Νευρωνική δομή συνάψεως, είδη και πώς λειτουργεί

Το νευρωνική σύναψη συνίσταται στην ένωση των τερματικών κουμπιών δύο νευρώνων με στόχο τη μετάδοση πληροφοριών. Η λέξη synapse προέρχεται από την ελληνική γλώσσα sunaptein, που σημαίνει "να συγκεντρωθεί".

Στη σύναψη, ένας νευρώνας στέλνει το μήνυμα, ενώ ένα μέρος του άλλου το λαμβάνει. Έτσι, η επικοινωνία συνήθως συμβαίνει σε μία κατεύθυνση: από το τερματικό κουμπί ενός νευρώνα ή κυττάρου στη μεμβράνη του άλλου κυττάρου. Αν και είναι αλήθεια ότι υπάρχουν κάποιες εξαιρέσεις.

Κάθε μεμονωμένος νευρώνας λαμβάνει πληροφορίες από τα τερματικά κουμπιά άλλων νευρικών κυττάρων. Και, με τη σειρά τους, τα τερματικά κουμπιά των τελευταίων συνυπάρχουν με άλλους νευρώνες.

Το τερματικό κουμπί ορίζεται ως μια μικρή παχύνιση στο τέλος ενός αξόνου, το οποίο στέλνει πληροφορίες στη σύναψη. Ενώ ένας άξονας είναι ένα είδος επιμήκους και λεπτού "καλωδίου" που μεταφέρει μηνύματα από τον πυρήνα του νευρώνα στο τερματικό του κουμπί.

Ένας ενιαίος νευρώνας μπορεί να λαμβάνει πληροφορίες από εκατοντάδες νευρώνες και κάθε ένας από αυτούς μπορεί να δημιουργήσει έναν μεγάλο αριθμό συνάψεων μαζί του.

Τα τερματικά κουμπιά των νευρικών κυττάρων μπορούν να συνυπάρξουν με τη μεμβράνη του soma ή των δενδρίτων.

Το σωματικό ή κυτταρικό σώμα περιέχει τον πυρήνα του νευρώνα. Διαθέτει μηχανισμούς που καθιστούν δυνατή τη διατήρηση του κυττάρου. Αντίθετα, οι δενδρίτες είναι κλάδοι του νευρώνα παρόμοιοι με ένα δέντρο που αρχίζει από το σομα.

Όταν ένα δυναμικό δράσης ταξιδεύει μέσω του νευρώνα ενός νευρώνα, τα κουμπιά των ακροδεκτών απελευθερώνουν χημικά. Αυτές οι ουσίες μπορεί να έχουν διεγερτικές ή ανασταλτικές επιδράσεις στους νευρώνες με τους οποίους συνδέονται. Στο τέλος της όλης διαδικασίας, οι συνέπειες αυτών των συνάψεων μας οδηγούν στη συμπεριφορά μας.

Ένα δυναμικό δράσης είναι το προϊόν των διαδικασιών επικοινωνίας μέσα σε έναν νευρώνα. Σε αυτό υπάρχει μια σειρά αλλαγών στη μεμβράνη του νευρικού συστήματος που προκαλούν την απελευθέρωση χημικών ουσιών ή νευροδιαβιβαστών.

Οι νευρώνες ανταλλάσσουν τους νευροδιαβιβαστές στις συνάψεις τους ως έναν τρόπο αποστολής πληροφοριών μεταξύ τους.

Συναρπαστικές συνάψεις

Ένα παράδειγμα διεγερτικών νευρωνικών συνάψεων θα είναι το αντανακλαστικό απόσυρσης όταν καίνουμε. Ένας αισθητήριος νευρώνας θα ανιχνεύσει το θερμό αντικείμενο, καθώς θα τονώσει τους δενδρίτες του.

Αυτός ο νευρώνας θα στείλει μηνύματα μέσω του αξόνων στα κουμπιά τερματικού του, που βρίσκονται στο νωτιαίο μυελό. Τα τερματικά κουμπιά του αισθητήριου νευρώνα θα απελευθερώνουν χημικές ουσίες γνωστές ως νευροδιαβιβαστές που θα διεγείρουν τον νευρώνα με τον οποίο η σύναψη.

Συγκεκριμένα, σε ένα interneuron (αυτό που μεσολαβεί μεταξύ αισθητήριων και κινητικών νευρώνων). Αυτό θα μπορούσε να προκαλέσει το interneuron να στείλει πληροφορίες κατά μήκος του αξόνων του. Με τη σειρά τους, τα τερματικά κουμπιά του interneuron εκκρίνουν νευροδιαβιβαστές που διεγείρουν τον κινητικό νευρώνα.

