Elektrilised sünapsid: kuidas need on ja kuidas nad närvisüsteemis töötavad

Meie närvisüsteemi peamine omadus on võime edastada teavet ühest rakust teise. See rakkudevaheline suhtlus toimub mitmel viisil ja üks neist on läbi elektrilised sünapsid, väikesed pilud, mis võimaldavad elektrivoolu läbimist.

Kuigi seda tüüpi sünapsid on tüüpilisemad selgrootutele loomadele ja madalamatele selgroogsetele, on seda täheldatud ka mõnes imetajate närvisüsteemi piirkonnas, sealhulgas inimestel.

Viimastel aastatel on elektrilised sünapsid kaotanud tähtsuse arvukate ja keerukamate keemiliste sünapside kasuks. Selles artiklis näeme, millised need elektrilised sünapsid on ja mis neid iseloomustab.

• Seotud artikkel: "Mis on sünaptiline lõhe ja kuidas see toimib?"

Mis on elektrilised sünapsid?

Teabe edastamine neuronite vahel toimub spetsiaalse ristmiku tasemel, mida nimetatakse sünapsiks. Selles sünaptilises ruumis suhtlevad neuronid ja kasutavad peamiselt kahte rada: sünapsi keemia, kui teabe edastamine toimub ainete või neurotransmitterite vabastamise kaudu, ja elektriline.

Elektrilistes sünapsides on pre- ja postsünaptiliste neuronite membraanid ühendatud vaheühenduse ehk gap junctioniga.

mille kaudu liigub elektrivool ühest rakust teise ja otse.

Nendel vaheühenduskanalitel on madal takistus (või kõrge juhtivus), st elektrivoolu läbimine, kas ioonid positiivselt või negatiivselt laetud, voolab see presünaptilisest neuronist postsünaptilisse neuronisse, tekitades kas depolarisatsiooni või hüperpolarisatsioon.

hüperpolarisatsioon ja depolarisatsioon

Puhkeolekus on neuroni puhkepotentsiaal (potentsiaal läbi membraani) -60 kuni -70 millivolti. See tähendab, et raku sisemus on välise suhtes negatiivselt laetud.

Elektrilises sünapsis tekib hüperpolarisatsioon, kui membraani potentsiaal muutub teatud punktis negatiivsemaks neuronaalne membraan, samas kui depolariseerumine toimub siis, kui membraani potentsiaal muutub vähem negatiivseks (või rohkem positiivne).

Mõlemad hüperpolarisatsioon nagu depolarisatsioon, tekib siis, kui ioonkanalid (valgud, mis võimaldavad spetsiifiliste ioonide läbimist rakumembraan) membraani avanemine või sulgemine, mis muudab teatud tüüpi ioonide võimet rakku siseneda või sealt lahkuda. kamber.

• Teid võivad huvitada: "Tegevuspotentsiaal: mis see on ja millised on selle etapid?"

Erinevused keemiliste sünapsidega

Funktsionaalsest vaatenurgast neuronite vaheline side elektriliste sünapside vahel erineb oluliselt keemiliste sünapside korral toimuvast. Peamine erinevus seisneb kiiruses: viimase puhul on aktsioonipotentsiaali jõudmisest sünaptiline viivitus presünaptiline terminal kuni neurotransmitteri vabanemiseni, samas kui elektriliste sünapside puhul on viivitus praktiliselt olematu.

See nii suure kiirusega rakkudevaheline side võimaldab elektriliste sünapsidega ühendatud neuronite võrkude samaaegset funktsionaalset sidumist (sünkroniseerimist).

Teine erinevus elektriliste ja keemiliste sünapside vahel seisneb nende reguleerimises.. Viimane peab järgima keerulist mitmeastmelist protsessi, mille suhtes kehtivad arvukad kontrollpunktid, mis lõpuks viivad neurotransmitteri vabanemiseni ja seondumiseni retseptoriga. Kõik see vastandub elektriliste sünapside lihtsusele, kus rakkudevahelised kanalid võimaldavad ioonide ja väikeste molekulide kahesuunalist voolu peaaegu igas olukorras.

