Sähköiset synapsit: miten ne ovat ja miten ne toimivat hermostossa

Hermostomme pääominaisuus on sen kyky siirtää tietoa solusta toiseen. Tämä solujen välinen viestintä tapahtuu useilla tavoilla, ja yksi niistä on läpi sähköiset synapsit, pienet raot, jotka mahdollistavat sähkövirran kulkemisen.

Vaikka tämäntyyppinen synapsi on tyypillisempi selkärangattomille eläimille ja alemmille selkärankaisille, sitä on havaittu myös joillakin nisäkkäiden hermoston alueilla, mukaan lukien ihmiset.

Viime vuosina sähköiset synapsit ovat menettäneet asemansa lukuisten ja monimutkaisempien kemiallisten synapsien hyväksi. Tässä artikkelissa näemme, millaisia ​​nämä sähköiset synapsit ovat ja mikä niille on ominaista.

• Aiheeseen liittyvä artikkeli: "Mikä on synaptinen aukko ja miten se toimii?"

Mitä ovat sähköiset synapsit?

Tiedonsiirto neuronien välillä tapahtuu erikoistuneen risteyksen tasolla, joka tunnetaan synapsina. Tässä synaptisessa tilassa neuronit kommunikoivat ja käyttävät pääasiassa kahta reittiä: synapsia kemia, kun tiedon välitys tapahtuu vapauttamalla aineita tai välittäjäaineita, ja sähkö.

Sähkösynapseissa pre- ja postsynaptisten hermosolujen kalvot yhdistetään aukkoliitoksella tai aukkoliitoksella. jonka kautta sähkövirta kulkee kennosta toiseen ja suoraan.

Näillä rakoliitoskanavilla on pieni resistanssi (tai korkea johtavuus), toisin sanoen sähkövirran kulku, joko ionit positiivisesti tai negatiivisesti varautunut, se virtaa presynaptisesta hermosolusta postsynaptiseen neuroniin aiheuttaen joko depolarisaation tai hyperpolarisaatio.

hyperpolarisaatio ja depolarisaatio

Lepotilassa neuronin lepopotentiaali (potentiaali kalvon poikki) on -60 - -70 millivolttia. Tämä tarkoittaa sitä kennon sisäpuoli on negatiivisesti varautunut ulkoiseen nähden.

Sähköisessä synapsissa hyperpolarisaatio tapahtuu, kun kalvopotentiaali muuttuu negatiivisemmiksi tietyssä pisteessä hermosolujen kalvo, kun taas depolarisaatio tapahtuu, kun kalvopotentiaali muuttuu vähemmän negatiiviseksi (tai enemmän positiivinen).

Molemmat hyperpolarisaatio kuten depolarisaatio tapahtuu, kun ionikanavia (proteiineja, jotka mahdollistavat tiettyjen ionien kulkeutumisen solukalvo) kalvo avautuu tai sulkeutuu, mikä muuttaa tietyntyyppisten ionien kykyä tulla soluun tai poistua siitä. solu.

• Saatat olla kiinnostunut: "Toimintapotentiaali: mikä se on ja mitkä ovat sen vaiheet?"

Erot kemiallisten synapsien kanssa

Toiminnallisesta näkökulmasta katsottuna kommunikaatio hermosolujen välillä sähköisten synapsien kautta eroaa olennaisesti kemiallisissa synapseissa tapahtuvasta kommunikaatiosta. Suurin ero on nopeus: jälkimmäisessä on synaptinen viive siitä, kun toimintapotentiaali saavuttaa presynaptinen terminaali kunnes välittäjäaine vapautuu, kun taas sähköisissä synapseissa viive on käytännössä olematon.

Tämä solujen välinen viestintä näin suurella nopeudella mahdollistaa sähköisten synapsien yhdistämien neuronien verkkojen samanaikaisen toiminnallisen kytkennän (synkronoinnin).

Toinen ero sähköisten ja kemiallisten synapsien välillä on niiden säätely.. Jälkimmäisen on noudatettava monimutkaista monivaiheista prosessia, johon sovelletaan lukuisia tarkistuspisteitä, jotka lopulta johtavat välittäjäaineen vapautumiseen ja sitoutumiseen reseptoriin. Kaikki tämä on ristiriidassa sähköisten synapsien yksinkertaisuuden kanssa, jossa solujen väliset kanavat mahdollistavat ionien ja pienten molekyylien kaksisuuntaisen virtauksen melkein missä tahansa tilanteessa.