Αυτός ο τύπος νευρώνα θα έστελνε μηνύματα κατά μήκος του νευρικού του άξονα, ο οποίος ενώνει ένα νεύρο για να φτάσει στον μυ στόχο. Μόλις απελευθερωθούν οι νευροδιαβιβαστές από τα τερματικά κουμπιά του κινητικού νευρώνα, τα μυϊκά κύτταρα συστέλλονται για να απομακρυνθούν από το θερμό αντικείμενο.

Ανασταλτικές συνάψεις

Αυτός ο τύπος συνάψεως είναι κάπως πιο περίπλοκος. Θα δοθεί στο ακόλουθο παράδειγμα: Φανταστείτε ότι παίρνετε ένα πολύ ζεστό δίσκο έξω από το φούρνο. Φοράτε γάντια για να μην καψετε τον εαυτό σας, ωστόσο, είναι λεπτά και η θερμότητα αρχίζει να υπερβαίνει τα. Αντί να ρίχνετε το δίσκο στο έδαφος, προσπαθήστε να στηρίξετε τη θερμότητα λίγο μέχρι να την αφήσετε σε μια επιφάνεια.

Η αντίδραση απόσυρσης του οργανισμού μας πριν από ένα οδυνηρό ερέθισμα θα μας είχε κάνει να απελευθερώσουμε το αντικείμενο, ακόμα κι έτσι έχουμε ελέγξει αυτή την ώθηση. Πώς συμβαίνει αυτό το φαινόμενο?

Η θερμότητα που προέρχεται από το δίσκο γίνεται αντιληπτή, αυξάνοντας τη δραστηριότητα των διεγερτικών συνάψεων στους κινητικούς νευρώνες (όπως εξηγείται στην προηγούμενη ενότητα). Ωστόσο, αυτός ο ενθουσιασμός αντισταθμίζεται από την αναστολή που προέρχεται από άλλη δομή: τον εγκέφαλό μας.

Αυτό στέλνει πληροφορίες που δείχνουν ότι εάν ρίξουμε το δίσκο, θα μπορούσε να είναι μια πλήρης καταστροφή. Επομένως, αποστέλλονται μηνύματα στο νωτιαίο μυελό που εμποδίζουν το αντανακλαστικό απόσυρσης.

Για αυτό, ένας νευρώνας ενός νευρώνα του εγκεφάλου φθάνει στο νωτιαίο μυελό, όπου τα τερματικά του κουμπιά συνυπάρχουν με ένα ανασταλτικό interneuron. Αυτό εκκρίνει έναν ανασταλτικό νευροδιαβιβαστή ο οποίος μειώνει τη δραστηριότητα του κινητικού νευρώνα, εμποδίζοντας το αντανακλαστικό απόσυρσης.

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι αυτά είναι μόνο παραδείγματα. Οι διαδικασίες είναι πολύ πιο πολύπλοκες (ειδικά οι ανασταλτικές), έχοντας χιλιάδες νευρώνες που τους εμπλέκονται.

Δυναμικό δράσης

Για να υπάρξει ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ δύο νευρώνων ή νευρωνικών συνάψεων, πρώτα πρέπει να υπάρχει ένα δυναμικό δράσης.

Αυτό το φαινόμενο συμβαίνει στον νευρώνα που στέλνει τα σήματα. Η μεμβράνη αυτού του κυττάρου έχει ηλεκτρικό φορτίο. Στην πραγματικότητα, οι μεμβράνες όλων των κυττάρων στο σώμα μας έχουν ηλεκτρικό φορτίο, αλλά μόνο οι νευραξόνες μπορούν να προκαλέσουν δυναμικά δράσης.

Η διαφορά μεταξύ του ηλεκτρικού δυναμικού εντός του νευρώνα και του εξωτερικού, ονομάζεται δυναμικό μεμβράνης.

Αυτές οι ηλεκτρικές μεταβολές μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού του νευρώνα διαμεσολαβούνται από τις υπάρχουσες συγκεντρώσεις ιόντων, όπως το νάτριο και το κάλιο.

Όταν συμβαίνει μια πολύ ταχεία αναστροφή του δυναμικού της μεμβράνης, δημιουργείται ένα δυναμικό δράσης. Αποτελείται από μια σύντομη ηλεκτρική ώθηση, την οποία ο άξονας οδηγεί από το soma ή τον πυρήνα του νευρώνα στα κουμπιά τερματικών.

