Back to chapter

6.7:

БинаптичСскиС сигналы

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
Synaptic Signaling

Languages

Share

НСйроны ΠΎΠ±Ρ‰Π°ΡŽΡ‚ΡΡ Π΄Ρ€ΡƒΠ³ с Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΎΠΌ ΠΈ Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΈΠΌΠΈ ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΊΠ°ΠΌΠΈ Π³Π»Π°Π²Π½Ρ‹ΠΌ ΠΎΠ±Ρ€Π°Π·ΠΎΠΌ Ρ‡Π΅Ρ€Π΅Π· Ρ…ΠΈΠΌΠΈΡ‡Π΅ΡΠΊΡƒΡŽ ΡΠΈΠ³Π½Π°Π»ΠΈΠ·Π°Ρ†ΠΈΡŽ Π½Π° синапсах. Π­Ρ‚ΠΈ спСциализированныС Ρ€Π΅Π³ΠΈΠΎΠ½Ρ‹ располоТСны Ρ‚Π°ΠΌ, Π³Π΄Π΅ находится аксон-Ρ‚Π΅Ρ€ΠΌΠΈΠ½Π°Π» прСсинаптичСской ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΊΠΈ, Π½Π΅ΠΉΡ€ΠΎΠ½, ΠΎΡ‚ΠΏΡ€Π°Π²ΠΈΠ² сообщСниС, встрСчаСтся с постсинаптичСской ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΊΠΎΠΉ, ΠΏΠΎΠ»ΡƒΡ‡ΠΈΠ²ΡˆΠ΅ΠΉ сообщСниС. Π‘ΠΈΠ³Π½Π°Π» состоит ΠΈΠ· ΠΌΠΎΠ»Π΅ΠΊΡƒΠ» нСйротрансмиттСра, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹Π΅ хранятся Π² аксон-Ρ‚Π΅Ρ€ΠΌΠΈΠ½Π°Π»Π΅ Π² ΠΏΡ€Π΅Π΄Π΅Π»Π°Ρ… ΠΎΠ³Ρ€Π°Π½ΠΈΡ‡Π΅Π½Π½Ρ‹Ρ… ΠΌΠ΅ΠΌΠ±Ρ€Π°Π½ΠΎΠΉ ΠΎΡ€Π³Π°Π½Π΅Π»Π» синаптичСских ΠΏΡƒΠ·Ρ‹Ρ€ΡŒΠΊΠΎΠ².Когда элСктричСский сигнал, извСстный ΠΊΠ°ΠΊ ΠΏΠΎΡ‚Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Π» дСйствия, происходит Π² прСсинаптичСском Π½Π΅ΠΉΡ€ΠΎΠ½Π΅, это заставляСт эти ΠΏΡƒΠ·Ρ‹Ρ€ΡŒΠΊΠΈ ΡΠ»ΠΈΡ‚ΡŒΡΡ с ΠΌΠ΅ΠΌΠ±Ρ€Π°Π½ΠΎΠΉ ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΊΠΈ. Когда ΠΏΡƒΠ·Ρ‹Ρ€ΡŒΠΊΠΈ ΡΠ»ΠΈΠ²Π°ΡŽΡ‚ΡΡ, ΠΎΠ½ΠΈ Π²Ρ‹ΠΏΡƒΡΠΊΠ°ΡŽΡ‚ Π½Π΅ΠΉΡ€ΠΎΠΌΠ΅Π΄ΠΈΠ°Ρ‚ΠΎΡ€Ρ‹ Π² ΡΠΈΠ½Π°ΠΏΡ‚ΠΈΡ‡Π΅ΡΠΊΡƒΡŽ Ρ‰Π΅Π»ΡŒ, ΡƒΠ·ΠΊΠΎΠ΅ пространство ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΊΠ°ΠΌΠΈ. Π—Π°Ρ‚Π΅ΠΌ нСйротрансмиттСр рассСиваСтся ΠΈ связываСтся со своими постсинаптичСскими Ρ€Π΅Ρ†Π΅ΠΏΡ‚ΠΎΡ€Π°ΠΌΠΈ.Π­Ρ‚Π° привязка Π²Ρ‹Π·Ρ‹Π²Π°Π΅Ρ‚ ΠΎΡ‚Π²Π΅Ρ‚ Π² постсинаптичСской ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΊΠ΅, Π² Π΄Π°Π½Π½ΠΎΠΌ случаС, Π² Π½Π΅ΠΉΡ€ΠΎΠ½Π΅. И ΠΌΠΎΠΆΠ΅Ρ‚ Π±Ρ‹Ρ‚ΡŒ Π²Ρ‹Ρ€Π°Π±ΠΎΡ‚Π°Π½ ΠΏΠΎΡ‚Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Π» дСйствия. Π’ ΠΊΠΎΠ½Π΅Ρ‡Π½ΠΎΠΌ ΠΈΡ‚ΠΎΠ³Π΅, синаптичСская сигнализация позволяСт Π½Π΅ΠΉΡ€ΠΎΠ½Π°ΠΌ ΠΏΠ΅Ρ€Π΅Π΄Π°Π²Π°Ρ‚ΡŒ ΠΈΠ½Ρ„ΠΎΡ€ΠΌΠ°Ρ†ΠΈΡŽ Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΈΠΌ ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΊΠ°ΠΌ Π²Π±Π»ΠΈΠ·ΠΈ ΠΈ Π²Π΄Π°Π»ΠΈ ΠΎΡ‚ исходной.

