- แนวคิดหลัก
- โครงสร้างของเซลล์ประสาทไซแนปส์
- Presynaptic neruone
- เซลล์ประสาท Postsynaptic
- พื้นที่ Synaptic
- ศักยภาพในการดำเนินการ
- ไซแนปส์ทำงานอย่างไร?
- ไซแนปส์เสร็จสิ้น
- ประเภทไซแนปส์
- ไซแนปส์ไฟฟ้า
- ไซแนปส์เคมี
- Synapses กระตุ้น
- Synapses ยับยั้ง
- ไซแนปส์คลาสตามสถานที่ที่เกิดขึ้น
- สารที่ปล่อยออกมาที่เซลล์ประสาทไซแนปส์
ไซแนปส์ประสาทประกอบด้วยสหภาพของปุ่มขั้วของทั้งสองเซลล์ประสาทเพื่อส่งข้อมูล ในการเชื่อมต่อนี้เซลล์ประสาทจะส่งข้อความในขณะที่อีกส่วนหนึ่งได้รับ
ดังนั้นการสื่อสารมักเกิดขึ้นในทิศทางเดียว: จากปุ่มขั้วของเซลล์ประสาทหรือเซลล์ไปยังเมมเบรนของเซลล์อื่นแม้ว่าจะเป็นความจริงที่มีข้อยกเว้นบางประการก็ตาม เซลล์ประสาทตัวเดียวสามารถรับข้อมูลจากเซลล์ประสาทหลายร้อยเซลล์
ส่วนต่างๆของเซลล์ประสาท ที่มา: Julia Anavel Painted Cordova / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)
เซลล์ประสาทแต่ละเซลล์รับข้อมูลจากปุ่มเทอร์มินัลของเซลล์ประสาทอื่น ๆ และปุ่มเทอร์มินัลของเซลล์หลังจะไซแนปส์กับเซลล์ประสาทอื่น ๆ
แนวคิดหลัก
ปุ่มเทอร์มินัลถูกกำหนดให้หนาขึ้นเล็กน้อยที่ส่วนท้ายของแอกซอนซึ่งจะส่งข้อมูลไปยังไซแนปส์ ในขณะที่แอกซอนเป็น "ลวด" ชนิดหนึ่งที่ยาวและบางซึ่งนำข้อความจากนิวเคลียสของเซลล์ประสาทไปยังปุ่มขั้วของมัน
ปุ่มขั้วของเซลล์ประสาทสามารถไซแนปส์กับเมมเบรนของโสมหรือเดนไดรต์
โครงร่างของเซลล์ประสาท
โสมหรือเซลล์ร่างกายประกอบด้วยนิวเคลียสของเซลล์ประสาท มีกลไกที่ช่วยในการบำรุงรักษาเซลล์ เดนไดรต์เป็นกิ่งก้านของเซลล์ประสาทที่มีลักษณะเหมือนต้นไม้ที่เริ่มต้นจากโสม
เมื่อศักยภาพในการกระทำเดินทางผ่านแอกซอนของเซลล์ประสาทปุ่มขั้วต่อจะปล่อยสารเคมีออกมา สารเหล่านี้อาจมีฤทธิ์กระตุ้นหรือยับยั้งเซลล์ประสาทที่เชื่อมต่อ ในตอนท้ายของกระบวนการทั้งหมดผลของซิแนปส์เหล่านี้ก่อให้เกิดพฤติกรรมของเรา
ศักยภาพในการดำเนินการเป็นผลมาจากกระบวนการสื่อสารภายในเซลล์ประสาท ในนั้นมีการเปลี่ยนแปลงชุดหนึ่งในเยื่อแอกซอนที่ทำให้เกิดการปลดปล่อยสารเคมีหรือสารสื่อประสาท
เซลล์ประสาทแลกเปลี่ยนสารสื่อประสาทที่ซิแนปส์เพื่อส่งข้อมูลถึงกัน
โครงสร้างของเซลล์ประสาทไซแนปส์
กระบวนการส่งผ่าน Synaptic ในเซลล์ประสาท
เซลล์ประสาทสื่อสารผ่านซิแนปส์และข้อความจะถูกส่งผ่านการปล่อยสารสื่อประสาท สารเคมีเหล่านี้แพร่กระจายไปในช่องว่างของเหลวระหว่างปุ่มขั้วและเยื่อที่สร้างซินแนปส์
Presynaptic neruone
เซลล์ประสาทที่ปล่อยสารสื่อประสาทผ่านปุ่มเทอร์มินัลเรียกว่าเซลล์ประสาทพรีซิแนปติก ในขณะที่สิ่งที่รับข้อมูลคือเซลล์ประสาทโพสซิแนปติก
