной защиты ЦНС. Они сделаны из тех же тканей, что и моноциты, которые представляют собой тип белых кровяных клеток, которые покидают кровь и создают передовую защиту от вторжения организмов по всему телу.
эпендимных клеток
Эпендимальные клетки выравнивают внутренние полости ЦНС.Эпендимальные клетки, которые выстилают полости мозга, также способствуют образованию спинномозговой жидкости (CSF). Эти клетки имеют похожие на хвосты выступы, называемые ресничками. Биение этих ресничек способствует притоку CSF через полости мозга. Эпендимальные клетки также действуют как стволовые клетки в головном мозге и могут образовывать другие глиальные клетки и новые нейроны, которые вырабатываются только в определенном месте головного мозга. Нейроны в большей части мозга считаются незаменимыми.
Schwann Cells
Шванновские клетки неоднократно наматываются вокруг нервных волокон в периферической нервной системе, создавая миелиновую оболочку, похожую на мембрану, продуцируемую олигодендроцитами в ЦНС.Они также играют роль в регенерации поврежденных волокон.
спутниковых ячеек
Сателлитные клетки окружают клеточные тела нейронов в ганглиях ПНС. Их функция еще не была правильно определена.
Записаться на прием к врачу онлайн
Найдите и мгновенно закажите свое следующее медицинское посещение с HealthEngine
Найти практикующих врачей
синапсов
Синапс обычно включает в себя соединение между окончанием аксона одного нейрона, известного как пресинаптический нейрон, и дендритами или клеточным телом второго нейрона, известного как постсинаптический нейрон.Реже происходит соединение аксон-аксон или дендрит-дендрит. По оценкам, некоторые нейроны в ЦНС получают до 100 000 синаптических входов!
Как выглядит синапс?
Аксонный терминал пресинаптического нейрона передает электрические сигналы, называемые потенциалами действия, к синапсу. Конец терминального аксона имеет небольшое вздутие, известное как синаптическая ручка. Это где химические мессенджеры, называемые нейротрансмиттеры, создаются и обрабатываются.Синаптическая ручка пресинаптического нейрона расположена рядом с постсинаптическим нейроном. Пространство между двумя нейронами называется синаптической расщелиной и слишком велико, чтобы позволить току проходить непосредственно от одной клетки к другой, предотвращая перенос потенциалов действия между нейронами.
Синапсы работают только в одном направлении. Пресинаптические нейроны влияют на напряжение клеточной мембраны (известный как потенциал клеточной мембраны) постсинаптических нейронов, но постсинаптические нейроны не могут напрямую влиять на потенциалы мембраны пресинаптических нейронов.
Что происходит в синапсе?
Электрический сигнал (потенциал действия) инициируется и передается на конец аксона пресинаптического нейрона. Это стимулирует открытие регулируемых по напряжению ионно-кальциевых каналов в синаптической ручке.
Концентрация ионов кальция снаружи нейрона становится намного выше, чем внутри, поэтому ионы кальция попадают в синаптическую ручку через открытые кальциевые каналы.
Повышенная концентрация ионов кальция внутри нейрона вызывает высвобождение нейротрансмиттера из синаптической щели.
Нейротрансмиттер движется через синаптическую щель и связывается с рецепторами постсинаптического нейрона.
Связывание нейротрансмиттера с его рецептором вызывает открытие химически регулируемых ионных каналов на постсинаптическом нейроне, позволяя различным ионам входить или выходить из постсинаптического нейрона.
возбуждающих синапсов
Возбуждающий синапс — это тот, в котором постсинаптический нейрон становится более возбудимым в результате синаптических событий.В таком синапсе нейротрансмиттер связывается со своим рецептором на постсинаптическом нейроне. Это приводит к тому, что несколько ионов калия выходят из клетки, а многие ионы натрия попадают в клетку. Ионы калия и натрия несут один положительный заряд, поэтому общий эффект заключается в том, что внутренняя часть клеточной мембраны становится немного более положительной, что облегчает выявление потенциалов действия по сравнению с тем, когда клетка находится в покое. Это изменение мембранного напряжения в возбуждающем синапсе называется возбуждающим постсинаптическим потенциалом (EPSP).
