โครงสร้าง การจำแนกประเภท และคุณสมบัติการทำงานของไซแนปส์ คุณสมบัติการทำงาน Morpho ของไซแนปส์ไฟฟ้าและเคมี

ไซแนปส์(กรีก σύναψις, จาก συνάπτειν - กอด, จับมือ, จับมือ) - สถานที่ติดต่อระหว่างเซลล์ประสาททั้งสองหรือระหว่างเซลล์เอฟเฟกต์ที่รับสัญญาณ ทำหน้าที่สำหรับการส่งสัญญาณระหว่างสองเซลล์ และในระหว่างการส่งสัญญาณแบบซินแนปติก แอมพลิจูดและความถี่ของสัญญาณสามารถปรับได้

คำนี้ถูกนำมาใช้ในปี พ.ศ. 2440 โดยนักสรีรวิทยาชาวอังกฤษ Charles Sherrington

โครงสร้างไซแนปส์

ไซแนปส์ทั่วไปคือสารเคมีแอกโซเดนไดรติก ไซแนปส์ดังกล่าวประกอบด้วยสองส่วน: พรีไซแนปติกเกิดขึ้นจากส่วนขยายรูปกระบองของการสิ้นสุดแอกซอนของเซลล์ส่งสัญญาณและ โพสต์ซินแนปติกแสดงโดยพื้นที่สัมผัสของไซโตเลมมาของเซลล์รับ (ในกรณีนี้คือพื้นที่ของเดนไดรต์) ไซแนปส์เป็นช่องว่างที่แยกเยื่อหุ้มเซลล์ที่สัมผัสกันซึ่งปลายประสาทเข้าใกล้ การส่งแรงกระตุ้นจะดำเนินการทางเคมีด้วยความช่วยเหลือของผู้ไกล่เกลี่ยหรือทางไฟฟ้าผ่านทางไอออนจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่ง

ระหว่างทั้งสองส่วนจะมีรอยแยกซินแนปติก - ช่องว่างกว้าง 10-50 นาโนเมตรระหว่างเยื่อโพสซินแนปติกและพรีไซแนปติกขอบซึ่งเสริมความแข็งแกร่งด้วยการสัมผัสระหว่างเซลล์

ส่วนหนึ่งของ axolemma ของส่วนขยาย clavate ที่อยู่ติดกับรอยแหว่ง synaptic เรียกว่า เมมเบรนพรีไซแนปติก- เรียกว่าพื้นที่ของไซโตเลมมาของเซลล์รับซึ่งอยู่ติดกับรอยแยกซินแนปติกที่อยู่ฝั่งตรงข้าม เมมเบรนโพสซินแนปติกในไซแนปส์เคมีมีความโดดเด่นและมีมากมาย

ในส่วนขยาย synaptic มีถุงเล็ก ๆ ที่เรียกว่า ถุงซินแนปติกซึ่งประกอบด้วยตัวกลาง (สารที่เป็นสื่อกลางในการแพร่เชื้อ) หรือเอนไซม์ที่ทำลายตัวกลางนี้ บนโพสซินแนปติก และบ่อยครั้งบนเยื่อพรีไซแนปติก มีตัวรับสำหรับคนกลางตัวใดตัวหนึ่ง

การจำแนกประเภทของไซแนปส์

ขึ้นอยู่กับกลไกการส่งกระแสประสาทก็มี

• เคมี;
• ไฟฟ้า - เซลล์เชื่อมต่อกันด้วยหน้าสัมผัสที่สามารถซึมผ่านได้สูงโดยใช้คอนเน็กซอนพิเศษ (แต่ละคอนเน็กซอนประกอบด้วยหน่วยย่อยโปรตีนหกหน่วย) ระยะห่างระหว่างเยื่อหุ้มเซลล์ในไซแนปส์ไฟฟ้าคือ 3.5 นาโนเมตร (ระยะห่างระหว่างเซลล์ปกติคือ 20 นาโนเมตร)

เนื่องจากความต้านทานของของเหลวนอกเซลล์ต่ำ (ในกรณีนี้) แรงกระตุ้นจึงผ่านไซแนปส์โดยไม่ชักช้า ไซแนปส์ทางไฟฟ้ามักจะกระตุ้น

มีการค้นพบกลไกการปลดปล่อยสองแบบ: ด้วยการหลอมรวมของตุ่มกับพลาสมาเลมมาอย่างสมบูรณ์และสิ่งที่เรียกว่า "จูบแล้ววิ่งหนี" (อังกฤษ จูบแล้ววิ่ง) เมื่อตุ่มเชื่อมต่อกับเมมเบรน และโมเลกุลขนาดเล็กจะออกจากมันเข้าไปในรอยแหว่งซินแนปติก ในขณะที่โมเลกุลขนาดใหญ่ยังคงอยู่ในตุ่ม กลไกที่สองน่าจะเร็วกว่ากลไกแรกด้วยความช่วยเหลือของการส่งผ่านซินแนปติกเกิดขึ้นเมื่อปริมาณแคลเซียมไอออนในแผ่นโลหะซินแนปติกสูง

ผลที่ตามมาของโครงสร้างของไซแนปส์นี้คือการนำกระแสประสาทข้างเดียว มีสิ่งที่เรียกว่า ความล่าช้าของซินแนปติก- เวลาที่ต้องใช้ในการส่งกระแสประสาท ระยะเวลาประมาณ - 0.5 ms

สิ่งที่เรียกว่า "หลักการเดล" (ตัวกลางหนึ่ง - หนึ่ง) ได้รับการยอมรับว่าผิดพลาด หรือตามที่เชื่อกันในบางครั้ง มันแม่นยำกว่า: ไม่ใช่เพียงตัวเดียว แต่สามารถปล่อยตัวกลางไกล่เกลี่ยหลายตัวออกจากปลายด้านหนึ่งของเซลล์ได้ และเซตของพวกมันจะคงที่สำหรับเซลล์ที่กำหนด

ประวัติความเป็นมาของการค้นพบ

• ในปี พ.ศ. 2440 เชอร์ริงตันได้กำหนดแนวคิดเรื่องไซแนปส์
• สำหรับการวิจัยเกี่ยวกับระบบประสาท รวมถึงการส่งผ่านซินแนปติก Golgi และ Ramón y Cajal ได้รับรางวัลโนเบลในปี 1906
• ในปี 1921 นักวิทยาศาสตร์ชาวออสเตรีย O. Loewi ได้สร้างลักษณะทางเคมีของการส่งผ่านการกระตุ้นผ่านไซแนปส์และบทบาทของอะซิติลโคลีนในนั้น ได้รับรางวัลโนเบลในปี พ.ศ. 2479 ร่วมกับเอช. เดล
• ในปี 1933 นักวิทยาศาสตร์ชาวโซเวียต A.V. Kibyakov ได้สร้างบทบาทของอะดรีนาลีนในการถ่ายทอดซินแนปติก
• 1970 - B. Katz (บริเตนใหญ่), U. v. Euler (สวีเดน) และ J. Axelrod (USA) ได้รับรางวัลโนเบลจากการค้นพบ rolinorepinephrine ในการส่งสัญญาณ synaptic

