Sinapsele neuronale: structura, tipurile și modul în care funcționează

Sinapsa neuronală constă în unirea butoanelor terminale ale doi neuroni cu scopul de a transmite informații. Cuvantul synapse vine de la sunsetin grecesc, ceea ce inseamna "puse impreuna".

La sinapse, un neuron trimite mesajul, în timp ce o parte a celuilalt îl primește. Astfel, comunicarea are loc de obicei într-o direcție: de la butonul terminal al unui neuron sau celulă la membrana celeilalte celule. Deși este adevărat că există câteva excepții.

Fiecare neuron unic primește informații de la butoanele terminale ale altor celule nervoase. Și, la rândul său, butoanele terminale ale celorlalte sincronizează cu alți neuroni.

Butonul terminal este definit ca o îngroșare mică la capătul unui axon, care transmite informații la sinapse. În timp ce un axon este un fel de "cablu" alungit și subțire, care transmite mesaje de la nucleul neuronului la butonul său terminal.

Un neuron unic poate primi informații de la sute de neuroni, fiecare dintre care poate stabili un număr mare de sinapse cu el.

Butoanele terminale ale celulelor nervoase se pot sinapsa cu membrana soma sau dendrite.

Soma sau corpul celulei conține nucleul neuronului. Are mecanisme care fac posibilă menținerea celulei. Dimpotrivă, dendritele sunt ramuri ale neuronului, asemănătoare unui copac care începe de la soma.

Când un potențial de acțiune călătorește prin axonul unui neuron, butoanele terminale eliberează substanțe chimice. Aceste substanțe pot avea efecte excitatorii sau inhibitoare asupra neuronilor cu care sunt conectați. La sfârșitul întregului proces, efectele acestor sinapsimi dau naștere comportamentului nostru.

Un potențial de acțiune este produsul proceselor de comunicare din interiorul unui neuron. În el există un set de modificări în membrana axonului care determină eliberarea substanțelor chimice sau a neurotransmițătorilor.

Neuronii fac schimb de neurotransmițători la sinapsele lor ca o modalitate de a trimite informații reciproc.

Sinapse interesante

Un exemplu de sinapse neuronale excitatorii ar fi reflexul de retragere atunci când arsem. Un neuron senzorial ar detecta obiectul fierbinte, deoarece i-ar stimula dendritele.

Acest neuron ar trimite mesaje prin axonul său la butoanele sale terminale, situate în măduva spinării. Butoanele terminale ale neuronului senzorial ar elibera substanțe chimice cunoscute ca neurotransmițători care ar excita neuronul cu care synapta.

În special, la un interneuron (cel care mediază între neuronii senzorici și motori). Acest lucru ar determina interneuronul să trimită informații de-a lungul axonului său. La rândul lor, butoanele terminale ale interneuron secretă neurotransmițătorii care excită neuronul motor.

Acest tip de neuron ar trimite mesaje de-a lungul axonului său, care unește un nerv pentru a ajunge la mușchiul țintă. Odată ce neurotransmițătorii sunt eliberați de butoanele terminale ale neuronului motor, celulele musculare se contractă să se îndepărteze de obiectul fierbinte.

Sinapse inhibitoare

Acest tip de sinapsă este oarecum mai complicat. Ar fi dat în următorul exemplu: imaginați-vă că scoateți o tava foarte fierbinte din cuptor. Purtați mănuși pentru a nu vă ardeți, totuși ele sunt subțiri și căldura începe să le depășească. În loc să aruncați tava la pământ, încercați să o sprijiniți puțin, până când o lăsați pe o suprafață.

Reacția de retragere a organismului nostru înainte de un stimul dureros ne-ar fi făcut să eliberăm obiectul, chiar dacă așa am controlat acest impuls. Cum apare acest fenomen?

Căldura care vine din tavă este percepută, mărind activitatea sinapsei excitatorii asupra neuronilor motori (așa cum se explică în secțiunea anterioară). Cu toate acestea, această emoție este contracarată de inhibiția care provine dintr-o altă structură: creierul nostru.

Aceasta trimite informații care indică faptul că, dacă lăsăm tava, ar putea fi un dezastru total. Prin urmare, mesajele sunt trimise către măduva spinării care împiedică reflexul de retragere.

Pentru aceasta, un axon al unui neuron al creierului ajunge la măduva spinării, unde butoanele sale terminale se sinapsează cu un interneuron inhibitor. Acesta secretă un neurotransmițător inhibitor care reduce activitatea neuronului motor, blocând reflexul de retragere.

