18.11
La sinapsi
I neuroni comunicano tra loro trasmettendo i loro segnali elettrici ad altri neuroni. Una sinapsi è la posizione in cui due neuroni si incontrano per…
- [Narratore] Le cellule del sistema nervoso
ricevono e trasmettono costantemente informazioni,
dalle funzioni corporali di base agli stimoli sensoriali.
I neuroni comunicano tramite segnali elettrici
detti potenziali d'azione.
I potenziali d'azione nascono nel corpo della cellula
e viaggiano lungo l'assone fino al suo terminale
dove vengono trasmessi alla cellula successiva.
Il punto in cui si incontrano due neuroni si chiama sinapsi.
Le sinapsi elettriche permettono la comunicazione diretta
tra le cellule usando giunzioni gap
e sono spesso coinvolte nella coordinazione
di attività rapide.
Tuttavia, la maggioranza delle sinapsi
sono sinapsi chimiche che contengono una fessura sinaptica,
lo spazio fisico che esiste
tra il neurone che invia il segnale,
noto come cellula presinaptica,
e il neurone che la riceve, detto cellula postsinaptica.
I potenziali d'azione non possono viaggiare
attraverso la fessura sinaptica
quindi i neuroni convertono i segnali elettrici
in un segnale chimico alla sinapsi.
Questo si ottiene con il rilascio di molecole
note come neurotrasmettitori.
Esistono molti neurotrasmettitori,
ognuno con effetti diversi sui neuroni postsinaptici,
incluso l'eccitatorio glutammato
e l'inibitore GABA, tra gli altri.
Quando il potenziale d'azione
raggiunge il terminale presinaptico,
i canali del calcio voltaggio-dipendenti
sulla membrana presinaptica si aprono.
Il calcio va verso la cellula,
innescando la fusione delle vescicole con la membrana
e il rilascio di neurotrasmettitori
nella fessura sinaptica.
Questi possono legarsi ai recettori
sulla cellula postsinaptica.
Il legame dei neurotrasmettitori con i recettori
può portare un aumento o una diminuzione
del potenziale della membrana postsinaptica,
cambiando la probabilità che un potenziale d'azione
si inneschi nella cellula postsinaptica.
I neuroni possono avere migliaia di sinapsi
e ricevere informazioni da molte cellule.
Questi segnali si uniscono nel soma
del neurone postsinaptico
in cui la cellula determina
se trasmettere il messaggio oltre o no.
Dopo un breve legame con i recettori postsinaptici,
i neurotrasmettitori possono diffondersi,
essere degradati o riciclati.
Le proteine di riassorbimento sulla cellula presinaptica
sono spesso responsabili
del riciclaggio dei neurotrasmettitori.
Il rilascio e il legame dei neurotrasmettitori
attraverso la sinapsi permette che i segnali elettrici
dei potenziali d'azione siano comunicati
ai neuroni adiacenti.
Questo processo multi-fase è fondamentale
per la funzione dei neuroni.
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Q1: What is the difference between electrical and chemical synapses?
Electrical synapses use gap junctions to directly transmit electrical signals between neurons, enabling extremely fast communication without energy input. Chemical synapses contain a synaptic cleft where neurons convert electrical signals into chemical signals via neurotransmitter release. Chemical synapses predominate in the human brain and allow for more regulated, fine-tuned signaling despite their slower transmission speed.
Q2: How do neurotransmitters cross the synaptic cleft?
When an action potential reaches the presynaptic terminal, voltage-gated calcium channels open, allowing calcium to enter. This triggers vesicles containing neurotransmitters to fuse with the presynaptic membrane, releasing neurotransmitters into the synaptic cleft. These molecules then diffuse across the physical space to bind with receptors on the postsynaptic cell.
Q3: What happens after neurotransmitters bind to postsynaptic receptors?
Neurotransmitter binding to postsynaptic receptors can increase or decrease the postsynaptic cell's membrane potential, affecting the likelihood of an action potential initiating. After binding, neurotransmitters may be recycled by reuptake proteins on the presynaptic cell, degraded, or diffuse away from the synaptic cleft, terminating the signal.
Q4: Why do neurons convert electrical signals to chemical signals at synapses?
Action potentials cannot travel across the synaptic cleft, the physical space between neurons. Chemical synapses allow neurons to bridge this gap by converting electrical signals into neurotransmitter molecules that can diffuse across the cleft. This conversion enables signal transmission between neurons while allowing for regulated, fine-tuned communication.
Q5: What role do different neurotransmitters play in synaptic transmission?
Different neurotransmitters produce distinct effects on postsynaptic neurons. Glutamate is excitatory, increasing the likelihood of action potential initiation, while GABA is inhibitory, decreasing this likelihood. Other neurotransmitters like dopamine and serotonin have varied effects, allowing synapses to fine-tune neural signaling based on the specific neurotransmitter released.
Q6: How do neurons integrate signals from multiple synapses?
Neurons receive information from thousands of synapses across their dendrites and cell body. The soma of the postsynaptic neuron combines all incoming signals, determining whether the cumulative effect reaches threshold to initiate an action potential. This integration allows neurons to process complex information from many presynaptic sources before transmitting a signal forward.
Q7: What is the advantage of neurotransmitter recycling at synapses?
Reuptake proteins on the presynaptic cell recycle neurotransmitters from the synaptic cleft, reducing neurotransmitter availability and terminating the signal. This recycling mechanism, along with degradation and diffusion, allows synapses to regulate the duration and intensity of postsynaptic responses, enabling precise control over neural communication.