Elektriske synapser: hvordan de er og hvordan de fungerer i nervesystemet

Hovedkarakteristikken til nervesystemet vårt er dets evne til å overføre informasjon fra en celle til en annen. Denne intercellulære kommunikasjonen skjer på flere måter, og en av dem er gjennom elektriske synapser, små spalter som tillater passasje av elektrisk strøm.

Selv om denne typen synapse er mer typisk for virvelløse dyr og lavere virveldyr, har den også blitt observert i noen områder av pattedyrets nervesystem, inkludert mennesker.

De siste årene har elektriske synapser mistet fremtredenen til fordel for flere og komplekse kjemiske synapser. I denne artikkelen skal vi se hvordan disse elektriske synapsene er og hva som kjennetegner dem.

• Relatert artikkel: "Hva er det synaptiske gapet og hvordan fungerer det?"

Hva er elektriske synapser?

Overføringen av informasjon mellom nevroner skjer på nivået av et spesialisert kryss kjent som en synapse. I dette synaptiske rommet kommuniserer nevroner og bruker hovedsakelig to veier: synapsen kjemi, når overføring av informasjon skjer ved å frigjøre stoffer eller nevrotransmittere, og elektrisk.

I elektriske synapser er membranene til pre- og postsynaptiske nevroner forbundet med et gap junction, eller gap junction. gjennom hvilken elektrisk strøm flyter fra en celle til en annen og direkte.

Disse gap-junction-kanalene har lav motstand (eller høy konduktans), det vil si passasje av elektrisk strøm, enten ioner positivt eller negativt ladet, flyter det fra det presynaptiske til det postsynaptiske nevronet, og genererer enten depolarisering eller en hyperpolarisering.

hyperpolarisering og depolarisering

I hvile har et nevron et hvilepotensial (potensial over membranen) på -60 til -70 millivolt. Dette innebærer det innsiden av cellen er negativt ladet i forhold til utsiden.

I en elektrisk synapse oppstår en hyperpolarisering når membranpotensialet blir mer negativt på et bestemt punkt av den nevronale membranen, mens depolarisering skjer når membranpotensialet blir mindre negativt (eller mer positiv).

Begge hyperpolarisering slik som depolarisering oppstår når ionekanaler (proteiner som tillater passasje av spesifikke ioner gjennom cellemembran) av membranen åpnes eller lukkes, noe som endrer evnen til visse typer ioner til å komme inn i eller forlate cellen. celle.

• Du kan være interessert i: "Handlingspotensial: hva er det og hva er dets faser?"

Forskjeller med kjemiske synapser

Fra et funksjonelt synspunkt, kommunikasjon mellom nevroner på tvers av elektriske synapser skiller seg vesentlig fra det som skjer ved kjemiske synapser. Hovedforskjellen er hastighet: i sistnevnte er det en synaptisk forsinkelse fra når aksjonspotensialet når presynaptisk terminal til nevrotransmitteren frigjøres, mens ved elektriske synapser er forsinkelsen praktisk talt ikke-eksisterende.

Denne intercellulære kommunikasjonen med så høy hastighet muliggjør samtidig funksjonell kobling (en synkronisering) av nettverk av nevroner som er koblet sammen med elektriske synapser.

En annen forskjell mellom elektriske og kjemiske synapser ligger i deres regulering.. Sistnevnte må følge en kompleks flertrinnsprosess, underlagt en rekke sjekkpunkter, som til slutt fører til frigjøring og binding av nevrotransmitteren til reseptoren. Alt dette står i kontrast til enkelheten til elektriske synapser, der intercellulære kanaler tillater toveis flyt av ioner og små molekyler i nesten alle situasjoner.

Fordeler med elektriske synapser vs kjemiske synapser

elektriske synapser er de vanligste hos mindre komplekse virveldyr og i enkelte områder av hjernen til pattedyr. De er raskere enn kjemiske synapser, men mindre plast. Imidlertid har denne typen synapser flere svært bemerkelsesverdige fordeler:

Toveis

elektrisk synapse har en toveis overføring av aksjonspotensialer. Kjemi kan imidlertid bare kommunisere på én måte.

koordineringsevne

Synkronisering av neuronal aktivitet genereres i elektriske synapser, hva som gjør at nerveceller kan koordinere seg med hverandre.

Hastighet

Når det gjelder hastigheten på kommunikasjonen, er den raskere i elektriske synapser, på grunn av at aksjonspotensialer reise gjennom ionekanalen uten å måtte frigjøre noen kjemikalier.

Ulemper

Elektriske synapser har også ulemper fremfor kjemiske synapser. Hovedsakelig at de ikke kan konvertere et eksitatorisk signal fra ett nevron til et hemmende signal i et annet. Det vil si at de mangler fleksibiliteten, allsidigheten og evnen til å modulere signaler som deres kjemiske motparter har.

• Du kan være interessert i: "Synapse: hva de er, typer og funksjoner"

Egenskaper til denne typen synapser

De fleste av de intercellulære kanalene som danner elektriske synapser er spenningsavhengige; det vil si at dens konduktans (eller omvendt motstanden mot passasje av elektrisk strøm) varierer som funksjon av potensialforskjellen på begge sider av membranene som danner krysset.

I noen fagforeninger, faktisk, denne kanalspenningsfølsomheten gjør at depolariserende strømmer kan ledes i bare én retning (det som er kjent som å rette opp elektriske synapser).

Det hender også at de fleste kommunikasjonskanalene er stengt som svar på reduksjonen i intracellulær pH ​​eller på grunn av en økning av cytoplasmatisk kalsium (i cytoplasmaet mange av de metabolske prosessene i celle).

Det har blitt antydet at disse egenskapene har en beskyttende rolle ved å fremskaffe frakobling av skadede celler av andre celler, siden i For det første er det betydelige økninger i kalsium- og cytoplasmatiske protoner som kan påvirke tilstøtende celler hvis de krysser kanalene. kommunikatører.

nevrale tilkoblinger

Tallrike undersøkelser har vært i stand til å bekrefte at nevroner ikke er anarkisk forbundet med hverandre, men at relasjonene mellom forskjellige nervesentre følge retningslinjer som overskrider en bestemt dyreart, som er karakteristisk for dyregruppen.

Denne forbindelsen mellom forskjellige nervesentre oppstår under embryonal utvikling og blir perfeksjonert når den vokser og utvikler seg. De grunnleggende ledningene hos de forskjellige virveldyrene viser en generell likhet, en refleksjon av genuttrykksmønstre arvet fra felles forfedre.

Under differensieringen av et nevron vokser dets akson styrt av de kjemiske egenskapene til strukturene som dannes. den finner i sin vei, og disse tjener som en referanse for å vite hvordan den skal posisjonere seg og plassere seg i det nevrale nettverket.

Studier av nevronal tilkobling har også vist at det vanligvis er en forutsigbar samsvar mellom posisjonen til nevroner i sentrum av opprinnelsen og dets aksoner i sentrum av destinasjonen, og er i stand til å etablere nøyaktige topografiske kart over forbindelsen mellom begge soner.

Bibliografiske referanser:

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