ไซแนปส์เป็นโซนหนึ่งของการสัมผัสระหว่างกระบวนการของเซลล์ประสาทกับเซลล์ที่ไม่สามารถกระตุ้นและกระตุ้นได้อื่น ๆ เพื่อให้แน่ใจว่ามีการส่งสัญญาณข้อมูล ไซแนปส์นั้นเกิดขึ้นทางสัณฐานวิทยาโดยเยื่อหุ้มเซลล์ที่สัมผัสกันของ 2 เซลล์ เมมเบรนที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการนี้เรียกว่าเมมเบรนพรีไซแนปติกของเซลล์ที่รับสัญญาณนั้น ชื่อที่สองคือโพสซินแนปติก เมื่อรวมกับเยื่อโพสซินแนปติก ไซแนปส์อาจเป็นอินเตอร์นิวรอน ประสาทและกล้ามเนื้อ และสารหลั่งของระบบประสาท คำว่าไซแนปส์ถูกนำมาใช้ในปี พ.ศ. 2440 โดย Charles Sherrington (นักสรีรวิทยาชาวอังกฤษ)

ไซแนปส์คืออะไร?

ไซแนปส์เป็นโครงสร้างพิเศษที่รับประกันการส่งกระแสประสาทจากเส้นใยประสาทไปยังเส้นใยประสาทหรือเซลล์ประสาทอื่นและเพื่อให้เส้นใยประสาทได้รับผลกระทบจากเซลล์รับ (บริเวณที่สัมผัสกันระหว่างเซลล์ประสาท) และเส้นใยประสาทอีกเส้นหนึ่ง) จำเป็นต้องมีเซลล์ประสาทสองเซลล์

ไซแนปส์เป็นส่วนเล็กๆ ที่ส่วนท้ายของเซลล์ประสาท ด้วยความช่วยเหลือ ข้อมูลจะถูกถ่ายโอนจากเซลล์ประสาทแรกไปยังเซลล์ที่สอง ไซแนปส์ตั้งอยู่ในเซลล์ประสาทสามส่วน นอกจากนี้ไซแนปส์ยังอยู่ในตำแหน่งที่เซลล์ประสาทเชื่อมต่อกับต่อมต่างๆหรือกล้ามเนื้อของร่างกาย

ไซแนปส์ประกอบด้วยอะไร?

โครงสร้างของไซแนปส์มีไดอะแกรมอย่างง่าย ประกอบด้วย 3 ส่วนซึ่งแต่ละส่วนทำหน้าที่บางอย่างระหว่างการถ่ายโอนข้อมูล ดังนั้นโครงสร้างของไซแนปส์จึงสามารถเรียกได้ว่าเหมาะสำหรับการส่งสัญญาณ กระบวนการนี้ได้รับผลกระทบโดยตรงจากเซลล์หลักสองเซลล์: เซลล์รับและส่งสัญญาณ ที่ปลายแอกซอนของเซลล์ที่ส่งสัญญาณจะมีการสิ้นสุดพรีไซแนปส์ (ส่วนเริ่มต้นของไซแนปส์) อาจส่งผลต่อการเปิดตัวของสารสื่อประสาทในเซลล์ (คำนี้มีความหมายหลายประการ: ผู้ไกล่เกลี่ย ตัวกลาง หรือสารสื่อประสาท) - ซึ่งกำหนดโดยการส่งสัญญาณไฟฟ้าที่เกิดขึ้นระหว่าง 2 เซลล์ประสาท

แหว่งไซแนปส์เป็นส่วนตรงกลางของไซแนปส์ - นี่คือช่องว่างระหว่างเซลล์ประสาท 2 เซลล์ที่มีปฏิสัมพันธ์กัน ผ่านช่องว่างนี้ แรงกระตุ้นทางไฟฟ้ามาจากเซลล์ส่งสัญญาณ ส่วนสุดท้ายของไซแนปส์ถือเป็นส่วนเปิดกว้างของเซลล์ ซึ่งเป็นจุดสิ้นสุดแบบโพสต์ไซแนปติก (ชิ้นส่วนของเซลล์ที่สัมผัสกับตัวรับที่มีความไวต่างกันในโครงสร้าง)

ผู้ไกล่เกลี่ยไซแนปส์

คนกลาง (จากภาษาละติน สื่อ - ตัวส่ง ตัวกลาง หรือตัวกลาง) ผู้ไกล่เกลี่ยซินแนปติกดังกล่าวมีความสำคัญมากในกระบวนการส่งสัญญาณ

ความแตกต่างทางสัณฐานวิทยาระหว่างไซแนปส์แบบยับยั้งและแบบกระตุ้นก็คือ ไซแนปส์เหล่านี้ไม่มีกลไกในการปลดปล่อยตัวส่งสัญญาณ ตัวส่งสัญญาณในไซแนปส์แบบยับยั้ง เซลล์ประสาทสั่งการ และไซแนปส์แบบยับยั้งอื่นๆ ถือเป็นกรดอะมิโนไกลซีน แต่ลักษณะการยับยั้งหรือการกระตุ้นของไซแนปส์ไม่ได้ถูกกำหนดโดยผู้ไกล่เกลี่ย แต่โดยคุณสมบัติของเมมเบรนโพสซินแนปติก ตัวอย่างเช่น อะเซทิลโคลีนมีผลกระตุ้นที่ปลายประสาทและกล้ามเนื้อ (เส้นประสาทเวกัสในกล้ามเนื้อหัวใจ)

อะซิทิลโคลีนทำหน้าที่เป็นตัวส่งสัญญาณกระตุ้นในไซแนปส์ของ cholinergic (เยื่อหุ้มพรีไซแนปติกในนั้นเล่นโดยปลายของไขสันหลังของเซลล์ประสาทสั่งการ) ในไซแนปส์บนเซลล์ Renshaw ในปลายพรีไซแนปติกของต่อมเหงื่อ ไขกระดูกต่อมหมวกไต ในไซแนปส์ลำไส้และในปมประสาทของระบบประสาทซิมพาเทติก Acetylcholinesterase และ acetylcholine ยังพบได้ในเศษส่วนของส่วนต่างๆ ของสมอง บางครั้งในปริมาณมาก แต่นอกเหนือจาก cholinergic synapse บนเซลล์ Renshaw แล้ว พวกเขายังไม่สามารถระบุ synapses cholinergic ที่เหลืออยู่ได้ ตามที่นักวิทยาศาสตร์ระบุว่าการทำงานของสารกระตุ้นไกล่เกลี่ยของ acetylcholine ในระบบประสาทส่วนกลางมีแนวโน้มมาก