เซลล์ประสาท Presynaptic (ด้านบน) และเซลล์ประสาท postynaptic (ด้านล่าง) ช่องว่าง presynaptic อยู่ระหว่างทั้งสอง
เมื่อจับสารสื่อประสาทได้สิ่งที่เรียกว่าศักยภาพของซินแนปติกจะเกิดขึ้น นั่นคือการเปลี่ยนแปลงในศักยภาพของเมมเบรนของเซลล์ประสาทโพสซิแนปติก
ในการสื่อสารเซลล์ต้องหลั่งสารเคมี (สารสื่อประสาท) ที่ตรวจพบโดยตัวรับเฉพาะ ตัวรับเหล่านี้ประกอบด้วยโมเลกุลของโปรตีนเฉพาะ
ปรากฏการณ์เหล่านี้มีความแตกต่างกันโดยระยะห่างระหว่างเซลล์ประสาทที่ปล่อยสารและตัวรับที่จับมัน
เซลล์ประสาท Postsynaptic
ดังนั้นสารสื่อประสาทจึงถูกปล่อยออกมาโดยปุ่มเทอร์มินัลของเซลล์ประสาทพรีซิแนปติกและตรวจพบผ่านตัวรับที่อยู่บนเยื่อหุ้มเซลล์ประสาทโพสซิแนปติก เซลล์ประสาททั้งสองจะต้องอยู่ใกล้กันเพื่อให้การแพร่เชื้อนี้เกิดขึ้น
พื้นที่ Synaptic
อย่างไรก็ตามในทางตรงกันข้ามกับสิ่งที่อาจคิดได้เซลล์ประสาทที่สร้างซิแนปส์ทางเคมีจะไม่เข้าร่วมทางกายภาพ ในความเป็นจริงระหว่างพวกเขามีช่องว่างที่เรียกว่าช่องว่าง synaptic หรือช่องว่าง synaptic
ช่องว่างนี้ดูเหมือนจะแตกต่างกันไปตั้งแต่ไซแนปส์ไปจนถึงไซแนปส์ แต่โดยทั่วไปจะกว้างประมาณ 20 นาโนเมตร มีเครือข่ายของเส้นใยในช่องว่างระหว่างซินแนปติกที่ช่วยให้เซลล์ประสาทก่อนและหลังซินแนปติกอยู่ในแนวเดียวกัน
ศักยภาพในการดำเนินการ
A. มุมมองแผนผังของศักยภาพการกระทำในอุดมคติ B. บันทึกที่แท้จริงของศักยภาพในการกระทำ ที่มา: en: Memenen / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)
เพื่อให้การแลกเปลี่ยนข้อมูลเกิดขึ้นระหว่างเซลล์ประสาทสองเซลล์หรือเซลล์ประสาทซิแนปส์จะต้องเกิดขึ้นก่อน
ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นในเซลล์ประสาทที่ส่งสัญญาณ เยื่อหุ้มเซลล์นี้มีประจุไฟฟ้า ในความเป็นจริงเมมเบรนของเซลล์ทั้งหมดในร่างกายของเรามีประจุไฟฟ้า แต่มีเพียงแอกซอนเท่านั้นที่สามารถกระตุ้นให้เกิดการกระทำได้
ความแตกต่างระหว่างศักย์ไฟฟ้าภายในเซลล์ประสาทและภายนอกเรียกว่าศักยภาพเมมเบรน
การเปลี่ยนแปลงทางไฟฟ้าเหล่านี้ระหว่างภายในและภายนอกของเซลล์ประสาทถูกสื่อกลางโดยความเข้มข้นของไอออนที่มีอยู่เช่นโซเดียมและโพแทสเซียม
เมื่อมีการกลับตัวของเมมเบรนอย่างรวดเร็วอาจเกิดการกระทำ ประกอบด้วยแรงกระตุ้นทางไฟฟ้าสั้น ๆ ซึ่งแอกซอนนำจากโสมหรือนิวเคลียสของเซลล์ประสาทไปยังปุ่มขั้ว
ควรเพิ่มว่าศักยภาพของเมมเบรนต้องเกินเกณฑ์การกระตุ้นที่แน่นอนเพื่อให้เกิดการกระทำที่อาจเกิดขึ้น แรงกระตุ้นทางไฟฟ้านี้ถูกแปลเป็นสัญญาณทางเคมีที่ปล่อยออกมาทางปุ่มเทอร์มินัล
ไซแนปส์ทำงานอย่างไร?
