Sähköinen synapsi - Electrical synapse

Sähköinen synapsi
Gap cell risteys-fi.svg
Kaavio raon risteyksestä
Tunnisteet
MeSH D054351
TH H1.00.01.1.02024
FMA 67130
Anatominen terminologia

Sähköinen synapsi on mekaaninen ja sähköisesti johtavan yhteyden kahden vierekkäisen neuronien , joka on muodostettu kapea kuilu pre- ja postsynaptisiin neuronien tunnetaan rakoliitoksen . Aukkojen risteyksissä tällaiset solut lähestyvät noin 3,8 nm: n etäisyydellä toisistaan, mikä on paljon lyhyempi etäisyys kuin 20-40 nanometrin etäisyys, joka erottaa solut kemiallisesta synapsista . Monissa eläimissä sähköisiä synapseihin perustuvia järjestelmiä on olemassa samanaikaisesti kemiallisten synapsien kanssa .

Verrattuna kemiallisiin synapsiin sähköiset synapsit johtavat hermoimpulsseja nopeammin, mutta toisin kuin kemialliset synapsit, niillä ei ole vahvistusta - postsynaptisen neuronin signaali on sama tai pienempi kuin alkuperäisen neuronin signaali. Perusperusteet sähköisten synapsien havaitsemiseksi ovat liitoksissa , jotka sijaitsevat kahden neuronin välisessä rakoyhteydessä . Sähköisiä synapsia esiintyy usein hermojärjestelmissä, jotka vaativat nopeinta mahdollista vastausta, kuten puolustusrefleksejä. Sähköisten synapsien tärkeä ominaisuus on, että ne ovat enimmäkseen kaksisuuntaisia ​​(salli impulssien siirto kumpaankin suuntaan).

Rakenne

Kukin raon risteys (alias nexus -risteys) sisältää lukuisia rakojen liitoskanavia , jotka ylittävät molempien solujen plasmamembraanit . Kun luumenin halkaisija on noin 1,2-2,0 nm, raon risteyskanavan huokoset ovat riittävän leveät, jotta ionit ja jopa keskikokoiset molekyylit, kuten signalointimolekyylit, voivat virrata solusta toiseen, yhdistäen siten kahden solun sytoplasman . Siten kun yhden solun kalvopotentiaali muuttuu, ionit voivat liikkua solusta toiseen kantaen positiivista varausta mukanaan ja depolarisoimalla postsynaptisen solun.

Aukon risteyssuppilot koostuvat kahdesta puolikanavasta , joita kutsutaan selkärankaisten konnekoneiksi , joista yksi on kumpikin synapsin solu . Connexonit muodostuvat kuudesta 7,5 nm: n pituisesta, nelivaiheisesta kalvoa kattavasta proteiini- alayksiköstä, nimeltään connectxins , jotka voivat olla identtisiä tai hieman erilaisia ​​toisistaan.

Autapse on sähköinen (tai kemiallinen) synapsi muodostuu, kun Axon yhden neuroni synapsien oma dendriittien.

Tehosteet

Se on hyvin harvinaista ihmisen hermostossa, mutta sitä voi silti esiintyä tietyillä alueilla, kuten silmälinssissä. Sähköisten synapsien yksinkertaisuus johtaa synapseihin, jotka ovat nopeita, mutta voivat tuottaa vain yksinkertaisia ​​käyttäytymismalleja monimutkaisempiin kemiallisiin synapsiin verrattuna .

  • Ilman reseptorien tarvetta tunnistaa kemiallisia sanansaattajia, signaalin siirto sähköisissä synapsissa on nopeampaa kuin se, joka tapahtuu kemiallisten synapsien yli, mikä on vallitseva neuronien välinen liitos. Kemiallinen siirto viittaa synaptiseen viiveeseen - tallenteet kalmarin synapsista ja sammakon neuromuskulaarisista liitoksista paljastavat 0,5–4,0 millisekunnin viiveen - kun taas sähköinen siirto tapahtuu lähes viipymättä. Nopeusero kemiallisten ja sähköisten synapsien välillä ei kuitenkaan ole niin merkittävä nisäkkäillä kuin kylmäverisillä eläimillä.
  • Koska sähköiset synapsit eivät sisällä välittäjäaineita, sähköinen välittäjä on vähemmän muokattavissa kuin kemiallinen välittäjä.
  • Vastaus on aina sama merkki kuin lähde. Esimerkiksi, depolarisaation pre-synaptisen membraanin aina aiheuttaa depolarisaation post-synaptisen kalvon, ja päinvastoin hyperpolarisaation .
  • Postsynaptisen neuronin vaste on yleensä pienempi amplitudissa kuin lähde. Vaimennuksen määrä signaalin johtuu kalvon vastus presynaptisen ja postsynaptisten neuronien.
  • Pitkän aikavälin muutokset ovat nähtävissä sähköisissä synapsissa. Esimerkiksi verkkokalvon sähköisten synapsien muutokset näkyvät verkkokalvon vaaleiden ja pimeiden sopeutumisten aikana.

