Neuronal synapses: โครงสร้างประเภทและวิธีการทำงาน

การรวมกัน ของเซลล์ประสาท ประกอบด้วยการรวมกันของปุ่มเทอร์มินัลของสองเซลล์ประสาทโดยมีจุดประสงค์ในการส่งข้อมูล คำว่าไซแนปส์มาจากภาษากรีก sunaptein ซึ่งแปลว่า "รวบรวม"

ที่ไซแนปส์เซลล์ประสาทส่งข้อความในขณะที่อีกส่วนหนึ่งรับมัน ดังนั้นการสื่อสารมักจะเกิดขึ้นในทิศทางเดียว: จากปุ่มเทอร์มินัลของเซลล์ประสาทหรือเซลล์หนึ่งไปจนถึงเยื่อหุ้มเซลล์อีกเซลล์หนึ่ง แม้ว่ามันจะเป็นความจริงที่มีข้อยกเว้นบางอย่าง

แต่ละเซลล์รับข้อมูลจากปุ่มขั้วของเซลล์ประสาทอื่น ๆ และในทางกลับกันปุ่มเทอร์มินัลของเซลล์ประสาทด้านหลังจะซิงก์กับเซลล์อื่น ๆ

ปุ่มเทอร์มินัลถูกกำหนดให้เป็นแบบหนาขนาดเล็กที่ส่วนท้ายของซอนซึ่งส่งข้อมูลเมื่อซินแนปส์ ในขณะที่ซอนเป็น "สายเคเบิล" ที่ยาวและบางซึ่งนำข้อความจากนิวเคลียสของเซลล์ประสาทไปยังปุ่มเทอร์มินัล

เซลล์ประสาทเดียวสามารถรับข้อมูลจากเซลล์ประสาทหลายร้อยเซลล์และแต่ละเซลล์สามารถสร้างประสาทได้จำนวนมาก

ปุ่มเทอร์มินัลของเซลล์ประสาทสามารถทำงานร่วมกับเยื่อหุ้มเซลล์ของ soma หรือ dendrites

Soma หรือเซลล์ของร่างกายมีนิวเคลียสของเซลล์ประสาท มันมีกลไกที่ทำให้สามารถรักษาเซลล์ได้ ในทางตรงข้าม dendrites เป็นกิ่งก้านของเซลล์ประสาทคล้ายกับต้นไม้ที่เริ่มต้นจากโสม

เมื่อแอ็คชั่นเคลื่อนที่ผ่านแอกซอนของเซลล์ประสาทปุ่มเทอร์มินัลจะปล่อยสารเคมี สารเหล่านี้อาจมีผลต่อการกระตุ้นหรือยับยั้งเซลล์ประสาทที่มีการเชื่อมต่อ ในตอนท้ายของกระบวนการทั้งหมดผลของการซิงก์เหล่านี้ก่อให้เกิดพฤติกรรมของเรา

ศักยภาพในการกระทำคือผลผลิตของกระบวนการสื่อสารภายในเซลล์ประสาท ในนั้นมีชุดของการปรับเปลี่ยนในเยื่อหุ้มแอกซอนที่ทำให้เกิดการปล่อยสารเคมีหรือสารสื่อประสาท

เซลล์ประสาทแลกเปลี่ยนสารสื่อประสาทที่ประสาทของพวกเขาเป็นวิธีการส่งข้อมูลไปยังแต่ละอื่น ๆ

ซิงก์ที่น่าตื่นเต้น

ตัวอย่างของประสาทเซลล์ excitatory synapses จะเป็นตัวสะท้อนการถอนเมื่อเราเผาผลาญ เซลล์ประสาทรับความรู้สึกจะตรวจจับวัตถุร้อนเนื่องจากมันจะกระตุ้น dendrites ของมัน

เซลล์ประสาทนี้จะส่งข้อความผ่านแอกซอนไปยังปุ่มเทอร์มินัลซึ่งอยู่ในไขสันหลัง ปุ่มขั้วของเซลล์ประสาทรับความรู้สึกจะปล่อยสารเคมีที่รู้จักกันในชื่อสารสื่อประสาทที่จะกระตุ้นเซลล์ประสาทที่มี synapta

โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับผู้ฝึกงาน (สิ่งที่เป็นสื่อกลางระหว่างประสาทสัมผัสและเซลล์ประสาทมอเตอร์) สิ่งนี้จะทำให้ interneuron ส่งข้อมูลไปตามซอนของมัน ในทางกลับกันปุ่มเทอร์มินัลของเครื่องส่งสัญญาณสารสื่อประสาท interneuron ที่กระตุ้นเซลล์ประสาทยนต์

เซลล์ประสาทประเภทนี้จะส่งข้อความไปตามซอนของมันซึ่งเชื่อมต่อกับเส้นประสาทเพื่อไปยังกล้ามเนื้อเป้าหมาย เมื่อมีการปล่อยสารสื่อประสาทโดยปุ่มขั้วของเซลล์ประสาทมอเตอร์เซลล์กล้ามเนื้อหดตัวเพื่อย้ายออกจากวัตถุร้อน

synapses ยับยั้ง

ไซแนปส์ประเภทนี้ค่อนข้างซับซ้อนกว่า มันจะได้รับในตัวอย่างต่อไปนี้: จินตนาการว่าคุณเอาถาดร้อนมากออกจากเตาอบ คุณสวมถุงมือเพื่อไม่ให้เผาไหม้ตัวเอง แต่พวกมันบางและความร้อนก็เริ่มเกิน แทนที่จะขว้างถาดลงไปที่พื้นให้พยายามรองรับความร้อนสักเล็กน้อยจนกระทั่งวางลงบนพื้นผิว

ปฏิกิริยาการถอนตัวของสิ่งมีชีวิตของเราก่อนการกระตุ้นที่เจ็บปวดจะทำให้เราปล่อยวัตถุออกมาดังนั้นเราจึงควบคุมแรงกระตุ้นนี้ ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นได้อย่างไร?

ความร้อนที่มาจากถาดรับรู้เพิ่มกิจกรรมของ excitatory synapses ในเซลล์ประสาทมอเตอร์ (ตามที่อธิบายไว้ในส่วนก่อนหน้า) อย่างไรก็ตามความตื่นเต้นนี้ถูกต่อต้านโดยการยับยั้งที่มาจากโครงสร้างอื่น: สมองของเรา

สิ่งนี้จะส่งข้อมูลที่ระบุว่าถ้าเราวางถาดมันอาจจะเป็นความหายนะทั้งหมด ดังนั้นข้อความจะถูกส่งไปยังไขสันหลังที่ป้องกันการถอนการสะท้อนกลับ

สำหรับเรื่องนี้ซอนของเซลล์ประสาทของสมองถึงเส้นประสาทไขสันหลังที่ปุ่มขั้ว synapse กับยับยั้ง interneuron มันจะยับยั้งสารสื่อประสาทยับยั้งที่ช่วยลดการทำงานของเซลล์ประสาทยนต์ปิดกั้นการสะท้อนการถอน

เป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องทราบว่านี่เป็นเพียงตัวอย่างเท่านั้น กระบวนการเหล่านี้มีความซับซ้อนมากขึ้น (โดยเฉพาะอย่างยิ่งสารยับยั้ง) ซึ่งมีเซลล์ประสาทหลายพันตัวที่เกี่ยวข้อง

การกระทำที่มีศักยภาพ

เพื่อให้มีการแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างเซลล์ประสาทสองเซลล์หรือประสาทเซลล์ประสาทก่อนจะต้องมีศักยภาพในการดำเนินการ

ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นในเซลล์ประสาทที่ส่งสัญญาณ เยื่อหุ้มเซลล์นี้มีประจุไฟฟ้า ที่จริงแล้วเยื่อหุ้มเซลล์ทั้งหมดในร่างกายของเรามีประจุไฟฟ้า แต่ซอนเท่านั้นที่สามารถทำให้เกิดการกระทำที่มีศักยภาพ

ความแตกต่างระหว่างศักย์ไฟฟ้าภายในเซลล์ประสาทและภายนอกเรียกว่าศักย์เยื่อหุ้มเซลล์

การเปลี่ยนแปลงทางไฟฟ้าเหล่านี้ระหว่างการตกแต่งภายในและภายนอกของเซลล์ประสาทมีการไกล่เกลี่ยโดยความเข้มข้นของไอออนที่มีอยู่เช่นโซเดียมและโพแทสเซียม