เซลล์ประสาทหลายขั้ว ที่มา: BruceBlaus
เซลล์ประสาทประกอบด้วยถุงที่เรียกว่าถุงซินแนปติกซึ่งอาจมีขนาดใหญ่หรือเล็ก ปุ่มเทอร์มินัลทั้งหมดมีถุงเล็ก ๆ ที่มีโมเลกุลของสารสื่อประสาทอยู่ภายใน
ถุงน้ำถูกผลิตขึ้นในกลไกที่อยู่ในโสมที่เรียกว่าเครื่องมือ Golgi จากนั้นจะเคลื่อนย้ายไปใกล้กับปุ่มเทอร์มินัล อย่างไรก็ตามยังสามารถผลิตบนปุ่มขั้วต่อด้วยวัสดุ "รีไซเคิล" ได้
เมื่อศักยภาพการกระทำถูกส่งไปตามแอกซอนการลดขั้ว (การกระตุ้น) ของเซลล์พรีซิแนปติกจะเกิดขึ้น ด้วยเหตุนี้ช่องแคลเซียมของเซลล์ประสาทจึงเปิดออกเพื่อให้แคลเซียมไอออนเข้าสู่เซลล์นั้น
หลังจากการมาถึงของศักยภาพในการดำเนินการเซลล์ประสาทพรีซิแนปติกจะคลายขั้วและช่องแคลเซียมจะเปิดออกโดยเข้าสู่ไอออน
ไอออนเหล่านี้จับกับโมเลกุลบนเยื่อของถุงซิแนปติกที่อยู่บนปุ่มขั้ว กล่าวว่าเมมเบรนแตกผสานกับเมมเบรนของปุ่มเทอร์มินัล สิ่งนี้ก่อให้เกิดการปล่อยสารสื่อประสาทลงในช่องว่างซิแนปติก
ไซโทพลาสซึมของเซลล์จะจับชิ้นส่วนที่เหลือของเมมเบรนและนำไปที่ถังน้ำ พวกมันถูกรีไซเคิลสร้างถุงซินแนปติกใหม่ด้วย
การปล่อยสารสื่อประสาทจากเซลล์ประสาท presynaptic และจับกับตัวรับในเซลล์ประสาทโพสซินแนปติก
เซลล์ประสาทโพสซิแนปติกมีตัวรับที่จับสารที่อยู่ในช่องว่างซิแนปติก สิ่งเหล่านี้เรียกว่าตัวรับโพสซินแนปติกและเมื่อเปิดใช้งานจะทำให้ช่องไอออนเปิด
ภาพประกอบของไซแนปส์ทางเคมี เมื่อมีการเปิดช่องโซเดียมเพียงพอเซลล์โพสซินแนปติกจะลดขั้วและศักยภาพในการออกฤทธิ์จะดำเนินต่อไปผ่านเซลล์ประสาท
เมื่อช่องเหล่านี้เปิดสารบางอย่างจะเข้าสู่เซลล์ประสาททำให้เกิดโพสซินแนปติก สิ่งนี้สามารถมีผลกระตุ้นหรือยับยั้งเซลล์ขึ้นอยู่กับชนิดของช่องไอออนที่ถูกเปิด
โดยปกติความเป็นไปได้ของโพสซิเนปติกที่กระตุ้นเกิดขึ้นเมื่อโซเดียมแทรกซึมเข้าไปในเซลล์ประสาท ในขณะที่สารยับยั้งผลิตโดยการออกจากโพแทสเซียมหรือการเข้ามาของคลอรีน
การเข้ามาของแคลเซียมในเซลล์ประสาททำให้เกิดการกระตุ้นโพสซินแนปติกแม้ว่ามันจะกระตุ้นเอนไซม์พิเศษที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยาในเซลล์นี้ด้วย ตัวอย่างเช่นมันกระตุ้นการกระจัดของถุงซินแนปติกและการปลดปล่อยสารสื่อประสาท
นอกจากนี้ยังเอื้อต่อการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างในเซลล์ประสาทหลังการเรียนรู้
ไซแนปส์เสร็จสิ้น
โดยปกติแล้วศักยภาพของ Postsynaptic จะสั้นมากและสิ้นสุดลงด้วยกลไกพิเศษ
หนึ่งในนั้นคือการยับยั้ง acetylcholine โดยเอนไซม์ที่เรียกว่า acetylcholinesterase โมเลกุลของสารสื่อประสาทจะถูกลบออกจากช่องว่างซิแนปติกโดยการดูดกลับหรือดูดซับซ้ำโดยตัวขนส่งที่อยู่บนเมมเบรน Presynaptic