Catelchomines (dopamine, norepinephrine และ epinephrine) ถือเป็นตัวกลางไกล่เกลี่ย adrenergic อะดรีนาลีนและนอร์เอพิเนฟรินถูกสังเคราะห์ขึ้นที่ส่วนท้ายของเส้นประสาทซิมพาเทติกในเซลล์สมองของต่อมหมวกไต ไขสันหลัง และสมอง กรดอะมิโน (ไทโรซีนและแอล-ฟีนิลอะลานีน) ถือเป็นสารเริ่มต้น และอะดรีนาลีนเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของการสังเคราะห์ สารตัวกลางซึ่งรวมถึงนอร์อิพิเนฟรีนและโดปามีนยังทำหน้าที่เป็นสื่อกลางในไซแนปส์ที่สร้างขึ้นที่ปลายสุดของเส้นประสาทที่เห็นอกเห็นใจ ฟังก์ชั่นนี้สามารถเป็นได้ทั้งแบบยับยั้ง (ต่อมหลั่งของลำไส้ กล้ามเนื้อหูรูดหลายอัน และกล้ามเนื้อเรียบของหลอดลมและลำไส้) หรือแบบกระตุ้น (กล้ามเนื้อเรียบของกล้ามเนื้อหูรูดและหลอดเลือดบางส่วน ในไซแนปส์ของกล้ามเนื้อหัวใจตาย - นอเรพิเนฟริน ในนิวเคลียส subbloc ของสมอง - โดปามีน)

เมื่อผู้ไกล่เกลี่ยซินแนปติกทำหน้าที่เสร็จสิ้น catecholamine จะถูกดูดซับโดยปลายประสาทพรีไซแนปติก และการขนส่งผ่านเมมเบรนจะถูกเปิดใช้งาน ในระหว่างการดูดซับเครื่องส่งสัญญาณ ไซแนปส์จะได้รับการปกป้องจากการสิ้นเปลืองพลังงานก่อนเวลาอันควรในระหว่างการทำงานที่ยาวนานและเป็นจังหวะ

ไซแนปส์: ประเภทและฟังก์ชันหลัก

แลงลีย์ในปี พ.ศ. 2435 เสนอว่าการส่งผ่านไซแนปติกในปมประสาทอัตโนมัติของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมไม่มีลักษณะทางไฟฟ้า แต่มีลักษณะทางเคมี สิบปีต่อมา เอลเลียตค้นพบว่าอะดรีนาลีนผลิตจากต่อมหมวกไตโดยผ่านการกระทำเช่นเดียวกับการกระตุ้นเส้นประสาทที่เห็นอกเห็นใจ

หลังจากนั้น มีข้อเสนอแนะว่าอะดรีนาลีนสามารถถูกหลั่งโดยเซลล์ประสาท และเมื่อตื่นเต้นจะถูกปล่อยออกมาโดยปลายประสาท แต่ในปี พ.ศ. 2464 เลวีได้ทำการทดลองโดยเขาได้กำหนดลักษณะทางเคมีของการแพร่เชื้อในไซแนปส์อัตโนมัติระหว่างหัวใจและเส้นประสาทเวกัส เขาเติมน้ำเกลือลงในหลอดเลือดและกระตุ้นเส้นประสาทวากัส ทำให้หัวใจเต้นช้าลง เมื่อของเหลวถูกถ่ายโอนจากหัวใจที่มีจังหวะที่ถูกยับยั้งไปยังหัวใจที่ไม่มีจังหวะ หัวใจจะเต้นช้าลง เป็นที่ชัดเจนว่าการกระตุ้นเส้นประสาทวากัสทำให้เกิดการปล่อยสารยับยั้งเข้าไปในสารละลาย Acetylcholine สร้างผลของสารนี้ขึ้นมาใหม่อย่างสมบูรณ์ ในปี พ.ศ. 2473 บทบาทของอะซิทิลโคลีนในการถ่ายทอดซินแนปติกในปมประสาทในที่สุดก็ได้รับการจัดตั้งขึ้นโดยเฟลด์เบิร์กและผู้ร่วมงานของเขา

ไซแนปส์เคมี

ไซแนปส์เคมีมีความแตกต่างโดยพื้นฐานในการถ่ายทอดการระคายเคืองด้วยความช่วยเหลือของเครื่องส่งสัญญาณจากพรีไซแนปส์ไปยังโพสต์ไซแนปส์ ดังนั้นจึงเกิดความแตกต่างทางสัณฐานวิทยาของไซแนปส์เคมี ไซแนปส์เคมีพบได้บ่อยในระบบประสาทส่วนกลางของกระดูกสันหลัง เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าเซลล์ประสาทสามารถปล่อยและสังเคราะห์เครื่องส่งสัญญาณคู่หนึ่งได้ (เครื่องส่งสัญญาณที่มีอยู่ร่วมกัน) เซลล์ประสาทยังมีความเป็นพลาสติกของสารสื่อประสาท - ความสามารถในการเปลี่ยนเครื่องส่งสัญญาณหลักในระหว่างการพัฒนา

ชุมทางประสาทและกล้ามเนื้อ

ไซแนปส์นี้ส่งการกระตุ้น แต่การเชื่อมต่อนี้สามารถถูกทำลายได้ด้วยปัจจัยหลายประการ การส่งสัญญาณจะสิ้นสุดลงในระหว่างการปิดล้อมของการปล่อย acetylcholine เข้าไปในรอยแยก synaptic เช่นเดียวกับเนื้อหาที่มากเกินไปในพื้นที่ของเยื่อโพสซินแนปติก สารพิษและยาหลายชนิดส่งผลต่อการดูดซึมผลลัพธ์ซึ่งสัมพันธ์กับตัวรับ cholinergic ของเยื่อหุ้มโพสต์ซินแนปติกจากนั้นไซแนปส์ของกล้ามเนื้อจะขัดขวางการส่งแรงกระตุ้น ร่างกายเสียชีวิตขณะหายใจไม่ออกและหยุดการหดตัวของกล้ามเนื้อทางเดินหายใจ

