Химични синапси: определение и роля на невротрансмитерите в мозъка
Открийте ролята на химичните синапси и невротрансмитерите в мозъка — механизми на предаване, функции и влияние върху нервната комуникация.
Химическите синапси са синапси, които използват химически пратеници, наречени невротрансмитери, за да предават сигнали. Те се намират навсякъде в тялото. Особено в централната нервна система и мозъка.
Невроните използват електрически сигнали, за да пренасят информация. Тези сигнали се наричат потенциали за действие. В средния човешки мозък има около 86 милиарда неврона. Невроните не действат самостоятелно. Те трябва да се свържат с други неврони и да предават съобщения помежду си. Електрическият сигнал не може да премине сам през разстоянието между невроните. Ето защо са необходими невротрансмитери, за да се предават сигналите от един неврон на друг. В този смисъл те се различават от електрическите синапси, които предават електрическите сигнали директно на следващия неврон. Химичните синапси могат да бъдат допълнително класифицирани в зависимост от функцията и структурата.
Структура на химичния синапс
Типичният химичен синапс се състои от три основни части: пресинаптичен терминал (аксонното окончание на предаващия неврон), синаптична цепка (малкото междупространство между невроните) и постсинаптична мембрана (част от дендрита или клетъчно тяло на приемащия неврон). В пресинаптичния терминал се съдържат синаптични везикули, пълни с невротрансмитер.
Как става предаването на сигнала
- Когато невронът генерира потенциал за действие, той достигa до пресинаптичното окончание и отваря напреждово-зависими калциеви канали.
- Входящите йони Ca2+ стимулират обединяването на синаптичните везикули с мембраната и отделянето на невротрансмитер в синаптичната цепка чрез екзоцитоза.
- Невротрансмитерът дифундира през синаптичната цепка и се свързва със специфични рецептори върху постсинаптичната мембрана.
- Свързването предизвиква промяна в проходимостта на йонните канали в постсинапсната клетка, което води до възбуждащ (EPSP) или възпиращ (IPSP) постсинаптичен потенциал.
- Сигналът завършва, когато невротрансмитерът бъде премахнат от синаптичната цепка чрез реабсорбция (реутейк), ензимно разрушаване или дифузия.
Видове рецептори
Рецепторите за невротрансмитери се делят основно на две групи:
- Ионотропни рецептори (лигандо-зависими йонни канали) — бързо действие, пряко отварят или затварят йонни канали и предизвикват краткотрайни промени.
- Метаботропни рецептори (свързани с G-протеини) — по-бавно действие, активират вътреклетъчни сигнални каскади и могат да модифицират невроналната възбудимост в по-продължителен срок.
Основни невротрансмитери и тяхната роля
- Глутамат — най-разпространеният възбуждащ невротрансмитер в мозъка; важен за учене и памет.
- Гама-аминомаслена киселина (GABA) — основният възпиращ невротрансмитер; контролира възбудата и предотвратява прекомерната активност.
- Ацетилхолин — участва в моторната функция и паметта; дефицитът е свързан с болестта на Алцхаймер.
- Дофамин — важен за мотивация, награда, движение; нарушението му е свързано с Паркинсон и шизофрения.
- Серотонин — регулира настроение, сън и апетит; цел на много антидепресанти (SSRI).
- Норепинефрин — участва в бодрост, внимание и реакция на стрес.
- Пептидни невромодулатори (ендорфини, субстанция P и др.) — модифицират действието на класическите невротрансмитери.
Пластичност и адаптация
Химичните синапси са основа за синаптична пластичност — способността на връзките между невроните да се засилват или отслабват с времето. Дълготрайната потенциация (LTP) и дълготрайната депресия (LTD) са механизми, свързани с учене и формиране на памет.
Клинично значение и лекарства
Много психоактивни лекарства и терапии целят синаптичната трансмисия. Примери:
- SSRI (селективни инхибитори на обратния захват на серотонин) повишават нивата на серотонин в синаптичната цепка и се използват при депресия.
- Бензодиазепини засилват действието на GABA и намаляват тревожността.
- Леводопа (L‑DOPA) се използва при Паркинсон за възстановяване на допаминовите нива.
- Инхибитори на ацетилхолинестеразата забавят разграждането на ацетилхолина и се прилагат при някои случаи на деменция.
Заключение
Химичните синапси са ключов механизъм за междуклетъчната комуникация в нервната система. Те позволяват сложна регулация на поведението, усещанията, емоциите и когнитивните функции чрез разнообразие от невротрансмитери, рецептори и механизми за модулация. Разбирането им е от основно значение за неврологията, психиатрията и разработването на лекарства.
Типичен химически синапс
Структура
Структурата на един типичен химически синапс се състои от три части:
- Предсинаптичният терминал обикновено се намира на аксона. Той освобождава невротрансмитери в синаптичната цепнатина. Пресинаптичният терминал е първата част от синаптичното предаване и затова има префикс "pre-".
- Синаптичната мембрана на постсинаптичната клетка обикновено се намира върху дендрита на следващия неврон. Тя абсорбира невротрансмитерите в постсинаптичния неврон (невронът, който получава сигнала). Постсинаптичната клетка е последната част от процеса на предаване и затова има наставка "пост-".
- Синаптичната цепнатина е частта в средата на двете мембрани. Това пространство е запълнено с извънклетъчна (екстра- = извън. клетъчна = жива клетка.) матрица от протеини, която действа главно за да държи двата неврона заедно.
Два вида химически синапси
- Синапсите от тип I са най-често срещаните химически синапси в човешкия мозък. Тези синапси възбуждат (задействат) следващия неврон. При това синаптично предаване следващият неврон произвежда потенциал за действие. Тези синапси обикновено се намират върху дендритите на постсинаптичната клетка. Предсинаптичният терминал се намира на аксона на неврона, който изпраща предаването (предсинаптичната клетка). Синапсите от тип I са симетрични по форма.
- Синапсите от тип II са по-рядко срещани в човешкия мозък. Тези синапси са с асиметрична форма. Те инхибират. Вместо да предизвикат потенциал за действие в следващия неврон, тези синапси спират потенциала за действие. Те се срещат по-рядко от синапсите тип I.
Въпроси и отговори
В: Какво представляват химическите синапси?
О: Химичните синапси са синапси, които използват невротрансмитери за предаване на сигнали между невроните.
В: Къде се намират химическите синапси?
О: Химическите синапси се намират навсякъде в тялото, особено в централната нервна система и мозъка.
В: Как невроните пренасят информация?
О: Невроните пренасят информация чрез електрически сигнали, наречени потенциали на действие.
В: Колко неврона се предполага, че има в средния човешки мозък?
О: В средния човешки мозък има около 86 милиарда неврона.
В: Защо невроните трябва да се свързват с други неврони?
О: Невроните трябва да се свързват с други неврони, за да предават съобщения помежду си.
В: Защо са необходими невротрансмитери в химическите синапси?
О: Невротрансмитерите са необходими в химическите синапси, за да се предават сигнали от един неврон на друг, тъй като електрическият сигнал сам по себе си не може да преодолее разстоянието между невроните.
В: По какво се различават химическите синапси от електрическите синапси?
О: Химическите синапси използват невротрансмитери за предаване на сигнали между невроните, докато електрическите синапси предават електрическите сигнали директно на следващия неврон.
обискирам