Sähköisten synapsien edut vs. kemialliset synapsit

sähköiset synapsit ovat yleisimpiä vähemmän monimutkaisilla selkärankaisilla ja joillakin nisäkkäiden aivojen alueilla. Ne ovat nopeampia kuin kemialliset synapsit, mutta vähemmän muovia. Tämän tyyppisellä synapsilla on kuitenkin useita erittäin merkittäviä etuja:

Kaksisuuntaisuus

sähköinen synapsi on kaksisuuntainen toimintapotentiaalin siirto. Kemia voi kuitenkin kommunikoida vain yhdellä tavalla.

koordinointikykyä

Hermosolujen toiminnan synkronointi syntyy sähköisissä synapseissa, mikä saa hermosolut koordinoitumaan keskenään.

Nopeus

Mitä tulee tiedonsiirtonopeuteen, se on nopeampi sähköisissä synapseissa, johtuen siitä, että toimintapotentiaalit kulkevat ionikanavan läpi ilman, että sinun tarvitsee vapauttaa kemikaaleja.

Haitat

Sähköisillä synapseilla on myös haittoja kemiallisiin synapseihin verrattuna. Pääasiassa se, että ne eivät voi muuntaa virityssignaalia yhdestä neuronista estäväksi signaaliksi toisessa. Toisin sanoen heiltä puuttuu joustavuus, monipuolisuus ja kyky moduloida signaaleja, joita niiden kemiallisilla vastineilla on.

• Saatat olla kiinnostunut: "Synapsi: mitä ne ovat, tyypit ja toiminnot"

Tämän tyyppisen synapsin ominaisuudet

Suurin osa solujen välisistä kanavista, jotka muodostavat sähköisiä synapseja ovat jännitteestä riippuvaisia; eli sen johtavuus (tai päinvastoin sen vastus sähkövirran läpikulkua vastaan) vaihtelee potentiaalieron funktiona liitoksen muodostavien kalvojen molemmilla puolilla.

Joissakin liitoissa itse asiassa tämä kanavan jänniteherkkyys mahdollistaa depolarisoivien virtojen johtamisen vain yhteen suuntaan (mitä kutsutaan sähköisten synapsien oikaisemiseksi).

Tapahtuu myös, että suurin osa viestintäkanavista suljetaan vasteena solunsisäisen pH: n laskulle tai sytoplasman kalsiumin nousun vuoksi (sytoplasmassa monet aineenvaihduntaprosessit solu).

On ehdotettu, että näillä ominaisuuksilla on suojaava rooli, koska ne saavat muut solut irrottamaan vaurioituneita soluja, koska Ensinnäkin kalsiumin ja sytoplasmisten protonien määrä lisääntyy merkittävästi, mikä voi vaikuttaa vierekkäisiin soluihin, jos ne ylittävät kanavat. kommunikaattorit.

hermoston yhteys

Lukuisat tutkimukset ovat pystyneet varmistamaan, että hermosolut eivät ole anarkkisesti yhteydessä toisiinsa, vaan eri hermokeskusten väliset suhteet noudattaa ohjeita, jotka ylittävät tietylle eläinryhmälle ominaisen eläinlajin.

Tämä eri hermokeskusten välinen yhteys syntyy alkion kehityksen aikana, ja se on täydellistynyt sen kasvaessa ja kehittyessä. Eri selkärankaisten eläinten perusjohdot ovat yleisesti samankaltaisia, heijastus geenien ilmentymismalleista peritty yhteisiltä esi-isiltä.

Neuronin erilaistumisen aikana sen aksoni kasvaa muodostuvien rakenteiden kemiallisten ominaisuuksien ohjaamana. se löytää polultaan ja nämä toimivat viitteenä osata sijoitella ja sijoittua hermoverkkoon.

Hermosolujen yhteyksiä koskevat tutkimukset ovat myös osoittaneet, että neuronien sijainnin välillä on yleensä ennustettavissa oleva vastaavuus lähtökeskuksessa ja sen aksonien keskellä määränpäässä, pystyen muodostamaan tarkat topografiset kartat molempien välisistä yhteyksistä. vyöhykkeitä.

Bibliografiset viittaukset:

• Waxman, S. (2012). Kliininen neuroanatomia. Padova: Piccin.