โบทูลินัสเป็นสารพิษจากจุลินทรีย์ในไซแนปส์ โดยจะขัดขวางการส่งผ่านของการกระตุ้นโดยการทำลายโปรตีนซินทาซินในเทอร์มินัลพรีไซแนปติก ซึ่งควบคุมโดยการปล่อยอะซิติลโคลีนเข้าไปในรอยแยกไซแนปติก สารก่อสงครามที่เป็นพิษหลายชนิด ยาทางเภสัชวิทยา (นีโอสติกมีนและโพรซีรีน) รวมถึงยาฆ่าแมลงขัดขวางการนำการกระตุ้นที่ไซแนปส์ประสาทและกล้ามเนื้อโดยการยับยั้งอะเซทิลโคลีนเอสเทอเรส ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่ทำลายอะเซทิลโคลีน ดังนั้นอะซิติลโคลีนจึงสะสมในบริเวณเมมเบรนโพสซินแนปติกความไวต่อตัวกลางลดลงและบล็อกตัวรับจะถูกปล่อยออกจากเมมเบรนโพสซินแนปติกและแช่อยู่ในไซโตโซล Acetylcholine จะไม่ได้ผลและไซแนปส์จะถูกบล็อก

ประสาทไซแนปส์: คุณสมบัติและส่วนประกอบ

ไซแนปส์คือการเชื่อมต่อระหว่างจุดสัมผัสระหว่างสองเซลล์ นอกจากนี้แต่ละอันยังถูกปิดล้อมด้วยเมมเบรนอิเล็กโตรเจนิกของตัวเอง ไซแนปส์ของเส้นประสาทประกอบด้วยองค์ประกอบหลักสามส่วน ได้แก่ เยื่อโพสซินแนปติก แหว่งไซแนปติก และเยื่อพรีไซแนปติก เยื่อโพสซินแนปติกคือส่วนปลายประสาทที่ผ่านไปยังกล้ามเนื้อและลงมาสู่เนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อ ในภูมิภาคพรีไซแนปติกจะมีถุง - เป็นโพรงปิดที่มีตัวส่งสัญญาณ พวกเขาเคลื่อนไหวอยู่เสมอ

เมื่อเข้าใกล้เยื่อหุ้มปลายประสาทถุงจะรวมเข้าด้วยกันและเครื่องส่งจะเข้าสู่รอยแยกซินแนปติก หนึ่งถุงประกอบด้วยควอนตัมของผู้ไกล่เกลี่ยและไมโตคอนเดรีย (จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์ผู้ไกล่เกลี่ย - แหล่งพลังงานหลัก) จากนั้นอะซิติลโคลีนจะถูกสังเคราะห์จากโคลีนและภายใต้อิทธิพลของเอนไซม์อะซิติลโคลีนทรานสเฟอเรสจะถูกประมวลผลเป็นอะซิติลโคเอ) .

Synaptic แหว่งระหว่างเยื่อโพสต์และพรีไซแนปติก

ขนาดของช่องว่างจะแตกต่างกันในไซแนปส์ที่ต่างกัน เต็มไปด้วยของเหลวระหว่างเซลล์ที่มีตัวกลางอยู่ เยื่อโพสซินแนปติกครอบคลุมบริเวณที่สัมผัสกันระหว่างปลายประสาทและเซลล์ที่ถูกปกคลุมด้วยเส้นประสาทที่ไซแนปส์ของกล้ามเนื้อหัวใจ ที่ไซแนปส์บางแห่ง เยื่อโพสซินแนปติกจะพับและพื้นที่สัมผัสเพิ่มขึ้น

สารเพิ่มเติมที่ประกอบเป็นเยื่อโพสซินแนปติก

สารต่อไปนี้มีอยู่ในโซนเยื่อโพสซินแนปติก:

ตัวรับ (ตัวรับ cholinergic ในไซแนปส์ myoneural)

ไลโปโปรตีน (คล้ายกับอะเซทิลโคลีนสูง) โปรตีนนี้มีปลายอิเล็กโทรฟิลิกและมีหัวไอออน ศีรษะเข้าสู่รอยแยกไซแนปติกและโต้ตอบกับหัวประจุบวกของอะเซทิลโคลีน เนื่องจากอันตรกิริยานี้ เยื่อโพสไซแนปติกจึงเปลี่ยนแปลง จากนั้นดีโพลาไรซ์ก็เกิดขึ้น และช่อง Na ที่มีรั้วรอบขอบชิดที่อาจเกิดขึ้นจะเปิดออก การสลับขั้วของเมมเบรนไม่ถือเป็นกระบวนการเสริมแรงในตัวเอง

เป็นแบบค่อยเป็นค่อยไปศักยภาพของมันบนเมมเบรนโพสต์ซินแนปติกขึ้นอยู่กับจำนวนผู้ไกล่เกลี่ยนั่นคือศักยภาพนั้นมีลักษณะเฉพาะโดยคุณสมบัติของการกระตุ้นในท้องถิ่น

Cholinesterase ถือเป็นโปรตีนที่มีการทำงานของเอนไซม์ มีโครงสร้างคล้ายกับตัวรับ cholinergic และมีคุณสมบัติคล้ายกับ acetylcholine Cholinesterase ทำลาย acetylcholine สิ่งแรกที่เกี่ยวข้องกับตัวรับ cholinergic ภายใต้การกระทำของ cholinesterase ตัวรับ cholinergic จะกำจัด acetylcholine ส่งผลให้เกิด repolarization ของเยื่อโพสซินแนปติก อะซิติลโคลีนถูกย่อยเป็นกรดอะซิติกและโคลีน ซึ่งจำเป็นต่อการสร้างเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อ

ด้วยความช่วยเหลือของการขนส่งโคลีนจะถูกลบออกไปยังเยื่อหุ้มเซลล์ presynaptic ซึ่งใช้สำหรับการสังเคราะห์เครื่องส่งสัญญาณใหม่ ภายใต้อิทธิพลของผู้ไกล่เกลี่ยความสามารถในการซึมผ่านของเมมเบรนโพสต์ซินแนปติกจะเปลี่ยนไปและภายใต้อิทธิพลของโคลีนเอสเตอเรสความไวและการซึมผ่านจะกลับสู่ค่าเริ่มต้น ตัวรับเคมีสามารถโต้ตอบกับผู้ไกล่เกลี่ยรายใหม่ได้

ไซแนปส์เคมีเป็นไซแนปส์ประเภทเด่นในสมองของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ในไซแนปส์ดังกล่าว ปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์ประสาทจะดำเนินการด้วยความช่วยเหลือของผู้ไกล่เกลี่ย (สารสื่อประสาท) ซึ่งเป็นสารที่ปล่อยออกมาจากการสิ้นสุดพรีไซแนปติกและทำหน้าที่ในโครงสร้างโพสซินแนปติก

ไซแนปส์เคมีเป็นการเชื่อมต่อที่ซับซ้อนที่สุดในระบบประสาทส่วนกลาง (รูปที่ 3.1) ในทางสัณฐานวิทยา มันแตกต่างจากการเชื่อมต่อรูปแบบอื่นๆ ตรงที่มีรอยแหว่งไซแนปติกที่ชัดเจน โดยการสัมผัสประเภทนี้ เยื่อหุ้มเซลล์จะถูกวางหรือโพลาไรซ์อย่างเคร่งครัดในทิศทางจากเซลล์ประสาทหนึ่งไปยังอีกเซลล์ประสาทหนึ่ง