Θα πρέπει να προστεθεί ότι το δυναμικό της μεμβράνης πρέπει να υπερβαίνει ένα ορισμένο κατώφλι διέγερσης για να εμφανιστεί το δυναμικό δράσης. Αυτή η ηλεκτρική ώθηση μετατρέπεται σε χημικά σήματα που απελευθερώνονται μέσω του κουμπιού τερματικού.

Δομή της νευρωνικής συνάψεως

Οι νευρώνες επικοινωνούν μέσω των συνάψεων και τα μηνύματα μεταδίδονται μέσω της απελευθέρωσης των νευροδιαβιβαστών.

Αυτές οι χημικές ουσίες διαχέονται στο χώρο του υγρού μεταξύ των κουμπιών τερματικών και των μεμβρανών που δημιουργούν τις συνάψεις.

Ο νευρώνας που απελευθερώνει τους νευροδιαβιβαστές μέσω του τερματικού του πλήκτρου ονομάζεται προσυναπτικό νευρώνα. Ενώ αυτός που λαμβάνει τις πληροφορίες είναι ο μετασυναπτικός νευρώνας.

Όταν ο τελευταίος συλλαμβάνει τους νευροδιαβιβαστές, παράγονται τα λεγόμενα συναπτικά δυναμικά. Δηλαδή, είναι αλλοιώσεις στο δυναμικό μεμβράνης του μετασυναπτικού νευρώνα.

Για να επικοινωνούν, τα κύτταρα πρέπει να εκκρίνουν χημικές ουσίες (νευροδιαβιβαστές) που ανιχνεύονται από εξειδικευμένους υποδοχείς. Αυτοί οι υποδοχείς αποτελούνται από εξειδικευμένα πρωτεϊνικά μόρια.

Αυτά τα φαινόμενα διαφοροποιούνται απλά από την απόσταση μεταξύ του νευρώνα που απελευθερώνει την ουσία και των υποδοχέων που την καταγράφουν.

Έτσι, οι νευροδιαβιβαστές απελευθερώνονται από τα τερματικά κουμπιά του προσυναπτικού νευρώνα και ανιχνεύονται μέσω υποδοχέων που βρίσκονται στη μεμβράνη του μετασυναπτικού νευρώνα. Και οι δύο νευρώνες πρέπει να βρίσκονται σε κοντινή απόσταση για να συμβεί αυτή η μετάδοση.

Ωστόσο, σε αντίθεση με ό, τι μπορεί να θεωρηθεί, οι νευρώνες που κάνουν τις χημικές συνάψεις δεν συνδέονται σωματικά. Στην πραγματικότητα, μεταξύ τους υπάρχει ένας χώρος γνωστός ως συνοπτικός χώρος ή συναπτική σχισμή.

Αυτός ο χώρος φαίνεται να ποικίλλει από τη μία σύναψη στην άλλη, αλλά γενικά έχει πλάτος περίπου 20 νανόμετρα. Υπάρχει ένα δίκτυο νηματίων στη συνοπτική σχισμή που διατηρεί τους προ και μετασυναπτικούς νευρώνες ευθυγραμμισμένους.

Νευροδιαβίβαση

Η νευροδιαβίβαση ή η συναπτική μετάδοση είναι η επικοινωνία μεταξύ δύο νευρώνων λόγω της ανταλλαγής χημικών ή ηλεκτρικών σημάτων μέσω συνάψεων.

Ηλεκτρικές συνάψεις

Σε αυτά υπάρχει ηλεκτρική νευροδιαβίβαση. Οι δύο νευρώνες συνδέονται σωματικά με πρωτεϊνικές δομές γνωστές ως "διασταυρώσεις διακένου" ή ενώσεις σε σχισμές.

Αυτές οι δομές επιτρέπουν αλλαγές στις ηλεκτρικές ιδιότητες ενός νευρώνα να επηρεάζουν άμεσα το άλλο και αντίστροφα. Με αυτόν τον τρόπο, οι δύο νευρώνες θα λειτουργούσαν σαν να ήταν ένα.

Χημικές συνάψεις

Σε αυτά εμφανίζεται μια χημική νευροδιαβίβαση. Οι προ και μετασυναπτικοί νευρώνες χωρίζονται από τον συνοπτικό χώρο. Ένα δυναμικό δράσης στον προσυναπτικό νευρώνα θα προκαλούσε την απελευθέρωση των νευροδιαβιβαστών.

Αυτά φθάνουν στη συνοπτική σχισμή, είναι διαθέσιμα για να ασκήσουν τα αποτελέσματά τους στους μετασυναπτικούς νευρώνες.

