Synaptische signalering

Neuronen communiceren via synapsen of celjuncties om de activiteit van andere neuronen of doelwitcellen, zoals spieren, op te wekken of te remmen. Synapsen kunnen chemisch of elektrisch zijn.

De meeste synapsen zijn chemisch. Dat betekent dat een elektrische impuls – of actiepotentiaal – het vrijkomen van chemische boodschappers stimuleert. Deze chemische boodschappers worden ook wel neurotransmitters genoemd. Het neuron dat het signaal verzendt, wordt het presynaptische neuron genoemd. Het neuron dat het signaal ontvangt, is het postsynaptische neuron.

Het presynaptische neuron vuurt een actiepotentiaal af dat door zijn axon reist. Het uiteinde van het axon of axonterminal bevat blaasjes die met neurotransmitters gevuld zijn. Het actiepotentiaal opent spanningsafhankelijke calciumionenkanalen die zich in het membraan van het axon-uiteinde bevinden. Ca ²⁺ dringt snel de presynaptische cel binnen (vanwege de hogere externe Ca ²⁺ concentratie), waardoor de blaasjes kunnen samensmelten met het membraan en neurotransmitters worden vrijgegeven.

De ruimte tussen presynaptische en postsynaptische cellen wordt de synaptische spleet genoemd. Neurotransmitters die vrijkomen uit de presynaptische cel stappelen zich snel op in de synaptische spleet en binden zich aan receptoren op het postsynaptische neuron. De binding van neurotransmitters veroorzaakt chemische veranderingen in het postsynaptische neuron, zoals het openen of sluiten van ionenkanalen. Dit verandert vervolgens het membraanpotentiaal van de postsynaptische cel, waardoor het meer of minder waarschijnlijk wordt dat er een actiepotentiaal wordt gegenereerd.

Om signalering te beëindigen, worden neurotransmitters in de synaps afgebroken door enzymen, opnieuw geabsorbeerd door de presynaptische cel, weggediffundeerd of opgeruimd door gliacellen.

Elektrische synapsen zijn aanwezig in het zenuwstelsel van zowel ongewervelde als gewervelde dieren. Ze zijn kleiner dan hun chemische tegenhangers en brengen ionen rechtstreeks over tussen neuronen, waardoor het signaal sneller kan worden overgedragen. In tegenstelling tot chemische synapsen kunnen elektrische synapsen echter presynaptische signalen niet versterken of transformeren. Elektrische synapsen zorgen voor synchronisatie van neuron, waardoor snelle, onveranderlijke signalen makkelijk beheerst kunnen worden, zoals voor het ontsnappingsgevaar van inktvissen.

Neuronen kunnen signalen andere neuronen toesturen of signalen van andere cellen ontvangen. Al deze signalen worden geïntegreerd in de postsynaptische cel en bepalen of er uiteindelijk een actiepotentiaal plaatsvindt.