סינפסות חשמליות: איך הן ואיך הן פועלות במערכת העצבים

המאפיין העיקרי של מערכת העצבים שלנו הוא יכולתה להעביר מידע מתא אחד למשנהו. תקשורת בין-תאית זו מתרחשת בכמה דרכים, ואחת מהן היא דרך סינפסות חשמליות, חריצים קטנים המאפשרים מעבר זרם חשמלי.

למרות שסוג זה של סינפסה אופייני יותר לבעלי חיים חסרי חוליות ולחולייתנים נמוכים יותר, הוא נצפתה גם באזורים מסוימים של מערכת העצבים של היונקים, כולל בני אדם.

בשנים האחרונות הסינפסות החשמליות איבדו את הבולטות לטובת סינפסות כימיות רבות ומורכבות יותר. במאמר זה נראה מה הן הסינפסות החשמליות הללו ומה מאפיין אותן.

• מאמר קשור: "מהו הפער הסינפטי וכיצד הוא פועל?"

מהן סינפסות חשמליות?

העברת המידע בין נוירונים מתרחשת ברמה של צומת מיוחד המכונה סינפסה. במרחב הסינפטי הזה, נוירונים מתקשרים ומשתמשים, בעיקר, בשני מסלולים: הסינפסה כימיה, כאשר העברת מידע מתרחשת על ידי שחרור חומרים או נוירוטרנסמיטורים, וה חַשׁמַלִי.

בסינפסות חשמליות, הממברנות של נוירונים פרה-ופוסט-סינפטיים מצטרפים על ידי צומת מרווח, או צומת מרווח. שדרכו זורם זרם חשמלי מתא אחד למשנהו ובאופן ישיר.

לערוצי צומת הפער הללו יש התנגדות נמוכה (או מוליכות גבוהה), כלומר מעבר של זרם חשמלי, או יונים בעל מטען חיובי או שלילי, הוא זורם מהנוירון הפרה-סינפטי לנוירון הפוסט-סינפטי, ויוצר או דפולריזציה או היפרפולריזציה.

היפרפולריזציה ודפולריזציה

במנוחה, לנוירון יש פוטנציאל מנוחה (פוטנציאל על פני הממברנה) של -60 עד -70 מילי-וולט. זה מרמז על כך פנים התא טעון שלילי ביחס לחוץ.

בסינפסה חשמלית, היפרפולריזציה מתרחשת כאשר פוטנציאל הממברנה הופך שלילי יותר בנקודה מסוימת של הממברנה הנוירונית, בעוד דה-פולריזציה מתרחשת כאשר פוטנציאל הממברנה הופך לפחות שלילי (או יותר חִיוּבִי).

גם ה היפרפולריזציה כגון דה-פולריזציה מתרחשת כאשר תעלות יונים (חלבונים המאפשרים מעבר של יונים ספציפיים דרך קרום התא) של הממברנה נפתח או נסגר, מה שמשנה את היכולת של סוגים מסוימים של יונים להיכנס או לצאת מהתא. תָא.

• אולי יעניין אותך: "פוטנציאל פעולה: מה זה ומה השלבים שלו?"

הבדלים עם סינפסות כימיות

מנקודת מבט פונקציונלית, התקשורת בין נוירונים על פני סינפסות חשמליות שונה באופן מהותי מזו המתרחשת בסינפסות כימיות. ההבדל העיקרי הוא מהירות: באחרון, יש השהייה סינפטית מרגע שפוטנציאל הפעולה מגיע ל- מסוף פרה-סינפטי עד לשחרור הנוירוטרנסמיטר, בעוד שבסינפסות חשמליות ההשהיה היא כמעט לא קיים.

תקשורת בין-תאית זו במהירות כה גבוהה מאפשרת צימוד פונקציונלי סימולטני (סנכרון) של רשתות של נוירונים המקושרות באמצעות סינפסות חשמליות.

הבדל נוסף בין סינפסות חשמליות לכמיות טמון בוויסות שלהן.. זה האחרון חייב לבצע תהליך מורכב רב-שלבי, בכפוף לנקודות ביקורת רבות, אשר בסופו של דבר מובילים לשחרור וקשירה של הנוירוטרנסמיטר לקולטן. כל זה מנוגד לפשטות של סינפסות חשמליות, שבהן תעלות בין-תאיות מאפשרות זרימה דו-כיוונית של יונים ומולקולות קטנות כמעט בכל מצב.