ดังนั้นเซลล์ประสาททั้ง presynaptic และ postynaptic จึงมีตัวรับที่จับการมีอยู่ของสารเคมีรอบตัว
มีตัวรับ presynaptic ที่เรียกว่า autoreceptors ที่ควบคุมปริมาณของสารสื่อประสาทที่เซลล์ประสาทปล่อยหรือสังเคราะห์
ประเภทไซแนปส์
ไซแนปส์ไฟฟ้า
ภาพประกอบของไซแนปส์ไฟฟ้า ศักยภาพในการดำเนินการเป็นที่ชื่นชม
สารสื่อประสาทไฟฟ้าเกิดขึ้นในตัว เซลล์ประสาททั้งสองเชื่อมต่อกันทางร่างกายผ่านโครงสร้างโปรตีนที่เรียกว่า "จุดเชื่อมช่องว่าง" หรือทางแยกช่องว่าง
โครงสร้างเหล่านี้อนุญาตให้การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางไฟฟ้าของเซลล์ประสาทหนึ่งมีอิทธิพลโดยตรงต่ออีกเซลล์หนึ่งและในทางกลับกัน ด้วยวิธีนี้เซลล์ประสาททั้งสองจะทำหน้าที่ราวกับว่าพวกมันเป็นหนึ่งเดียวกัน
ไซแนปส์เคมี
แผนผังไซแนปส์ทางเคมี ที่มา: Thomas Splettstoesser (www.scistyle.com)
สารสื่อประสาทเกิดขึ้นที่ไซแนปส์เคมี เซลล์ประสาทก่อนและหลังซินแนปติกถูกคั่นด้วยช่องว่างซิแนปติก ศักยภาพในการออกฤทธิ์ในเซลล์ประสาท presynaptic จะทำให้เกิดการปลดปล่อยสารสื่อประสาท
สิ่งเหล่านี้ไปถึงช่องว่าง synaptic ซึ่งพร้อมที่จะใช้ผลกระทบต่อเซลล์ประสาท postynaptic
Synapses กระตุ้น
ตัวอย่างของไซแนปส์ของเซลล์ประสาท excitatory คือการสะท้อนการถอนเมื่อเราเหนื่อยหน่าย เซลล์ประสาทรับความรู้สึกจะตรวจจับวัตถุร้อนเนื่องจากจะกระตุ้นเดนไดรต์ของมัน
เซลล์ประสาทนี้จะส่งข้อความผ่านแอกซอนไปยังปุ่มขั้วของมันซึ่งอยู่ในไขสันหลัง ปุ่มเทอร์มินัลของเซลล์ประสาทรับความรู้สึกจะปล่อยสารเคมีที่เรียกว่าสารสื่อประสาทที่จะกระตุ้นเซลล์ประสาทที่มันซินแนปต์ โดยเฉพาะสำหรับเซลล์ภายใน (เซลล์ที่ทำหน้าที่เป็นสื่อกลางระหว่างเซลล์ประสาทสัมผัสและเซลล์ประสาท)
สิ่งนี้จะทำให้ Interneuron ส่งข้อมูลไปตามแอกซอน ในทางกลับกันปุ่มขั้วของเซลล์ภายในจะหลั่งสารสื่อประสาทที่กระตุ้นเซลล์ประสาทของมอเตอร์
เซลล์ประสาทประเภทนี้จะส่งข้อความไปตามแอกซอนซึ่งยึดติดกับเส้นประสาทเพื่อไปยังกล้ามเนื้อเป้าหมาย เมื่อสารสื่อประสาทถูกปล่อยออกจากปุ่มเทอร์มินัลของเซลล์ประสาทสั่งการเซลล์กล้ามเนื้อจะหดตัวเพื่อเคลื่อนออกจากวัตถุที่ร้อน
Synapses ยับยั้ง
ไซแนปส์ประเภทนี้ค่อนข้างซับซ้อนกว่า จะได้รับในตัวอย่างต่อไปนี้: จินตนาการว่าคุณนำถาดที่ร้อนมากออกจากเตาอบ คุณสวมถุงมือเพื่อที่จะไม่ให้ตัวเองไหม้อย่างไรก็ตามมันจะค่อนข้างบางและความร้อนก็เริ่มเอาชนะได้ แทนที่จะวางถาดลงบนพื้นคุณพยายามทนความร้อนสักหน่อยจนกว่าจะวางบนพื้นผิว
ปฏิกิริยาการถอนตัวของร่างกายเราต่อสิ่งเร้าที่เจ็บปวดจะทำให้เราปล่อยวางสิ่งนั้นแม้กระนั้นเราก็ควบคุมแรงกระตุ้นนี้ได้ ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นได้อย่างไร?
