Elektrické synapsie: ako sú a ako fungujú v nervovom systéme

Hlavnou charakteristikou nášho nervového systému je jeho schopnosť prenášať informácie z jednej bunky do druhej. Táto medzibunková komunikácia prebieha niekoľkými spôsobmi a jeden z nich je cez elektrické synapsie, malé štrbiny, ktoré umožňujú prechod elektrického prúdu.

Aj keď je tento typ synapsií typickejší pre bezstavovce a nižšie stavovce, bol pozorovaný aj v niektorých oblastiach nervového systému cicavcov, vrátane ľudí.

V posledných rokoch stratili elektrické synapsie význam v prospech početnejších a komplexnejších chemických synapsií. V tomto článku uvidíme, aké sú tieto elektrické synapsie a čo ich charakterizuje.

• Súvisiaci článok: "Čo je synaptická medzera a ako funguje?"

Čo sú elektrické synapsie?

K prenosu informácií medzi neurónmi dochádza na úrovni špecializovaného spojenia známeho ako synapsia. V tomto synaptickom priestore neuróny komunikujú a využívajú najmä dve cesty: synapsiu chémia, kedy k prenosu informácie dochádza uvoľňovaním látok alebo neurotransmiterov a elektrické.

V elektrických synapsiách sú membrány pre- a postsynaptických neurónov spojené medzerovým spojením alebo medzerovým spojením. cez ktorý prúdi elektrický prúd z jednej bunky do druhej a priamo.

Tieto medzerové spojovacie kanály majú nízky odpor (alebo vysokú vodivosť), to znamená prechod elektrického prúdu, buď iónov kladne alebo záporne nabitý, prúdi z presynaptického do postsynaptického neurónu, pričom generuje buď depolarizáciu alebo hyperpolarizácia.

hyperpolarizácia a depolarizácia

V pokoji má neurón pokojový potenciál (potenciál cez membránu) -60 až -70 milivoltov. To znamená vnútro článku je negatívne nabité vzhľadom na vonkajšok.

V elektrickej synapsii nastáva hyperpolarizácia, keď sa membránový potenciál v určitom bode stane negatívnejším neurónovej membrány, zatiaľ čo k depolarizácii dochádza, keď sa membránový potenciál stane menej negatívnym (alebo väčším pozitívne).

Obaja hyperpolarizácia k depolarizácii dochádza, keď iónové kanály (proteíny, ktoré umožňujú prechod špecifických iónov cez bunková membrána) otvorenia alebo zatvorenia membrány, čo mení schopnosť určitých typov iónov vstúpiť do bunky alebo ju opustiť. bunka.

• Mohlo by vás zaujímať: "Akčný potenciál: čo to je a aké sú jeho fázy?"

Rozdiely s chemickými synapsiami

Z funkčného hľadiska komunikácia medzi neurónmi naprieč elektrickými synapsiami sa podstatne líši od komunikácie, ktorá prebieha na chemických synapsiách. Hlavným rozdielom je rýchlosť: v druhom prípade dochádza k synaptickému oneskoreniu od okamihu, keď akčný potenciál dosiahne hodnotu presynaptický terminál, kým sa neurotransmiter neuvoľní, zatiaľ čo pri elektrických synapsiách je oneskorenie virtuálne neexistujúce.

Táto medzibunková komunikácia pri takej vysokej rýchlosti umožňuje súčasné funkčné spojenie (synchronizáciu) sietí neurónov, ktoré sú spojené elektrickými synapsiami.

Ďalší rozdiel medzi elektrickými a chemickými synapsiami spočíva v ich regulácii.. Ten musí nasledovať komplexný viackrokový proces, ktorý podlieha mnohým kontrolným bodom, ktoré nakoniec vedú k uvoľneniu a naviazaniu neurotransmitera na receptor. To všetko kontrastuje s jednoduchosťou elektrických synapsií, kde medzibunkové kanály umožňujú obojsmerný tok iónov a malých molekúl takmer v každej situácii.