Este important să rețineți că acestea sunt doar exemple. Procesele sunt într-adevăr mai complexe (mai ales cele inhibitoare), având mii de neuroni implicați în ele.

Potențial de acțiune

Pentru ca acolo să existe un schimb de informații între doi neuroni sau sinapselor neuronale, în primul rând, trebuie să existe un potențial de acțiune.

Acest fenomen apare în neuronul care transmite semnalele. Membrana acestei celule are o încărcătură electrică. De fapt, membranele tuturor celulelor din corpul nostru au o sarcină electrică, dar numai axonii pot provoca potențiale de acțiune.

Diferența dintre potențialul electric din interiorul neuronului și din exterior se numește potențialul membranei.

Aceste modificări electrice între interiorul și exteriorul neuronului sunt mediate de concentrațiile existente de ioni, cum ar fi sodiul și potasiul.

Atunci când apare o foarte rapidă inversare a potențialului membranei, se produce un potențial de acțiune. Se compune dintr-un scurt impuls electric, pe care axonul îl conduce de la soma sau nucleul neuronului la butoanele terminale.

Trebuie adăugat că potențialul membranei trebuie să depășească un anumit prag de excitație pentru ca potențialul de acțiune să apară. Acest impuls electric este tradus în semnale chimice care sunt eliberate prin butonul terminalului.

Structura sinapsei neuronale

Neuronii comunică prin sinapse, iar mesajele sunt transmise prin eliberarea neurotransmițătorilor.

Aceste substanțe chimice difuzează în spațiul lichid dintre butoanele terminalelor și membranele care stabilesc sinapsele.

Neuronul care eliberează neurotransmițătorii prin intermediul butonului terminal este numit neuronul presinaptic. În timp ce cel care primește informația este neuronul postsynaptic.

Atunci când acesta capturează neurotransmițătorii, se produc așa-numitele potențiale sinaptice. Acestea sunt modificări ale potențialului membranar al neuronului postsynaptic.

Pentru a comunica, celulele trebuie să secrete substanțe chimice (neurotransmițători) detectate de receptorii specializați. Acești receptori constau din molecule de proteine ​​specializate.

Aceste fenomene sunt diferențiate pur și simplu de distanța dintre neuronul care eliberează substanța și receptorii care o capturează.

Astfel, neurotransmițătorii sunt eliberați prin butoanele terminale ale neuronului presinaptic și sunt detectați prin receptori localizați în membrana neuronului postsynaptic. Ambii neuroni trebuie să fie localizați la o distanță apropiată pentru ca această transmisie să aibă loc.

Cu toate acestea, spre deosebire de ceea ce se poate crede, neuronii care fac sinapsele chimice nu se unesc fizic. De fapt, între ele există un spațiu cunoscut ca spațiul sinaptic sau spărtură sinaptică.

Acest spațiu pare să varieze de la o sinapsă la alta, dar în general este de aproximativ 20 de nanometri. Există o rețea de filamente în cleștele sinaptice care menține neuronii pre- și postsynaptici aliniați.

neurotransmisiei

Neurotransmisia sau transmisia sinaptică este comunicarea între doi neuroni datorită schimbului de substanțe chimice sau semnale electrice prin sinapse.

Sinapse electrice

În ele există o neurotransmisie electrică. Cei doi neuroni sunt conectați fizic prin structuri de proteine ​​cunoscute sub numele de joncțiuni de decalaj.

Aceste structuri permit modificări ale proprietăților electrice ale unui neuron pentru a influența direct cealaltă și invers. În acest fel, cei doi neuroni ar acționa ca și cum ar fi unul.

Sinapse chimice

În acestea apare o neurotransmisie chimică. Neuronii pre și postsynaptici sunt separați de spațiul sinaptic. Un potențial de acțiune în neuronul presinaptic ar determina eliberarea neurotransmițătorilor.

Aceștia ajung la cleftul sinaptic, fiind disponibili pentru a-și exercita efectele asupra neuronilor postsynaptici.

Substanțe eliberate la sinapse neuronale

În timpul comunicării neuronale, nu numai că sunt eliberați neurotransmițători precum serotonina, acetilcolina, dopamina, noradrenalina etc. Pot fi eliberate și alte substanțe chimice, cum ar fi neuromodulatoarele.

Acestea sunt așa numite deoarece ele modulează activitatea multor neuroni într-o anumită zonă a creierului. Segregă în cantități mai mari și călătoresc pe distanțe mai mari, răspândind mai mult decât neurotransmițătorii.