ไซแนปส์เคมีประกอบด้วยสองส่วน: พรีไซแนปติก,เกิดขึ้นจากส่วนขยายรูปกระบองของขั้วแอกซอนของเซลล์ส่งสัญญาณ และ โพสซินแนปติก,แสดงโดยส่วนที่สัมผัสของพลาสมาเมมเบรนของเซลล์รับ ระหว่างทั้งสองส่วนจะมีรอยแยกซินแนปติก - ช่องว่างกว้าง 10-50 นาโนเมตรระหว่างเยื่อโพสซินแนปติกและพรีไซแนปติกขอบซึ่งเสริมความแข็งแกร่งด้วยการสัมผัสระหว่างเซลล์ ในส่วนขยายซินแนปติกจะมีถุงเล็ก ๆ เรียกว่าพรีไซแนปติกหรือ ถุงซินแนปติกประกอบด้วยสารไกล่เกลี่ย (สารที่เป็นสื่อกลางในการส่งสารกระตุ้น) หรือเอนไซม์ที่ทำลายสารไกล่เกลี่ยนี้ บนโพสซินแนปติก และบ่อยครั้งบนเยื่อพรีไซแนปติก มีตัวรับสำหรับคนกลางตัวใดตัวหนึ่ง

ข้าว. 3.1.

ฟองอากาศ (ตุ่ม) ตั้งอยู่ตรงข้ามเมมเบรนพรีไซแนปติกซึ่งมีสาเหตุมาจากจุดประสงค์การใช้งานในการปล่อยเครื่องส่งสัญญาณเข้าไปในรอยแยกซินแนปติก นอกจากนี้ใกล้กับถุง presynaptic ยังมีไมโตคอนเดรียจำนวนมาก (สร้าง ATP) และโครงสร้างของเส้นใยโปรตีนที่สั่ง ถุงมีขนาดแตกต่างกัน (ตั้งแต่ 20 ถึง 150 นาโนเมตรขึ้นไป) และเต็มไปด้วยสารเคมีที่เอื้อต่อการถ่ายโอนกิจกรรมจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่ง ปลายแอกซอนหนึ่งของเซลล์ประสาทสามารถประกอบด้วยถุงหลายประเภท

ตามกฎแล้ว ตัวส่งสัญญาณเดียวกันจะถูกปล่อยออกจากปลายทั้งหมดของเซลล์ประสาทเดียว ( กฎของเดล)ตัวกลางนี้อาจส่งผลต่อเซลล์ต่างๆ ที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับสถานะการทำงานของเซลล์ เคมี หรือระดับโพลาไรเซชันของเมมเบรน อย่างไรก็ตาม ตามกฎของเดล เซลล์พรีไซแนปติกนี้จะปล่อยสารเคมีชนิดเดียวกันออกจากปลายแอกซอนทั้งหมดเสมอ ฟองอากาศกระจุกอยู่ใกล้ส่วนที่อัดแน่นของเมมเบรน

แรงกระตุ้นเส้นประสาท (กระตุ้น) เคลื่อนที่ไปตามเส้นใยด้วยความเร็วมหาศาลและเข้าใกล้ไซแนปส์ ศักยะงานในการดำเนินการนี้ทำให้เกิดการสลับขั้วของเมมเบรนไซแนปส์ แต่ไม่ได้นำไปสู่การสร้างการกระตุ้นใหม่ (ศักยะงาน) แต่ทำให้เกิดการเปิดช่องไอออนพิเศษ ช่องเหล่านี้ยอมให้แคลเซียมไอออนผ่านเข้าไปในไซแนปส์ ต่อมไร้ท่อพิเศษ - ต่อมพาราไธรอยด์ (ตั้งอยู่ด้านบนของต่อมไทรอยด์) - ควบคุมปริมาณแคลเซียมในร่างกาย โรคต่างๆ มากมายเกี่ยวข้องกับการเผาผลาญแคลเซียมในร่างกายที่บกพร่อง ตัวอย่างเช่น การขาดสารอาหารทำให้เกิดโรคกระดูกอ่อนในเด็กเล็ก

เมื่ออยู่ในไซโตพลาสซึมของเทอร์มินัลซินแนปติก แคลเซียมจะจับกับโปรตีนที่สร้างเยื่อหุ้มของถุงซึ่งเก็บตัวกลางไว้ เยื่อหุ้มของถุงซินแนปติกหดตัวโดยดันเนื้อหาเข้าไปในรอยแยกซินแนปติก การกระตุ้น (ศักย์ไฟฟ้าในการดำเนินการ) ของเซลล์ประสาทที่ไซแนปส์จะเปลี่ยนจากแรงกระตุ้นทางไฟฟ้าเป็นแรงกระตุ้นทางเคมีกล่าวอีกนัยหนึ่ง การกระตุ้นเซลล์ประสาทแต่ละครั้งจะมาพร้อมกับการปล่อยส่วนหนึ่งของสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพซึ่งเป็นตัวกลางที่ปลายแอกซอนของมัน ต่อไป โมเลกุลไกล่เกลี่ยจะจับกับตัวรับ (โมเลกุลโปรตีน) ที่อยู่บนเยื่อโพสซินแนปติก

ตัวรับประกอบด้วยสองส่วน สิ่งหนึ่งสามารถเรียกได้ว่าเป็น "ศูนย์การจดจำ" และอีกแห่ง - "ช่องไอออน" ถ้าโมเลกุลไกล่เกลี่ยครอบครองสถานที่บางแห่ง (ศูนย์กลางการจดจำ) บนโมเลกุลของตัวรับ ช่องไอออนจะเปิดขึ้นและไอออนจะเริ่มเข้าสู่เซลล์ (โซเดียมไอออน) หรือออกจากเซลล์ (ไอออนโพแทสเซียม)

นั่นคือกระแสไอออนิกไหลผ่านเมมเบรน ซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในศักยภาพบนเมมเบรน ศักยภาพนี้เรียกว่า ศักยภาพของโพสต์ซินแนปติกแบบกระตุ้น(รูปที่ 3.2)

ข้าว. 3.2.

ข้าว. 3.3.

