Elektriske synapser: hvordan de er, og hvordan de virker i nervesystemet

Det vigtigste kendetegn ved vores nervesystem er dets evne til at overføre information fra en celle til en anden. Denne intercellulære kommunikation foregår på flere måder, og en af ​​dem er igennem elektriske synapser, små spalter, der tillader passage af elektrisk strøm.

Selvom denne type synapse er mere typisk for hvirvelløse dyr og lavere hvirveldyr, er den også blevet observeret i nogle områder af pattedyrets nervesystem, herunder mennesker.

I de senere år har elektriske synapser mistet fremtræden til fordel for flere og komplekse kemiske synapser. I denne artikel vil vi se, hvordan disse elektriske synapser er, og hvad der karakteriserer dem.

• Relateret artikel: "Hvad er det synaptiske hul, og hvordan virker det?"

Hvad er elektriske synapser?

Overførsel af information mellem neuroner sker på niveauet af et specialiseret kryds kendt som en synapse. I dette synaptiske rum kommunikerer neuroner og bruger hovedsageligt to veje: synapsen kemi, når overførsel af information sker ved at frigive stoffer eller neurotransmittere, og den elektriske.

I elektriske synapser er membranerne af præ- og postsynaptiske neuroner forbundet af en gap junction eller gap junction. hvorigennem elektrisk strøm løber fra en celle til en anden og direkte.

Disse gap junction-kanaler har en lav modstand (eller en høj ledningsevne), det vil sige passage af elektrisk strøm, enten ioner positivt eller negativt ladet, strømmer det fra den præsynaptiske til den postsynaptiske neuron og genererer enten depolarisering eller en hyperpolarisering.

hyperpolarisering og depolarisering

I hvile har en neuron et hvilepotentiale (potentiale over membranen) på -60 til -70 millivolt. Dette indebærer det indersiden af ​​cellen er negativt ladet i forhold til ydersiden.

I en elektrisk synapse opstår en hyperpolarisering, når membranpotentialet bliver mere negativt på et bestemt punkt af den neuronale membran, mens depolarisering sker, når membranpotentialet bliver mindre negativt (eller mere positiv).

Både hyperpolarisering såsom depolarisering opstår, når ionkanaler (proteiner, der tillader passage af specifikke ioner gennem cellemembran) af membranen åbnes eller lukkes, hvilket ændrer visse typer ioners evne til at komme ind i eller forlade cellen. celle.

• Du kan være interesseret i: "Handlingspotentiale: hvad er det, og hvad er dets faser?"

Forskelle med kemiske synapser

Fra et funktionelt synspunkt, kommunikation mellem neuroner på tværs af elektriske synapser adskiller sig væsentligt fra den, der sker ved kemiske synapser. Den største forskel er hastigheden: i sidstnævnte er der en synaptisk forsinkelse fra når aktionspotentialet når præsynaptisk terminal indtil neurotransmitteren frigives, hvorimod forsinkelsen ved elektriske synapser er praktisk talt ikke-eksisterende.

Denne intercellulære kommunikation ved så høj en hastighed muliggør samtidig funktionel kobling (en synkronisering) af netværk af neuroner, der er forbundet med elektriske synapser.

En anden forskel mellem elektriske og kemiske synapser ligger i deres regulering.. Sidstnævnte skal følge en kompleks flertrinsproces, underlagt adskillige kontrolpunkter, som i sidste ende fører til frigivelse og binding af neurotransmitteren til receptoren. Alt dette står i kontrast til enkelheden ved elektriske synapser, hvor intercellulære kanaler tillader tovejsstrøm af ioner og små molekyler i næsten enhver situation.

Fordele ved elektriske synapser vs kemiske synapser

elektriske synapser er de mest almindelige hos mindre komplekse hvirveldyr og i nogle områder af hjernen hos pattedyr. De er hurtigere end kemiske synapser, men mindre plastik. Denne type synapse har dog flere meget bemærkelsesværdige fordele:

Tovejs

elektrisk synapse har en tovejs transmission af aktionspotentialer. Kemi kan dog kun kommunikere på én måde.

koordinationskapacitet

Synkronisering af neuronal aktivitet genereres i elektriske synapser, hvad der får nerveceller til at koordinere med hinanden.

Fart

Med hensyn til kommunikationshastigheden er den hurtigere i elektriske synapser, på grund af at aktionspotentialer rejse gennem ionkanalen uden at skulle frigive kemikalier.

Ulemper

Elektriske synapser har også ulemper i forhold til kemiske synapser. Hovedsageligt, at de ikke kan konvertere et excitatorisk signal fra en neuron til et hæmmende signal i en anden. Det vil sige, at de mangler den fleksibilitet, alsidighed og evne til at modulere signaler, som deres kemiske modstykker besidder.

• Du kan være interesseret i: "Synapse: hvad de er, typer og funktioner"

Egenskaber af denne type synapse

De fleste af de intercellulære kanaler, der danner elektriske synapser er spændingsafhængige; det vil sige, at dens ledningsevne (eller omvendt dens modstand mod passage af elektrisk strøm) varierer som funktion af potentialforskellen på begge sider af membranerne, der danner krydset.

I nogle fagforeninger, faktisk, denne kanalspændingsfølsomhed gør det muligt at lede depolariserende strømme i kun én retning (det der er kendt som ensretning af elektriske synapser).

Det sker også, at de fleste af kommunikationskanalerne lukkes som reaktion på faldet i intracellulær pH ​​eller på grund af en forhøjelse af cytoplasmatisk calcium (i cytoplasmaet er mange af de metaboliske processer i celle).

Det er blevet foreslået, at disse egenskaber har en beskyttende rolle ved at skaffe andre cellers afkobling af beskadigede celler, da i For det første er der betydelige stigninger i calcium- og cytoplasmatiske protoner, der kan påvirke tilstødende celler, hvis de krydser kanalerne. kommunikatører.

neurale forbindelse

Talrige undersøgelser har været i stand til at verificere, at neuroner ikke er anarkisk forbundet med hinanden, men at forholdet mellem forskellige nervecentre følge retningslinjer, der overskrider en bestemt dyreart, der er karakteristiske for dyregruppen.

Denne forbindelse mellem forskellige nervecentre opstår under embryonal udvikling og perfektioneres, efterhånden som den vokser og udvikler sig. De grundlæggende ledninger hos de forskellige hvirveldyr viser en generel lighed, en afspejling af genekspressionsmønstre arvet fra fælles forfædre.

Under differentieringen af ​​en neuron vokser dens axon styret af de kemiske karakteristika af de strukturer, der dannes. den finder på sin vej, og disse tjener som en reference til at vide, hvordan man positionerer sig selv og placerer sig selv i det neurale netværk.

Undersøgelser af neuronal forbindelse har også vist, at der normalt er en forudsigelig overensstemmelse mellem neuronernes position i centrum af oprindelsen og dets axoner i centrum af destinationen, at være i stand til at etablere præcise topografiske kort over forbindelsen mellem begge zoner.

Bibliografiske referencer:

• Waxman, S. (2012). Klinisk neuroanatomi. Padova: Piccin.