Πληροφορίες

Πού στο νευρικό σύστημα είναι οι συνάψεις χημικές και πού είναι ηλεκτρικές;

Πού στο νευρικό σύστημα είναι οι συνάψεις χημικές και πού είναι ηλεκτρικές;


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Παράφραση από το άρθρο της Wikipedia "Synapse":

Υπάρχουν δύο βασικά διαφορετικά είδη συνάψεων:

  1. Χημικές συνάψεις, οι οποίες μετατρέπουν την ηλεκτρική δραστηριότητα στον προσυναπτικό νευρώνα σε απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών μέσω της ενεργοποίησης των καναλιών ασβεστίου που καλύπτονται από τάση. Οι απελευθερωμένοι νευροδιαβιβαστές, οι οποίοι ποικίλλουν σε τύπο ανά κύτταρο, συνδέονται με υποδοχείς του μετασυναπτικού κυττάρου, προκαλώντας πολύπλοκες συμπεριφορές.

  2. Ηλεκτρικές συνάψεις, στις οποίες το προσυναπτικό και το μετασυναπτικό συνδέονται με «διασταυρώσεις κενού» ή συναπτικές σχισμές ικανές να περάσουν ηλεκτρικό ρεύμα, με αποτέλεσμα την ταχεία μεταγωγή σήματος.

Υπάρχουν ορισμένες δομές και θέσεις στο νευρικό σύστημα που είναι κυρίως ή αποκλειστικά χημικές συνάψεις, και ορισμένες που είναι κυρίως ή αποκλειστικά ηλεκτρικές; Ή, αναμειγνύονται σε όλο το νευρικό σύστημα;

Για παράδειγμα, θα μπορούσε κανείς να υποθέσει ότι οι νευρώνες που μεταδίδουν σήματα από τον εγκέφαλο στα άκρα μπορεί να είναι ηλεκτρικοί, λόγω του προφανούς πλεονεκτήματος των γρήγορων χρόνων μεταγωγής σε αυτό το σενάριο. Από την άλλη πλευρά, μπορεί να είναι πλεονεκτικό για τον εγκέφαλο να είναι ικανός για περισσότερες δυναμικές, αν και πιο αργές, μεταδόσεις σήματος που γίνονται δυνατές από χημικές συνάψεις. Είναι ακριβείς αυτές οι διαισθήσεις;


Οι συνάψεις είναι σχεδόν όλες χημικές, οι ηλεκτρικές συνάψεις είναι περισσότερο μια «ειδική περίπτωση».

Η ταχύτητα μετάδοσης στα άκρα, κ.λπ., έχει πολύ μικρή σχέση με την ταχύτητα της πραγματικής σύναψης. Το ίδιο το σήμα μεταφέρεται ηλεκτρικά μέσα σε ένα δεδομένο κύτταρο (αυτό είναι ένα «δυναμικό δράσης»), υποβοηθούμενο σε πολλές περιπτώσεις από τη μόνωση της μυελίνωσης. Η σύναψη είναι απλώς το τελικό σημείο.

Μερικά σημεία όπου υπάρχουν ηλεκτρικές συνάψεις/διασταυρώσεις κενού είναι:

  • Μεταξύ καρδιομυοκυττάρων, για συγχρονισμό της καρδιακής συστολής
  • Μεταξύ ορισμένων δικτύων ανασταλτικών ενδονευρώνων στο ΚΝΣ
  • Σε ορισμένα (αλλά όχι σχεδόν όλα) αντανακλαστικά κυκλώματα

Synapse

Το Synapse είναι ένας όρος που πρωτοπαρουσιάστηκε από Τσαρλς Σ. Σέρινγκτον το 1897. Προέρχεται από την ελληνική λέξη «Σύναψη”, που σημαίνει σύζευξη ή κούμπωμα. Η επικοινωνία μεταξύ των νευρώνες γίνεται μόνο μέσω συνάψεων, οι οποίες διευκολύνουν τη μετάδοση του νευρικού σήματος από το ένα στο επόμενο κύτταρο.

Ένας επιστήμονας ονόματι Sanford Palay παρατήρησε την υπερδομή του νευρικού ιστού για να αποδείξει την ύπαρξη της σύναψης. Οι συνάψεις λειτουργούν ως βασικός σύνδεσμος στο νευρικό σύστημα, χωρίς τον οποίο ένα σήμα δεν μπορεί να φτάσει απευθείας στον εγκέφαλο.

Οι ηλεκτρικές συνάψεις μπορούν να περάσουν απευθείας το νευρική ώθηση σε γειτονικά κύτταρα κατά τη διάρκεια των γρήγορων αμυντικών αποκρίσεων. Από την άλλη πλευρά, οι χημικές συνάψεις περιλαμβάνουν τη διέγερση μιας νευρικής ώθησης που προκαλεί την απελευθέρωση νευροδιαβιβαστές, το οποίο μπορεί να μεταφέρει το σήμα περαιτέρω μέσω δέσμευσης με συγκεκριμένους κυτταρικούς υποδοχείς.

Σε αυτήν την ανάρτηση, θα μάθουμε τον ορισμό, τους τύπους (με βάση τη σύνδεση νευρώνων και την παρουσία νευροϋποδοχέων και νευροδιαβιβαστών) και τη λειτουργία των συνάψεων. Επίσης, έχει επεξηγηθεί ο μηχανισμός και το διάγραμμα των ηλεκτρικών και χημικών συνάψεων.

Περιεχόμενο: Synapse


Περιεχόμενα

Οι συνάψεις είναι λειτουργικές συνδέσεις μεταξύ νευρώνων ή μεταξύ νευρώνων και άλλων τύπων κυττάρων. [6] [7] Ένας τυπικός νευρώνας δημιουργεί πολλές χιλιάδες συνάψεις, αν και υπάρχουν ορισμένοι τύποι που κάνουν πολύ λιγότερες. [8] Οι περισσότερες συνάψεις συνδέουν τους άξονες με τους δενδρίτες, [9] [10] αλλά υπάρχουν και άλλοι τύποι συνδέσεων, συμπεριλαμβανομένου άξονα-προς-κύτταρο-σώματος, [11] [12] άξονα-άξονα, [11] [ 12] και δενδρίτης σε δενδρίτη. [10] Οι συνάψεις είναι γενικά πολύ μικρές για να είναι αναγνωρίσιμες χρησιμοποιώντας ένα μικροσκόπιο φωτός, εκτός από σημεία όπου οι μεμβράνες δύο κυττάρων φαίνεται να αγγίζουν, αλλά τα κυτταρικά τους στοιχεία μπορούν να οραματιστούν καθαρά χρησιμοποιώντας ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο.

Οι χημικές συνάψεις περνούν πληροφορίες κατευθυντικά από ένα προσυναπτικό κύτταρο σε ένα μετασυναπτικό κύτταρο και επομένως είναι ασύμμετρες σε δομή και λειτουργία. Το άκρο του προσυναπτικού άξονα, ή το συναπτικό βούτυρο, είναι μια εξειδικευμένη περιοχή μέσα στον άξονα του προσυναπτικού κυττάρου που περιέχει νευροδιαβιβαστές εγκλεισμένους σε μικρές σφαίρες που συνδέονται με τη μεμβράνη που ονομάζονται συναπτικά κυστίδια (καθώς και μια σειρά από άλλες υποστηρικτικές δομές και οργανίδια, όπως μιτοχόνδρια και ενδοπλασματικό δίκτυο). Τα συναπτικά κυστίδια προσκολλώνται στην προσυναπτική πλασματική μεμβράνη σε περιοχές που ονομάζονται ενεργές ζώνες.

Αμέσως απέναντι είναι μια περιοχή του μετασυναπτικού κυττάρου που περιέχει υποδοχείς νευροδιαβιβαστών για συνάψεις μεταξύ δύο νευρώνων, η μετασυναπτική περιοχή μπορεί να βρεθεί στους δενδρίτες ή στο κυτταρικό σώμα. Αμέσως πίσω από τη μετασυναπτική μεμβράνη βρίσκεται ένα περίτεχνο σύμπλεγμα αλληλένδετων πρωτεϊνών που ονομάζεται μετασυναπτική πυκνότητα (PSD).

Οι πρωτεΐνες στο PSD εμπλέκονται στην αγκύρωση και διακίνηση υποδοχέων νευροδιαβιβαστών και στη ρύθμιση της δραστηριότητας αυτών των υποδοχέων. Οι υποδοχείς και τα PSD βρίσκονται συχνά σε εξειδικευμένες προεξοχές από τον κύριο δενδριτικό άξονα που ονομάζονται δενδριτικές ράχες.