เมื่อเกิดการผกผันของเยื่อหุ้มเซลล์ที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว ประกอบด้วยแรงกระตุ้นไฟฟ้าสั้น ๆ ซึ่งซอนนำมาจากโซมาหรือนิวเคลียสของเซลล์ประสาทไปยังปุ่มเทอร์มินัล

ควรเพิ่มว่าศักยภาพของเมมเบรนจะต้องเกินขีด จำกัด ของการกระตุ้นเพื่อให้เกิดการกระทำที่อาจเกิดขึ้น แรงกระตุ้นไฟฟ้านี้ถูกแปลเป็นสัญญาณทางเคมีที่ปล่อยผ่านปุ่มขั้ว

โครงสร้างของเซลล์ประสาท

เซลล์ประสาทสื่อสารผ่าน synapses และข้อความจะถูกส่งผ่านการปล่อยสารสื่อประสาท

สารเคมีเหล่านี้กระจายไปสู่พื้นที่ของเหลวระหว่างปุ่มเทอร์มินัลและเมมเบรนที่สร้างซินไซต์

เซลล์ประสาทที่ปล่อยสารสื่อประสาทผ่านปุ่มเทอร์มินัลเรียกว่าเซลล์ประสาท presynaptic ในขณะที่คนที่ได้รับข้อมูลมันเป็นเซลล์ประสาท postsynaptic

เมื่อตัวตรวจจับสารสื่อประสาทหลังสิ่งที่เรียกว่าศักยภาพ synaptic มีการผลิต นั่นคือพวกมันเป็นการเปลี่ยนแปลงในศักยภาพของพังผืดของเซลล์ประสาท postsynaptic

ในการสื่อสารเซลล์ต้องหลั่งสารเคมี (สารสื่อประสาท) ที่ตรวจพบโดยตัวรับเฉพาะ ตัวรับเหล่านี้ประกอบด้วยโมเลกุลโปรตีนพิเศษ

ปรากฏการณ์เหล่านี้มีความแตกต่างเพียงแค่ระยะห่างระหว่างเซลล์ประสาทที่ปล่อยสารและตัวรับที่จับมัน

ดังนั้นสารสื่อประสาทจะถูกปล่อยออกโดยปุ่มขั้วของเซลล์ประสาท presynaptic และตรวจพบผ่านตัวรับที่อยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ประสาทของ postsynaptic เซลล์ประสาททั้งสองจะต้องอยู่ในระยะใกล้เพื่อให้การส่งผ่านนี้เกิดขึ้น

อย่างไรก็ตามในทางตรงกันข้ามกับสิ่งที่คิดได้เซลล์ประสาทที่ทำสารเคมีจะไม่รวมตัวกัน ในความเป็นจริงระหว่างพวกเขามีช่องว่างที่เรียกว่าพื้นที่ synaptic หรือช่องโหว่ synaptic

พื้นที่นี้ดูเหมือนจะแตกต่างจากซินแนปส์หนึ่งต่ออีกอัน แต่โดยทั่วไปจะมีความกว้างประมาณ 20 นาโนเมตร มีเครือข่ายของเส้นใยในร่อง synaptic ที่ช่วยให้เซลล์ประสาทก่อนและหลังซินแนปทิคอยู่ในแนวเดียวกัน

neurotransmission

สารสื่อประสาทหรือการส่งสัญญาณ synaptic เป็นการสื่อสารระหว่างเซลล์ประสาทสองอันเนื่องจากการแลกเปลี่ยนของสารเคมีหรือสัญญาณไฟฟ้าผ่านประสาท

ซิงค์ไฟฟ้า

ในพวกเขามีสารสื่อประสาทไฟฟ้า เซลล์ประสาททั้งสองนั้นเชื่อมต่อกันผ่านโครงสร้างโปรตีนที่รู้จักกันในชื่อ junctions ของช่องว่าง