Sähköisten synapsien suhteellinen nopeus mahdollistaa myös sen, että monet neuronit ampuvat synkronisesti. Lähetysnopeuden vuoksi pakokaasumekanismeissa ja muissa nopeita vastauksia vaativissa prosesseissa esiintyy sähköisiä synapseja, kuten vastaus meri -jänis Aplysian vaaraan , joka vapauttaa nopeasti suuria määriä mustetta peittääkseen vihollisen näkökyvyn.

Normaalisti ionien kuljettama virta voisi kulkea kumpaankin suuntaan tämän tyyppisen synapsin läpi. Kuitenkin joskus liitokset ovat oikaisevia synapsia , jotka sisältävät jänniteohjattuja ionikanavia, jotka avautuvat vasteena aksonin plasmakalvon depolarisaatioon ja estävät virran kulkemisen yhteen kahdesta suunnasta. Jotkut kanavat voivat myös sulkeutua vasteena kalsiumin ( Ca2+
) tai vety ( H+
) ionipitoisuus, jotta vauriot eivät leviä solusta toiseen.

Joissakin näistä synapsista on myös näyttöä " plastisuudesta " - toisin sanoen niiden muodostama sähköliitäntä voi vahvistua tai heikentyä toiminnan seurauksena tai magnesiumpitoisuuden muutosten aikana.

Sähköiset synapsien ovat läsnä koko keskushermostossa ja on tutkittu, erityisesti neocortex , hippokampuksessa , talamuksen retikulaarinen tuma , locus coeruleus , huonompi olivary tuma , keskiaivojen ydin kolmoishermon , hajukäämissä , verkkokalvo , ja selkäydin ja selkärankaisten . Muita esimerkkejä in vivo havaituista toiminnallisten aukkojen liitoksista ovat jänne- , pikkuaivot ja suprakiasmaattinen ydin .

Historia

Suoraan toisiinsa yhdistettyjen solujen verkkomaisen verkon malli oli yksi varhaisista hypoteeseista hermoston organisoinnista 1900 -luvun alussa. Tämän retikulaarisen hypoteesin katsottiin olevan ristiriidassa suoraan nyt vallitsevan neuronidoktriinin kanssa , malli, jossa eristetyt, yksittäiset neuronit signaalivat toisilleen kemiallisesti synaptisten aukkojen läpi. Nämä kaksi mallia olivat jyrkässä ristiriidassa vuoden 1906 fysiologian tai lääketieteen Nobelin palkintojenjakotilaisuudessa, jossa palkinto jaettiin yhdessä retikulaarille ja laajalti tunnetulle solubiologille Camillo Golgiille ja hermosolun mestarille Santiago Ramón y Cajalille . oppi ja modernin neurotieteen isä. Golgi piti Nobelin luennonsa ensin osittain yksityiskohtaisesti todisteita hermoston verkkokalvon mallista. Ramón y Cajal nousi sitten palkintokorokkeelle ja kiisti Golgin johtopäätökset luennollaan. Nykyaikainen käsitys kemiallisten ja sähköisten synapsien rinnakkaiselosta viittaa kuitenkin siihen, että molemmat mallit ovat fysiologisesti merkittäviä; Voidaan sanoa, että Nobel -komitea toimi ennakoivasti myöntäessään palkinnon yhdessä.

1900 -luvun ensimmäisinä vuosikymmeninä käytiin merkittävää keskustelua siitä, oliko tiedonsiirto neuronien välillä kemiallista tai sähköistä, mutta kemiallinen synaptinen siirto pidettiin ainoana vastauksena Otto Loewin osoittaman kemiallisen viestinnän hermosolujen ja sydänlihaksen välillä. Siten sähköisen viestinnän löytyminen oli yllättävää.

Sähköiset synapsit osoitettiin ensin pakoihin liittyvien jättimäisten neuronien välillä rapuissa 1950-luvun lopulla, ja ne löydettiin myöhemmin selkärankaisista.

Katso myös

Viitteet

Lue lisää