Οι συνάψεις μπορούν να περιγραφούν ως συμμετρικές ή ασύμμετρες. Όταν εξετάζονται κάτω από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, οι ασύμμετρες συνάψεις χαρακτηρίζονται από στρογγυλεμένα κυστίδια στο προσυναπτικό κύτταρο και εμφανή μετασυναπτική πυκνότητα. Οι ασύμμετρες συνάψεις είναι συνήθως διεγερτικές. Αντίθετα, οι συμμετρικές συνάψεις έχουν πεπλατυσμένα ή επιμήκη κυστίδια και δεν περιέχουν εμφανή μετασυναπτική πυκνότητα. Οι συμμετρικές συνάψεις είναι τυπικά ανασταλτικές.

ο συναπτική σχισμή -επίσης λέγεται συναπτικό χάσμα— είναι ένα κενό μεταξύ των προ- και μετασυναπτικών κυττάρων που έχει πλάτος περίπου 20 nm (0,02 μ). [5] Ο μικρός όγκος της σχισμής επιτρέπει την ταχεία αύξηση και μείωση της συγκέντρωσης των νευροδιαβιβαστών. [13]

Η αύταση είναι μια χημική (ή ηλεκτρική) σύναψη που σχηματίζεται όταν ο άξονας ενός νευρώνα συνάψει με τους δικούς του δενδρίτες.

Επισκόπηση Επεξεργασία

Εδώ είναι μια περίληψη της αλληλουχίας των γεγονότων που λαμβάνουν χώρα στη συναπτική μετάδοση από έναν προσυναπτικό νευρώνα σε ένα μετασυναπτικό κύτταρο. Κάθε βήμα εξηγείται λεπτομερέστερα παρακάτω. Σημειώστε ότι με εξαίρεση το τελευταίο βήμα, ολόκληρη η διαδικασία μπορεί να τρέξει μόνο μερικές εκατοντάδες μικροδευτερόλεπτα, στις πιο γρήγορες συνάψεις. [14]

  1. Η διαδικασία ξεκινά με ένα κύμα ηλεκτροχημικής διέγερσης που ονομάζεται δυναμικό δράσης που ταξιδεύει κατά μήκος της μεμβράνης του προσυναπτικού κυττάρου, μέχρι να φτάσει στη σύναψη.
  2. Η ηλεκτρική εκπόλωση της μεμβράνης στη σύναψη προκαλεί το άνοιγμα διαύλων που είναι διαπερατά από ιόντα ασβεστίου.
  3. Τα ιόντα ασβεστίου ρέουν μέσα από την προσυναπτική μεμβράνη, αυξάνοντας γρήγορα τη συγκέντρωση ασβεστίου στο εσωτερικό.
  4. Η υψηλή συγκέντρωση ασβεστίου ενεργοποιεί ένα σύνολο ευαίσθητων στο ασβέστιο πρωτεϊνών που συνδέονται με κυστίδια που περιέχουν μια χημική ουσία νευροδιαβιβαστή.
  5. Αυτές οι πρωτεΐνες αλλάζουν σχήμα, προκαλώντας τη συγχώνευση των μεμβρανών ορισμένων «δεμένων» κυστιδίων με τη μεμβράνη του προσυναπτικού κυττάρου, ανοίγοντας έτσι τα κυστίδια και ρίχνοντας το περιεχόμενό τους στον νευροδιαβιβαστή στη συναπτική σχισμή, τον στενό χώρο μεταξύ των μεμβρανών του προ- και του μετασυναπτικού κύτταρα.
  6. Ο νευροδιαβιβαστής διαχέεται μέσα στη σχισμή. Κάποιο από αυτό διαφεύγει, αλλά κάποιο από αυτό συνδέεται με μόρια χημικών υποδοχέων που βρίσκονται στη μεμβράνη του μετασυναπτικού κυττάρου.
  7. Η δέσμευση του νευροδιαβιβαστή προκαλεί το μόριο του υποδοχέα να είναι ενεργοποιημένο κατά κάποιο τρόπο. Είναι δυνατοί διάφοροι τύποι ενεργοποίησης, όπως περιγράφεται λεπτομερέστερα παρακάτω. Σε κάθε περίπτωση, αυτό είναι το βασικό βήμα με το οποίο η συναπτική διαδικασία επηρεάζει τη συμπεριφορά του μετασυναπτικού κυττάρου.
  8. Λόγω της θερμικής δόνησης, η κίνηση των ατόμων, που δονούνται γύρω από τις θέσεις ισορροπίας τους σε ένα κρυσταλλικό στερεό, τα μόρια νευροδιαβιβαστών τελικά χαλαρώνουν από τους υποδοχείς και απομακρύνονται.
  9. Ο νευροδιαβιβαστής είτε επαναρροφάται από το προσυναπτικό κύτταρο και στη συνέχεια επανασυσκευάζεται για μελλοντική απελευθέρωση, είτε διασπάται μεταβολικά.

Έκδοση νευροδιαβιβαστή Επεξεργασία

Η απελευθέρωση ενός νευροδιαβιβαστή πυροδοτείται από την άφιξη μιας νευρικής ώθησης (ή δυναμικού δράσης) και λαμβάνει χώρα μέσω μιας ασυνήθιστα γρήγορης διαδικασίας κυτταρικής έκκρισης (εξωκυττάρωση). Μέσα στο άκρο του προσυναπτικού νεύρου, κυστίδια που περιέχουν νευροδιαβιβαστή εντοπίζονται κοντά στη συναπτική μεμβράνη. Το εισερχόμενο δυναμικό δράσης παράγει μια εισροή ιόντων ασβεστίου μέσω διαύλων ιόντων που εξαρτώνται από την τάση, επιλεκτικά από το ασβέστιο στην κάτω διαδρομή του δυναμικού δράσης (ουραίο ρεύμα). [15] Τα ιόντα ασβεστίου στη συνέχεια συνδέονται με πρωτεΐνες συναπτοταγμίνης που βρίσκονται μέσα στις μεμβράνες των συναπτικών κυστιδίων, επιτρέποντας στα κυστίδια να συντηχθούν με την προσυναπτική μεμβράνη. [16] Η σύντηξη ενός κυστιδίου είναι μια στοχαστική διαδικασία, που οδηγεί σε συχνή αποτυχία της συναπτικής μετάδοσης στις πολύ μικρές συνάψεις που είναι τυπικές για το κεντρικό νευρικό σύστημα. Οι μεγάλες χημικές συνάψεις (π.χ. η νευρομυϊκή σύνδεση), από την άλλη πλευρά, έχουν πιθανότητα συναπτικής απελευθέρωσης 1. Η σύντηξη κυστιδίων καθοδηγείται από τη δράση ενός συνόλου πρωτεϊνών στο προσυναπτικό τερματικό γνωστά ως SNAREs. Ως σύνολο, το πρωτεϊνικό σύμπλεγμα ή δομή που μεσολαβεί στην πρόσδεση και τη σύντηξη των προσυναπτικών κυστιδίων ονομάζεται ενεργή ζώνη. [17] Η μεμβράνη που προστέθηκε από τη διαδικασία σύντηξης ανακτάται αργότερα με ενδοκυττάρωση και ανακυκλώνεται για το σχηματισμό φρέσκων κυστιδίων γεμάτων με νευροδιαβιβαστές.

Μια εξαίρεση από τη γενική τάση απελευθέρωσης νευροδιαβιβαστών με φυσαλιδώδη σύντηξη βρίσκεται στα κύτταρα υποδοχέα τύπου II των γευστικών βλαστών θηλαστικών. Εδώ ο νευροδιαβιβαστής ATP απελευθερώνεται απευθείας από το κυτταρόπλασμα στη συναπτική σχισμή μέσω καναλιών που καλύπτονται από τάση. [18]

Σύνδεση υποδοχέα Επεξεργασία

Οι υποδοχείς στην αντίθετη πλευρά του συναπτικού κενού δεσμεύουν μόρια νευροδιαβιβαστών. Οι υποδοχείς μπορούν να ανταποκριθούν με έναν από τους δύο γενικούς τρόπους. Πρώτον, οι υποδοχείς μπορούν να ανοίξουν απευθείας διαύλους ιόντων με πύλη συνδέτη στη μετασυναπτική κυτταρική μεμβράνη, προκαλώντας την είσοδο ή την έξοδο ιόντων από το κύτταρο και αλλάζοντας το τοπικό διαμεμβρανικό δυναμικό. [14] Η προκύπτουσα αλλαγή στην τάση ονομάζεται μετασυναπτικό δυναμικό. Σε γενικές γραμμές, το αποτέλεσμα είναι διεγερτικός στην περίπτωση ρευμάτων εκπόλωσης και κωλυτικός στην περίπτωση υπερπολωτικών ρευμάτων. Το αν μια σύναψη είναι διεγερτική ή ανασταλτική εξαρτάται από το είδος ή τους τύπους καναλιού ιόντων που μεταφέρει το μετασυναπτικό ρεύμα, το οποίο με τη σειρά του είναι συνάρτηση του τύπου των υποδοχέων και του νευροδιαβιβαστή που χρησιμοποιούνται στη σύναψη. Ο δεύτερος τρόπος με τον οποίο ένας υποδοχέας μπορεί να επηρεάσει το δυναμικό της μεμβράνης είναι ρυθμίζοντας την παραγωγή χημικών αγγελιαφόρων μέσα στον μετασυναπτικό νευρώνα. Αυτοί οι δεύτεροι αγγελιοφόροι μπορούν στη συνέχεια να ενισχύσουν την ανασταλτική ή διεγερτική απόκριση στους νευροδιαβιβαστές. [14]