Ουσίες που απελευθερώνονται στη νευρωνική σύναψη

Κατά τη διάρκεια της επικοινωνίας νευρώνων, απελευθερώνονται όχι μόνο νευροδιαβιβαστές όπως σεροτονίνη, ακετυλοχολίνη, ντοπαμίνη, νοραδρεναλίνη κ.λπ. Μπορούν επίσης να απελευθερωθούν και άλλα χημικά, όπως τα νευροδιαμορφωτές.

Αυτά ονομάζονται έτσι επειδή ρυθμίζουν τη δραστηριότητα πολλών νευρώνων σε μια συγκεκριμένη περιοχή του εγκεφάλου. Διαχωρίζονται σε μεγαλύτερη ποσότητα και ταξιδεύουν σε μεγαλύτερες αποστάσεις, εξαπλώνοντας ευρύτερα από τους νευροδιαβιβαστές.

Ένας άλλος τύπος ουσιών είναι οι ορμόνες. Αυτά απελευθερώνονται από τα κύτταρα των ενδοκρινών αδένων, τα οποία βρίσκονται σε διαφορετικά μέρη του σώματος όπως το στομάχι, τα έντερα, τα νεφρά και ο εγκέφαλος.

Οι ορμόνες απελευθερώνονται στο εξωκυτταρικό υγρό (έξω από τα κύτταρα), και στη συνέχεια συλλαμβάνονται από τα τριχοειδή αγγεία. Στη συνέχεια διανέμονται σε όλο το σώμα μέσω της κυκλοφορίας του αίματος. Αυτές οι ουσίες μπορούν να δεσμευτούν σε νευρώνες που έχουν ειδικούς υποδοχείς για να τις συλλάβουν.

Έτσι, οι ορμόνες μπορούν να επηρεάσουν τη συμπεριφορά, αλλάζοντας τη δραστηριότητα των νευρώνων που τις λαμβάνουν. Για παράδειγμα, η τεστοστερόνη φαίνεται να αυξάνει την επιθετικότητα στα περισσότερα θηλαστικά.

Τύποι νευρωνικών συνάψεων

Οι νευρικές συνάψεις μπορούν να διαφοροποιηθούν σε τρεις τύπους ανάλογα με τους τόπους όπου συμβαίνουν.

- Αξοντοδρομιακές συνάψεις: σε αυτόν τον τύπο, το τερματικό κουμπί συνδέεται με την επιφάνεια ενός δενδρίτη. Ή, με τις δενδριτικές σπονδυλικές στήλες, οι οποίες είναι μικρές προεξοχές που βρίσκονται στους δενδρίτες σε ορισμένους τύπους νευρώνων.

- Αξοσωματικές συνάψεις: σε αυτά, το τερματικό κουμπί synapta με το soma ή τον πυρήνα του νευρώνα.

- Αξαξονικές συνάψεις: το τερματικό κουμπί του προσυναπτικού κυττάρου συνδέεται με τον άξονα του μετασυναπτικού κυττάρου.

Αυτός ο τύπος συνάψεως λειτουργεί διαφορετικά από τους άλλους δύο. Η λειτουργία του είναι να μειώσει ή να ενισχύσει την ποσότητα του νευροδιαβιβαστή που απελευθερώνεται από το κουμπί τερματικού. Έτσι, προάγει ή αναστέλλει τη δραστηριότητα του προσυναπτικού νευρώνα.

Έχουν επίσης βρεθεί δενδροδεντριτικές συνάψεις, αλλά η ακριβής τους λειτουργία στη νευρωνική επικοινωνία δεν είναι επί του παρόντος γνωστή.

Πώς συμβαίνει μια σύναψη?

Οι νευρώνες περιέχουν σάκους που ονομάζονται συναπτικά κυστίδια, τα οποία μπορεί να είναι μεγάλα ή μικρά. Όλα τα τερματικά κουμπιά έχουν μικρά κυστίδια που φέρουν μόρια νευροδιαβιβαστών μέσα τους.

Τα κυστίδια παράγονται σε ένα μηχανισμό που βρίσκεται στο soma που ονομάζεται συσκευή Golgi. Στη συνέχεια μεταφέρονται κοντά στο κουμπί τερματικού. Ωστόσο, μπορούν επίσης να παραχθούν στο τερματικό κουμπί με "ανακυκλωμένο" υλικό.

Όταν ένα δυναμικό δράσης αποστέλλεται κατά μήκος του άξονα, εμφανίζεται μια αποπόλωση (διέγερση) του κυττάρου. Ως αποτέλεσμα, ανοίγουν τα κανάλια ασβεστίου του νευρώνα επιτρέποντάς του να εισέλθουν ιόντα ασβεστίου.

