2007 školy výběr Wikipedie. Související předměty: Obecná Biologie

Ilustrace z hlavních prvků v prototypového synapse. Synapse umožňují nervovým buňkám vzájemně komunikovat prostřednictvím axonů a dendritů a přeměňovat elektrické impulsy na chemické signály.

Chemické synapse jsou specializované křižovatek, přes které buňky nervového systému, signály a non-neuronálních buněk, jako jsou svaly nebo žlázy. Chemická synapse mezi motorickým neuronem a svalovou buňkou se nazývá neuromuskulární spojení.

chemické synapse umožňují neuronům centrálního nervového systému vytvářet propojené nervové obvody. Jsou tedy zásadní pro biologické výpočty, které jsou základem vnímání a myšlení. Poskytují také prostředky, kterými se nervový systém připojuje k ostatním systémům těla a řídí je.

lidský mozek obsahuje obrovské množství chemických synapsí, přičemž malé děti mají asi 1016 synapsí(10 000 bilionů.). Toto číslo klesá s věkem a stabilizuje se dospělostí. Odhady pro dospělé se pohybují od 1015 do 5 × 1015 synapsí(1 000 až 5 000 bilionů).

slovo „synapse“ pochází z „synaptein“, které Sir Charles Scott Sherrington a jeho kolegové vytvořen z řeckého „syn -„, což znamená „spolu“ a „haptein“ znamená „sponu“. Chemické synapse nejsou jediným typem biologické synapse: existují také elektrické a imunologické synapse. Bez kvalifikace se však „synapse“ sama o sobě nejčastěji týká chemické synapse.

Anatomii

Na prototyp chemické synapse, takový jako ti nalezený v dendritické trny, houba ve tvaru bud projektů z každé ze dvou buněk a čepice z těchto pupenů stiskněte tlačítko tv s plochou proti sobě. V tomto rozhraní, membrány dvou buněk křídlo navzájem přes štíhlé mezera, omezenosti, která umožňuje signalizační molekuly známé jako neurotransmitery projít rychle z jedné buňky do druhé difúzí. Tato mezera, která je asi 20 nm široká, je známá jako synaptická štěrbina.

takové synapse jsou asymetrické jak ve struktuře, tak v tom, jak fungují. Pouze takzvaný pre-synaptický neuron vylučuje neurotransmiter, který se váže na receptory směřující do synapse z postsynaptické buňky. Pre-synaptických nervových terminál (také se nazývá synaptické tlačítko nebo bouton) obecně pupeny od špičky k axonu, zatímco post-synaptické povrchu terče se obvykle objeví na dendrity, buněčné tělo, nebo jiné části buňky. Části synapsí, kde se uvolňuje neurotransmiter, se nazývají aktivní zóny. V aktivních zónách jsou membrány dvou sousedních buněk drženy v těsném kontaktu buněčnými adhezními proteiny. Bezprostředně za postsynaptickou membránou je propracovaný komplex vzájemně propojených proteinů zvaný postsynaptická hustota. Proteiny v postsynaptické denzitě sloužit nesčetné množství rolí, od kotvení a obchodování s lidmi neurotransmiter, receptory na plazmatické membráně, na kotvení různých proteinů, které modulují aktivitu receptorů. Postsynaptická buňka nemusí být neuron a může to být také žláza nebo svalové buňky.

Signalizace přes chemické synapse

uvolnění neurotransmiteru je vyvolán příchodem nervový impuls (nebo akční potenciál) a nastane přes neobvykle rychlý proces buněčné sekreci, také známý jako exocytóza: v Rámci pre-synaptických nervových terminál, vezikuly obsahující neurotransmiter sedět „zakotvila“ a je připraven na synaptické membráně. Přicházející akční potenciál vytváří příliv iontů vápníku prostřednictvím napěťově závislých iontových kanálů selektivních vápníkem. Ionty vápníku pak spouštějí biochemickou kaskádu, která vede k fúzi vezikul s presynaptickou membránou a uvolnění jejich obsahu do synaptické štěrbiny. Fúze vezikul je řízena působením sady proteinů v presynaptickém terminálu známém jako SNAREs. Membrána přidal tato fúze je později vyvolány endocytózu a recyklaci pro tvorbu čerstvé neurotransmiter-naplněné váčky. Receptory na opačné straně synaptické mezery vázat molekuly neurotransmiteru a reagovat otevřením nedaleké iontové kanály v postsynaptické buněčné membrány, což způsobuje ionty spěchat dovnitř, nebo ven a mění místní transmembránový potenciál buňky. Výsledná změna napětí se nazývá postsynaptický potenciál. Obecně je výsledek excitační, v případě depolarizačních proudů nebo inhibiční v případě hyperpolarizačních proudů. Zda synapse jsou excitační, nebo inhibiční, závisí na tom, jaký typ(y) iontového kanálu provádět post-synaptické aktuální zobrazení(s), což je funkce typ receptorů, a neurotransmiter působí na synapse.