Επεξεργασία τερματισμού

Αφού ένα μόριο νευροδιαβιβαστή δεσμευτεί σε ένα μόριο υποδοχέα, πρέπει να αφαιρεθεί για να μπορέσει η μετασυναπτική μεμβράνη να συνεχίσει να αναμεταδίδει τα επόμενα EPSP και/ή IPSP. Αυτή η αφαίρεση μπορεί να πραγματοποιηθεί μέσω μιας ή περισσότερων διαδικασιών:

  • Ο νευροδιαβιβαστής μπορεί να διαχέεται λόγω θερμικά επαγόμενων ταλαντώσεων τόσο του ίδιου όσο και του υποδοχέα, καθιστώντας τον διαθέσιμο να διασπαστεί μεταβολικά έξω από τον νευρώνα ή να επαναρροφηθεί. [19]
  • Ένζυμα εντός της υποσυναπτικής μεμβράνης μπορεί να αδρανοποιήσουν/μεταβολίσουν τον νευροδιαβιβαστή. Οι αντλίες μπορούν να αντλούν ενεργά τον νευροδιαβιβαστή πίσω στο άκρο του προσυναπτικού άξονα για επανεπεξεργασία και απελευθέρωση μετά από μεταγενέστερο δυναμικό δράσης. [19]

Η ισχύς μιας σύναψης έχει οριστεί από τον Sir Bernard Katz ως το γινόμενο της (προσυναπτικής) πιθανότητας απελευθέρωσης pr, ποσοτικό μέγεθος q (η μετασυναπτική απόκριση στην απελευθέρωση ενός μεμονωμένου κυστιδίου νευροδιαβιβαστή, ενός «κβαντικού») και n, τον αριθμό των τοποθεσιών έκδοσης. Η "ενιαία σύνδεση" συνήθως αναφέρεται σε έναν άγνωστο αριθμό μεμονωμένων συνάψεων που συνδέουν έναν προσυναπτικό νευρώνα με έναν μετασυναπτικό νευρώνα. Το πλάτος των μετασυναπτικών δυναμικών (PSPs) μπορεί να είναι από 0,4 mV έως και 20 mV. [20] Το πλάτος ενός PSP μπορεί να διαμορφωθεί από νευροδιαμορφωτές ή μπορεί να αλλάξει ως αποτέλεσμα προηγούμενης δραστηριότητας. Οι αλλαγές στη συναπτική ισχύ μπορεί να είναι βραχυπρόθεσμες, με διάρκεια από δευτερόλεπτα έως λεπτά, ή μακροπρόθεσμες (μακροπρόθεσμη ενίσχυση ή LTP), που διαρκούν ώρες. Η μάθηση και η μνήμη πιστεύεται ότι προκύπτουν από μακροπρόθεσμες αλλαγές στη συναπτική δύναμη, μέσω ενός μηχανισμού που είναι γνωστός ως συναπτική πλαστικότητα.

Η απευαισθητοποίηση των μετασυναπτικών υποδοχέων είναι μια μείωση στην απόκριση στο ίδιο ερέθισμα νευροδιαβιβαστή. Σημαίνει ότι η ισχύς μιας σύναψης μπορεί στην πραγματικότητα να μειώνεται καθώς ένα συρμό δυναμικών δράσης φθάνει με ταχεία διαδοχή - ένα φαινόμενο που προκαλεί τη λεγόμενη εξάρτηση από τη συχνότητα των συνάψεων. Το νευρικό σύστημα εκμεταλλεύεται αυτή την ιδιότητα για υπολογιστικούς σκοπούς και μπορεί να συντονίσει τις συνάψεις του με μέσα όπως η φωσφορυλίωση των εμπλεκόμενων πρωτεϊνών.

Η συναπτική μετάδοση μπορεί να αλλάξει από προηγούμενη δραστηριότητα. Αυτές οι αλλαγές ονομάζονται συναπτική πλαστικότητα και μπορεί να οδηγήσουν είτε σε μείωση της αποτελεσματικότητας της σύναψης, που ονομάζεται κατάθλιψη, είτε σε αύξηση της αποτελεσματικότητας, που ονομάζεται ενίσχυση. Αυτές οι αλλαγές μπορεί να είναι είτε μακροπρόθεσμες είτε βραχυπρόθεσμες. Οι μορφές βραχυπρόθεσμης πλαστικότητας περιλαμβάνουν τη συναπτική κόπωση ή κατάθλιψη και τη συναπτική αύξηση. Οι μορφές μακροπρόθεσμης πλαστικότητας περιλαμβάνουν τη μακροχρόνια κατάθλιψη και τη μακροπρόθεσμη ενίσχυση. Η συναπτική πλαστικότητα μπορεί να είναι είτε ομοσυναπτική (που εμφανίζεται σε μία μόνο σύναψη) είτε ετεροσυναπτική (που εμφανίζεται σε πολλαπλές συνάψεις).

Ομοσυναπτική πλαστικότητα Επεξεργασία

Η ομοσυναπτική πλαστικότητα (ή επίσης ομοτροπική διαμόρφωση) είναι μια αλλαγή στη συναπτική ισχύ που προκύπτει από το ιστορικό δραστηριότητας σε μια συγκεκριμένη σύναψη. Αυτό μπορεί να προκύψει από αλλαγές στο προσυναπτικό ασβέστιο καθώς και από ανατροφοδότηση σε προσυναπτικούς υποδοχείς, δηλαδή μια μορφή αυτοκρινούς σηματοδότησης. Η ομοσυναπτική πλαστικότητα μπορεί να επηρεάσει τον αριθμό και τον ρυθμό αναπλήρωσης των κυστιδίων ή μπορεί να επηρεάσει τη σχέση μεταξύ ασβεστίου και απελευθέρωσης κυστιδίων. Η ομοσυναπτική πλαστικότητα μπορεί επίσης να έχει μετασυναπτικό χαρακτήρα. Μπορεί να οδηγήσει είτε σε αύξηση είτε σε μείωση της συναπτικής ισχύος.

Ένα παράδειγμα είναι οι νευρώνες του συμπαθητικού νευρικού συστήματος (SNS), οι οποίοι απελευθερώνουν νοραδρεναλίνη, η οποία, εκτός του ότι επηρεάζει τους μετασυναπτικούς υποδοχείς, επηρεάζει επίσης και τους προσυναπτικούς α2-αδρενεργικούς υποδοχείς, αναστέλλοντας την περαιτέρω απελευθέρωση της νοραδρεναλίνης. [21] Αυτό το αποτέλεσμα χρησιμοποιείται με την κλονιδίνη για την εκτέλεση ανασταλτικών επιδράσεων στο SNS.

Ετεροσυναπτική πλαστικότητα Επεξεργασία

Η ετεροσυναπτική πλαστικότητα (ή επίσης ετεροτροπική διαμόρφωση) είναι μια αλλαγή στη συναπτική ισχύ που προκύπτει από τη δραστηριότητα άλλων νευρώνων. Και πάλι, η πλαστικότητα μπορεί να αλλάξει τον αριθμό των κυστιδίων ή τον ρυθμό αναπλήρωσής τους ή τη σχέση μεταξύ ασβεστίου και απελευθέρωσης κυστιδίων. Επιπλέον, θα μπορούσε να επηρεάσει άμεσα την εισροή ασβεστίου. Η ετεροσυναπτική πλαστικότητα μπορεί επίσης να είναι μετασυναπτικής φύσης, επηρεάζοντας την ευαισθησία των υποδοχέων.