יתרונות סינפסות חשמליות לעומת סינפסות כימיות

סינפסות חשמליות הם הנפוצים ביותר בחיות חוליות פחות מורכבות ובאזורים מסוימים במוח של יונקים. הם מהירים יותר מסינפסות כימיות אבל פחות פלסטיק. עם זאת, לסוג זה של סינפסה יש כמה יתרונות בולטים מאוד:

דו כיווניות

סינפסה חשמלית יש העברה דו כיוונית של פוטנציאל פעולה. כימיה, לעומת זאת, יכולה לתקשר רק דרך אחת.

יכולת תיאום

סנכרון של פעילות עצבית נוצר בסינפסות חשמליות, מה שגורם לתאי עצב לתאם זה עם זה.

מְהִירוּת

לגבי מהירות התקשורת, היא מהירה יותר בסינפסות חשמליות, בשל העובדה שפוטנציאל פעולה לעבור דרך תעלת היונים מבלי לשחרר כימיקלים כלשהם.

חסרונות

לסינפסות חשמליות יש גם חסרונות על פני סינפסות כימיות. בעיקר, שהם לא יכולים להמיר אות מעורר מנוירון אחד לאות מעכב באחר. כלומר, אין להם את הגמישות, הרבגוניות והיכולת לווסת אותות שיש לעמיתיהם הכימיים שלהם.

• אולי יעניין אותך: "סינפסה: מה הם, סוגים ופונקציות"

מאפיינים של סינפסה מסוג זה

רוב התעלות הבין-תאיות היוצרות סינפסות חשמליות תלויים במתח; כלומר, המוליכות שלו (או, להיפך, ההתנגדות שלו למעבר זרם חשמלי) משתנה כפונקציה של הפרש הפוטנציאלים משני צידי הממברנות היוצרות את הצומת.

באיגודים מסוימים, למעשה, רגישות מתח ערוץ זו מאפשרת העברת זרמי דה-פולריזציה בכיוון אחד בלבד (מה שמכונה תיקון סינפסות חשמליות).

קורה גם שרוב ערוצי התקשורת סגורים בתגובה לירידה ב-pH התוך תאי או עקב עלייה בסידן ציטופלזמה (בציטופלזמה רבים מהתהליכים המטבוליים של ה תָא).

הוצע כי לתכונות אלו יש תפקיד מגן על ידי יצירת ניתוק תאים פצועים על ידי תאים אחרים, שכן ב- ראשית, יש עליות משמעותיות בסידן ובפרוטונים ציטופלסמיים שעלולים להשפיע על תאים סמוכים אם הם יחצו את התעלות. מתקשרים.

קישוריות עצבית

חקירות רבות הצליחו לאמת כי נוירונים אינם קשורים זה לזה באופן אנרכי, אלא שהיחסים בין מרכזי עצב שונים פעל לפי הנחיות החורגות מזן בעלי חיים ספציפי, אופייניים לקבוצת בעלי החיים.

קישוריות זו בין מרכזי עצבים שונים מקורה במהלך ההתפתחות העוברית ומשתכללת ככל שהיא גדלה ומתפתחת. החיווט הבסיסי בחיות החוליות השונות מראה דמיון כללי, השתקפות של דפוסי ביטוי גנים בירושה מאבות משותפים.

במהלך ההתמיינות של נוירון, האקסון שלו גדל בהנחיית המאפיינים הכימיים של המבנים שנוצרים. הוא מוצא בדרכו ואלה משמשים התייחסות לדעת כיצד למקם את עצמו ולמקם את עצמו בתוך הרשת העצבית.

מחקרים על קישוריות נוירונים הראו גם שבדרך כלל יש התאמה צפויה בין מיקומם של נוירונים במרכז המוצא ובזה של האקסונים שלו במרכז היעד, היכולת לבסס מפות טופוגרפיות מדויקות של הקשר בין שניהם אזורים.

הפניות ביבליוגרפיות:

• וקסמן, ש. (2012). נוירואנטומיה קלינית. פדובה: פיצ'ין.