EPSP เป็นกระบวนการซินแนปติกหลักที่ช่วยให้มั่นใจในการส่งอิทธิพลของการกระตุ้นจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่ง EPSP แตกต่างจากแรงกระตุ้นการแพร่กระจายในกรณีที่ไม่มีการหักเหของแสงระยะเวลาที่สำคัญความสามารถในการสรุปกับกระบวนการซินแนปติกอื่น ๆ ที่คล้ายกันและการขาดความสามารถในการเผยแพร่อย่างแข็งขัน (รูปที่ 3.3)

แอมพลิจูดของศักยภาพถูกกำหนดโดยจำนวนโมเลกุลไกล่เกลี่ยที่ถูกผูกไว้โดยตัวรับ ด้วยการพึ่งพาอาศัยกันนี้ แอมพลิจูดศักย์บนเยื่อหุ้มเซลล์ประสาทจึงพัฒนาตามสัดส่วนของจำนวนช่องสัญญาณเปิด

พวกมันก่อตัวเป็นกระเปาะหนาขึ้นเรียกว่าแผ่นซินแนปติก

เมมเบรนของแผ่นโลหะ synaptic ในพื้นที่ของไซแนปส์นั้นหนาขึ้นอันเป็นผลมาจากการบดอัดของไซโตพลาสซึมและก่อให้เกิดเมมเบรนพรีไซแนปติก เมมเบรนเดนไดรต์ในบริเวณไซแนปส์ก็หนาขึ้นเช่นกันและสร้างเมมเบรนแบบโพสซินแนปติก เมมเบรนเหล่านี้ถูกคั่นด้วยช่องว่าง - รอยแยกซินแนปติกที่มีความกว้าง 10 - 50 นาโนเมตร

เนื่องจากไอออนจำนวนมากเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของศักย์ของเมมเบรนพัก สมดุลอาจถูกรบกวนโดยการเปลี่ยนแปลงของค่าการนำไฟฟ้าของไอออนต่างๆ ตัวอย่างเช่น หากกระแสไฟฟ้าขาออกเพิ่มเติมของไอออน K+ หรือกระแสขาเข้าของ Cl-ion ศักยภาพในการพักตัวของเมมเบรนจะเพิ่มขึ้น ซึ่งหมายความว่ามีโพลาไรซ์แบบไฮเปอร์โพลาไรซ์ ไฮเปอร์โพลาไรเซชันของเมมเบรนเป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามกับการกระตุ้นเช่น กระบวนการทางเคมีบางอย่างบนเยื่อโพสซินแนปติกสามารถทำให้เกิดการยับยั้งเซลล์ประสาทได้ ในความเป็นไปได้นี้ เราสามารถมองเห็นข้อได้เปรียบเชิงวิวัฒนาการที่สำคัญของไซแนปส์ทางเคมีมากกว่าไซแนปส์ไฟฟ้า

เห็นได้ชัดว่ากระบวนการทางเคมีที่นำเสนอโดยย่อในส่วนนี้สามารถปรับเปลี่ยนได้โดยใช้สารเคมีอื่นๆ สิ่งนี้เกิดขึ้นด้วยความช่วยเหลือของการเชื่อมต่อที่เป็นอิสระ - neuromodulators

กระบวนการทางเคมีในไซแนปส์เปิดโอกาสอย่างกว้างขวางสำหรับการควบคุมทางเภสัชวิทยาและเป็นหัวข้อของการศึกษาจำนวนมากเพื่อค้นหาสารประกอบภายนอกที่สามารถปรับเปลี่ยนการส่งผ่านไซแนปติกในทิศทางที่กำหนด อันที่จริงการออกฤทธิ์ของยาหลายชนิดขึ้นอยู่กับผลที่มีต่อการนำไซแนปติก สิ่งนี้ใช้ไม่เพียงแต่กับสารออกฤทธิ์ต่อจิตและยาเสพติดเท่านั้น ยาอื่นๆ อีกมากมาย เช่น ยาลดความดันโลหิต ก็ออกฤทธิ์ทางอ้อมผ่านไซแนปส์เช่นกัน นอกจากนี้ พิษจากพืชและสัตว์หลายชนิดยังส่งผลต่อไซแนปส์เคมีแบบกำหนดเป้าหมายอีกด้วย

1

มหาวิทยาลัยภูมิภาคแห่งรัฐมอสโก

จัดทำโดย Rudenko Ksenia นักเรียนชั้นปีที่ 1 ป (5.5)

14 พฤษภาคม 2554

1. ไซแนปส์สองประเภท 3

2. โครงสร้างของไซแนปส์เคมี 4

3. กลไกการส่งสัญญาณซินแนปติก 5

4. การส่งแรงกระตุ้นที่ไซแนปส์ประสาทและกล้ามเนื้อ 6

5. การส่งแรงกระตุ้นในไซแนปส์กลาง 8

7. ความสำคัญในการทำงานและประเภทของการยับยั้งในระบบประสาทส่วนกลาง 9

9. ความสำคัญเชิงหน้าที่ของไซแนปส์เคมีในการถ่ายโอนข้อมูล 10

10. ไซแนปส์ไฟฟ้า 10

บทสรุปที่ 11

อ้างอิง 12

ไซแนปส์เป็นหน้าสัมผัสการทำงานของเนื้อเยื่อประสาท แนวคิดโครงสร้าง สรีรวิทยา หน้าที่ ประเภทของไซแนปส์

1. ไซแนปส์สองประเภท

ไซแนปส์ (จากภาษากรีก synapsis - การเชื่อมต่อ) เป็นพื้นที่ของการเชื่อมต่อการทำงานของเซลล์ประสาทหนึ่งกับอีกเซลล์ประสาทหนึ่งหรือเซลล์ประสาทที่มีเอฟเฟกต์ซึ่งอาจเป็นได้ทั้งกล้ามเนื้อหรือต่อมไร้ท่อ แนวคิดนี้ริเริ่มขึ้นในช่วงเปลี่ยนศตวรรษที่ 19 และ 20 โดยนักสรีรวิทยาชาวอังกฤษ ชาร์ลส์ เอส. เชอร์ริงตัน (เชอร์ริงตัน แชริงตัน) เพื่อกำหนดโซนสัมผัสพิเศษที่ให้การสื่อสารระหว่างเซลล์ประสาท

ในปี 1921 Otto Loewi O. พนักงานของสถาบันเภสัชวิทยาในกราซ (ออสเตรีย) โดยใช้การทดลองง่ายๆ และการทดลองอันชาญฉลาด แสดงให้เห็นว่าอิทธิพลของเส้นประสาทเวกัสที่มีต่อหัวใจนั้นเกิดจากสารเคมีอะเซทิลโคลีน เภสัชกรชาวอังกฤษ Henry Dale (Dale H. ) สามารถพิสูจน์ได้ว่า acetylcholine เกิดขึ้นที่ประสาทของโครงสร้างต่าง ๆ ของระบบประสาท ในปี 1936 โลวีและเดลได้รับรางวัลโนเบลจากการค้นพบลักษณะทางเคมีของการส่งผ่านพลังงานประสาท

