Ηλεκτρικές συνάψεις: πώς είναι και πώς λειτουργούν στο νευρικό σύστημα

Το κύριο χαρακτηριστικό του νευρικού μας συστήματος είναι η ικανότητά του να μεταδίδει πληροφορίες από το ένα κύτταρο στο άλλο. Αυτή η διακυτταρική επικοινωνία συμβαίνει με διάφορους τρόπους, και ένας από αυτούς είναι μέσω ηλεκτρικές συνάψεις, μικρές σχισμές που επιτρέπουν τη διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος.

Αν και αυτός ο τύπος σύναψης είναι πιο χαρακτηριστικός για τα ασπόνδυλα ζώα και τα κατώτερα σπονδυλωτά, έχει επίσης παρατηρηθεί σε ορισμένες περιοχές του νευρικού συστήματος των θηλαστικών, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων.

Τα τελευταία χρόνια, οι ηλεκτρικές συνάψεις έχουν χάσει την εξέχουσα θέση υπέρ των πιο πολυάριθμων και πολύπλοκων χημικών συνάψεων. Σε αυτό το άρθρο θα δούμε πώς είναι αυτές οι ηλεκτρικές συνάψεις και τι τις χαρακτηρίζει.

• Σχετικό άρθρο: "Τι είναι το συναπτικό χάσμα και πώς λειτουργεί;"

Τι είναι οι ηλεκτρικές συνάψεις;

Η μεταφορά πληροφοριών μεταξύ νευρώνων γίνεται στο επίπεδο μιας εξειδικευμένης διασταύρωσης γνωστής ως σύναψης. Σε αυτόν τον συναπτικό χώρο, οι νευρώνες επικοινωνούν και χρησιμοποιούν, κυρίως, δύο μονοπάτια: τη σύναψη χημεία, όταν η μετάδοση πληροφοριών γίνεται με απελευθέρωση ουσιών ή νευροδιαβιβαστών, και ηλεκτρικός.

Στις ηλεκτρικές συνάψεις, οι μεμβράνες των προ- και μετασυναπτικών νευρώνων ενώνονται με μια διασταύρωση κενού, ή διασταύρωση κενού. μέσω του οποίου το ηλεκτρικό ρεύμα ρέει από το ένα στοιχείο στο άλλο και άμεσα.

Αυτά τα κανάλια διασταύρωσης κενού έχουν χαμηλή αντίσταση (ή υψηλή αγωγιμότητα), δηλαδή τη διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος, είτε ιόντων θετικά ή αρνητικά φορτισμένο, ρέει από τον προσυναπτικό στον μετασυναπτικό νευρώνα, προκαλώντας είτε εκπόλωση είτε υπερπόλωση.

υπερπόλωση και αποπόλωση

Σε κατάσταση ηρεμίας, ένας νευρώνας έχει δυναμικό ηρεμίας (δυναμικό κατά μήκος της μεμβράνης) από -60 έως -70 millivolt. Αυτό συνεπάγεται ότι το εσωτερικό του κυττάρου είναι αρνητικά φορτισμένο σε σχέση με το εξωτερικό.

Σε μια ηλεκτρική σύναψη, μια υπερπόλωση συμβαίνει όταν το δυναμικό της μεμβράνης γίνεται πιο αρνητικό σε ένα συγκεκριμένο σημείο η νευρωνική μεμβράνη, ενώ η εκπόλωση συμβαίνει όταν το δυναμικό της μεμβράνης γίνεται λιγότερο αρνητικό (ή περισσότερο θετικός).

Και τα δύο υπερπόλωση όπως η εκπόλωση συμβαίνει όταν τα κανάλια ιόντων (πρωτεΐνες που επιτρέπουν τη διέλευση συγκεκριμένων ιόντων μέσω του κυτταρική μεμβράνη) της μεμβράνης ανοίγει ή κλείνει, γεγονός που μεταβάλλει την ικανότητα ορισμένων τύπων ιόντων να εισέρχονται ή να εξέρχονται από το κύτταρο. κύτταρο.