Ингибирующие синапсы
Ингибирующий синапс — это тот, в котором постсинаптический нейрон становится менее возбудимым в результате синаптических событий. В таком синапсе нейротрансмиттер связывается со своим рецептором на постсинаптическом нейроне. Это приводит к тому, что ионы калия покидают клетку, а ионы хлора попадают в клетку. Ионы калия несут положительный заряд, в то время как ионы хлорида несут отрицательный заряд, поэтому общий эффект заключается в том, что внутренняя часть клеточной мембраны становится немного более отрицательной, что затрудняет выявление потенциалов действия по сравнению с тем, когда клетка находится в покое.Это изменение мембранного напряжения в тормозном синапсе называется ингибирующим постсинаптическим потенциалом (IPSP).
Что такое центральная нервная система (ЦНС)?
Центральная нервная система является частью общей нервной системы организма. Он состоит из головного и спинного мозга, которые расположены внутри и защищены черепом и позвоночником соответственно. Другая часть нервной системы называется периферической нервной системой (ПНС). Это состоит из всех частей нервной системы, которые не являются частью ЦНС.
Взаимодействие между центральной и периферической нервной системой
Периферическая нервная система (ПНС) состоит из нервов и ганглиев (скоплений нервных клеток). PNS и ЦНС работают вместе, чтобы передавать информацию между мозгом и остальным телом. Нервы выходят из ЦНС через череп и позвоночный столб, используя PNS для передачи информации остальной части тела.
PNS состоит из двух подразделений — сенсорного и моторного. Сенсорное деление переносит сигналы со всего тела обратно в ЦНС для декодирования, в то время как моторное деление переносит сигналы от ЦНС к клеткам по всему телу для осуществления реакции организма на эту информацию.
Части ЦНС
Существует шесть основных частей ЦНС. Это:
Спинной мозг
Медулла
Pons и мозжечок (которые вместе с продолговатым мозгом образуют ствол мозга)
Средний мозг
промежуточный мозг
полушарие головного мозга
Последние 5 компонентов ЦНС, упомянутых выше, являются частью мозга.
Серое вещество и белое вещество
В этих шести подразделениях есть другие субрегионы.Они делятся в зависимости от того, из каких структур они в основном состоят. Один регион называется серым веществом. Серое вещество в основном состоит из клеточных тел и дендритов. Это называется серым веществом, потому что оно имеет серый вид в свежем материале. Другая область называется белым веществом и имеет белый цвет в свежих тканях. Белое вещество в основном состоит из аксонов, которые придают ему белый цвет благодаря мембране вокруг аксонов, известной как миелиновая оболочка.
Спинной мозг
Спинной мозг играет важную роль в управлении мышцами конечностей и туловища, а также функциями внутренних органов тела.Он также обрабатывает информацию из этих структур и отправляет информацию в мозг и из мозга.
Спинной мозг делится на множество сегментов. Он также содержит пару корней, называемых спинным и вентральным корнями. Эти корни смешиваются со спинномозговыми нервами и содержат сенсорные и моторные аксоны, которые являются частью PNS. Аксоны и спинномозговые нервы работают вместе для передачи информации между мышцами и органами тела и спинным мозгом.
Мозговой ствол
Ствол мозга состоит из продолговатого мозга, моста и мозжечка.Имеет следующие функции:
Получать входящую информацию от структур в черепе.
Передача информации между спинным мозгом и верхними отделами головного мозга.
Соедините действия различных частей ствола мозга, чтобы регулировать уровни стимуляции.
Медулла: Медулла расположена чуть выше спинного мозга. Он содержит структуры, известные как пирамиды, которые несут сигналы от головного мозга к спинному мозгу. Это стимулирует скелетные мышцы в теле, которые обычно являются мышцами, используемыми для создания движения.Медулла также получает информацию от спинного мозга и других частей головного мозга и передает ее в мозжечок.
