Как нейроны общаются: cинаптическая передача


На ранних этапах изучения мозга ученые предполагали, что кончик аксона физически соприкасается с дендритами или телами других нейронов, передавая электрический сигнал напрямую от одного нейрона к другому. С появлением электронного микроскопа исследователи смогли детальнее изучить синаптическую щель — крошечный промежуток между терминалью аксона и следующим нейроном (Robertson, 1953), существование которой впервые было описано Кахалем еще в 1906 году.

Синапсы являются ключевым элементом функционирования нервной системы, так как они определяют, как информация передается через нее. Изменения в синаптической связности между нейронами лежат в основе обучения и формирования памяти. Изменения в синаптической связности в раннем возрасте оказывают значительное влияние на психологическое развитие. Увеличение количества синапсов между нейронами и одновременное "отсечение" лишних связей в младенчестве играют важную роль в развитии многих психологических функций, которые мы имеем во взрослом возрасте.

Но как работают синапсы? Если нейроны не соприкасаются физически со своими соседями, как происходит передача информации? Если потенциал действия не пересекает синаптическую щель, то что же его пересекает?

Нейротрансмиттеры. Когда потенциалы действия достигают терминали аксона, нейроны выделяют нейротрансмиттеры — химические вещества, которые переносят сообщения через синаптическую щель к другим нейронам, мышцам или железам. Этот химический процесс передачи включает пять этапов: синтез, хранение, высвобождение, связывание и деактивация. На этапе синтеза молекулы трансмиттеров образуются внутри нейрона. Затем эти молекулы хранятся в синаптических пузырьках — камерах внутри терминалей аксона.

Когда потенциал действия достигает терминали, эти пузырьки перемещаются к поверхности терминали, и молекулы высвобождаются в заполненное жидкостью пространство между аксоном пресинаптического (передающего) нейрона и мембраной постсинаптического (принимающего) нейрона. Молекулы пересекают синаптическую щель и связываются с рецепторными участками — крупными белковыми молекулами, встроенными в мембрану принимающего нейрона. Каждый рецепторный участок имеет особую форму, которая соответствует конкретной молекуле трансмиттера, подобно тому, как замок подходит только к одному ключу (Рисунок 4.8).

Рис. 4.8. Синапс между двумя нейронами. Потенциал действия перемещается к аксональным терминалям, где он стимулирует высвобождение молекул трансмиттера из синаптических пузырьков. (a) Эти молекулы перемещаются через синаптическую щель и связываются со специально закодированными рецепторными участками на теле клетки или дендрите постсинаптического нейрона. (b) Природа нейротрансмиттеров и рецепторных участков как замка и ключа означает, что только те трансмиттеры, которые соответствуют рецепторным участкам, будут влиять на мембранные потенциалы.

(c) Последовательность активности нейротрансмиттера перемещается от синтеза к дезактивации. Если нейротрансмиттер оказывает возбуждающее действие на нейрон, то химическая реакция, которая происходит, создает градуированный или потенциал действия. Если вещество трансмиттера является ингибирующим, оно увеличивает отрицательный потенциал внутри нейрона и затрудняет его активацию

Когда молекула трансмиттера связывается с рецепторным участком, происходит химическая реакция, которая может иметь два возможных эффекта на принимающий нейрон. Если работает возбуждающий трансмиттер, химическая реакция вызывает открытие натриевых каналов постсинаптического нейрона. Когда ионы натрия устремляются внутрь клетки и деполяризуют ее, это создает либо градуированный потенциал, либо потенциал действия, как было описано ранее. Тормозной нейротрансмиттер действует противоположным образом.

Он может вызвать выход положительных ионов калия из нейрона или приток отрицательных ионов хлора извне через хлоридные каналы в мембране, что увеличивает отрицательный потенциал нейрона и затрудняет его возбуждение. Действие тормозного нейротрансмиттера от одного пресинаптического нейрона может предотвратить возникновение потенциала действия в постсинаптическом нейроне, даже если он одновременно получает возбуждающие сигналы от других нейронов.

Для правильного функционирования нервной системы необходимо поддерживать тонкий баланс между возбуждением и торможением. Даже такое простое действие, как сгибание руки, требует возбуждения бицепсов и одновременного торможения трицепсов, чтобы эти мышцы могли расслабиться.

После того как молекула нейротрансмиттера связывается с рецептором, она продолжает возбуждать или тормозить нейрон до тех пор, пока не будет деактивирована (Simon, 2007). Некоторые молекулы трансмиттеров деактивируются другими химическими веществами, находящимися в синаптической щели, которые расщепляют их на составные компоненты. В других случаях механизм деактивации заключается в обратном захвате, когда молекулы трансмиттеров возвращаются в терминали пресинаптического аксона. Некоторые антидепрессанты ингибируют обратный захват возбуждающего трансмиттера серотонина, позволяя серотонину продолжать возбуждать нейроны, что способствует снижению депрессии.

 



Дата добавления: 2025-02-04; просмотров: 28;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2025 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.01 сек.