Modulace synaptického přenosu

Po fúzi synaptických váčků a uvolnění vysílače molekuly do synaptické štěrbiny, neurotransmiter je rychle mizí z prostoru pro recyklaci prostřednictvím specializovaných membránových proteinů v pre-synaptic a post-synaptické membráně. Tento „re-uptake“ brání „desenzibilizace“ post-synaptické receptory, a zajišťuje, že úspěch akční potenciál vyvolá stejnou velikost post-synaptický potenciál („PSP“). Nutnost zpětného vychytávání a fenomén desenzibilizace ve receptory a iontové kanály, to znamená, že síla synapse může ve skutečnosti snížit jako vlak akčních potenciálů dorazí v rychlém sledu-fenomén, který dává vzniknout tzv. frekvenční závislost synapse. Nervový systém využívá tuto vlastnost pro výpočetní účely a může naladit své synapse takovými prostředky, jako je fosforylace zúčastněných proteinů. Velikost, počet a rychlost doplňování vezikul také podléhají regulaci, stejně jako mnoho dalších prvků synaptického přenosu. Například, třída léků známých jako selektivní inhibitory zpětného vychytávání serotoninu nebo Ssri ovlivnit některé synapse inhibicí zpětného vychytávání neurotransmiteru serotoninu. Naproti tomu jeden důležitý excitační neurotransmiter, acetylcholin, nepodléhá opětovnému vychytávání, ale místo toho je odstraněn ze synapse působením enzymu acetylcholinesterázy.

Integrace synaptické vstupy

Obecně platí, že pokud excitační synapse je silný, akční potenciál v pre-synaptický neuron vyvolá další v post-synaptické buňce; vzhledem k tomu, že ve slabé synapse excitační post-synaptický potenciál („EPSP“) nedosáhne práh pro akční potenciál zahájení. V mozku, nicméně, každý neuron obvykle tvoří synapse s mnoha dalšími, a podobně každý přijímá synaptické vstupy od mnoha dalších. Když akční potenciály vystřelují současně v několika neuronech, které slabě synapsí na jedné buňce, mohou v této buňce iniciovat impuls, i když jsou synapse slabé. Tento proces se nazývá součet. Na druhou stranu, pre-synaptický neuron uvolňuje inhibiční neurotransmiterů, jako jsou GABA může způsobit inhibiční postsynaptického potenciálu v post-synaptický neuron, snižuje její dráždivost a proto snižuje neuron je pravděpodobné, že oheň akční potenciál. Tímto způsobem výstup neuronu může záviset na vstupu mnoho dalších, z nichž každý může mít jiný vliv v závislosti na síle jeho synapse s neurony. John Carew Eccles provedl některé z důležitých raných experimentů na synaptické integraci, za které v roce 1963 obdržel Nobelovu cenu za fyziologii nebo medicínu. Komplexní vstupní/výstupní vztahy tvoří základ tranzistor na bázi výpočtů v počítačích, a jsou si obrázek podobně jako v nervové obvody.

synaptická síla

síla synapse je definována změnou transmembránového potenciálu vyplývající z aktivace postsynaptických neurotransmiterových receptorů. Tato změna napětí je známé jako post-synaptický potenciál, a je přímým důsledkem iontové proudy protékající post-synaptické receptory-kanály. Změny v synaptické síly mohou být krátkodobé a bez trvalé strukturální změny v neuronech sami, trvající několik sekund až minut – nebo dlouhodobé ( long-term potenciaci, nebo LTP), ve kterém opakované nebo kontinuální synaptické aktivace může vyústit v druhé molekul zahájení syntézy bílkovin v neuronu je jádro, což vede k změně struktury synapse sám. Předpokládá se, že učení a paměť jsou výsledkem dlouhodobých změn synaptické síly prostřednictvím mechanismu známého jako synaptická plasticita.

Vztah k elektrické synapse

elektrické synapse je mechanické a elektricky vodivé spojení mezi dvě sousedící neurony, které se tvoří na úzké mezery mezi pre – a postsynaptické buňky známé jako mezera křižovatka. V gap junctions, buňky přístupu do asi 3,5 nm navzájem (Kandel et al., 2000, s. 179), mnohem kratší vzdálenost než vzdálenost 20 až 40 nm, která odděluje buňky v chemických synapsích (Hormuzdi et al ., 2004). Na rozdíl od chemických synapsí není postsynaptický potenciál v elektrických synapsích způsoben otevřením iontových kanálů chemickými vysílači, ale přímou elektrickou vazbou mezi oběma neurony. Elektrické synapse jsou proto rychlejší a spolehlivější než chemické synapse. Elektrické synapse se nacházejí v celém nervovém systému, přesto jsou méně časté než chemické synapse.