Части продолговатого мозга также получают информацию о вкусовых рецепторах, глотке, а также о грудной и брюшной полостях. Структуры ячейки, которые получают эту информацию, имеют несколько функций, в том числе:
Управление частотой сердечных сокращений и частотой сердечных сокращений
Контроль артериального давления
Как быстро и тяжело дышать
Медулла также играет важную роль в речи, глотании, кашле / чихании, рвоте, потоотделении, слюноотделении, а также в движениях языка и головы.
Pons и мозжечок: Pons — это выпуклость в передней части ствола мозга, в то время как мозжечок расположен под головным мозгом. Pons передает информацию от головного мозга к мозжечку, а также участвует во сне, слухе, равновесии, ощущении / выражении лица, дыхании и глотании. Мозжечок играет важную роль в координации мышц, эмоций и когнитивных процессов, таких как суждение.
Средний мозг
Средний мозг соединяет задний мозг и передний мозг друг с другом.Он разделен на разные регионы:
Церебральные цветоносы
Тегментум
черная субстанция
Центральное серое вещество
Tectum
Medial lemniscus
промежуточный мозг
Промежуточный мозг состоит из двух компонентов, называемых таламус и гипоталамус.
Таламус: Таламус играет важную роль в передаче информации в полушария головного мозга. В свою очередь, он получает информацию из областей головного мозга.Сигналы со всего тела также отправляются в таламус, который направляет эту информацию в головной мозг для обработки.
Таламус тесно связан с системой, ответственной за эмоции и память — лимбической системой. Движения глаз, вкус, обоняние, слух и баланс также связаны с таламусом.
Гипоталамус: Гипоталамус является основным центром контроля вегетативной нервной системы, поэтому он играет важную роль в обеспечении бесперебойной работы всех систем организма.Он также участвует в выбросе гормонов из гипофиза. Гипоталамус участвует во многих функциях организма, включая следующие:
Секреция гормонов
Автономные эффекты (действует как система управления для организма)
Регулирование температуры тела
Определение потребления пищи и воды (что вызывает чувство голода или жажды)
Сон и бодрствование
Память
Эмоции и поведение
Полушария головного мозга
Полушария головного мозга состоят из четырех основных частей:
Кора головного мозга
Базальные ганглии
Гиппокамп
Амидала
Кора головного мозга: Кора головного мозга расположена на поверхности полушарий головного мозга.Это очень извилистый и сложенный. Это позволяет большую площадь поверхности вписаться в ограниченное пространство черепа. Кора головного мозга делится на четыре доли, называемые лобной долей (передняя доля), теменной долей (между передней и задней долями), затылочной долей (задняя доля) и височной долей (боковые доли).
Базальные ганглии: Базальные ганглии представляют собой наборы клеток, которые расположены глубоко внутри мозга и играют важную роль во многих высших функциях мозга. Одной из функций, в которой они играют важную роль, является контроль движения.
При болезни Паркинсона повреждены базальные ганглии. Пациенты с болезнью Паркинсона испытывают тремор и, как следствие, замедление движения. Базальные ганглии также влияют на другие аспекты поведения, такие как познание и эмоции.
Гиппокамп: Гиппокамп играет важную роль в формировании воспоминаний. Это также часть лимбической системы, которая влияет на мысли и настроение.
Амидала: Амидала координирует выделение гормонов и действия вегетативной нервной системы.Он также является частью лимбической системы и играет роль в эмоциях.
Менингеальные слои
Менингеальные слои иногда называют менингесами. Это три отдельных слоя, которые заключают мозг и спинной мозг. Их роль в основном заключается в защите мозга и циркуляции крови в мозг и из мозга. Три слоя:
Dura mater
арахноидальный матер
Pia mater
Твердая мозговая оболочка: Твердая мозговая оболочка является самым внешним из менингеальных слоев.Это самая толстая мембрана. Твердая мозговая оболочка вокруг полушарий головного мозга и ствола мозга фактически состоит из двух слоев. Внешний из этих слоев прикреплен к внутренней части черепа.