โครงสร้างเหล่านี้ช่วยให้การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางไฟฟ้าของเซลล์ประสาทหนึ่งมีอิทธิพลโดยตรงต่ออื่น ๆ และในทางกลับกัน ด้วยวิธีนี้เซลล์ประสาททั้งสองจะทำหน้าที่เหมือนเป็นหนึ่งเดียว

สารเคมี

ในสิ่งเหล่านี้เกิดขึ้นสารสื่อประสาทสารเคมี เซลล์ก่อนและหลังการซินนีแคพติกจะถูกคั่นด้วยพื้นที่ synaptic ศักยภาพการกระทำในเซลล์ประสาท presynaptic จะทำให้เกิดการปลดปล่อยของสารสื่อประสาท

พวกนี้มาถึงแหว่ง synaptic พร้อมสำหรับพวกเขาที่จะใช้ผลของเซลล์ประสาท postsynaptic

สารที่ปล่อยออกมาที่เส้นประสาทไซแนปส์

ในระหว่างการสื่อสารของเซลล์ประสาทไม่เพียง แต่มีสารสื่อประสาทเช่น serotonin, acetylcholine, dopamine, noradrenaline เป็นต้น สารเคมีอื่น ๆ เช่น neuromodulators ยังสามารถได้รับการปล่อยตัว

สิ่งเหล่านี้ถูกเรียกเช่นนั้นเพราะพวกมันปรับกิจกรรมของเซลล์ประสาทจำนวนมากในบริเวณหนึ่งของสมอง พวกเขาแยกในปริมาณที่มากขึ้นและเดินทางในระยะทางที่ไกลขึ้น

สารอีกประเภทหนึ่งคือฮอร์โมน เหล่านี้จะถูกปล่อยออกมาจากเซลล์ของต่อมไร้ท่อซึ่งตั้งอยู่ในส่วนต่าง ๆ ของร่างกายเช่นกระเพาะอาหาร, ลำไส้, ไตและสมอง

ฮอร์โมนจะถูกปล่อยออกไปในของเหลวนอกเซลล์ (นอกเซลล์) และจะถูกดักจับโดยเส้นเลือดฝอย จากนั้นพวกมันจะกระจายไปทั่วร่างกายผ่านทางกระแสเลือด สารเหล่านี้สามารถจับกับเซลล์ประสาทที่มีตัวรับพิเศษเพื่อจับพวกมัน

ดังนั้นฮอร์โมนสามารถส่งผลกระทบต่อพฤติกรรมเปลี่ยนแปลงกิจกรรมของเซลล์ประสาทที่รับได้ ตัวอย่างเช่นฮอร์โมนเพศชายดูเหมือนจะเพิ่มความก้าวร้าวในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมส่วนใหญ่

ประเภทของเส้นประสาทเส้นประสาท

ประสาทประสาทสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภทตามสถานที่ที่เกิดขึ้น

- Axodendritic synapses: ในประเภทนี้ปุ่มขั้วจะเชื่อมต่อกับพื้นผิวของ dendrite หรือด้วยกระดูกสันหลัง dendritic ซึ่งเป็นโหนกเล็ก ๆ ที่ตั้งอยู่ใน dendrites ในเซลล์ประสาทบางประเภท

- Axosomatic synapses: ในปุ่มเหล่านี้ขั้ว synapta พร้อม soma หรือนิวเคลียสของเซลล์ประสาท

- Axoaxonic synapses : ปุ่มเทอร์มินัลของเซลล์ presynaptic เชื่อมต่อกับ axon ของเซลล์ postsynaptic

การซิงค์แบบนี้ทำงานแตกต่างจากอีกสองแบบ ฟังก์ชั่นของมันคือการลดหรือเสริมปริมาณของสารสื่อประสาทที่ถูกปล่อยออกมาโดยปุ่มขั้ว ดังนั้นจึงส่งเสริมหรือยับยั้งการทำงานของเซลล์ประสาท presynaptic

Dendrodendritic synapses ก็ถูกพบเช่นกัน แต่หน้าที่ที่แท้จริงของพวกเขาในการสื่อสารทางประสาทยังไม่เป็นที่รู้จักในปัจจุบัน

ไซแนปส์เกิดขึ้นได้อย่างไร?

