18.11: Sinaps

Nöronlar, elektrik sinyallerini diğer nöronlara ileterek birbirleriyle iletişim kurarlar. Sinaps, iki nöronun sinyal alışverişi yapmak için buluştuğu yerdir. Sinapsta, sinyali gönderen nörona presinaptik hücre, mesajı alan nöron ise postsinaptik hücre olarak adlandırılır. Bilgiyi hem iletip hem de aldıkları için çoğu nöronun hem presinaptik hem de postsinaptik olabileceğini unutmayın.

Elektriksel sinaps, sinaptik öncesi ve sonrası hücrelerin, boşluk kavşakları adı verilen proteinlerle fiziksel olarak bağlandığı bir tür sinapstır. Bu, elektrik sinyallerinin doğrudan postsinaptik hücreye iletilmesine izin verir. Bu sinapsların bir özelliği, elektrik sinyallerini son derece hızlı bir şekilde iletebilmeleri ve bazen bir milisaniyenin bir kısmında ve herhangi bir enerji girişi gerektirmemeleridir. Bu genellikle, bir avcının hissini motor tepkisinin aktivasyonu ile birleştiren kerevitlerde bulunanlar gibi kaçış davranışlarının bir parçası olan devrelerde yararlıdır.

Bunun aksine, kimyasal sinapslarda bulaşma aşamalı bir süreçtir. Bir aksiyon potansiyeli aksonal terminalin sonuna ulaştığında, voltaj kapılı kalsiyum kanalları açılır ve kalsiyum iyonlarının girmesine izin verir. Bu iyonlar, nörotransmiter içeren veziküllerin hücresel membran ile füzyonunu tetikleyerek, nörotransmiterleri sinaptik yarık adı verilen iki nöron arasındaki küçük boşluğa salar. Glutamat, GABA, dopamin ve serotonin dahil olmak üzere bu nörotransmiterler daha sonra postsinaptik hücre membranı üzerindeki spesifik reseptörlere bağlanmak için kullanılabilir. Reseptörlere bağlandıktan sonra, nörotransmiterler geri dönüştürülebilir, bozunabilir veya sinaptik yarıktan uzağa yayılabilir.

Kimyasal sinapslar insan beynine hakimdir ve nörotransmiter salınımıyla ilişkili gecikme nedeniyle, elektriksel sinapslara göre avantajları vardır. İlk olarak, birkaç veya daha fazla vezikül salınabilir ve bu da çeşitli postsinaptik yanıtlarla sonuçlanır. İkincisi, farklı reseptörlere bağlanma, postsinaptik hücrede membran potansiyelinin artmasına veya azalmasına neden olabilir. Ek olarak, sinaptik yarıkta nörotransmiterlerin mevcudiyeti, geri dönüşüm ve difüzyon ile düzenlenir. Bu şekilde, kimyasal sinapslar, yüksek düzeyde düzenlenebilen ve ince ayarlanabilen nöronal sinyallere ulaşır.

- [Anlatıcı] Sinir sistemi hücreleriniz temel vücut fonksiyonlarından duyusal uyaranlara kadar sürekli bilgi alır ve iletir. Nöronlar, aksiyon potansiyelleri denen elektrik sinyalleriyle iletişim kurar. Bu aksiyon potansiyelleri, hücre gövdesinden başlar ve akson boyunca akson ucuna kadar yol alır, buradan da bir sonraki hücreye aktarılır.

İki nöronun buluştuğu noktaya sinapsis denir. Elektrik sinapsisleri, ara bağlantılar aracılığıyla hücreler arası doğrudan iletişime olanak sağlar ve sıklıkla hızlı aktivite koordinasyonuyla ilişkilidir. Fakat çoğu sinapsis, sinaptik boşluk içeren kimyasal sinapsistir.

Buysa sinyali gönderen ve presinaptik hücre diye bilinen nöronla sinyali alan, postsinaptik hücre denen nöron arasındaki fiziksel boşluktur. Aksiyon potansiyelleri, sinaptik boşlukta ilerleyemez, bu yüzden nöronlar, elektrik sinyalini sinapsiste kimyasal sinyale çevirir. Bu, nörotransmitter diye bilinen moleküllerin salınımıyla gerçekleştirilir.

Her biri postsinaptik sinir hücresi üzerinde farklı etkilere sahip pek çok nörotransmitter vardır. Buna uyarıcı glutomat ve Gama-Aminobütrik asit (GABA) da dâhildir. Aksiyon potansiyeli, presinapsis uca ulaşınca presinaptik zar üzerindeki voltaja duyarlı kalsiyum kanalları açılır.

Kalsiyum, hücreye akın eder. Bu da zarla vesikül füzyonunu ve nörotransmitterlerin sinaptik boşluğa salınımını tetikler. İşte o zaman postsinaptik hücredeki reseptörlere bağlanabilirler.

Nörotransmitterlerin reseptörlere bağlanması postsinaptik zar potansiyelinin artması ya da azalmasıyla sonuçlanabilir, postsinaptik hücrede bir aksiyon potansiyelinin başlatılma ihtimalini etkileyebilir. Binlerce sinapsisi bulunabilen nöronlar pek çok hücreden bilgi alabilir. Bu sinyaller, postsinaptik nöronun somasında birleştirilir.

Hücre burada mesajı iletip iletmeyeceğine karar verir. Postsinaptik reseptörlere bağlandıktan sonra nörotransmitterler dağılıp yok olabilir, ayrıştırılabilir veya geri dönüştürülebilir. Presinaptik hücredeki proteinlerin geri alınımı sıklıkla nörotransmitterlerin geri dönüşümünden sorumludur.

Nörotransmitterlerin sinapslar boyunca salınımı ve bağlanması, aksiyon potansiyellerinin elektrik sinyallerinin komşu nöronlara iletilmesine olanak tanır. Bu çok adımlı süreç, nöron işlevi için çok önemlidir.