Výhody elektrických synapsií oproti chemickým synapsiám

elektrické synapsie sú najčastejšie u menej zložitých stavovcov a v niektorých oblastiach mozgu cicavcov. Sú rýchlejšie ako chemické synapsie, ale menej plastické. Tento typ synapsie má však niekoľko veľmi pozoruhodných výhod:

Obojsmernosť

elektrická synapsia má obojsmerný prenos akčných potenciálov. Chémia však môže komunikovať iba jedným spôsobom.

koordinačná kapacita

Synchronizácia neuronálnej aktivity sa generuje v elektrických synapsiách, vďaka čomu sa nervové bunky môžu navzájom koordinovať.

Rýchlosť

Čo sa týka rýchlosti komunikácie, tá je rýchlejšia v elektrických synapsiách, kvôli akčným potenciálom prechádzajú iónovým kanálom bez toho, aby museli uvoľňovať akékoľvek chemikálie.

Nevýhody

Elektrické synapsie majú oproti chemickým aj nevýhody. Hlavne, že nedokážu premeniť excitačný signál z jedného neurónu na inhibičný signál v druhom. To znamená, že im chýba flexibilita, všestrannosť a schopnosť modulovať signály, ktoré majú ich chemické náprotivky.

• Mohlo by vás zaujímať: "Synapse: čo sú, typy a funkcie"

Vlastnosti tohto typu synapsie

Väčšina medzibunkových kanálov, ktoré tvoria elektrické synapsie sú závislé od napätia; to znamená, že jeho vodivosť (alebo naopak jeho odpor voči prechodu elektrického prúdu) sa mení ako funkcia rozdielu potenciálov na oboch stranách membrán, ktoré tvoria spojenie.

V niektorých odboroch v skutočnosti táto kanálová napäťová citlivosť umožňuje, aby depolarizačné prúdy boli vedené iba jedným smerom (čo je známe ako usmerňovanie elektrických synapsií).

Stáva sa tiež, že väčšina komunikačných kanálov je uzavretá v reakcii na pokles vnútrobunkového pH resp v dôsledku zvýšenia cytoplazmatického vápnika (v cytoplazme mnohých metabolických procesov bunka).

Predpokladá sa, že tieto vlastnosti majú ochrannú úlohu tým, že zabezpečujú odpojenie poškodených buniek inými bunkami, pretože v Po prvé, dochádza k významnému zvýšeniu vápnika a cytoplazmatických protónov, ktoré by mohli ovplyvniť susedné bunky, ak by prešli cez kanály. komunikátorov.

nervová konektivita

Početné výskumy dokázali overiť, že neuróny nie sú navzájom anarchicky spojené, ale že vzťahy medzi rôznymi nervovými centrami dodržiavať pokyny, ktoré presahujú konkrétny živočíšny druh, pričom sú charakteristické pre danú skupinu zvierat.

Toto prepojenie medzi rôznymi nervovými centrami vzniká počas embryonálneho vývoja a zdokonaľuje sa, keď rastie a vyvíja sa. Základné zapojenie u rôznych stavovcov vykazuje všeobecnú podobnosť, odraz vzorcov génovej expresie zdedené po spoločných predkoch.

Počas diferenciácie neurónu rastie jeho axón riadený chemickými charakteristikami štruktúr, ktoré sa tvoria. nachádza vo svojej ceste a tie slúžia ako referencia, aby sme vedeli, ako sa umiestniť a umiestniť v rámci neurónovej siete.

Štúdie neurónovej konektivity tiež ukázali, že medzi pozíciou neurónov je zvyčajne predvídateľná korešpondencia v strede pôvodu a jeho axónov v strede určenia, pričom je schopný vytvoriť presné topografické mapy spojenia medzi oboma zóny.

Bibliografické odkazy:

• Waxman, S. (2012). Klinická neuroanatómia. Padova: Piccin.