เซลล์ประสาทโดยเฉลี่ยสร้างไซแนปส์มากกว่าหนึ่งพันเซลล์ในสมองของมนุษย์ โดยรวมแล้วมีไซแนปส์ประมาณ 10-14 เซลล์ในสมองของมนุษย์ หากเรานับพวกมันด้วยอัตรา 1,000 ชิ้นต่อวินาที หลังจากนั้นหลายพันปีก็จะสามารถสรุปได้ ในไซแนปส์ส่วนใหญ่ สารเคมี - ตัวกลางหรือสารสื่อประสาท - ถูกใช้เพื่อส่งข้อมูลจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่ง แต่นอกเหนือจากไซแนปส์ทางเคมีแล้วยังมีอุปกรณ์ไฟฟ้าซึ่งสัญญาณจะถูกส่งโดยไม่ต้องใช้ตัวกลาง

ในไซแนปส์เคมี เซลล์ที่ทำปฏิกิริยาจะถูกแยกออกจากกันโดยรอยแยกไซแนปส์ที่มีความกว้าง 20-40 นาโนเมตรซึ่งเต็มไปด้วยของเหลวที่อยู่นอกเซลล์ ในการส่งสัญญาณ เซลล์ประสาทพรีไซแนปติกจะปล่อยเครื่องส่งสัญญาณเข้าไปในช่องว่างนี้ ซึ่งกระจายไปยังเซลล์โพสต์ไซแนปติกและยึดติดกับตัวรับจำเพาะบนเยื่อหุ้มเซลล์ การเชื่อมต่อระหว่างเครื่องส่งสัญญาณกับตัวรับจะนำไปสู่การเปิด (แต่ในบางกรณีไปจนถึงการปิด) ของช่องไอออนที่ขึ้นกับเคมีบำบัด ไอออนจะไหลผ่านช่องที่เปิดอยู่ และกระแสไอออนนี้จะเปลี่ยนค่าของศักย์เมมเบรนที่ยังพักอยู่ของเซลล์โพสต์ไซแนปติก ลำดับของเหตุการณ์ช่วยให้เราแบ่งการถ่ายโอนซินแนปติกออกเป็นสองขั้นตอน: ตัวส่งและตัวรับ การส่งข้อมูลผ่านไซแนปส์เคมีเกิดขึ้นช้ากว่าการนำการกระตุ้นไปตามแอกซอนมากและใช้เวลาจาก 0.3 ถึงหลายมิลลิวินาที - ด้วยเหตุนี้คำว่าความล่าช้าของซินแนปติกจึงแพร่หลาย

ในไซแนปส์ไฟฟ้า ระยะห่างระหว่างเซลล์ประสาทที่มีปฏิสัมพันธ์มีขนาดเล็กมาก - ประมาณ 3-4 นาโนเมตร ในนั้น เซลล์ประสาทพรีไซแนปติกเชื่อมต่อกับเซลล์โพสต์ไซแนปติกโดยช่องไอออนชนิดพิเศษที่ตัดผ่านรอยแยกไซแนปติก ผ่านช่องทางเหล่านี้ กระแสไฟฟ้าในท้องถิ่นสามารถแพร่กระจายจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่งได้

ไซแนปส์ถูกจัดประเภท:

1. 
   ตามสถานที่มีความโดดเด่น:
   1. 
      ประสาทและกล้ามเนื้อ;
   2. 
      neuroneuronal ซึ่งจะแบ่งออกเป็น:
      1. 
         แอกโซโซมาติก,
      2. 
         แอกโซแอกซอน,
      3. 
         แอกโซเดนไดรติก,
      4. 
         เดนโดรโซมาติก
2. 
   ตามธรรมชาติของการกระทำต่อโครงสร้างการรับรู้ ไซแนปส์สามารถเป็น:
   1. 
      น่าตื่นเต้นและ
   2. 
      ยับยั้ง
3. 
   ตามวิธีการส่งสัญญาณ ไซแนปส์แบ่งออกเป็น:
   1. 
      เคมี,
   2. 
      ไฟฟ้า,
   3. 
      ผสม - ศักยภาพในการดำเนินการของพรีไซแนปติกจะสร้างกระแสที่เปลี่ยนขั้วของเมมเบรนโพสต์ซินแนปติกของไซแนปส์เคมีทั่วไปโดยที่เมมเบรนก่อนและหลังซินแนปติกไม่ได้อยู่ติดกันแน่น ดังนั้นที่ไซแนปส์เหล่านี้ การส่งผ่านสารเคมีจึงทำหน้าที่เป็นกลไกการเสริมแรงที่จำเป็น

ในไซแนปส์มี:

1) เมมเบรนพรีไซแนปติก

2) แหว่งซินแนปติก

3) เมมเบรนโพสต์ซินแนปติก

2. โครงสร้างของไซแนปส์เคมี

โครงสร้างของไซแนปส์เคมีประกอบด้วยเมมเบรนพรีไซแนปติก เมมเบรนโพสต์ซินแนปติก และรอยแยกไซแนปติก (10-50 นาโนเมตร) เทอร์มินัลซินแนปติกประกอบด้วยไมโตคอนเดรียจำนวนมาก รวมถึงโครงสร้างย่อยด้วยกล้องจุลทรรศน์ - ถุงซินแนปติกพร้อมด้วยคนกลาง เส้นผ่านศูนย์กลางของแต่ละอันประมาณ 50 นาโนเมตร ประกอบด้วยโมเลกุลของคนกลางประมาณ 4,000 ถึง 20,000 โมเลกุล (เช่น อะเซทิลโคลีน) ถุงซินแนปติกมีประจุลบและถูกผลักออกจากเยื่อหุ้มเซลล์

รูปที่ 1: เศษส่วนของเครื่องส่งสัญญาณที่ไซแนปส์
การปล่อยตัวกลางเกิดขึ้นเมื่อรวมเข้ากับเมมเบรน เป็นผลให้มันถูกปล่อยออกมาบางส่วน - ควอนตัม- ผู้ไกล่เกลี่ยถูกสร้างขึ้นในร่างกายของเซลล์ประสาทและถูกส่งไปยังเส้นประสาทที่สิ้นสุดโดยการขนส่งแอกซอน นอกจากนี้ยังสามารถเกิดขึ้นได้บางส่วนในปลายประสาท (การสังเคราะห์เครื่องส่งสัญญาณใหม่) เซลล์ประสาทประกอบด้วยเศษส่วนของตัวส่งสัญญาณหลายส่วน: อยู่กับที่ ฝากแล้วใช้ได้ทันที(คิดเป็นสัดส่วนเพียง 15-20% ของจำนวนคนไกล่เกลี่ยทั้งหมด) รูปที่. 1.