6.7:

БинаптичСскиС сигналы

НСйроны ΠΎΠ±Ρ‰Π°ΡŽΡ‚ΡΡ Π½Π° синапсах, ΠΈΠ»ΠΈ соСдинСниях, Ρ‡Ρ‚ΠΎΠ±Ρ‹ Π²ΠΎΠ·Π±ΡƒΠ΄ΠΈΡ‚ΡŒ ΠΈΠ»ΠΈ ΠΈΠ½Π³ΠΈΠ±ΠΈΡ€ΠΎΠ²Π°Ρ‚ΡŒ Π°ΠΊΡ‚ΠΈΠ²Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒ Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΈΡ… Π½Π΅ΠΉΡ€ΠΎΠ½ΠΎΠ² ΠΈΠ»ΠΈ Ρ†Π΅Π»Π΅Π²Ρ‹Ρ… ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΎΠΊ, Ρ‚Π°ΠΊΠΈΡ… ΠΊΠ°ΠΊ ΠΌΡ‹ΡˆΡ†Ρ‹. Бинапсы ΠΌΠΎΠ³ΡƒΡ‚ Π±Ρ‹Ρ‚ΡŒ химичСскими ΠΈΠ»ΠΈ элСктричСскими.

Π‘ΠΎΠ»ΡŒΡˆΠΈΠ½ΡΡ‚Π²ΠΎ синапсов ΡΠ²Π»ΡΡŽΡ‚ΡΡ химичСскими. Π­Ρ‚ΠΎ ΠΎΠ·Π½Π°Ρ‡Π°Π΅Ρ‚, Ρ‡Ρ‚ΠΎ элСктричСский ΠΈΠΌΠΏΡƒΠ»ΡŒΡ, ΠΈΠ»ΠΈ ΠΏΠΎΡ‚Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Π» дСйствия, стимулируСт высвобоТдСниС химичСских мСссСндТСров. Π­Ρ‚ΠΈ химичСскиС мСссСндТСры Ρ‚Π°ΠΊΠΆΠ΅ Π½Π°Π·Ρ‹Π²Π°ΡŽΡ‚ΡΡ нСйротрансмиттСрами. НСйрон, ΠΏΠΎΡΡ‹Π»Π°ΡŽ ΠΉ сигнал, называСтся прСсинаптичСским Π½Π΅ΠΉΡ€ΠΎΠ½ΠΎΠΌ. НСйрон, ΠΏΡ€ΠΈΠ½ΠΈΠΌΠ°ΡŽΡ‰ΠΈΠΉ сигнал, являСтся постсинаптичСским Π½Π΅ΠΉΡ€ΠΎΠ½ΠΎΠΌ.