Ένα παράδειγμα είναι πάλι οι νευρώνες του συμπαθητικού νευρικού συστήματος, οι οποίοι απελευθερώνουν νοραδρεναλίνη, η οποία, επιπλέον, δημιουργεί ανασταλτική επίδραση στα προσυναπτικά άκρα των νευρώνων του παρασυμπαθητικού νευρικού συστήματος. [21]

Γενικά, εάν μια διεγερτική σύναψη είναι αρκετά ισχυρή, ένα δυναμικό δράσης στον προσυναπτικό νευρώνα θα ενεργοποιήσει ένα δυναμικό δράσης στο μετασυναπτικό κύτταρο. Σε πολλές περιπτώσεις το διεγερτικό μετασυναπτικό δυναμικό (EPSP) δεν θα φτάσει το κατώφλι για την πρόκληση δυναμικού δράσης. Όταν τα δυναμικά δράσης από πολλαπλούς προσυναπτικούς νευρώνες ενεργοποιούνται ταυτόχρονα ή εάν ένας μεμονωμένος προσυναπτικός νευρώνας πυροδοτείται σε αρκετά υψηλή συχνότητα, τα EPSP μπορούν να επικαλύπτονται και να αθροίζονται. Εάν επικαλύπτονται αρκετά EPSP, το αθροιστικό EPSP μπορεί να φτάσει το όριο για την έναρξη ενός δυναμικού δράσης. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως άθροιση και μπορεί να χρησιμεύσει ως φίλτρο υψηλής διέλευσης για νευρώνες. [22]

Από την άλλη πλευρά, ένας προσυναπτικός νευρώνας που απελευθερώνει έναν ανασταλτικό νευροδιαβιβαστή, όπως το GABA, μπορεί να προκαλέσει ένα ανασταλτικό μετασυναπτικό δυναμικό (IPSP) στον μετασυναπτικό νευρώνα, φέρνοντας το δυναμικό της μεμβράνης πιο μακριά από το κατώφλι, μειώνοντας τη διεγερσιμότητα του και καθιστώντας πιο δύσκολη την ο νευρώνας να εκκινήσει ένα δυναμικό δράσης. Εάν ένα IPSP επικαλύπτεται με ένα EPSP, το IPSP μπορεί σε πολλές περιπτώσεις να εμποδίσει τον νευρώνα να εκτοξεύσει ένα δυναμικό δράσης. Με αυτόν τον τρόπο, η έξοδος ενός νευρώνα μπορεί να εξαρτάται από την είσοδο πολλών διαφορετικών νευρώνων, καθένας από τους οποίους μπορεί να έχει διαφορετικό βαθμό επιρροής, ανάλογα με την ισχύ και τον τύπο της σύναψης με αυτόν τον νευρώνα. Ο John Carew Eccles πραγματοποίησε μερικά από τα σημαντικά πρώιμα πειράματα σχετικά με τη συναπτική ολοκλήρωση, για τα οποία έλαβε το Νόμπελ Φυσιολογίας ή Ιατρικής το 1963.

Όταν ένας νευροδιαβιβαστής απελευθερώνεται σε μια σύναψη, φθάνει στην υψηλότερη συγκέντρωσή του μέσα στο στενό χώρο της συναπτικής σχισμής, αλλά μέρος του είναι βέβαιο ότι θα διαχέεται πριν επαναρροφηθεί ή διασπαστεί. Εάν διαχέεται, έχει τη δυνατότητα να ενεργοποιήσει υποδοχείς που βρίσκονται είτε σε άλλες συνάψεις είτε στη μεμβράνη μακριά από οποιαδήποτε σύναψη. Η εξωσυναπτική δραστηριότητα ενός νευροδιαβιβαστή είναι γνωστή ως μετάδοση όγκου. [23] Είναι καλά τεκμηριωμένο ότι τέτοιες επιδράσεις συμβαίνουν σε κάποιο βαθμό, αλλά η λειτουργική τους σημασία αποτελεί εδώ και καιρό θέμα διαμάχης. [24]

Πρόσφατη εργασία δείχνει ότι η μετάδοση όγκου μπορεί να είναι ο κυρίαρχος τρόπος αλληλεπίδρασης για ορισμένους ειδικούς τύπους νευρώνων. Στον εγκεφαλικό φλοιό των θηλαστικών, μια κατηγορία νευρώνων που ονομάζονται νευρογλοιακά κύτταρα μπορούν να αναστείλουν άλλους κοντινούς φλοιώδεις νευρώνες απελευθερώνοντας τον νευροδιαβιβαστή GABA στον εξωκυτταρικό χώρο. [25] Κατά μήκος της ίδιας φλέβας, το GABA που απελευθερώνεται από τα νευρογλοιακά κύτταρα στον εξωκυτταρικό χώρο δρα επίσης στα γύρω αστροκύτταρα, αποδίδοντας ένα ρόλο στη μετάδοση όγκου στον έλεγχο της ομοιόστασης των ιοντικών και νευροδιαβιβαστών. [26] Περίπου το 78% των νευρογλοιακών κυττάρων δεν σχηματίζουν κλασικές συνάψεις. Αυτό μπορεί να είναι το πρώτο οριστικό παράδειγμα νευρώνων που επικοινωνούν χημικά όπου δεν υπάρχουν κλασικές συνάψεις. [25]

Μια ηλεκτρική σύναψη είναι ένας ηλεκτρικά αγώγιμος σύνδεσμος μεταξύ δύο συνδεόμενων νευρώνων που σχηματίζεται σε ένα στενό κενό μεταξύ των προ- και μετασυναπτικών κυττάρων, γνωστό ως διασταύρωση κενού. Στις συνδέσεις κενού, τα κύτταρα πλησιάζουν σε απόσταση περίπου 3,5 nm το ένα από το άλλο, αντί για την απόσταση 20 έως 40 nm που χωρίζει τα κύτταρα στις χημικές συνάψεις. [27] [28] Σε αντίθεση με τις χημικές συνάψεις, το μετασυναπτικό δυναμικό στις ηλεκτρικές συνάψεις δεν προκαλείται από το άνοιγμα των διαύλων ιόντων από χημικούς πομπούς, αλλά από την άμεση ηλεκτρική σύζευξη μεταξύ των δύο νευρώνων. Οι ηλεκτρικές συνάψεις είναι ταχύτερες από τις χημικές συνάψεις. [13] Οι ηλεκτρικές συνάψεις βρίσκονται σε όλο το νευρικό σύστημα, συμπεριλαμβανομένου του αμφιβληστροειδούς, του δικτυωτού πυρήνα του θαλάμου, του νεοφλοιού και του ιππόκαμπου. [29] Ενώ οι χημικές συνάψεις βρίσκονται μεταξύ των διεγερτικών και των ανασταλτικών νευρώνων, οι ηλεκτρικές συνάψεις βρίσκονται πιο συχνά μεταξύ μικρότερων τοπικών ανασταλτικών νευρώνων. Οι ηλεκτρικές συνάψεις μπορεί να υπάρχουν ανάμεσα σε δύο άξονες, δύο δενδρίτες ή μεταξύ ενός άξονα και ενός δενδρίτη. [30] [31] Σε ορισμένα ψάρια και αμφίβια, ηλεκτρικές συνάψεις μπορούν να βρεθούν στο ίδιο τερματικό μιας χημικής σύναψης, όπως στα κύτταρα Mauthner. [32]

Ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά των χημικών συνάψεων είναι ότι αποτελούν το σημείο δράσης για την πλειοψηφία των ψυχοδραστικών φαρμάκων. Οι συνάψεις επηρεάζονται από φάρμακα όπως το κουράρε, η στρυχνίνη, η κοκαΐνη, η μορφίνη, το αλκοόλ, το LSD και αμέτρητα άλλα. Αυτά τα φάρμακα έχουν διαφορετικές επιδράσεις στη συναπτική λειτουργία και συχνά περιορίζονται σε συνάψεις που χρησιμοποιούν συγκεκριμένο νευροδιαβιβαστή. Για παράδειγμα, το curare είναι ένα δηλητήριο που εμποδίζει την ακετυλοχολίνη να εκπολώσει τη μετασυναπτική μεμβράνη, προκαλώντας παράλυση. Η στρυχνίνη εμποδίζει τις ανασταλτικές επιδράσεις του νευροδιαβιβαστή γλυκίνης, η οποία προκαλεί το σώμα να πάρει και να αντιδράσει σε ασθενέστερα και αγνοημένα ερεθίσματα, με αποτέλεσμα ανεξέλεγκτους μυϊκούς σπασμούς. Η μορφίνη δρα στις συνάψεις που χρησιμοποιούν νευροδιαβιβαστές ενδορφίνης και το αλκοόλ αυξάνει τις ανασταλτικές επιδράσεις του νευροδιαβιβαστή GABA. Το LSD παρεμβαίνει στις συνάψεις που χρησιμοποιούν τον νευροδιαβιβαστή σεροτονίνη. Η κοκαΐνη εμποδίζει την επαναπρόσληψη της ντοπαμίνης και ως εκ τούτου αυξάνει τα αποτελέσματά της.

Κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1950, ο Bernard Katz και ο Paul Fatt παρατήρησαν αυθόρμητα μικροσκοπικά συναπτικά ρεύματα στη νευρομυϊκή διασταύρωση βατράχου. [ απαιτείται παραπομπή ] Με βάση αυτές τις παρατηρήσεις, ανέπτυξαν την «ποσοτική υπόθεση» που είναι η βάση για την τρέχουσα κατανόησή μας για την απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών ως εξωκυττάρωση και για την οποία ο Katz έλαβε το Νόμπελ Φυσιολογίας ή Ιατρικής το 1970. απαιτείται παραπομπή ] Στα τέλη της δεκαετίας του 1960, ο Ricardo Miledi και ο Katz ανέπτυξαν την υπόθεση ότι η εισροή ιόντων ασβεστίου που προκαλείται από την πόλωση προκαλεί εξωκυττάρωση.

Ο Σερ Τσαρλς Σκοτ ​​Σέρινγκτονιν επινόησε τη λέξη «σύναψη» και η ιστορία της λέξης δόθηκε από τον Σέρινγκτον σε μια επιστολή που έγραψε στον Τζον Φούλτον:

«Ένιωσα την ανάγκη κάποιου ονόματος για να ονομάσω τη σύνδεση μεταξύ νευρικού κυττάρου και νευρικού κυττάρου. Πρότεινα να χρησιμοποιήσω το "syndesm". Ο [Σερ Μάικλ Φόστερ] συμβουλεύτηκε τον Τριαδικό φίλο του Βέραλ, τον ευριπίδειο μελετητή, σχετικά και ο Βέραλ πρότεινε τη «σύναψη» (από το ελληνικό «κούμπωμα»).»–Τσαρλς Σκοτ ​​Σέρινγκτον [4]


Μερικοί νευροδιαβιβαστές

Ακετυλοχολίνη (Αχ)

  • όλοι οι κινητικοί νευρώνες ενεργοποιούνται σκελετικός μυς. [Συζήτηση]
  • όλοι οι προγαγγλιακοί νευρώνες του αυτόνομο νευρικό σύστημα [Συζήτηση]
  • οι μεταγαγγλιακοί νευρώνες του παρασυμπαθητικός κλάδος του αυτόνομου νευρικού συστήματος.

Νικοτινικοί εναντίον μουσκαρινικών υποδοχέων ακετυλοχολίνης

  • Οι νικοτινικοί υποδοχείς είναι
    • που βρίσκεται στη νευρομυϊκή συμβολή των σκελετικών (μόνο) μυών,
    • στους μεταγαγγλιακούς νευρώνες του παρασυμπαθητικού νευρικού συστήματος και
    • σε πολλούς νευρώνες στον εγκέφαλο (π.χ. νευρώνες στον υποθάλαμο των οποίων η ενεργοποίηση από τη νικοτίνη καταστέλλει την όρεξη).
    • Η νικοτίνη είναι αγωνιστής (εξ ου και το όνομα).
    • Το Curare είναι ανταγωνιστής (εξ ου και η ικανότητά του να παραλύει τους σκελετικούς μύες).
    • βρίσκεται στις νευρομυϊκές συνδέσεις του καρδιακού και λείου μυός καθώς και στις
    • αδένες, και επάνω
    • τους μεταγαγγλιακούς νευρώνες του συμπαθητικού νευρικού συστήματος.
    • Η μουσκαρίνη (τοξίνη που παράγεται από ορισμένα μανιτάρια) είναι αγωνιστής.
    • Η ατροπίνη είναι ανταγωνιστής (εξ ου και η χρήση της σε δηλητηρίαση με ακετυλοχολινεστεράση).

    Αμινοξέα

    • Γλουταμινικό οξύ (Glu) που χρησιμοποιείται σε διεγερτικές συνάψεις στο κεντρικό νευρικό σύστημα (ΚΝΣ). Απαραίτητο για μακροπρόθεσμη ενίσχυση (LTP), μια μορφή μνήμης.
      Όπως το GABA, το Glu δρα σε δύο τύπους συνάψεων του ΚΝΣ:
      • ΓΡΗΓΟΡΑ (

      Κατεχολαμίνες

      • Νοραδρεναλίνη (ονομάζεται επίσης νορεπινεφρίνη). Εκδόθηκε από μεταγαγγλιακοί νευρώνες του συμπαθητικού κλάδου του αυτόνομο νευρικό σύστημα. Χρησιμοποιείται επίσης σε ορισμένες συνάψεις στο ΚΝΣ.
      • ντοπαμίνη. Χρησιμοποιείται σε ορισμένες συνάψεις στο ΚΝΣ.

      Άλλες μονοαμίνες

      • Σεροτονίνη (επίσης γνωστή ως 5-υδροξυτρυπταμίνη ή 5ΗΤ). Συντίθεται από τρυπτοφάνη (Trp).
      • Ισταμίνη

      Και οι δύο αυτοί νευροδιαβιβαστές περιορίζονται σε συνάψεις στον εγκέφαλο. (Ωστόσο, η σεροτονίνη εκκρίνεται επίσης από το δωδεκαδάκτυλο, όπου δρα με παρακρινικό τρόπο για να διεγείρει την εντερική περισταλτική, και ως κυκλοφορούσα ορμόνη, όπου προσλαμβάνεται από τα αιμοπετάλια και επίσης καταστέλλει τον σχηματισμό οστών.)

      Πεπτίδια


      Νευρικά κύτταρα και συνάψεις: Κατανόηση Βαθμού 9 για IGCSE Βιολογία 2,88 2,89

      Υπάρχουν πολύ λίγα στην προδιαγραφή iGCSE σχετικά με τα νευρικά κύτταρα και τις συνάψεις. Αυτό είναι κρίμα αφού η νευροεπιστήμη θα είναι ένας από τους τομείς μαζικής ανάπτυξης στη Βιολογία τον 21ο αιώνα. Υπάρχει ένα αναλυτικό πρόγραμμα σχετικά με τα αντανακλαστικά acs και εφιστώ την προσοχή σας σε αυτήν την ανάρτηση ιστολογίου σχετικά με αυτό: https://pmgbiology.wordpress.com/2014/04/22/a-simple-reflex-arc/

      Αλλά σε αυτή τη νέα ανάρτηση θα σας δώσω μια μικρή λεπτομέρεια για τους τύπους νευρικών κυττάρων (νευρώνες) που μπορεί να συναντήσετε, μαζί με μια εξήγηση για το πιο σημαντικό συστατικό του νευρικού συστήματος: τη χημική σύναψη.

      Νευρώνες είναι τα κύτταρα του νευρικού συστήματος που είναι προσαρμοσμένα να στέλνουν νευρικές ώσεις. Δεν έχετε καταλάβει πλήρως ποια είναι η νευρική ώθηση μέχρι το έτος 13, αλλά είναι σωστό έτσι ώστε να είναι ένα προσωρινό ηλεκτρικό συμβάν που μπορεί να μεταδοθεί σε μεγάλες αποστάσεις εντός ενός κυττάρου χωρίς απώλεια ισχύος σήματος. Το αποτέλεσμα αυτού είναι ότι οι νευρώνες μπορεί πράγματι να είναι πολύ μεγάλοι…..

      Υπάρχουν τρεις βασικοί τύποι νευρώνων που ομαδοποιούνται ανάλογα με τη λειτουργία τους:

      Κινητικοί νευρώνες (απαγωγοί νευρώνες) παίρνουν νευρικές ώσεις από το ΚΝΣ στους σκελετικούς μυς προκαλώντας τη συστολή του

      Αισθητηριακοί νευρώνες (προσαγωγοί νευρώνες) παίρνουν νευρικές ώσεις από αισθητηριακούς υποδοχείς στο ΚΝΣ

      Αναμετάδοση (ή μερικές φορές Ίντερ) νευρώνες βρίσκονται μέσα στο ΚΝΣ και βασικά συνδέουν τους αισθητήριους με τους κινητικούς νευρώνες.

      Αυτοί οι τρεις τύποι νευρώνων έχουν επίσης διαφορετικές δομές, αν και πολλά χαρακτηριστικά είναι κοινά….

      Αυτό είναι ένα διάγραμμα του α γενικευμένος κινητικός νευρώνας: Ξέρω ότι είναι ένας κινητικός νευρώνας από το κυτταρικό σώμα βρίσκεται στο ένα άκρο του κελιού. Το κυτταρικό σώμα περιέχει τον πυρήνα, το μεγαλύτερο μέρος του κυτταροπλάσματος και πολλά οργανίδια. Οι δομές που μεταφέρουν μια νευρική ώθηση προς το κυτταρικό σώμα ονομάζονται δενδρίτες (αν υπάρχουν πολλά) και α δενδρόνιο αν υπάρχει μόνο ένα. ο άξονας είναι η μακριά λεπτή προβολή του κυττάρου που απομακρύνει τη νευρική ώθηση από το κυτταρικό σώμα. Ο άξονας θα τελειώσει με μια συλλογή νευρικών απολήξεων ή συνάψεων.

