2007 scholen Wikipedia selectie. Verwante onderwerpen: algemene biologie

illustratie van de belangrijkste elementen in een prototypische synaps. Synapsen zorgen ervoor dat zenuwcellen met elkaar communiceren via axonen en dendrieten, waardoor elektrische impulsen worden omgezet in chemische signalen.

chemische synapsen zijn gespecialiseerde verbindingen waardoor cellen van het zenuwstelsel elkaar en niet-neuronale cellen zoals spieren of klieren signaleren. Een chemische synaps tussen een motorneuron en een spiercel wordt een neuromusculaire junctie genoemd.

chemische synapsen zorgen ervoor dat de neuronen van het centrale zenuwstelsel onderling verbonden neurale circuits vormen. Ze zijn dus cruciaal voor de biologische berekeningen die ten grondslag liggen aan waarneming en denken. Ze bieden ook de middelen waardoor het zenuwstelsel verbinding maakt met en de controle van de andere systemen van het lichaam.

het menselijk brein bevat een groot aantal chemische synapsen, met jonge kinderen met ongeveer 1016 synapsen (10.000 biljoen).). Dit aantal neemt af met de leeftijd en stabiliseert door volwassenheid. Schattingen voor een VOLWASSENE variëren van 1015 tot 5 × 1015 synapsen (1.000 tot 5.000 biljoen).het woord ” synapse “komt van” synaptein “dat Sir Charles Scott Sherrington en zijn collega ’s bedacht uit het Griekse” syn – “wat” samen “betekent en” haptein “wat”samen” betekent. Chemische synapsen zijn niet het enige type van biologische synapsen: elektrische en immunologische synapsen bestaan ook. Zonder een qualifier, echter, “synapse” op zich meestal verwijst naar een chemische synapse.

anatomie

bij een prototypische chemische synaps, zoals die bij dendritische stekels, steekt een paddenstoelvormige knop uit elk van twee cellen en drukken de doppen van deze knoppen plat tegen elkaar aan. Op deze interface, flankeren de membranen van de twee cellen elkaar over een slanke kloof, waarvan de smalheid signalerende molecules als neurotransmitters toelaat om snel van één cel aan de andere door diffusie over te gaan. Deze kloof, die ongeveer 20 nm breed is, staat bekend als de synaptische spleet.

dergelijke synapsen zijn asymmetrisch, zowel in structuur als in hoe ze werken. Alleen het zogenaamde pre-synaptische neuron scheidt de neurotransmitter af, die zich bindt aan receptoren die vanuit de post-synaptische cel naar de synaps gericht zijn. De pre-synaptische zenuwterminal (ook wel de synaptische knop of bouton genoemd) buds over het algemeen uit de top van een axon, terwijl de post-synaptische doeloppervlak meestal verschijnt op een dendriet, een cel lichaam, of een ander deel van een cel. De delen van synapsen waar neurotransmitter wordt vrijgegeven worden genoemd de actieve zones. Bij actieve zones worden de membranen van de twee aangrenzende cellen in nauw contact gehouden door de proteã nen van de celadhesie. Direct achter het post-synaptische membraan bevindt zich een uitgebreid complex van met elkaar verbonden proteã nen genoemd de postsynaptische dichtheid. De proteã nen in de postsynaptic dichtheid dienen een groot aantal rollen, van het verankeren en het vervoeren van neurotransmitterreceptoren in het plasmamembraan, om diverse proteã nen te verankeren die de activiteit van de receptoren moduleren. De postsynaptische cel hoeft geen neuron te zijn, en kan ook klier-of spiercellen zijn.

signalering in chemische synapsen

de afgifte van neurotransmitter wordt veroorzaakt door de aankomst van een zenuwimpuls (of actiepotentiaal) en vindt plaats door een ongewoon snel proces van cellulaire secretie, ook bekend als exocytose: in het pre-synaptische zenuwsterminal zitten de vesikels met neurotransmitter “aangemeerd” en klaar bij het synaptische membraan. De aankomende actiepotentiaal produceert een instroom van calciumionen via spanningsafhankelijke, calcium-selectieve ionenkanalen. Calciumionen veroorzaken dan een biochemische cascade die in blaasjes fusing met het presynaptic-membraan resulteert en het vrijgeven van hun inhoud aan de synaptic gespleten. De fusie van de blaasjes wordt gedreven door de actie van een reeks proteã nen in de presynaptic die eind als strikken wordt bekend. Het membraan dat door deze fusie wordt toegevoegd wordt later teruggehaald door endocytose en gerecycleerd voor de vorming van verse neurotransmitter-gevulde blaasjes. Receptoren aan de andere kant van de synaptische kloof binden neurotransmittermoleculen en reageren door nabijgelegen ionenkanalen in het post-synaptische celmembraan te openen, waardoor ionen naar binnen of naar buiten rennen en het lokale transmembraanpotentieel van de cel veranderen. De resulterende verandering in spanning wordt een postsynaptisch potentieel genoemd. In het algemeen is het resultaat prikkelend, in het geval van depolariserende stromen, of remmend in het geval van hyperpolariserende stromen. Of een synaps prikkelend of remmend is, hangt af van welk type(s) ionenkanaal de post-synaptische huidige weergave(s) geleidt, wat op zijn beurt een functie is van het type receptoren en neurotransmitter die bij de synaps worden gebruikt.