Elektriliste sünapside eelised võrreldes keemiliste sünapsidega

elektrilised sünapsid on kõige levinumad vähem keeruliste selgroogsetel loomadel ja mõnel imetajate ajupiirkonnal. Need on kiiremad kui keemilised sünapsid, kuid vähem plastilised. Seda tüüpi sünapsil on aga mitmeid väga märkimisväärseid eeliseid:

Kahesuunalisus

elektriline sünaps on aktsioonipotentsiaalide kahesuunaline ülekanne. Keemia saab aga suhelda ainult ühel viisil.

koordineerimisvõimet

Neuronaalse aktiivsuse sünkroniseerimine toimub elektrilistes sünapsides, mis paneb närvirakud omavahel koordineerima.

Kiirus

Kommunikatsiooni kiiruse osas on see kiirem elektrilistes sünapsides, mis on tingitud asjaolust, et aktsioonipotentsiaalid liiguvad läbi ioonikanali, ilma et peaksid vabastama kemikaale.

Puudused

Elektrilistel sünapsidel on keemiliste sünapsidega võrreldes ka puudusi. Peamiselt see, et nad ei saa teisendada ühe neuroni ergastavat signaali teise neuroni inhibeerivaks signaaliks. See tähendab, et neil puudub paindlikkus, mitmekülgsus ja võime moduleerida signaale, mis nende keemilistel kolleegidel on.

• Teid võivad huvitada: "Sünaps: mis need on, tüübid ja funktsioonid"

Seda tüüpi sünapsi omadused

Enamik rakkudevahelisi kanaleid, mis moodustavad elektrilisi sünapse on pingest sõltuvad; see tähendab, et selle juhtivus (või vastupidi, selle takistus elektrivoolu läbimisel) muutub sõltuvalt potentsiaalide erinevusest ristmikku moodustavate membraanide mõlemal küljel.

Mõnes ametiühingus see kanali pingetundlikkus võimaldab depolariseerivaid voolusid juhtida ainult ühes suunas (mida nimetatakse elektriliste sünapside alaldamiseks).

Juhtub ka seda, et enamik sidekanaleid suletakse vastusena rakusisese pH langusele või tsütoplasma kaltsiumi taseme tõusust (tsütoplasmas on palju ainevahetusprotsesse. kamber).

On oletatud, et neil omadustel on kaitsev roll, kuna need ühendavad kahjustatud rakud teiste rakkude poolt lahti, kuna Esiteks suureneb oluliselt kaltsiumi ja tsütoplasmaatiliste prootonite hulk, mis võivad kanaleid ületades mõjutada naaberrakke. suhtlejad.

närviline ühenduvus

Paljud uuringud on suutnud kinnitada, et neuronid ei ole üksteisega anarhiliselt seotud, vaid seosed erinevate närvikeskuste vahel. järgima juhiseid, mis ületavad konkreetse loomaliigi, olles iseloomulikud loomarühmale.

See erinevate närvikeskuste vaheline ühenduvus tekib embrüonaalse arengu käigus ning täiustub selle kasvades ja arenedes. Erinevate selgroogsete loomade põhijuhtmestik on üldiselt sarnane, geeniekspressiooni mustrite peegeldus päritud ühistelt esivanematelt.

Neuronite diferentseerumise ajal kasvab selle akson, juhindudes tekkivate struktuuride keemilistest omadustest. ta leiab oma teelt ja need on viiteallikaks teadmiseks, kuidas end närvivõrgus positsioneerida ja paigutada.

Neuronide ühenduvuse uuringud on samuti näidanud, et neuronite positsioonide vahel on tavaliselt ennustatav vastavus lähtekeskuses ja selle aksonite omas sihtkoha keskpunktis, suutes koostada täpsed topograafilised kaardid mõlema vahelise seose kohta. tsoonid.

Bibliograafilised viited:

• Waxman, S. (2012). Kliiniline neuroanatoomia. Padova: Piccin.