เซลล์ประสาทมีถุงที่เรียกว่าถุง synaptic ซึ่งอาจมีขนาดใหญ่หรือเล็ก ปุ่มเทอร์มินัลทั้งหมดมีถุงเล็ก ๆ ที่บรรจุสารสื่อประสาทในการตกแต่งภายใน

ถุงถูกผลิตในกลไกที่อยู่ในโสมที่เรียกว่าอุปกรณ์ Golgi จากนั้นพวกเขาจะถูกขนส่งใกล้ปุ่มขั้ว อย่างไรก็ตามพวกเขายังสามารถผลิตบนปุ่มขั้วด้วยวัสดุ "รีไซเคิล"

เมื่อศักย์การกระทำถูกส่งไปตามซอนทำให้เกิดการสลับขั้ว (กระตุ้น) ของเซลล์ เป็นผลให้ช่องแคลเซียมของเซลล์ประสาทถูกเปิดออกทำให้แคลเซียมไอออนสามารถเข้าไปได้

ไอออนเหล่านี้ผูกกับโมเลกุลของเยื่อหุ้มของถุง synaptic ที่อยู่ในปุ่มขั้ว เมมเบรนที่กล่าวนั้นแตกหักหลอมรวมกับเมมเบรนของปุ่มเทอร์มินัล สิ่งนี้ก่อให้เกิดการปลดปล่อยสารสื่อประสาทออกสู่อวกาศ synaptic

พลาสซึมของเซลล์จับชิ้นส่วนที่เหลือของเมมเบรนและนำไปที่ถังเก็บน้ำ ที่นั่นพวกเขารีไซเคิลสร้างถุง synaptic ใหม่กับพวกเขา

เซลล์ประสาท postsynaptic มีตัวรับที่จับสารที่อยู่ในพื้นที่ synaptic สิ่งเหล่านี้เรียกว่าตัวรับโพสต์ซินแน็ปทิคและเมื่อเปิดใช้งานจะทำให้เกิดการเปิดช่องไอออน

เมื่อช่องทางเหล่านี้เปิดขึ้นสารบางอย่างเข้าสู่เซลล์ประสาททำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่อาจเกิดขึ้น สิ่งนี้สามารถมีผลกระทบ excitatory หรือยับยั้งในเซลล์ขึ้นอยู่กับชนิดของช่องไอออนที่ได้รับการเปิด

ตามปกติ excitatory postsynaptic ศักย์เกิดขึ้นเมื่อโซเดียมเข้าสู่เซลล์ประสาท ในขณะที่สารยับยั้งจะถูกผลิตโดยการปล่อยโพแทสเซียมหรือคลอรีนเข้ามา

การเข้ามาของแคลเซียมในเซลล์ประสาททำให้เกิดความสามารถในการกระตุ้นโพสต์ซินแน็ปทิคแม้ว่ามันจะเปิดใช้งานเอ็นไซม์พิเศษที่สร้างการเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยาในเซลล์ ตัวอย่างเช่นมันเป็นต้นเหตุของการกำจัดของถุง synaptic และการปล่อยสารสื่อประสาท

นอกจากนี้ยังอำนวยความสะดวกในการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างในเซลล์ประสาทหลังจากเรียนรู้

เสร็จสิ้นการซิงค์

ศักยภาพโพสต์ซินแน็ทิกมักจะสั้นมากและจบด้วยกลไกพิเศษ

หนึ่งในนั้นคือการยับยั้ง acetylcholine โดยเอนไซม์ที่เรียกว่า acetylcholinesterase โมเลกุลสารสื่อประสาทจะถูกลบออกจากพื้นที่ synaptic โดยการตะครุบหรือ reabsorbed โดย transporters ที่อยู่ในเยื่อหุ้ม presynaptic

ดังนั้นเซลล์ประสาททั้ง presynaptic และ post-synaptic จึงมีตัวรับที่จับการปรากฏตัวของสารเคมีรอบตัวพวกเขา

มีตัวรับ presynaptic ที่เรียกว่า autoreceptors ที่ควบคุมปริมาณของสารสื่อประสาทที่ปลดปล่อยหรือสังเคราะห์เซลล์ประสาท