Арахноидная ткань: арахноидальная ткань — средний менингеальный слой. Он лежит рядом с твердой мозговой оболочкой, но не привязан к нему. Пространство, существующее между двумя слоями, известно как субдуральное пространство. Разрыв кровеносного сосуда в твердой мозговой оболочке может вызвать кровотечение и образование кровяного сгустка в этом субдуральном пространстве, что приводит к субдуральной гематоме.Это опасно, потому что сгусток крови может раздвинуть паутинный слой и слои твердой мозговой оболочки, сжимая ткани мозга.
Пиа матер: Пиа матер — самый внутренний менингеальный слой, прилипающий к головному и спинному мозгу. Это тонкий слой, отделенный от паутинной оболочки пространством, известным как субарахноидальное пространство. Пространство заполнено спинномозговой жидкостью (CSF) и содержит вены и артерии, покрывающие поверхность ЦНС.
Спинномозговая жидкость (CSF)
Цереброспинальная жидкость (CSF) омывает внутреннюю часть мозга через сеть полостей в ЦНС, известную как желудочковая система.CSF имеет следующие функции:
Плавучесть. Мозг не тонет и не плавает в CSF, но вместо этого остается в нем подвешенным, потому что эти два компонента имеют очень похожие плотности. Это позволяет мозгу расти до достижимого размера без ущерба для его собственного веса. Если бы мозгу давали отдохнуть на полу черепа, давление от его собственного веса убило бы нервную ткань.
Защита. CSF защищает мозг от удара по внутренней части черепа, когда голова трясется.Тем не менее, существует предел этой защиты, так как сильный толчок все еще может привести к повреждению мозга при ударе или срезе по полу черепа.
Химическая стабильность. CSF попадает в кровоток. Это обеспечивает способ удаления отходов из ЦНС, а также позволяет поддерживать оптимальную химическую среду. Незначительные изменения в его составе могут вызвать сбои в работе нервной системы. Например, если CSF слишком простой (недостаточно кислый), это может привести к головокружению и обмороку.
Как развивается ЦНС?
Эмбрион человека состоит из трех основных клеточных слоев, известных как эктодерма, мезодерма и энтодерма. ЦНС развивается из специализированной области эктодермы, называемой нервной пластинкой. Процесс, посредством которого нервная пластинка начинает формировать нервную систему, называется нейральной индукцией.
Нервная пластинка лежит вдоль средней линии эмбриона. Отступ по средней линии формируется и углубляется вдоль нервной пластинки, образуя бороздку, известную как нервная борозда.Затем эта канавка закрывается, образуя полую трубку, известную как нервная трубка. Затем присутствуют все основные компоненты ЦНС, включая спинной мозг и ствол мозга.
Что происходит с ЦНС с возрастом?
Функционирование нервной системы изменяется от детства к старости, достигая своего пика развития в возрасте около 30 лет. Различные аспекты функции мозга, как правило, затрагиваются в разных возрастах. Например, словарный запас и использование слов начинают снижаться в возрасте около 70 лет, тогда как способность обрабатывать информацию может сохраняться до 80 лет, если нет неврологических расстройств.
По мере старения общее количество нервных клеток начинает уменьшаться. Мозг обычно весит на 56% меньше в возрасте 75 лет, чем в возрасте 30 лет из-за этого уменьшения клеток мозга. Общая функция мозга также замедляется из-за нескольких факторов. К ним относятся менее эффективные синапсы и замедление передачи электрических сигналов между нейронами.
Занятия умственной и физической активностью (например, физические упражнения) могут помочь замедлить снижение работы мозга, особенно в области памяти.И наоборот, употребление 2 или более стандартных алкогольных напитков в день может ускорить снижение активности мозга.
Однако пожилой возраст не влияет на все функции ЦНС одинаково. Хотя такие навыки, как координация движений, интеллектуальные функции и кратковременная память, снижаются, языковые навыки и долговременная память могут сохраняться при отсутствии какой-либо неврологической патологии. Пожилые люди часто запоминают вещи в далеком прошлом лучше, чем недавние события.
Как материнские факторы влияют на развитие мозга во время беременности?
