Synapsy elektryczne: czym są i jak działają w układzie nerwowym

Główną cechą naszego układu nerwowego jest jego zdolność do przekazywania informacji z jednej komórki do drugiej. Ta komunikacja międzykomórkowa odbywa się na kilka sposobów, a jednym z nich jest przejście synapsy elektryczne, małe szczeliny, które umożliwiają przepływ prądu elektrycznego.

Chociaż ten typ synaps jest bardziej typowy dla bezkręgowców i niższych kręgowców, zaobserwowano go również w niektórych obszarach układu nerwowego ssaków, w tym ludzi.

W ostatnich latach synapsy elektryczne straciły na znaczeniu na rzecz liczniejszych i bardziej złożonych synaps chemicznych. W tym artykule zobaczymy, jakie są te synapsy elektryczne i co je charakteryzuje.

• Powiązany artykuł: „Co to jest przerwa synaptyczna i jak działa?"

Co to są synapsy elektryczne?

Przekazywanie informacji między neuronami odbywa się na poziomie wyspecjalizowanego połączenia zwanego synapsą. W tej przestrzeni synaptycznej neurony komunikują się i wykorzystują głównie dwie ścieżki: synapsę chemia, kiedy przekazywanie informacji odbywa się poprzez uwalnianie substancji lub neuroprzekaźników, oraz elektryczny.

W synapsach elektrycznych błony neuronów pre- i postsynaptycznych są połączone złączem szczelinowym lub złączem szczelinowym. przez który prąd elektryczny przepływa z jednej komórki do drugiej i bezpośrednio.

Te kanały połączeń szczelinowych mają niską rezystancję (lub wysoką przewodność), to znaczy przepływ prądu elektrycznego, albo jonów dodatnio lub ujemnie naładowana, przepływa z neuronu presynaptycznego do postsynaptycznego, generując albo depolaryzację, albo hiperpolaryzacja.

hiperpolaryzacja i depolaryzacja

W spoczynku neuron ma potencjał spoczynkowy (potencjał przez błonę) od -60 do -70 miliwoltów. To daje do zrozumienia ze wnętrze komórki jest naładowane ujemnie w stosunku do zewnątrz.

W synapsie elektrycznej hiperpolaryzacja występuje, gdy potencjał błony staje się bardziej ujemny w określonym punkcie błonie neuronu, podczas gdy depolaryzacja występuje, gdy potencjał błony staje się mniej ujemny (lub większy). pozytywny).

Oboje hiperpolaryzacja takie jak depolaryzacja występują, gdy kanały jonowe (białka, które umożliwiają przejście określonych jonów przez błona komórkowa) otwierania lub zamykania błony, co zmienia zdolność pewnych typów jonów do wchodzenia i wychodzenia z komórki. komórka.

• Możesz być zainteresowany: "Potencjał czynnościowy: co to jest i jakie są jego fazy?"

Różnice z synapsami chemicznymi

Z funkcjonalnego punktu widzenia, komunikacja między neuronami w synapsach elektrycznych zasadniczo różni się od tej, która zachodzi w synapsach chemicznych. Główną różnicą jest szybkość: w tym drugim występuje opóźnienie synaptyczne od momentu osiągnięcia potencjału czynnościowego terminala presynaptycznego do momentu uwolnienia neuroprzekaźnika, podczas gdy w synapsach elektrycznych opóźnienie jest praktycznie nie istnieje.

Ta komunikacja międzykomórkowa z tak dużą prędkością umożliwia jednoczesne funkcjonalne sprzężenie (synchronizację) sieci neuronów, które są połączone synapsami elektrycznymi.

Kolejna różnica między synapsami elektrycznymi i chemicznymi polega na ich regulacji.. Ten ostatni musi przejść złożony, wieloetapowy proces, podlegający licznym punktom kontrolnym, które ostatecznie prowadzą do uwolnienia i związania neuroprzekaźnika z receptorem. Wszystko to kontrastuje z prostotą synaps elektrycznych, w których kanały międzykomórkowe umożliwiają dwukierunkowy przepływ jonów i małych cząsteczek w niemal każdej sytuacji.