modulatie van synaptische transmissie

na fusie van de synaptische blaasjes en afgifte van zendermoleculen in de synaptische spleet wordt de neurotransmitter snel uit de ruimte geklaard voor recycling door gespecialiseerde membraaneiwitten in het pre-synaptische of post-synaptische membraan. Deze “heropname ” voorkomt” desensibilisatie”van de post-synaptische receptoren en zorgt ervoor dat volgend actiepotentiaal hetzelfde post-synaptische potentieel (“PSP”) zal opwekken. De noodzaak van heropname en het fenomeen van desensibilisatie in receptoren en ionenkanalen betekent dat de kracht van een synaps in feite kan afnemen als een trein van actiepotentialen snel achter elkaar aankomt-een fenomeen dat aanleiding geeft tot de zogenaamde frequentieafhankelijkheid van synapsen. Het zenuwstelsel exploiteert deze eigenschap voor computationele doeleinden, en kan zijn synapsen door dergelijke middelen zoals phosphorylation van de betrokken proteã nen afstemmen. De grootte, het aantal en de snelheid van de aanvulling van blaasjes zijn ook onderworpen aan regelgeving, evenals vele andere elementen van synaptische transmissie. Bijvoorbeeld, een klasse van geneesmiddelen bekend als selectieve serotonine heropnameremmers of SSRI ‘ s invloed op bepaalde synapsen door het remmen van de heropname van de neurotransmitter serotonine. Een belangrijke prikkelende neurotransmitter, acetylcholine, ondergaat daarentegen geen heropname, maar wordt door de werking van het enzym acetylcholinesterase uit de synaps verwijderd.

integratie van synaptische inputs

in het algemeen, als een prikkelende synapse sterk is, zal een actiepotentiaal in het pre-synaptische neuron een andere in de post-synaptische cel triggeren; terwijl bij een zwakke synapse het excitatoire post-synaptische potentieel (“EPSP”) de drempel voor actiepotentiaal initiatie niet zal bereiken. In de hersenen, echter, vormt elk neuron gewoonlijk synapsen met vele anderen, en eveneens ontvangt elk synaptische input van vele anderen. Wanneer actiepotentialen gelijktijdig vuren in verschillende neuronen die zwak synapsen op een enkele cel, kunnen zij een impuls in werking stellen in die cel, ook al zijn de synapsen zwak. Dit proces staat bekend als sommatie. Aan de andere kant, kan een pre-synaptische neuron die een remmende neurotransmitter zoals GABA vrijgeven remmend postsynaptisch potentieel in het post-synaptische neuron veroorzaken, het verminderen van zijn prikkelbaarheid en daarom het verminderen van de waarschijnlijkheid van het neuron om een actiepotentieel te vuren. Op deze manier kan de output van een neuron afhangen van de input van vele anderen, die elk een andere mate van invloed kunnen hebben, afhankelijk van de sterkte van zijn synaps met dat neuron. John Carew Eccles voerde enkele van de belangrijke vroege experimenten op synaptische integratie uit, waarvoor hij in 1963 de Nobelprijs voor Fysiologie of Geneeskunde ontving. Complexe input / output relaties vormen de basis van transistor-gebaseerde berekeningen in computers,en worden verondersteld om op dezelfde manier in neurale circuits.

synaps sterkte

de sterkte van een synaps wordt gedefinieerd door de verandering in het transmembraanpotentieel als gevolg van activering van de postsynaptische neurotransmitterreceptoren. Deze verandering in spanning staat bekend als een post-synaptische potentiaal en is een direct gevolg van ionische stromen die door de post-synaptische receptorkanalen stromen. Veranderingen in synaptische sterkte kunnen kortdurend zijn en zonder permanente structurele veranderingen in de neuronen zelf, blijvende seconden tot minuten-of lange termijn ( langdurige potentiëring, of LTP), waarbij herhaalde of continue synaptische activering kan resulteren in tweede boodschapper moleculen initiëren eiwitsynthese in de kern van het neuron, resulterend in verandering van de structuur van de synapse zelf. Het leren en het geheugen worden verondersteld om van veranderingen op lange termijn in synaptische sterkte te resulteren, via een mechanisme dat synaptische plasticiteit wordt genoemd.

relatie met elektrische synapsen

een elektrische synaps is een mechanische en elektrisch geleidende verbinding tussen twee aangrenzende neuronen die wordt gevormd op een smalle kloof tussen de pre – en postsynaptische cellen, bekend als een gap junction. Bij gap junctions, cellen benaderen binnen ongeveer 3,5 nm van elkaar (Kandel et al., 2000, p. 179) , een veel kortere afstand dan de 20 tot 40 nm afstand die cellen scheidt bij chemische synapsen (Hormuzdi et al., 2004). In tegenstelling tot chemische synapsen, wordt het postsynaptische potentieel in elektrische synapsen niet veroorzaakt door het openen van ionenkanalen door chemische transmitters, maar door directe elektrische koppeling tussen beide neuronen. Elektrische synapsen zijn daarom sneller en betrouwbaarder dan chemische synapsen. Elektrische synapsen komen in het hele zenuwstelsel voor, maar komen minder vaak voor dan chemische synapsen.