Električne sinapse: kako so in kako delujejo v živčnem sistemu

Glavna značilnost našega živčnega sistema je njegova sposobnost prenosa informacij iz ene celice v drugo. Ta medcelična komunikacija poteka na več načinov, eden od njih pa je skozi električne sinapse, majhne reže, ki omogočajo prehod električnega toka.

Čeprav je ta vrsta sinapse bolj značilna za nevretenčarje in nižje vretenčarje, so jo opazili tudi na nekaterih področjih živčnega sistema sesalcev, vključno s človekom.

V zadnjih letih so električne sinapse izgubile pomen v korist številnejših in kompleksnejših kemičnih sinaps. V tem članku bomo videli, kakšne so te električne sinapse in kaj je zanje značilno.

• Sorodni članek: "Kaj je sinaptična vrzel in kako deluje?"

Kaj so električne sinapse?

Prenos informacij med nevroni poteka na ravni specializiranega stičišča, znanega kot sinapsa. V tem sinaptičnem prostoru nevroni komunicirajo in uporabljajo predvsem dve poti: sinapso kemija, ko do prenosa informacij pride s sproščanjem snovi ali nevrotransmiterjev in električni.

V električnih sinapsah so membrane pred- in postsinaptičnih nevronov spojene z vrzelnim stikom ali vrzelnim stikom.

skozi katerega teče električni tok iz ene celice v drugo in neposredno.

Ti kanali vrzelnih stikov imajo nizek upor (ali visoko prevodnost), kar pomeni prehod električnega toka ali ionov pozitivno ali negativno nabit, teče od presinaptičnega k postsinaptičnemu nevronu in povzroči depolarizacijo ali hiperpolarizacija.

hiperpolarizacijo in depolarizacijo

V mirovanju ima nevron potencial mirovanja (potencial čez membrano) od -60 do -70 milivoltov. To pomeni, da notranjost celice je glede na zunanjost negativno nabita.

V električni sinapsi pride do hiperpolarizacije, ko postane membranski potencial na določeni točki bolj negativen. nevronske membrane, medtem ko do depolarizacije pride, ko membranski potencial postane manj negativen (ali več pozitivno).

Oba hiperpolarizacija kot je depolarizacija, se pojavi, ko ionski kanali (beljakovine, ki omogočajo prehod določenih ionov skozi celična membrana) odprtja ali zapiranja membrane, kar spremeni sposobnost določenih vrst ionov, da vstopijo v celico ali jo zapustijo. celica.

• Morda vas zanima: "Akcijski potencial: kaj je in katere so njegove faze?"

Razlike s kemičnimi sinapsami

S funkcionalnega vidika, komunikacija med nevroni prek električnih sinaps se bistveno razlikuje od tiste, ki poteka v kemičnih sinapsah. Glavna razlika je v hitrosti: pri slednji pride do sinaptične zakasnitve od trenutka, ko akcijski potencial doseže presinaptični terminal, dokler se nevrotransmiter ne sprosti, medtem ko je pri električnih sinapsah zamuda skoraj neobstoječe.

Ta medcelična komunikacija pri tako visoki hitrosti omogoča hkratno funkcionalno spajanje (sinhronizacijo) mrež nevronov, ki so povezani z električnimi sinapsami.

Druga razlika med električnimi in kemičnimi sinapsami je v njihovi regulaciji.. Slednje mora slediti zapletenemu večstopenjskemu procesu, podvrženemu številnim kontrolnim točkam, ki na koncu vodijo do sproščanja in vezave nevrotransmiterja na receptor. Vse to je v nasprotju s preprostostjo električnih sinaps, kjer medcelični kanali omogočajo dvosmerni pretok ionov in majhnih molekul v skoraj vsaki situaciji.

Prednosti električnih sinaps v primerjavi s kemičnimi sinapsami

električne sinapse so najpogostejši pri manj zapletenih vretenčarjih in v nekaterih predelih možganov sesalcev. So hitrejše od kemičnih sinaps, a manj plastične. Vendar ima ta vrsta sinapse nekaj zelo pomembnih prednosti:

Dvosmernost

električna sinapsa ima dvosmerni prenos akcijskih potencialov. Kemija pa lahko komunicira samo na en način.

koordinacijska sposobnost

Sinhronizacija nevronske aktivnosti nastane v električnih sinapsah, zaradi česar se lahko živčne celice med seboj usklajujejo.

Hitrost

Kar zadeva hitrost komunikacije, je hitrejša v električnih sinapsah, zaradi akcijskih potencialov potujejo skozi ionski kanal brez sproščanja kakršnih koli kemikalij.

Slabosti

Električne sinapse imajo tudi slabosti pred kemičnimi sinapsami. Predvsem, da ne morejo pretvoriti ekscitatornega signala iz enega nevrona v inhibitorni signal v drugem. To pomeni, da nimajo prožnosti, vsestranskosti in sposobnosti moduliranja signalov, ki jih imajo njihovi kemični dvojniki.

• Morda vas zanima: "Sinapse: kaj so, vrste in funkcije"

Lastnosti te vrste sinapse

Večina medceličnih kanalov, ki tvorijo električne sinapse so odvisne od napetosti; to pomeni, da se njegova prevodnost (ali, nasprotno, njegova odpornost proti prehodu električnega toka) spreminja kot funkcija potencialne razlike na obeh straneh membran, ki tvorijo spoj.

V nekaterih sindikatih namreč ta napetostna občutljivost kanala omogoča vodenje depolarizirajočih tokov samo v eno smer (kar je znano kot popravljanje električnih sinaps).

Zgodi se tudi, da se večina komunikacijskih kanalov zapre kot odziv na znižanje znotrajceličnega pH oz zaradi zvišanja citoplazemskega kalcija (v citoplazmi potekajo številni presnovni procesi celica).

Predlagano je bilo, da imajo te lastnosti zaščitno vlogo, saj poskrbijo za odklop poškodovanih celic z drugimi celicami, saj v Prvič, pride do znatnega povečanja kalcija in citoplazemskih protonov, ki bi lahko vplivali na sosednje celice, če bi prečkale kanale. komunikatorji.

nevronska povezljivost

Številne raziskave so uspele preveriti, da nevroni med seboj niso anarhično povezani, temveč razmerja med različnimi živčnimi centri sledi smernicam, ki presegajo določeno živalsko vrsto, saj so značilne za skupino živali.

Ta povezljivost med različnimi živčnimi centri izvira med razvojem zarodka in se izpopolnjuje, ko raste in se razvija. Osnovno ožičenje pri različnih vretenčarjih kaže splošno podobnost, odraz vzorcev izražanja genov podedovali od skupnih prednikov.

Med diferenciacijo nevrona njegov akson raste pod vodstvom kemičnih značilnosti struktur, ki nastanejo. najde na svoji poti in ti služijo kot referenca, da se zna pozicionirati in umestiti znotraj nevronske mreže.

Študije nevronske povezanosti so tudi pokazale, da običajno obstaja predvidljivo ujemanje med položajem nevronov v središču izvora in središče njegovih aksonov v središču cilja, pri čemer lahko vzpostavi natančne topografske zemljevide povezave med obema cone.

Bibliografske reference:

• Waxman, S. (2012). Klinična nevroanatomija. Padova: Piccin.