      Οι νευρώνες μπορούν να στείλουν νευρικές ώσεις μόνο προς μία κατεύθυνση. Στο παραπάνω διάγραμμα αυτά τα δύο κύτταρα μπορούν να στείλουν παλμούς μόνο από αριστερά προς τα δεξιά όπως φαίνεται. Αυτό οφείλεται στη φύση της ένωσης μεταξύ των κυττάρων, της σύναψης (δείτε αργότερα….)

      Το παραπάνω διάγραμμα δείχνει α αισθητηριακός νευρώνας. Μπορείτε να το πείτε αυτό επειδή έχει υποδοχείς στο ένα άκρο που συλλέγουν αισθητηριακές πληροφορίες για να τις μεταφέρουν στο ΚΝΣ. Η θέση του κυτταρικού σώματος είναι επίσης διαφορετική στους αισθητηριακούς νευρώνες: σε όλους τους αισθητηριακούς νευρώνες το κυτταρικό σώμα βρίσκεται σε ορθή γωνία ως προς τον άξονα/δενδρόνιο.

      Μπορείτε να δείτε από τα διαγράμματα ότι οι κινητικοί και αισθητικοί νευρώνες τείνουν να περιβάλλονται από α θήκη μυελίνης. Η μυελίνη είναι ένας τύπος λιπίδιο που λειτουργεί ως ένα απομονωτήρας, επιταχύνοντας τη νευρική ώθηση από περίπου 0,5 m/s σε μη μυελινωμένους νευρώνες σε περίπου 100 m/s στους ταχύτερα μυελινωμένους. Το περίβλημα της μυελίνης αποτελείται από ένα ολόκληρο φορτίο κυττάρων (γλοιακά κύτταρα), αλλά υπάρχουν κενά μεταξύ των νευρογλοιακών κυττάρων που ονομάζονται κόμβοι του Ranvier. Αυτά θα γίνουν σημαντικά στο Y12/13 όταν μελετήσετε πώς η ώθηση καταφέρνει να ταξιδέψει τόσο γρήγορα σε έναν μυελινωμένο νευρώνα.

      Αναμεταδοτικοί νευρώνες, γνωστοί και ως ενδονευρώνες, έχουν πολύ απλούστερη δομή. Βρίσκονται μόνο στο ΚΝΣ, σχεδόν πάντα μη μυελινωμένα και έχουν το κυτταρικό τους σώμα στο κέντρο του κυττάρου.

      Το παραπάνω διάγραμμα δείχνει τους τρεις τύπους νευρώνων και μάλιστα πώς συνδέονται σε ένα απλό αντανακλαστικό τόξο. Ο καλλιτέχνης δεν έχει πραγματικά δείξει πολύ καλά τη δομή του ενδονευρώνα, αλλά ήταν ό,τι καλύτερο μπόρεσα να βρω μόλις τώρα…..

      Τα νευρικά κύτταρα συνδέονται μεταξύ τους (και μάλιστα συνδέονται με τα μυϊκά κύτταρα) με δομές γνωστές ως συνάψεις. Υπάρχουν πολλές συνάψεις στο νευρικό σας σύστημα. Ο ανθρώπινος εγκέφαλος περιέχει περίπου 100 δισεκατομμύρια νευρώνες και κάθε νευρώνας συνδέεται μέσω συνάψεων με περίπου 1000 άλλα κύτταρα: ένα μεγάλο σύνολο 100 τρισεκατομμυρίων συνάψεων. Το 100 000 000 000 000 είναι μεγάλος αριθμός.

      Η μεγάλη ιδέα με τις συνάψεις είναι ότι οι δύο νευρώνες στην πραγματικότητα δεν αγγίζονται. Υπάρχει ένα μικροσκοπικό κενό που ονομάζεται συναπτική σχισμή μεταξύ των κυττάρων. Η νευρική ώθηση δεν διασχίζει αυτό το μικροσκοπικό κενό ως ηλεκτρικό συμβάν, αλλά αντίθετα υπάρχουν χημικές ουσίες που ονομάζονται νευροδιαβιβαστές ότι διαχέω κατά μήκος της συναπτικής σχισμής.

      Η νευρική ώθηση φτάνει στο άκρο του άξονα του προσυναπτικού νευρώνα. Μέσα σε αυτό το πρήξιμο υπάρχουν χιλιάδες μικροσκοπικά πακέτα μεμβράνης που ονομάζονται κυστίδια, το καθένα γεμάτο με ένα εκατομμύριο περίπου μόρια νευροδιαβιβαστής. Όταν η ώθηση φτάσει στο τερματικό, μερικές εκατοντάδες από αυτά τα κυστίδια διεγείρονται να κινηθούν προς την κυτταρική μεμβράνη και στη συνέχεια να συντηχθούν με την κυτταρική μεμβράνη, απελευθερώνοντας τον νευροδιαβιβαστή στη συναπτική σχισμή. Ο νευροδιαβιβαστής θα διαχέω γρήγορα διασχίζει το κενό και όταν φτάσει στην μετασυναπτική μεμβράνη, δεσμεύεται σε συγκεκριμένο μόρια υποδοχέα ενσωματωμένο στη μετασυναπτική μεμβράνη. Η δέσμευση του νευροδιαβιβαστή στον υποδοχέα προκαλεί συχνά τη δημιουργία μιας νέας νευρικής ώθησης στο μετασυναπτικό κύτταρο.

      Αυτές οι χημικές συνάψεις είναι πραγματικά όμορφα πράγματα. Εξασφαλίζουν ότι η νευρική ώθηση μπορεί να διασχίσει τη σύναψη μόνο προς μία κατεύθυνση (μπορείς να δεις γιατί;) και επίσης είναι απείρως ευέλικτα. Μπορούν να ενισχυθούν και να αποδυναμωθούν, τα αποτελέσματά τους μπορούν να αθροιστούν και όταν όλα αυτά συνδυαστούν, μπορεί να προκύψει πολύπλοκη συμπεριφορά. Θα επιδείξω κάποια σύνθετη συμπεριφορά τώρα επιλέγοντας να πάρω τα σκυλιά μου βόλτα… Και όλα συνέβησαν λόγω συνάψεων στον εγκέφαλό μου!


      Τι είναι η Ηλεκτρική Σύναψη

      Μια ηλεκτρική σύναψη αναφέρεται σε κυτταρικές διασταυρώσεις μεταξύ νευρικών κυττάρων μέσω των οποίων πραγματοποιείται η μετάδοση των νευρικών ερεθισμάτων μέσω ιόντων. Η συναπτική σχισμή μιας ηλεκτρικής σύναψης είναι μικρή και οι δύο πλασματικές μεμβράνες των νευρώνων συνδέονται μεταξύ τους μέσω μιας διασταύρωσης κενού. Μία διασταύρωση κενού περιέχει επακριβώς ευθυγραμμισμένα ζεύγη πρωτεϊνικών καναλιών τόσο στις προσυναπτικές όσο και στις μετασυναπτικές μεμβράνες. Κάθε ζεύγος καναλιών σχηματίζει έναν πόρο, ο οποίος είναι πολύ μεγαλύτερος από τον πόρο ενός τυπικού καναλιού ιόντων. Ως εκ τούτου, μεγάλα μόρια μπορούν να μεταφερθούν μέσω αυτών των κενών συνδέσεων εκτός από τα ιόντα. Ως εκ τούτου, οι ενδοκυτταρικοί μεταβολίτες και οι δεύτεροι αγγελιοφόροι μπορούν να περάσουν από δύο νευρώνες. Ωστόσο, οι ηλεκτρικές συνάψεις επιτρέπουν την παθητική μετάδοση του δυναμικού δράσης μέσω των πόρων των κενών συνδέσεων από τον ένα νευρώνα στον δεύτερο νευρώνα. Η δομή των ηλεκτρικών συνάψεων φαίνεται στο Σχήμα 2.

      Εικόνα 2: Ηλεκτρικές συνάψεις

      Η μετάδοση των δυναμικών δράσης μπορεί να συμβεί και προς τις δύο κατευθύνσεις μέσω μιας ηλεκτρικής σύναψης. Επιπλέον, η ταχύτητα μετάδοσης των δυναμικών δράσης είναι πολύ υψηλή. Οι ηλεκτρικές συνάψεις εμπλέκονται κυρίως στο συγχρονισμό της δραστηριότητας μιας ομάδας νευρώνων. Οι νευρώνες στον υποθάλαμο περιέχουν ηλεκτρικές συνάψεις, ενεργοποιώντας τα δυναμικά δράσης πολλών νευρώνων ταυτόχρονα.