Zalety synaps elektrycznych w porównaniu z synapsami chemicznymi

synapsy elektryczne występują najczęściej u mniej złożonych kręgowców oraz w niektórych obszarach mózgu ssaków. Są szybsze niż synapsy chemiczne, ale mniej plastyczne. Jednak ten typ synaps ma kilka bardzo znaczących zalet:

Dwukierunkowość

synapsa elektryczna ma dwukierunkową transmisję potencjałów czynnościowych. Chemia może jednak komunikować się tylko w jeden sposób.

zdolność koordynacyjna

Synchronizacja aktywności neuronalnej jest generowana w synapsach elektrycznych, co sprawia, że ​​komórki nerwowe mogą ze sobą koordynować.

Prędkość

Jeśli chodzi o szybkość komunikacji, jest ona szybsza w synapsach elektrycznych, ze względu na potencjały czynnościowe przejść przez kanał jonowy bez uwalniania jakichkolwiek chemikaliów.

Niedogodności

Synapsy elektryczne mają również wady w porównaniu z synapsami chemicznymi. Przede wszystkim dlatego, że nie mogą przekształcić sygnału pobudzającego z jednego neuronu w sygnał hamujący w innym. Oznacza to, że brakuje im elastyczności, wszechstronności i zdolności do modulowania sygnałów, które posiadają ich chemiczne odpowiedniki.

• Możesz być zainteresowany: "Synapsy: czym są, rodzaje i funkcje"

Właściwości tego typu synaps

Większość kanałów międzykomórkowych tworzących synapsy elektryczne są zależne od napięcia; to znaczy, jego przewodnictwo (lub odwrotnie, jego odporność na przepływ prądu elektrycznego) zmienia się w zależności od różnicy potencjałów po obu stronach membran tworzących złącze.

W niektórych związkach faktycznie ta czułość napięciowa kanału umożliwia przewodzenie prądów depolaryzujących tylko w jednym kierunku (co jest znane jako prostowanie synaps elektrycznych).

Zdarza się również, że większość kanałów komunikacyjnych zostaje zamknięta w odpowiedzi na spadek wewnątrzkomórkowego pH lub z powodu podwyższenia cytoplazmatycznego wapnia (w cytoplazmie wiele procesów metabolicznych komórka).

Sugerowano, że te właściwości pełnią rolę ochronną, powodując rozprzęganie uszkodzonych komórek przez inne komórki, ponieważ w Po pierwsze, następuje znaczny wzrost ilości wapnia i protonów cytoplazmatycznych, które mogłyby wpływać na sąsiednie komórki, gdyby przekroczyły kanały. komunikatory.

łączność neuronowa

Liczne badania pozwoliły zweryfikować, że neurony nie są ze sobą anarchicznie połączone, ale że relacje między różnymi ośrodkami nerwowymi postępować zgodnie z wytycznymi wykraczającymi poza określony gatunek zwierząt, charakterystycznymi dla danej grupy zwierząt.

Ta łączność między różnymi ośrodkami nerwowymi powstaje podczas rozwoju embrionalnego i jest doskonalona w miarę wzrostu i rozwoju. Podstawowe okablowanie różnych kręgowców wykazuje ogólne podobieństwo, odbicie wzorców ekspresji genów odziedziczone po wspólnych przodkach.

Podczas różnicowania neuronu jego akson rośnie zgodnie z chemicznymi właściwościami tworzących się struktur. znajduje na swojej ścieżce i służą one jako punkt odniesienia, aby wiedzieć, jak się ustawić i umiejscowić w sieci neuronowej.

Badania połączeń neuronalnych wykazały również, że zwykle istnieje przewidywalna zgodność między pozycją neuronów w centrum pochodzenia i jego aksonów w centrum przeznaczenia, będąc w stanie ustalić dokładne mapy topograficzne połączenia między obydwoma strefy.

Odniesienia bibliograficzne:

• Waxmann, S. (2012). Neuroanatomia kliniczna. Padwa: Piccin.