Elektrické synapse: jak jsou a jak fungují v nervovém systému

Hlavní charakteristikou našeho nervového systému je jeho schopnost přenášet informace z jedné buňky do druhé. Tato mezibuněčná komunikace probíhá několika způsoby a jeden z nich je průchozí elektrické synapse, malé štěrbiny, které umožňují průchod elektrického proudu.

Přestože je tento typ synapse typičtější pro bezobratlé živočichy a nižší obratlovce, byl pozorován i v některých oblastech nervového systému savců, včetně člověka.

V posledních letech ztratily elektrické synapse význam ve prospěch četnějších a složitějších chemických synapsí. V tomto článku uvidíme, jaké jsou tyto elektrické synapse a co je charakterizuje.

• Související článek: "Co je synaptická mezera a jak funguje?"

Co jsou elektrické synapse?

K přenosu informací mezi neurony dochází na úrovni specializovaného spojení známého jako synapse. V tomto synaptickém prostoru komunikují neurony a využívají především dvě cesty: synapsi chemie, kdy k přenosu informace dochází uvolňováním látek nebo neurotransmiterů, a elektrický.

V elektrických synapsích jsou membrány pre- a postsynaptických neuronů spojeny mezerovým spojením nebo mezerovým spojením.

kterým proudí elektrický proud z jedné buňky do druhé a přímo.

Tyto mezerové spoje mají nízký odpor (nebo vysokou vodivost), to znamená průchod elektrického proudu, buď iontů kladně nebo záporně nabitý, proudí z presynaptického do postsynaptického neuronu a generuje buď depolarizaci, nebo hyperpolarizace.

hyperpolarizace a depolarizace

V klidu má neuron klidový potenciál (potenciál přes membránu) -60 až -70 milivoltů. To znamená vnitřek článku je záporně nabitý vzhledem k vnějšku.

V elektrické synapsi dochází k hyperpolarizaci, když se membránový potenciál v určitém bodě stává zápornějším neuronální membrána, zatímco k depolarizaci dochází, když se membránový potenciál stane méně negativním (nebo více pozitivní).

Oba hyperpolarizace k depolarizaci dochází, když iontové kanály (proteiny, které umožňují průchod specifických iontů přes buněčná membrána) otevřené nebo uzavřené membrány, což mění schopnost určitých typů iontů vstupovat do buňky nebo ji opouštět. buňka.

• Mohlo by vás zajímat: "Akční potenciál: co to je a jaké jsou jeho fáze?"

Rozdíly s chemickými synapsemi

Z funkčního hlediska komunikace mezi neurony přes elektrické synapse se podstatně liší od komunikace, ke které dochází na chemických synapsích. Hlavním rozdílem je rychlost: v druhém případě existuje synaptické zpoždění od okamžiku, kdy akční potenciál dosáhne hodnoty presynaptického zakončení, dokud se neurotransmiter neuvolní, zatímco u elektrických synapsí je zpoždění prakticky neexistující.

Tato mezibuněčná komunikace při tak vysoké rychlosti umožňuje současnou funkční vazbu (synchronizaci) sítí neuronů, které jsou propojeny elektrickými synapsemi.

Další rozdíl mezi elektrickými a chemickými synapsemi spočívá v jejich regulaci.. Ten musí následovat složitý vícestupňový proces, podléhající četným kontrolním bodům, které nakonec vedou k uvolnění a navázání neurotransmiteru na receptor. To vše kontrastuje s jednoduchostí elektrických synapsí, kde mezibuněčné kanály umožňují obousměrný tok iontů a malých molekul téměř v jakékoli situaci.

Výhody elektrických synapsí vs. chemických synapsí

elektrické synapse jsou nejčastější u méně složitých obratlovců a v některých oblastech mozku savců. Jsou rychlejší než chemické synapse, ale méně plastické. Tento typ synapse má však několik velmi pozoruhodných výhod:

Obousměrnost

elektrická synapse má obousměrný přenos akčních potenciálů. Chemie však může komunikovat pouze jedním způsobem.

koordinační kapacita

Synchronizace neuronální aktivity je generována v elektrických synapsích, díky čemu se nervové buňky mohou vzájemně koordinovat.

Rychlost

Pokud jde o rychlost komunikace, je rychlejší v elektrických synapsích, a to díky akčním potenciálům cestovat iontovým kanálem, aniž by bylo nutné uvolňovat jakékoli chemikálie.

Nevýhody

Elektrické synapse mají také nevýhody oproti chemickým synapsím. Především, že nedokážou převést excitační signál z jednoho neuronu na inhibiční signál druhého. To znamená, že jim chybí flexibilita, všestrannost a schopnost modulovat signály, které mají jejich chemické protějšky.

• Mohlo by vás zajímat: "Synapse: co jsou, typy a funkce"

Vlastnosti tohoto typu synapse

Většina mezibuněčných kanálů tvoří elektrické synapse jsou závislé na napětí; to znamená, že jeho vodivost (nebo naopak jeho odpor vůči průchodu elektrického proudu) se mění jako funkce rozdílu potenciálu na obou stranách membrán, které tvoří přechod.

V některých odborech totiž tato napěťová citlivost kanálu umožňuje vést depolarizační proudy pouze v jednom směru (co je známé jako usměrňující elektrické synapse).

Stává se také, že většina komunikačních kanálů je uzavřena v reakci na pokles intracelulárního pH resp v důsledku zvýšení cytoplazmatického vápníku (mnoho metabolických procesů v cytoplazmě buňka).

Bylo navrženo, že tyto vlastnosti mají ochrannou roli tím, že zajišťují odpojení poškozených buněk jinými buňkami, protože v Za prvé, dochází k významnému zvýšení vápníku a cytoplazmatických protonů, které by mohly ovlivnit sousední buňky, pokud by prošly kanály. komunikátory.

neurální konektivita

Četné výzkumy dokázaly ověřit, že neurony nejsou anarchicky propojeny mezi sebou, ale že vztahy mezi různými nervovými centry dodržovat pokyny, které přesahují konkrétní živočišný druh a jsou charakteristické pro danou skupinu zvířat.

Toto propojení mezi různými nervovými centry vzniká během embryonálního vývoje a je zdokonalováno, jak roste a vyvíjí se. Základní zapojení u různých obratlovců vykazuje obecnou podobnost, odraz vzorců genové exprese zděděné po společných předcích.

Během diferenciace neuronu jeho axon roste řízen chemickými charakteristikami struktur, které se tvoří. nachází ve své cestě a ty slouží jako reference k tomu, abychom věděli, jak se umístit a umístit v neuronové síti.

Studie neuronální konektivity také ukázaly, že obvykle existuje předvídatelná korespondence mezi pozicí neuronů ve středu původu a jeho axonů v centru určení, přičemž je schopen vytvořit přesné topografické mapy spojení mezi oběma zóny.

Bibliografické odkazy:

• Waxman, S. (2012). Klinická neuroanatomie. Padova: Piccin.