Αυτά τα ιόντα συνδέονται με μόρια των μεμβρανών των συναπτικών κυστιδίων που βρίσκονται στο τερματικό κουμπί. Η εν λόγω μεμβράνη είναι σπασμένη, συγχωνεύοντας με τη μεμβράνη του τερματικού κουμπιού. Αυτό παράγει την απελευθέρωση του νευροδιαβιβαστή στον συνοπτικό χώρο.

Το κυτταρόπλασμα του κυττάρου συλλαμβάνει τα υπόλοιπα κομμάτια της μεμβράνης και τα μεταφέρει στις δεξαμενές. Εκεί ανακυκλώνουν, δημιουργώντας μαζί τους νέους κυματισμούς.

Ο μετασυναπτικός νευρώνας έχει υποδοχείς που συλλαμβάνουν τις ουσίες που βρίσκονται στον συνοπτικό χώρο. Αυτά είναι γνωστά ως postsynaptic υποδοχείς, και όταν ενεργοποιούνται, παράγουν το άνοιγμα των διαύλων ιόντων.

Όταν αυτά τα κανάλια ανοίγουν, ορισμένες ουσίες εισέρχονται στον νευρώνα, προκαλώντας ένα μετασυναπτικό δυναμικό. Αυτό μπορεί να έχει διεγερτικές ή ανασταλτικές επιδράσεις στο κύτταρο ανάλογα με τον τύπο του διαύλου ιόντων που έχει ανοιχτεί.

Κανονικά, διεγερτικά μετασυναπτικά δυναμικά εμφανίζονται όταν το νάτριο εισέρχεται στο νευρικό κύτταρο. Ενώ οι αναστολείς παράγονται από την έξοδο του καλίου ή την είσοδο χλωρίου.

Η είσοδος ασβεστίου στον νευρώνα προκαλεί μετασυναπτικά διεγερτικά δυναμικά, αν και ενεργοποιεί επίσης εξειδικευμένα ένζυμα που παράγουν φυσιολογικές μεταβολές σε αυτό το κύτταρο. Για παράδειγμα, ενεργοποιεί την εκτόπιση των συναπτικών κυστιδίων και την απελευθέρωση των νευροδιαβιβαστών.

Διευκολύνει επίσης τις δομικές αλλαγές στον νευρώνα μετά από την εκμάθηση.

Ολοκλήρωση της συνάψεως

Τα μετασυναπτικά δυναμικά είναι συνήθως πολύ σύντομα και τελειώνουν με ειδικούς μηχανισμούς.

Ένας από αυτούς είναι η αδρανοποίηση της ακετυλοχολίνης από ένα ένζυμο που ονομάζεται ακετυλοχολινεστεράση. Τα μόρια νευροδιαβιβαστών απομακρύνονται από τον συνοπτικό χώρο με επανασυγκέντρωση ή επαναπορροφήση με μεταφορείς που βρίσκονται στην προσυναπτική μεμβράνη.

Έτσι, τόσο οι προσυναπτικοί όσο και οι μετασυναπτικοί νευρώνες έχουν υποδοχείς που καταγράφουν την παρουσία χημικών ουσιών γύρω τους.

Υπάρχουν προσυναπτικοί υποδοχείς που ονομάζονται αυτοϋποδοχείς που ελέγχουν την ποσότητα του νευροδιαβιβαστή που απελευθερώνει ή συνθέτει τον νευρώνα.

Αναφορές

1. Carlson, Ν.Ρ. (2006). Φυσιολογία συμπεριφοράς 8η Εκδ. Μαδρίτης: Pearson. ρρ: 32-68.
2. Cowan, W. Μ., Südhof, Τ. & Stevens, C. F. (2001). Συνάψεις Baltirnore, MD: Πανεπιστημιακός Τύπος Johns Hopkins.
3. Ηλεκτρική σύναψη (s.f.). Ανακτήθηκε στις 28 Φεβρουαρίου 2017, από το Pontificia Universidad Católica de Chile: 7.uc.cl.
4. Stufflebeam, R. (s.f.). Νευρώνες, συνάψεις, δυναμικά δράσης και νευροδιαβίβαση. Ανακτήθηκε στις 28 Φεβρουαρίου 2017, από CCSI: mind.ilstu.edu.
5. Nicholls, J.G., Martin, Α. R., Fuchs, Ρ. Α, & Wallace, Β. G. (2001). Από Neuron to Brain, 4η έκδ. Sunderland, ΜΑ: Sinauer.
6. Η Σύναψη. (s.f.). Ανακτήθηκε στις 28 Φεβρουαρίου 2017, από το Πανεπιστήμιο της Ουάσινγκτον: faculty.washington.edu.