ΠŸΡ€Π΅ΡΠΈΠ½Π°ΠΏΡ‚ΠΈΡ‡Π΅ΡΠΊΠΈΠΉ Π½Π΅ΠΉΡ€ΠΎΠ½ запускаСт ΠΏΠΎΡ‚Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Π» дСйствия, ΠΊΠΎΡ‚ΠΎΡ€Ρ‹ΠΉ ΠΏΡ€ΠΎΡ…ΠΎΠ΄ΠΈΡ‚ Ρ‡Π΅Ρ€Π΅Π· Π΅Π³ΠΎ аксон. ΠšΠΎΠ½Π΅Ρ† аксона, ΠΈΠ»ΠΈ аксон Ρ‚Π΅Ρ€ΠΌΠΈΠ½Π°Π»Π°, содСрТит Π½Π΅ΠΉΡ€ΠΎΠΌΠ΅Π΄ΠΈΠ°Ρ‚ΠΎΡ€ Π·Π°ΠΏΠΎΠ»Π½Π΅Π½Π½Ρ‹Π΅ ΠΏΡƒΠ·Ρ‹Ρ€ΡŒΠΊΠΈ. ΠŸΠΎΡ‚Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Π» дСйствия ΠΎΡ‚ΠΊΡ€Ρ‹Π²Π°Π΅Ρ‚ Π·Π°ΠΊΡ€Ρ‹Ρ‚Ρ‹Π΅ напряТСниСм ΠΈΠΎΠ½Π½Ρ‹Π΅ ΠΊΠ°Π½Π°Π»Ρ‹ ΠΊΠ°Π»ΡŒΡ†ΠΈΡ Π² ΠΌΠ΅ΠΌΠ±Ρ€Π°Π½Π΅ аксонового Ρ‚Π΅Ρ€ΠΌΠΈΠ½Π°Π»Π°. Ca2 “быстро Π²Ρ…ΠΎΠ΄ΠΈΡ‚ Π² ΠΏΡ€Π΅ΡΠΈΠ½Π°ΠΏΡ‚ΠΈΡ‡Π΅ΡΠΊΡƒΡŽ ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΊΡƒ (ΠΈΠ·-Π·Π° болССвысокой внСшнСй ΠΊΠΎΠ½Ρ†Π΅Π½Ρ‚Ρ€Π°Ρ†ΠΈΠΈ Ca 2 “), Ρ‡Ρ‚ΠΎ позволяСт ΠΏΡƒΠ·Ρ‹Ρ€ΡŒΠΊΠ°ΠΌ ΡΠ»ΠΈΠ²Π°Ρ‚ΡŒΡΡ с Ρ‚Π΅Ρ€ΠΌΠΈΠ½Π°Π»ΡŒΠ½ΠΎΠΉ ΠΌΠ΅ΠΌΠ±Ρ€Π°Π½ΠΎΠΉ ΠΈ Π²Ρ‹ΡΠ²ΠΎΠ±ΠΎΠΆΠ΄Π°Ρ‚ΡŒ нСйротрансмиттСры.

ΠŸΡ€ΠΎΡΡ‚Ρ€Π°Π½ΡΡ‚Π²ΠΎ ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ прСсинаптичСскими ΠΈ постсинаптичСскими ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΊΠ°ΠΌΠΈ называСтся синаптичСской расщСлиной. НСйротрансмиттСры, высвобоТдаСмыС ΠΈΠ· прСсинаптичСской ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΊΠΈ, быстро ΠΏΠ΅Ρ€Π΅ΡΠ΅ΠΊΠ°ΡŽΡ‚ ΡΠΈΠ½Π°ΠΏΡ‚ΠΈΡ‡Π΅ΡΠΊΡƒΡŽ расщСлину ΠΈ ΡΠ²ΡΠ·Ρ‹Π²Π°ΡŽΡ‚ΡΡ с Ρ€Π΅Ρ†Π΅ΠΏΡ‚ΠΎΡ€Π°ΠΌΠΈ Π½Π° постсинаптичСских Π½Π΅ΠΉΡ€ΠΎΠ½Π°Ρ…. БвязываниС нСйротрансмиттСров ΠΏΡ€ΠΎΠ²ΠΎΡ†ΠΈΡ€ΡƒΠ΅Ρ‚ химичСскиС измСнСния Π² постсинаптичСских Π½Π΅ΠΉΡ€ΠΎΠ½Π°Ρ…, Ρ‚Π°ΠΊΠΈΡ… ΠΊΠ°ΠΊ ΠΎΡ‚ΠΊΡ€Ρ‹Ρ‚ΠΈΠ΅ ΠΈΠ»ΠΈ Π·Π°ΠΊΡ€Ρ‹Ρ‚ΠΈΠ΅ ΠΈΠΎΠ½Π½Ρ‹Ρ… ΠΊΠ°Π½Π°Π»ΠΎΠ². Π­Ρ‚ΠΎ, Π² свою ΠΎΡ‡Π΅Ρ€Π΅Π΄ΡŒ, измСняСт ΠΌΠ΅ΠΌΠ±Ρ€Π°Π½Π½Ρ‹ΠΉ ΠΏΠΎΡ‚Π΅Π½Ρ†ΠΈΠ°Π» постсинаптичСской ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΊΠΈ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ Π΄Π΅Π»Π°Π΅Ρ‚ Π΅Π΅ дСйствиС Π±ΠΎΠ»Π΅Π΅ ΠΈΠ»ΠΈ ΠΌΠ΅Π½Π΅Π΅ вСроятным.