• Μπορεί να σας ενδιαφέρει: "Δυνατότητα δράσης: τι είναι και ποιες οι φάσεις του;"

Διαφορές με τις χημικές συνάψεις

Από λειτουργική άποψη, η επικοινωνία μεταξύ νευρώνων μεταξύ των ηλεκτρικών συνάψεων διαφέρει ουσιαστικά από αυτή που συμβαίνει στις χημικές συνάψεις. Η κύρια διαφορά είναι η ταχύτητα: στην τελευταία, υπάρχει μια συναπτική καθυστέρηση από τη στιγμή που το δυναμικό δράσης φτάνει στο προσυναπτικό τερματικό μέχρι να απελευθερωθεί ο νευροδιαβιβαστής, ενώ στις ηλεκτρικές συνάψεις η καθυστέρηση είναι ουσιαστικά ανύπαρκτος.

Αυτή η διακυτταρική επικοινωνία με τόσο υψηλή ταχύτητα επιτρέπει την ταυτόχρονη λειτουργική σύζευξη (ένα συγχρονισμό) δικτύων νευρώνων που συνδέονται με ηλεκτρικές συνάψεις.

Μια άλλη διαφορά μεταξύ ηλεκτρικών και χημικών συνάψεων έγκειται στη ρύθμισή τους.. Το τελευταίο πρέπει να ακολουθεί μια πολύπλοκη διαδικασία πολλαπλών σταδίων, υπόκειται σε πολυάριθμα σημεία ελέγχου, τα οποία τελικά οδηγούν στην απελευθέρωση και δέσμευση του νευροδιαβιβαστή με τον υποδοχέα. Όλα αυτά έρχονται σε αντίθεση με την απλότητα των ηλεκτρικών συνάψεων, όπου τα μεσοκυττάρια κανάλια επιτρέπουν την αμφίδρομη ροή ιόντων και μικρών μορίων σχεδόν σε οποιαδήποτε κατάσταση.

Πλεονεκτήματα των ηλεκτρικών συνάψεων έναντι των χημικών συνάψεων

ηλεκτρικές συνάψεις είναι τα πιο κοινά σε λιγότερο πολύπλοκα σπονδυλωτά ζώα και σε ορισμένες περιοχές του εγκεφάλου των θηλαστικών. Είναι ταχύτερες από τις χημικές συνάψεις αλλά λιγότερο πλαστικές. Ωστόσο, αυτός ο τύπος συνάψεων έχει πολλά πολύ αξιοσημείωτα πλεονεκτήματα:

Δικατευθυντικότητα

ηλεκτρική σύναψη έχει αμφίδρομη μετάδοση δυναμικών δράσης. Η χημεία, ωστόσο, μπορεί να επικοινωνήσει μόνο με έναν τρόπο.

ικανότητα συντονισμού

Ο συγχρονισμός της νευρωνικής δραστηριότητας δημιουργείται σε ηλεκτρικές συνάψεις, αυτό που κάνει τα νευρικά κύτταρα να μπορούν να συντονιστούν μεταξύ τους.

Ταχύτητα

Όσον αφορά την ταχύτητα επικοινωνίας, είναι ταχύτερη στις ηλεκτρικές συνάψεις, λόγω του ότι τα δυναμικά δράσης ταξιδεύετε μέσω του διαύλου ιόντων χωρίς να χρειάζεται να απελευθερώσετε χημικές ουσίες.

Μειονεκτήματα

Οι ηλεκτρικές συνάψεις έχουν επίσης μειονεκτήματα σε σχέση με τις χημικές συνάψεις. Κυρίως, ότι δεν μπορούν να μετατρέψουν ένα διεγερτικό σήμα από έναν νευρώνα σε ανασταλτικό σήμα σε έναν άλλο. Δηλαδή, δεν έχουν την ευελιξία, την ευελιξία και την ικανότητα να διαμορφώνουν τα σήματα που διαθέτουν οι αντίστοιχοι χημικοί τους.

