Back to chapter

18.11:

Синапс

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

Languages

Share

Клетки вашей нервной системы постоянно получают и передают информацию, от основных функций организма к сенсорным стимулам. Нейроны взаимодействуют с электрическими сигналами, называемыми потенциалами действий. Эти потенциалы действий инициируются в теле клетки и путешествуют вдоль аксона к терминалу аксона, где они передаются следующей клетке.Точка, в которой два нейрона встречаются, называется синапсом. Электрические синапсы позволяют прямую связь между клетками с помощью щелевых контактов, и часто участвуют в координации их оперативной деятельности. Однако, большинство синапсов являются химическими синапсами, которые содержат синаптическую расщелину, физическое пространство между нейроном, передающим сигнал, известным как пресинаптическая клетка, и нейроном, получающим его, известным как постсинаптическая клетка.Потенциал действия не может перемещаться через синаптическую расщелину, таким образом, нейроны преобразуют электрический сигнал в химический сигнал на синапсе. Это достигается путём высвобождения молекул, известных как нейротрансмиттеры. Существует много нейротрансмиттеров, каждый с различными эффектами на постсинаптических нейронах, включая возбуждающий глутамат и ингибиторную GAB, среди прочих.Когда потенциал действий достигает пресинаптического терминала, Потенциал-зависимые кальциевые каналы на пресинаптической мембране открыты. Кальций выбрасывается в клетку, что вызывает слияние везикул с мембраной и выпуск нейротрансмиттеров в синаптическую расщелину. Затем они могут быть связаны с рецепторами на постсинаптической клетке.Связывание нейротрансмиттеров с рецепторами может привести к увеличению или снижению постсинаптического мембранного потенциала, изменяя вероятность инициирования потенциала действий в постсинаптической клетке. Нейроны могут иметь тысячи синапсов и получать информацию от многих клеток. Эти сигналы объединяются в соме постсинаптического нейрона, где клетка определяет, передавать сообщение дальше, или нет.После кратковременного связывания с постсинаптическими рецепторами, нейротрансмиттеры могут рассеяться, деградировать или подвергнуться переработке. Белки обратного захвата на пресинаптической клетке часто несут ответственность за э переработку нейротрансмиттеров. Освобождение и связывание нейротрансмиттеров в разных синапсах позволяет электрическим сигналам потенциалов действия быть переданными соседним нейронам.Этот многоэтапный процесс критичен для функции нейрона.

18.11:

Синапс

Нейроны общаются друг с другом, передавая свои электрические сигналы другим нейронам. Синапс – это место, где два нейрона встречаются для обмена сигналами. В синапсе нейрон, который посылает сигнал, называется пресинаптической клеткой, а нейрон, который получает сообщение, называется постсинаптической клеткой. Обратите внимание, что большинство нейронов могут быть как пресинаптическими, так и постсинаптическими, поскольку они и передают, и получают информацию.

Электрический синапс – это один из типов синапсов, в котором пре- и постсинаптические клетки физически связаны белками, называемыми щелевыми соединениями. Это позволяет напрямую передавать электрические сигналы в постсинаптическую клетку. Одной из особенностей этих синапсов является то, что они могут передавать электрические сигналы чрезвычайно быстро – иногда за доли миллисекунды – и не требуют ввода энергии. Это часто бывает полезно в цепях, которые являются частью поведения побега, например, у раков, которые сочетают ощущение хищника с активацией двигательной реакции.

Напротив, передача в химических синапсах – это ступенчатый процесс. Когда потенциал действия достигает конца аксонального терминала, потенциал-зависимые кальциевые каналы открываются и позволяют ионам кальция проникать в канал. Эти ионы запускают слияние везикул, содержащих нейротрансмиттеры, с клеточной мембраной, высвобождая нейромедиаторы в небольшое пространство между двумя нейронами, называемое синаптической щелью. Эти нейротрансмиттеры & mdash; включая глутамат, ГАМК, дофамин и серотонин & mdash; затем становятся доступными для связывания со специфическими рецепторами на мембране постсинаптической клетки. После связывания с рецепторами нейротрансмиттеры могут повторно использоваться, деградировать или диффундировать от синаптической щели.

Химические синапсы преобладают в мозгу человека и из-за задержки, связанной с высвобождением нейромедиаторов, имеют преимущества перед электрическими синапсами. Во-первых, может высвобождаться несколько или много пузырьков-везикул, что приводит к различным постсинаптическим ответам. Во-вторых, связывание с разными рецепторами может вызывать увеличение или уменьшение мембранного потенциала постсинаптической клетки. Кроме того, доступность нейротрансмиттеров в синаптической щели регулируется рециклингом и диффузией. Таким образом, химические синапсы передают нейронные сигналы, которые можно строго регулировать и точно настраивать.

Suggested Reading

Xu-Friedman, Matthew A. “Measuring the Basic Physiological Properties of Synapses.” Cold Spring Harbor Protocols 2017, no. 1 (January 1, 2017): pdb.top089680. [Source]

Sheng, Morgan, and Eunjoon Kim. “The Postsynaptic Organization of Synapses.” Cold Spring Harbor Perspectives in Biology 3, no. 12 (December 1, 2011): a005678. [Source]