Π§Ρ‚ΠΎΠ±Ρ‹ ΠΎΡΡ‚Π°Π½ΠΎΠ²ΠΈΡ‚ΡŒ ΡΠΈΠ³Π½Π°Π»ΠΈΠ·Π°Ρ†ΠΈΡŽ, нСйротрансмиттСры Π² синапсС Π΄Π΅Π³Ρ€Π°Π΄ΠΈΡ€ΡƒΡŽΡ‚ Ρ„Π΅Ρ€ΠΌΠ΅Π½Ρ‚Π°ΠΌΠΈ, Ρ€Π΅Π°Π±ΡΠΎΡ€Π±ΠΈΡ€ΡƒΡŽΡ‚ΡΡ прСсинаптичСской ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΊΠΎΠΉ, Ρ€Π°ΡΡΠ΅ΠΈΠ²Π°ΡŽΡ‚ΡΡ ΠΈΠ»ΠΈ ΠΎΡ‡ΠΈΡ‰Π°ΡŽΡ‚ΡΡ Π³Π»ΠΈΠ°Π»ΡŒΠ½Ρ‹ΠΌΠΈ ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΊΠ°ΠΌΠΈ.

ЭлСктричСскиС синапсы ΠΏΡ€ΠΈΡΡƒΡ‚ΡΡ‚Π²ΡƒΡŽΡ‚ Π² Π½Π΅Ρ€Π²Π½ΠΎΠΉ систСмС ΠΊΠ°ΠΊ бСспозвоночных, Ρ‚Π°ΠΊ ΠΈ ΠΏΠΎΠ·Π²ΠΎΠ½ΠΎΡ‡Π½Ρ‹Ρ…. Они ΡƒΠΆΠ΅, Ρ‡Π΅ΠΌ ΠΈΡ… химичСскиС Π°Π½Π°Π»ΠΎΠ³ΠΈ ΠΈ ΠΏΠ΅Ρ€Π΅Π΄Π°Ρ‡ΠΈ ΠΈΠΎΠ½ΠΎΠ² нСпосрСдствСнно ΠΌΠ΅ΠΆΠ΄Ρƒ Π½Π΅ΠΉΡ€ΠΎΠ½Π°ΠΌΠΈ, Ρ‡Ρ‚ΠΎ позволяСт быстрСС ΠΏΠ΅Ρ€Π΅Π΄Π°Ρ‚ΡŒ сигнал. Однако, Π² ΠΎΡ‚Π»ΠΈΡ‡ΠΈΠ΅ ΠΎΡ‚ химичСских синапсов, элСктричСскиС синапсы Π½Π΅ ΠΌΠΎΠ³ΡƒΡ‚ ΡƒΡΠΈΠ»ΠΈΠ²Π°Ρ‚ΡŒ ΠΈΠ»ΠΈ ΠΏΡ€Π΅ΠΎΠ±Ρ€Π°Π·ΠΎΠ²Ρ‹Π²Π°Ρ‚ΡŒ прСсинаптичСскиС сигналы. ЭлСктричСскиС синапсы ΡΠΈΠ½Ρ…Ρ€ΠΎΠ½ΠΈΠ·ΠΈΡ€ΡƒΡŽΡ‚ Π°ΠΊΡ‚ΠΈΠ²Π½ΠΎΡΡ‚ΡŒ Π½Π΅ΠΉΡ€ΠΎΠ½ΠΎΠ², Ρ‡Ρ‚ΠΎ благоприятно для контроля быстрых, Π½Π΅ΠΈΠ·ΠΌΠ΅Π½Π½Ρ‹Ρ… сигналов, Ρ‚Π°ΠΊΠΈΡ… ΠΊΠ°ΠΊ ΠΏΠΎΠ±Π΅Π³ ΠΏΡ€ΠΈ опасности Ρƒ ΠΊΠ°Π»ΡŒΠΌΠ°Ρ€ΠΎΠ².

НСйроны ΠΌΠΎΠ³ΡƒΡ‚ ΠΏΠΎΡΡ‹Π»Π°Ρ‚ΡŒ сигналы ΠΈ ΠΏΠΎΠ»ΡƒΡ‡Π°Ρ‚ΡŒ ΠΈΡ… ΠΎΡ‚ ΠΌΠ½ΠΎΠ³ΠΈΡ… Π΄Ρ€ΡƒΠ³ΠΈΡ… Π½Π΅ΠΉΡ€ΠΎΠ½ΠΎΠ². Π˜Π½Ρ‚Π΅Π³Ρ€Π°Ρ†ΠΈΡ многочислСнных Π²Ρ…ΠΎΠ΄ΠΎΠ², ΠΏΠΎΠ»ΡƒΡ‡Π΅Π½Π½Ρ‹Ρ… постсинаптичСских ΠΊΠ»Π΅Ρ‚ΠΎΠΊ Π² ΠΊΠΎΠ½Π΅Ρ‡Π½ΠΎΠΌ ΠΈΡ‚ΠΎΠ³Π΅ опрСдСляСт ΠΈΡ… дСйствия.

Suggested Reading

Kennedy, Mary B. “Synaptic Signaling in Learning and Memory.” Cold Spring Harbor Perspectives in Biology 8, no. 2 (February 2016). [Source]