Un alt tip de substanțe sunt hormonii. Acestea sunt eliberate de celulele glandelor endocrine, care se află în diferite părți ale corpului, cum ar fi stomacul, intestinul, rinichii și creierul.

Hormonii sunt eliberați în fluidul extracelular (în afara celulelor) și sunt capturați ulterior de capilare. Apoi ele sunt distribuite pe tot corpul prin sânge. Aceste substanțe se pot lega de neuroni care au receptori specifici pentru a le capta.

Astfel, hormonii pot afecta comportamentul, modificând activitatea neuronilor care le primesc. De exemplu, testosteronul pare să crească agresivitatea la majoritatea mamiferelor.

Tipuri de sinapse neuronale

Sinapsele neurale pot fi diferențiate în trei tipuri în funcție de locurile în care acestea apar.

- Sinapse axodendritice: în acest tip, butonul terminal se conectează la suprafața unui dendrit. Sau, cu coloane dendritice, care sunt protuberanțe mici situate în dendritele în unele tipuri de neuroni.

- Sinapse axosomatice: în acestea, butonul terminal synapta cu soma sau nucleul neuronului.

- Sinapse axoxaxice : butonul terminal al celulei presinaptice se conectează cu axonul celulei postsynaptice.

Acest tip de synapse funcționează diferit decât celelalte două. Funcția sa este de a reduce sau intensifica cantitatea de neurotransmițător eliberat de butonul terminalului. Astfel, aceasta promovează sau inhibă activitatea neuronului presinaptic.

Au fost de asemenea descoperite sinapse dendrodendritice, însă funcția lor exactă în comunicarea neuronală nu este cunoscută în prezent.

Cum se produce o sinapsă?

Neuronii conțin sacule numite vezicule sinaptice, care pot fi mari sau mici. Toate butoanele terminale au vezicule mici care transportă molecule neurotransmițător în interiorul lor.

Veziculele sunt produse într-un mecanism situat în soma numit aparatul Golgi. Apoi, acestea sunt transportate în apropierea butonului terminalului. Cu toate acestea, ele pot fi produse și pe butonul terminal cu material "reciclat".

Când se transmite un potențial de acțiune de-a lungul axonului, apare o depolarizare (excitație) a celulei. Ca rezultat, canalele de calciu ale neuronului sunt deschise, permițându-le să intre în ioni de calciu.

Acești ioni se leagă la moleculele membranelor veziculelor sinaptice care sunt în butonul terminal. Respectiva membrană este spartă, fuzionând cu membrana butonului terminalului. Aceasta produce eliberarea neurotransmițătorului în spațiul sinaptic.

Citoplasma celulei captează restul membranelor și le duce la cisterne. Acolo ei reciclează, creând noi vezicule sinaptice cu ele.

Neuronul postsynaptic are receptori care captează substanțele care se află în spațiul sinaptic. Acestea sunt cunoscute sub numele de receptori postsynaptici și, atunci când sunt activate, provoacă deschiderea canalelor ionice.

Când aceste canale se deschid, anumite substanțe intră în neuron, provocând un potențial postsynaptic. Aceasta poate avea efecte excitatorii sau inhibitoare asupra celulei în funcție de tipul de canal ionic care a fost deschis.

În mod normal, potențialul postsynaptic excitator apare atunci când sodiul intră în celula nervoasă. În timp ce inhibitorii sunt produși prin eliberarea de potasiu sau prin intrarea în clor.

Intrarea calciului în neuron provoacă potențiale excitatorii postsynaptice, deși activează și enzime specializate care produc schimbări fiziologice în această celulă. De exemplu, aceasta declanșează deplasarea veziculelor sinaptice și eliberarea neurotransmițătorilor.

De asemenea, facilitează schimbările structurale ale neuronului după învățare.

Finalizarea sinapselor

Potențialele postsynaptice sunt de obicei foarte scurte și se termină prin mecanisme speciale.

Una dintre ele este inactivarea acetilcolinei de către o enzimă numită acetilcolinesterază. Moleculele de neurotransmițător sunt îndepărtate din spațiul sinaptic prin recaptare sau reabsorbție de transportoarele care sunt în membrana presinaptică.

Astfel, atât neuronii presinaptici cât și cei post-sinaptici au receptori care captează prezența substanțelor chimice în jurul lor.

Există receptori presinaptici numiți autoreceptori care controlează cantitatea de neurotransmițător care eliberează sau sintetizează neuronul.