• Μπορεί να σας ενδιαφέρει: "Synapse: τι είναι, τύποι και λειτουργίες"

Ιδιότητες αυτού του τύπου συνάψεων

Τα περισσότερα από τα μεσοκυττάρια κανάλια που σχηματίζουν ηλεκτρικές συνάψεις εξαρτώνται από την τάση; δηλαδή η αγωγιμότητά του (ή, αντιστρόφως, η αντίστασή του στη διέλευση του ηλεκτρικού ρεύματος) ποικίλλει ως συνάρτηση της διαφοράς δυναμικού και στις δύο πλευρές των μεμβρανών που σχηματίζουν τη διασταύρωση.

Σε ορισμένα σωματεία, μάλιστα, Αυτή η ευαισθησία τάσης καναλιού επιτρέπει τα ρεύματα εκπόλωσης να διεξάγονται μόνο προς μία κατεύθυνση (αυτό που είναι γνωστό ως ανόρθωση ηλεκτρικών συνάψεων).

Συμβαίνει επίσης ότι τα περισσότερα κανάλια επικοινωνίας κλείνουν ως απόκριση στη μείωση του ενδοκυτταρικού pH ή λόγω αύξησης του κυτταροπλασματικού ασβεστίου (στο κυτταρόπλασμα πολλές από τις μεταβολικές διεργασίες του κύτταρο).

Έχει προταθεί ότι αυτές οι ιδιότητες έχουν προστατευτικό ρόλο προμηθεύοντας την αποσύνδεση των τραυματισμένων κυττάρων από άλλα κύτταρα, καθώς στην Πρώτον, υπάρχουν σημαντικές αυξήσεις στο ασβέστιο και στα κυτταροπλασματικά πρωτόνια που θα μπορούσαν να επηρεάσουν τα γειτονικά κύτταρα εάν διέσχιζαν τους διαύλους. επικοινωνιακοί.

νευρωνική συνδεσιμότητα

Πολυάριθμες έρευνες κατόρθωσαν να επαληθεύσουν ότι οι νευρώνες δεν συνδέονται άναρχα μεταξύ τους, αλλά ότι οι σχέσεις μεταξύ των διαφορετικών νευρικών κέντρων ακολουθήστε οδηγίες που υπερβαίνουν ένα συγκεκριμένο είδος ζώου, που είναι χαρακτηριστικό της ζωικής ομάδας.

Αυτή η συνδεσιμότητα μεταξύ διαφορετικών νευρικών κέντρων προέρχεται κατά την εμβρυϊκή ανάπτυξη και τελειοποιείται καθώς μεγαλώνει και αναπτύσσεται. Η βασική καλωδίωση στα διάφορα σπονδυλωτά δείχνει μια γενική ομοιότητα, μια αντανάκλαση των προτύπων γονιδιακής έκφρασης κληρονόμησε από κοινούς προγόνους.

Κατά τη διαφοροποίηση ενός νευρώνα, ο άξονας του μεγαλώνει καθοδηγούμενος από τα χημικά χαρακτηριστικά των δομών που σχηματίζονται. βρίσκει στο πέρασμά του και αυτά χρησιμεύουν ως αναφορά για να ξέρεις πώς να τοποθετηθεί και να τοποθετηθεί μέσα στο νευρωνικό δίκτυο.

Μελέτες για τη συνδεσιμότητα των νευρώνων έχουν επίσης δείξει ότι υπάρχει συνήθως μια προβλέψιμη αντιστοιχία μεταξύ της θέσης των νευρώνων στο κέντρο προέλευσης και αυτό των αξόνων του στο κέντρο προορισμού, έχοντας τη δυνατότητα να δημιουργήσει ακριβείς τοπογραφικούς χάρτες της σύνδεσης μεταξύ των δύο ζώνες.

Βιβλιογραφικές αναφορές:

• Waxman, Σ. (2012). Κλινική νευροανατομία. Πάντοβα: Πικίν.