Алкоголь
Алкогольный синдром у плода (FAS) и другие врожденные аномалии часто связаны с воздействием алкоголя.ФАС является одной из наиболее частых причин негенетической умственной отсталости. Особенности FAS включают в себя:
Лицевые аномалии, включая небольшие глазные отверстия, уплощенные скулы, вдавленный носовой мост и недоразвитую бороздку между носом и верхней губой
Задержка роста, приводящая к низкому весу при рождении
Нарушения функции мозга, от умеренных трудностей в обучении до тяжелой умственной отсталости
Дефекты зрения и слуха
«Безопасного» количества алкоголя, которое беременная женщина может употреблять без риска для своего плода, не существует.Настоятельно рекомендуется, чтобы беременные женщины вообще не употребляли алкоголь.
Наркотики
Героин и метадон. Героин и его заменитель метадон часто принимают вместе с другими токсинами, такими как кокаин, алкоголь или табак. Точная природа этих препаратов на развивающемся мозге недостаточно изучена. Тем не менее, лабораторные исследования показывают, что они могут сильно влиять на развитие мозга, вызывая изменения в клетках мозга в лабораторных условиях.
Кокаин: Как и большинство других токсинов, кокаин связан с повышенным риском преждевременных родов и задержки внутриутробного развития.Воздействие кокаина во время развития было связано с микроцефалией, пороками развития мозга и некоторыми другими дефектами головного мозга. После рождения эффекты кокаина могут включать нарушения сна, трудности с питанием и приступы эпилепсии. Эти симптомы обычно исчезают в течение первого года жизни.
Однако у некоторых детей, подвергшихся воздействию кокаина как плода, возникают длительные неврологические трудности. Их IQ обычно находится в пределах нормального диапазона, но они часто могут испытывать трудности с концентрацией внимания, легко отвлекаются и ведут себя агрессивно или импульсивно.Они также подвергаются повышенному риску развития тревоги или депрессивных расстройств.
Кофеин: кофеин расщепляется быстрее во время беременности, и некоторые исследования на животных показывают, что кофеин сконцентрирован в развивающемся мозге. Кофеин сам по себе, когда его употребляют в малых и средних количествах, по-видимому, не сильно увеличивает риск пороков развития плода.
Курение. Курение матери является основным фактором риска возникновения синдрома внезапной смерти ребенка (СВДС). Это также связано с повышенным риском задержки роста и расстройства поведения (психическое расстройство).Два вещества, обнаруженные в сигаретном дыме, окись углерода и никотин, воздействуют на мозг плода, воздействуя непосредственно на него или вызывая недостаток кислорода.
Материнский диабет
Материнский диабет может быть типа I, типа II или гестационного диабета. Все три увеличивают риск пороков развития головного мозга плода. Однако их можно предотвратить, следуя специальной программе, разработанной для беременных женщин с диабетом, чтобы держать их состояние под контролем. Врачи пациентов обычно консультируют беременных женщин с диабетом по этим программам.
Список литературы
Gressens P, Mesples B, Sahir N, Marret S, Sola A. Факторы окружающей среды и нарушения развития мозга. Semin Neonatol 2001; 6: 185-194.
Martin JH. Нейроанатомия — Текст и атлас. Appletone & Lange: Коннектикут; 1989.
Саладин К.С. Анатомия и физиология — единство формы и функции. 3-е изд. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл; 2004.
Sherwood LS. Физиология человека — от клеток к системам. 5-е изд. Белмонт: Брукс / Коул — Томсон Лирнинг; 2004.
Goldman SA. Эффекты старения. Merck 2007 [цитата 2008, 20 апреля]; Доступно по адресу: http://www.merck.com/mmhe/sec06/ch076/ch076e.html
.