      Ερωτήσεις επανεξέτασης κεφαλαίου

      Οι νευρώνες περιέχουν_____________, το οποίο μπορεί να λάβει σήματα από άλλους νευρώνες.

      Ο Α(η)_____________ νευρώνας έχει έναν άξονα και πολλαπλούς δενδρίτες.

      Πώς μοιάζουν οι νευρώνες με άλλα κύτταρα; Πώς είναι μοναδικά;

      Η σκλήρυνση κατά πλάκας προκαλεί απομυελίνωση των αξόνων στον εγκέφαλο και το νωτιαίο μυελό. Γιατί είναι αυτό προβληματικό;

      Το τμήμα του εγκεφάλου που είναι υπεύθυνο για τον συντονισμό κατά τη διάρκεια της κίνησης είναι το_________.

      Ποιο μέρος του νευρικού συστήματος ελέγχει άμεσα το πεπτικό σύστημα;

      1. παρασυμπαθητικό νευρικό σύστημα
      2. κεντρικό νευρικό σύστημα
      3. νωτιαίος μυελός
      4. αισθητηριακό-σωματικό νευρικό σύστημα

      Ποιες είναι οι κύριες λειτουργίες του νωτιαίου μυελού;

      Ποιες είναι οι κύριες διαφορές μεταξύ του συμπαθητικού και του παρασυμπαθητικού κλάδου του αυτόνομου νευρικού συστήματος;

      Ποιες είναι οι κύριες λειτουργίες του αισθητηριοσωματικού νευρικού συστήματος;

      Για να ενεργοποιήσει ένας νευρώνας ένα δυναμικό δράσης, η μεμβράνη του πρέπει να φτάσει ____________.

      1. υπερπόλωση
      2. το κατώφλι της διέγερσης
      3. η ανθεκτική περίοδος
      4. ανασταλτικό μετασυναπτικό δυναμικό

      Μετά από ένα δυναμικό δράσης, το άνοιγμα πρόσθετων______________ καναλιών με πύλη τάσης και το

      αδρανοποίηση των καναλιών νατρίου, αναγκάζουν τη μεμβράνη να επιστρέψει στο δυναμικό ηρεμίας της μεμβράνης.

      Πώς βοηθά η μυελίνη στη διάδοση ενός δυναμικού δράσης κατά μήκος ενός άξονα; Πώς βοηθούν οι κόμβοι του Ranvier αυτή τη διαδικασία;

      Ποια είναι τα κύρια βήματα στη χημική νευροδιαβίβαση;

      Οι νευρώνες περιέχουν οργανίδια κοινά σε όλα τα κύτταρα, όπως έναν πυρήνα και τα μιτοχόνδρια. Είναι μοναδικά επειδή περιέχουν δενδρίτες, οι οποίοι μπορούν να λάβουν σήματα από άλλους νευρώνες, και άξονες που μπορούν να στείλουν αυτά τα σήματα σε άλλα κύτταρα.

      Myelin provides insulation for signals traveling along axons. Without myelin, signal transmission can slow down and degrade over time. This would slow down neuronal communication across the nervous system and affect all downstream functions.

      Figure 17.8 Potassium channel blockers slow the repolarization phase, but have no effect on depolarization. to Exercise 17.3.2 (p. 367)

      Myelin prevents the leak of current from the axon. Nodes of Ranvier allow the action potential to be regenerated at specific points along the axon. They also save energy for the cell since voltage-gated ion channels and sodium-potassium transporters are not needed along myelinated portions of the axon.

      An action potential travels along an axon until it depolarizes the membrane at an axon terminal. Depo- larization of the membrane causes voltage-gated Ca + channels to open and Ca + to enter the cell. The intracellular calcium influx causes synaptic vesicles containing neurotransmitter to fuse with the presynaptic membrane. The neurotransmitter diffuses across the synaptic cleft and binds to receptors on the postsynap- tic membrane. Depending on the specific neurotransmitter and postsynaptic receptor, this action can cause positive (excitatory postsynaptic potential) or negative (inhibitory postsynaptic potential) ions to enter the cell.

      The spinal cord transmits sensory information from the body to the brain and motor commands from the brain to the body through its connections with peripheral nerves. It also controls motor reflexes.

      The sympathetic nervous system prepares the body for “fight or flight,” whereas the parasympathetic nervous system allows the body to “rest and digest.” Sympathetic neurons release norepinephrine onto target organs parasympathetic neurons release acetylcholine. Sympathetic neuron cell bodies are located in sympathetic ganglia. Parasympathetic neuron cell bodies are located in the brainstem and sacral spinal cord. Activation of the sympathetic nervous system increases heart rate and blood pressure and decreases digestion and blood flow to the skin. Activation of the parasympathetic nervous system decreases heart rate and blood pressure and increases digestion and blood flow to the skin.

      The sensory-somatic nervous system transmits sensory information from the skin, muscles, and sensory organs to the CNS. It also sends motor commands from the CNS to the muscles, causing them to contract.


      The Uncertainty Principle: Electronic Synapses

      • Contributed by Ed Vitz, John W. Moore, Justin Shorb, Xavier Prat-Resina, Tim Wendorff, & Adam Hahn
      • ChemPRIME at Chemical Education Digital Library (ChemEd DL)

      The Heisenberg Uncertainty Principle is easily stated, but it obviously has had a huge impact our science. Here we'll look at the implications for neural conduction through lesser known electronic synapes. Electronic synapses are found throughout the nervous system, but they are less common than chemical synapses, through which neural transmitters like serotonin carry the signal. In electronic synapses, electrons carry the signal, so they can be faster, and possibly more reliable than chemical synapses.

      The uncertainty principle states that the product of the uncertainty in momentum (P) and the position of a particle cannot be less than a constant expressed in terms of Planck's Constant, h:

      Here &Delta can be taken as the standard deviation, or random uncertainty in measurement. Planck's constant is h = 6.626 x 10 -34 J s, but the uncertainty principle is sometimes expressed in terms of : (hbar) , which is h/2&pi:

      The Uncertainty Principle can be stated in terms of other complementary variables, like energy and time:

      Example (PageIndex<1>): Uncertainty of the Position of an Electron

      Suppose we have an electrical synapse rather than a chemical synapse. Electrical synapses are not as common as chemical synapses, but are found throughout the nervous system. They provide a narrow gap between the pre- and postsynaptic cells of about 3.5 nm rather than the 20 to 40 nm distance of chemical synapses [1] . If the electron is transmitted from one neuron to the other with a velocity of 5 x 10 6 m/s (its speed in a hydrogen atom) and the speed is known to within 10% due to variable properties of the synapse, what is the uncertainty in the position of the electron?

      The uncertainty in momentum is &Deltamv, and if the mass (9.11 x 10 -31 kg) is known with good precision, this is m&Deltav = 9.11 × 10 -31 kg x 0.10 x 5 x 10 6 m/s = 4.6 x 10 -25 kg m s -1

      (Delta X ge ext <1.2> imes ext<10>^ <-10> ext )

      We're told that the entire synapse is 3.5 nm (3.5 x 10 -9 m), so the electron's position is localized in some 10% of the synaptic cleft. If no other factors (like chemical forces that direct the electron more precisely by decreasing the uncertainty in its motion) improve this localization, what do you conclude about the precision of neural transmission through electrical synapses?

      Suppose that the electron in the example above were not in a synapse, but rather in a hydrogen atom, in one of the orbitals around the nucleus. We know that the hydrogen atom has a diameter of about 1 x 10 -10 m (100 pm), so the electron could be anywhere in that space if we assume the 10% uncertainty in speed (it would be delocalized over 10 atoms if we specified the velocity to 1%).

      Our inability to locate an electron exactly may seem rather strange, but it arises whether we think in terms of waves or of particles. Suppose an experiment is to be done to locate a billiard ball moving across a pool table whose surface is hidden under a black cloth.

      Figure (PageIndex<1>) Determining the location and speed of a particle. (a) Locating a billiard ball (X)by bouncing a second billiard ball (Y) off it (b) locating a billiard ball by bouncing a table-tennis ball off it (c) locating a billiard ball by bouncing photons of visible off it (d) locating an electron by bouncing a photon off it.

      One way to do this would be to try to bounce a second billiard ball off the first one (Fig. (PageIndex<1>). When a hit was made and the second ball emerged from under the cloth, we would have a pretty good idea of where the first ball was. The only trouble with the experiment is that the position and speed of the first ball would almost certainly be changed by the collision. To lessen this effect, a table-tennis ball could be substituted for the second billiard ball&mdashits smaller mass would produce a much smaller change in the motion of the first ball. Clearly, the lighter and more delicate the &ldquoprobe&rdquo we use to try to locate the first ball, the less our measurement will affect it. The best way to locate the first billiard ball and determine its speed would be to remove the cover from the table so it could be seen. In this case, however, something is still &ldquobouncing&rdquo off the first billiard ball (Fig. (PageIndex<1>)c). If we are to see the ball, particles of visible light, or photons, must strike the ball and be reflected to our eyes. Since each photon is very small and has very little energy by comparison with that needed to change the motion of the billiard ball, looking at a ball is an excellent means of observing it without changing its position or speed.