รับรู้ความร้อนที่มาจากถาดเพิ่มกิจกรรมของซิแนปส์กระตุ้นในเซลล์ประสาทของมอเตอร์ (ตามที่อธิบายไว้ในหัวข้อก่อนหน้า) อย่างไรก็ตามความตื่นเต้นนี้ถูกขัดขวางโดยการยับยั้งที่มาจากโครงสร้างอื่นนั่นคือสมองของเรา
มันส่งข้อมูลที่ระบุว่าถ้าเราทำถาดหล่นอาจเป็นหายนะทั้งหมด ดังนั้นข้อความจะถูกส่งไปยังไขสันหลังเพื่อป้องกันการสะท้อนการถอน
ในการทำเช่นนี้แอกซอนจากเซลล์ประสาทในสมองจะไปถึงไขสันหลังซึ่งปุ่มขั้วของมันจะประสานกับเซลล์ประสาทที่ถูกยับยั้ง มันจะหลั่งสารสื่อประสาทที่ยับยั้งซึ่งจะช่วยลดการทำงานของเซลล์ประสาทสั่งการปิดกั้นการสะท้อนการถอน
ที่สำคัญนี่เป็นเพียงตัวอย่างเท่านั้น กระบวนการเหล่านี้ซับซ้อนมากขึ้น (โดยเฉพาะอย่างยิ่งกระบวนการยับยั้ง) โดยมีเซลล์ประสาทหลายพันเซลล์ที่เกี่ยวข้อง
ไซแนปส์คลาสตามสถานที่ที่เกิดขึ้น
- Axodendritic synapses:ในประเภทนี้ปุ่มเทอร์มินัลจะเชื่อมต่อกับพื้นผิวของเดนไดรต์ หรือมีหนามเดนไดรติกซึ่งเป็นส่วนที่ยื่นออกมาเล็ก ๆ ที่อยู่บนเดนไดรต์ในเซลล์ประสาทบางประเภท
- ไซแนปส์ Axosomatic:ในสิ่งเหล่านี้ปุ่มเทอร์มินัลจะประสานกับโสมหรือนิวเคลียสของเซลล์ประสาท
- Axoaxonic synapses : ปุ่มเทอร์มินัลของเซลล์ presynaptic เชื่อมต่อกับแอกซอนของเซลล์โพสซิแนปติก ซินแนปส์ประเภทนี้ทำหน้าที่แตกต่างจากอีกสองประเภท หน้าที่ของมันคือการลดหรือเพิ่มปริมาณของสารสื่อประสาทที่ถูกปล่อยออกมาโดยปุ่มเทอร์มินัล ดังนั้นจึงส่งเสริมหรือยับยั้งการทำงานของเซลล์ประสาท presynaptic
นอกจากนี้ยังพบ Dendrodendritic synapses แต่ปัจจุบันยังไม่ทราบบทบาทที่แน่นอนในการสื่อสารของเซลล์ประสาท
สารที่ปล่อยออกมาที่เซลล์ประสาทไซแนปส์
- คาร์ลสัน, NR (2549). สรีรวิทยาของพฤติกรรม 8th Ed. Madrid: Pearson. หน้า: 32-68.
- Cowan, WM, Südhof, T. & Stevens, CF (2001). ไซแนปส์ Baltirnore, MD: สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยจอห์นฮอปกินส์
- ไซแนปส์ไฟฟ้า (เอสเอฟ) สืบค้นเมื่อ 28 กุมภาพันธ์ 2017 จาก Pontificia Universidad Católica de Chile: 7.uc.cl.
- Stufflebeam, R. (nd). เซลล์ประสาทไซแนปส์ศักยภาพในการออกฤทธิ์และการส่งผ่านประสาท สืบค้นเมื่อ 28 กุมภาพันธ์ 2017 จาก CCSI: mind.ilstu.edu.
- Nicholls, JG, Martín, A R. , Fuchs, P. A, & Wallace, BG (2001). From Neuron to Brain, 4th ed. ซันเดอร์แลนด์, MA: Sinauer
- ไซแนปส์ (เอสเอฟ) สืบค้นเมื่อวันที่ 28 กุมภาพันธ์ 2017 จากมหาวิทยาลัยวอชิงตัน: Faculty.washington.edu.