,
Определение синапса от Merriam-Webster
Чтобы сохранить это слово, вам необходимо войти в систему.
syn · apse | \ ˈSi-ˌnaps, sə-ˈnaps \
Определение синапса
(запись 1 из 2)
: точка, в которой нервный импульс переходит от одного нейрона к другому
определение синапса (запись 2 из 2)
Примеры синапса в предложении
Последние примеры в Интернете: существительное Каждый синапс моего мозга настолько перегружен, что не остается возможности думать о мире вокруг.- Кристоф Ниманн, New York Times , «Неожиданное утешение в обучении игре на фортепиано», 20 мая 2020 г. Итак, ни один синапс или нейрон не кодируют память. — Крис Ли, Ars Technica , «Нейроны скрывают свои воспоминания в своих воображаемых колебаниях», 20 октября 2019 г. Это исследование исследует такие разные темы, как синтез белка в дрожжах и образование синапса у эмбриональных плодовых мух.- Мередит Уодман, Наука | AAAS , «Женщины-ученые утверждают, что дискриминация, пренебрежение исследованиями о женщинах в Институте здоровья детей NIH», 2 апреля 2020 г. В 2009 г. Будник и ее коллеги создали первую модель на животных, которая показала, как плодовые мухи используют внеклеточные везикулы для переноса белка под названием Wnt через синапс . — Quanta Magazine , «Ячейки говорят на языке, похожем на вирусы», 2 мая 2018 г. В глубине синапса Исследователи знали, что блуждающий нерв — это один из способов общения кишечника и мозга и адаптивной иммунной системы. другой.- Диана Гитиг, Ars Technica , «Вы мышь, которая не может избавиться от страха? Возможно, проблема в вашем микробиоме», 27 октября 2019 г. Во время этого нарушения некоторые из белков в синапсе , которые помогают получать и интерпретировать эти сигналы сломаны и переработаны. — Келли Сервик, Наука | AAAS , «Кетамин разрушает воспоминания, чтобы помочь любителям крепких напитков сократить», 26 ноября 2019 года. Запуск может также вызвать срабатывание подключенных нейронов, в зависимости от веса синапса между ними.- Quanta Magazine , «По мере того, как машины становятся умнее, доказательства, которые они учатся, как мы», 23 июля 2013 г. Дендритные шипы образуют половину синапса и необходимы для соединения нейронов. — Диана Гитиг, Ars Technica , «Вы мышь, которая не может избавиться от страха? Возможно, проблема в вашем микробиоме», 27 октября 2019 г. Последние примеры в Интернете: глагол Лаборатория его университета в Павии изучает синапсов образование, а также производство коллагена и его возможные последствия в метастазировании рака.- Келли Сервик, Наука | AAAS , «Обновлено: лаборатории замолкают, поскольку исследователи готовятся к длительным сбоям коронавируса», 16 марта 2020 г.
Эти примеры предложений автоматически выбираются из различных источников новостей в Интернете, чтобы отразить текущее использование слова «синапс». Взгляды, выраженные в примерах, не отражают мнение Merriam-Webster или его редакторов. Отправьте нам отзыв.
См. Больше
Первое известное использование синапса
Существительное
1899, в значении, определенном выше
Глагол
1910, в значении, определенном в смысле 1
История и этимология для синапса
Существительное
Новая латынь synapsis , от греческого, соединение, от synaptein до скрепления, от syn- + гаптейна до до скрепления
Подробнее о синапсе
Цитировать эту запись
«Synapse. Merriam-Webster.com Dictionary , Merriam-Webster, https://www.merriam-webster.com/dictionary/synapse. Получено 20 июля 2020 года.
MLA Chicago APA Merriam-Webster
Дополнительные определения для синапса
syn · apse | \ ˈSi-ˌnaps \
Дети Определение синапса
: точка, в которой нервный импульс переходит от одной нервной клетки к другой
syn · apse | \ Insin-ˌaps также sə-apsaps, в основном британцы īsī-ˌnaps \
Медицинское определение синапса
(Entry 1 of 2)
1 : место, где нервный импульс один нейрон к другому
Медицинское определение синапса (Запись 2 из 2)
: , чтобы сформировать синапс или объединиться в синапсис
Комментарии к синапс
Что заставило вас искать синапс ? Пожалуйста, сообщите нам, где вы читали или слышали это (включая цитату, если это возможно).
No related posts.