      But to observe an electron is quite another story, since the mass of an electron is far smaller than that of a billiard ball. Anything (such as a photon of light) which can be bounced off an electron in such a way as to locate it precisely would have far more energy than would be required to change the path of the electron. Hence it would be impossible to predict the electron&rsquos future speed or position from the experiment. The idea that it is impossible to determine accurately both the location and the speed of any particle as small as an electron is called the uncertainty principle. It was first proposed in 1927 by Werner Heisenberg (1901 to 1976).

      According to the uncertainty principle, even if we draw an analogy between the electron in a box and a billiard ball (Fig. 1a in Wave Mechanics), it will be impossible to determine both the electron&rsquos exact position in the box and its exact speed. Since kinetic energy depends on speed (½ mu 2 ) and Eq. (4) in Wave Mechanics assigns exact values of kinetic energy to the electron in the box, the speed can be calculated accurately. This means that determination of the electron&rsquos position will be very inexact. It will be possible to talk about the probability that the electron is at a specific location, but there will also be some probability of finding it somewhere else in the box. Since it is impossible to know precisely where the electron is at a given instant, the question, &ldquoHow does it get from one place to another?&rdquo is pointless. There is a finite probability that it was at the other place to begin with!

      It is possible to be quantitative about the probability of finding a &ldquobilliard-ball&rdquo electron at a given location, however. Shortly after the uncertainty principle was proposed, the German physicist Max Born (1882 to 1969) suggested that the intensity of the electron wave at any position in the box was proportional to the probability of finding the electron (as a particle) at that same position. Thus if we can determine the shapes of the waves to be associated with an electron, we can also determine the relative probability of its being located at one point as opposed to another. The wave and particle models for the electron are thus connected to and reinforce each other. Niels Bohr suggested the term complementary to describe their relationship. It does no good to ask, &ldquoIs the electron a wave or a particle?&rdquo Both are ways of drawing an analogy between the microscopic world and macroscopic things whose behavior we understand. Both are useful in our thinking, and they are complementary rather than mutually exclusive.

      A graphic way of indicating the probability of finding the electron at a particular location is by the density of shading or stippling along the length of the box. This has been done in Fig. (PageIndex<2>) for the same three electron waves previously illustrated in Fig. 1 from Wave Mechanics. Notice that the density of dots is large wherever the electron wave is large.(This would correspond in the guitar-string analogy to places where the string was vibrating quite far from its rest position.)

      Figure (PageIndex<2>) Indicating electron density or electron probability by the density of dots for the electron in a box. Nodes. where the probability of finding the electron is zero, are indicated. In the guitar-string analogy a node corresponds to a point on the string which is not vibrating up and down.

      Where the electron wave is small (near the ends of the box in all three cases and at the nodes indicated in the figure), there are only a small number of dots. (A node is a place where the intensity of the wave is zero, that is, in the guitar-string analogy, where the string has not moved from its rest position.)

      If the electron is thought of as a wave occupying all parts of the box at once, we can speak of an electron cloud which has greater or lesser density in various parts of the box. There will be a greater quantity of negative charge in a region of high density (a region where there is a greater concentration of dots) than in one of low density. In an atom or molecule, according to the uncertainty principle, the best we can do is indicate electron density in various regions&mdashwe cannot locate the precise position of the electron. Therefore electron dot-density diagrams, such as the ones shown in Fig. (PageIndex<2>), give a realistic and useful picture of the behavior of electrons in atoms. In such a diagram the electron density or probability of finding the electron is indicated by the number of dots per unit area. We will encounter electron dot-density diagrams quite often throughout this book. These have all been generated by a computer from accurate mathematical descriptions of the atom or molecule under discussion.


      Gap Junctions

      David C. Spray , . Eliana Scemes , in Encyclopedia of the Neurological Sciences , 2003

      Gap Junctions between Neurons

      The concept that electrical synapses might play a major role in neural transmission has been supported by recent identification of frequent, although tiny, gap junctions between neurons in the central nervous system and by the discovery that at least one connexin [connexin36 (Cx36)] is almost exclusive in its neuronal expression and leads to loss of coupling among neurons when its gene is silenced (Cx36 knockout mice). Electrotonic synapses between GABAergic interneurons formed of Cx36 are believed to facilitate neuronal synchrony and contribute to large-range oscillatory rhythms in cerebral cortex, striatum, hippocampus, and cerebellum. Gap junctions between neurons also appear to play an important role in development, coordinating activity of afferents so as to optimize the formation of chemical synaptic inputs onto appropriate targets, as in the case of tectal projection of retinal ganglion neurons.


      Biology

      Nervous system is a term used to refer to a network of nerve cells and fibres which transmits nerve impulses between parts of the body. It can also be defined as a highly complex part of the body of an animal that coordinates its actions and sensory information by transmitting signals to and from different parts of the body.It is a group of specialised cells for the conduction of electrochemical stimuli from sensory receptors through a network to the site at which a response occurs. What is a stimuli? * It is a change in external environment of an organism for example changes in light, sound, temperature, motion and odour. The function of the nervous system on a general basis is stimulus response coordination.

      Types of the nervous system

      Central Nervous System

      Peripheral Nervous System

      ✴The central nervous system os made up of the brain and spinal cord thus it is referred to as central because it combines information from the entire body. ✴The peripheral nervous system is composed of the somatic nervous system and autonomic nervous system. The specialised cells that make up a nervous system are called neurons. Neurons are specialised nerve cells that come in many different shapes and sizes. They are like ordinary cells but they have a few differentiated cellular organelles. These organelles are dendrites and axons. Dendrites bring electrical signals to the cell body while axons take information away from the cell body. Neurons communicate with each other through an electrochemical process. They also contain specialised features besides axons and dendrites which are organs(synapses) and chemicals(neurotransmitters). A synapse is a structure that permits a neuron to pass an electrical chemical signal to another neuron to the target effector cell.

      Classification of Neurons

      1.) According to the number of extensions that extend from the neuron’s cell to the cell body ✴according to the above classification there results three types of neurons.

      • Bipolar neurons -these neurones have two extensions for example retinal cells.
      • Pseudounipolar neurons -these have two axons from example the dorsal root ganglion cells.
      • Multipolar neurons -these have many extensions for example spinal motor neurons.

      2.) According to the direction in which they send information

      ✴according to this classification there results three types of neurons.

      • Sensory neurons(afferent neurons) *these neurons send information through sensory receptors towards the central nervous system.

      Sensory neurons are nerve cells within the nervous system responsible for converting external stimuli from the organism’s environment into internal electrical impulses. Fro example some sensory neurons respond to tactile stimuli and can activate motor neurons in order to achieve muscle contraction. Sensory neurons are unipolar with cell bodies in spinal or cranial nerve ganglia. Cell bodies of the sensory neurons leading to the spinal cord are located in clusters, the dorsal root ganglia, next to the spinal cord. The axon extends in both directions .

      • Motor neurones(efferent neurons) -these send information away from the central nervous system to muscles or glands.

      Motor neurons are nerve cells forming part of a pathway along which impulses pass from the brain or spinal cord to a muscle or gland. Motor neurons are responsible for transmitting signals from the spinal cord to muscles, enabling muscle contraction. Motor neurons function by injecting into muscle groups visible tracers that are transported by axons of the lower motor neurons back to their cell bodies, the lower motor neurons that innervate the body’s skeletal muscles can be seen in histological sections of the ventral horns of the spinal cord.

      • Relay neurons(interneurones) -these send information between sensory neurons and motor neurones. They are mostly located in the central nervou system..

      Relay neurons are nerve cells responsible for sending information between sensory neurons and motor neurons.

      Some general differences between the three types of neurons

      (*CNS means central nervous system for the table above)

      For information to be transmitted it is in the form of a chemical called a neurotransmitter. A neurotransmitter is released by the axon terminal when the vesicles fuse with the membrane of the axon terminal spilling the neurotransmitter into the synaptic cleft. Neurotransmitters by definition are endogenous chemicals that enable neurotransmission. It is a type of chemical messenger which transmits signals across a chemical synapse such as a neuromuscular junction from one neuron to another”target” neuron, muscle cell or gland cell.


      Δες το βίντεο: 441 - ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΦΙΛΟΣΟΦΙΑ (Οκτώβριος 2022).