ซับซินแนปติกเมมเบรน (โพสต์ไซแนปติก) มีความหนามากกว่าเมมเบรนของเซลล์ที่ส่งออก มีรอยพับที่ทำให้พื้นผิวมีขนาดใหญ่กว่าพรีไซแนปติก ในทางปฏิบัติไม่มีช่องไอออนที่มีรั้วรอบขอบชิดด้วยแรงดันไฟฟ้าบนเมมเบรน แต่มีความหนาแน่นสูงของช่องไอออนที่มีรั้วรอบขอบชิด หากในระหว่างการโต้ตอบของผู้ไกล่เกลี่ยกับตัวรับการกระตุ้นของช่องสัญญาณเกิดขึ้นและการซึมผ่านของเมมเบรนสำหรับโพแทสเซียมและโซเดียมเพิ่มขึ้นจะเกิดการสลับขั้วหรือ น่าตื่นเต้น ศักยภาพของโพสซินแนปติก (EPSP)- หากการซึมผ่านของโพแทสเซียมและคลอรีนเพิ่มขึ้นจะเกิดไฮเปอร์โพลาไรเซชันหรือ ศักยภาพในการยับยั้งโพสซินแนปติก (IPSP)- หลังจากการโต้ตอบกับตัวรับ ผู้ไกล่เกลี่ยจะถูกทำลายโดยเอนไซม์พิเศษ และผลิตภัณฑ์การทำลายจะกลับสู่แอกซอนเพื่อสังเคราะห์ใหม่ของผู้ไกล่เกลี่ย (รูปที่ 2)

รูป: ลำดับของเหตุการณ์การส่งผ่าน synaptic

ช่องที่มีรั้วรอบขอบชิดของตัวรับเกิดขึ้นจากโครงสร้างเซลล์แล้วจึงสอดเข้าไปในเมมเบรน ความหนาแน่นของช่องสัญญาณบนเยื่อโพสซินแนปติกค่อนข้างคงที่ อย่างไรก็ตาม ในระหว่างการปฏิเสธ เมื่อการปล่อยตัวกลางลดลงอย่างรวดเร็วหรือหยุดลงโดยสิ้นเชิง ความหนาแน่นของตัวรับบนเมมเบรนจะเพิ่มขึ้น และอาจปรากฏบนเยื่อหุ้มเซลล์ของตัวเองได้ สถานการณ์ตรงกันข้ามจะเกิดขึ้นเมื่อมีการปล่อยตัวกลางจำนวนมากเป็นเวลานานหรือเมื่อการทำลายล้างลดลง ในสถานการณ์เช่นนี้ ตัวรับจะถูกปิดใช้งานชั่วคราว และพวกมัน การลดความรู้สึก(ความไวลดลง) ดังนั้นไซแนปส์จึงไม่ใช่โครงสร้างคงที่ แต่ค่อนข้างเป็นพลาสติก

3. กลไกการส่งสัญญาณซินแนปติก .

ขั้นแรกก็คือ การปล่อยตัวคนกลางตามทฤษฎีควอนตัมเมื่อตื่นเต้น เส้นใยประสาท (ลักษณะของศักยภาพในการดำเนินการ) เกิดขึ้น การกระตุ้นช่องแคลเซียมที่มีรั้วรอบขอบชิด แคลเซียมจะเข้ามา ภายในเซลล์ หลังจากมีปฏิสัมพันธ์กับถุงไซแนปติก มันจะจับกับเยื่อหุ้มเซลล์และปล่อยตัวส่งสัญญาณเข้าไปในรอยแหว่งไซแนปติก (จำเป็นต้องใช้แคลเซียม 4 ไอออนเพื่อปล่อยอะเซทิลโคลีน 1 ควอนตัม)

ตัวส่งสัญญาณที่ปล่อยออกมาจะกระจายผ่านรอยแยกซินแนปติกและโต้ตอบกับ ตัวรับเมมเบรนโพสซินแนปติก 1). ถ้าเป็นไซแนปส์ น่าตื่นเต้นจากนั้นเป็นผลมาจากการเปิดใช้งานช่องรับรั้วทำให้การซึมผ่านของเมมเบรนกับโซเดียมและโพแทสเซียมเพิ่มขึ้น EPSP ปรากฏขึ้น มีเฉพาะในเยื่อโพสซินแนปติกเท่านั้น ขนาดของ EPSP จะถูกกำหนดโดยขนาดของส่วนของเครื่องส่งสัญญาณ ดังนั้นจึงไม่เป็นไปตามกฎ - ทั้งหมดหรือไม่มีเลย EPSP แพร่กระจายทางไฟฟ้าไปยังเมมเบรนของเซลล์ที่นำเข้าและเปลี่ยนขั้วจากเซลล์นั้น ถ้าขนาดของดีโพลาไรเซชันถึงระดับวิกฤต ช่องที่มีรั้วรอบขอบชิดด้วยแรงดันไฟฟ้าจะถูกเปิดใช้งาน ศักยภาพในการดำเนินการหรือการกระตุ้นแบบอิมพัลส์เกิดขึ้น ซึ่งแพร่กระจายไปยังเยื่อหุ้มเซลล์ทั้งหมด (รูปที่ 3)


รูปที่ 3: การเปลี่ยนแปลงการทำงานของไซแนปส์หลังจากการโต้ตอบกับตัวรับเครื่องส่งสัญญาณ ถูกทำลายด้วยเอนไซม์พิเศษ(อะซิติลโคลีน - โคลีนเอสเทอเรส, นอร์เอพิเนฟริน โมโนเอมีน ออกซิเดส ฯลฯ) การปล่อยตัวคนกลางเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง หมดความตื่นเต้น สิ่งที่เรียกว่าศักย์ของแผ่นปลายจิ๋วซึ่งเป็นคลื่น จะถูกบันทึกไว้บนเยื่อโพสซินแนปติก การสลับขั้ว (1 ควอนตัมต่อวินาที) ความเข้มข้นของกระบวนการนี้เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อเทียบกับพื้นหลังของการกระตุ้น (ศักยภาพในการดำเนินการ 1 ครั้งมีส่วนช่วยในการปล่อยตัวกลาง 200 ควอนตัม)

ดังนั้นจึงเป็นไปได้สองสถานะหลักของไซแนปส์: กับพื้นหลังของการกระตุ้นและนอกการกระตุ้น

นอกเหนือจากการกระตุ้น MEPP (ศักย์ของแผ่นปลายจิ๋ว) จะถูกบันทึกไว้บนเยื่อโพสซินแนปติก

เมื่อเทียบกับพื้นหลังของการกระตุ้น ความน่าจะเป็นของการปล่อยตัวส่งสัญญาณจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและ EPSP จะถูกบันทึกไว้ในเมมเบรนโพสซินแนปติก ลำดับของกระบวนการในการดำเนินการกระตุ้นผ่านไซแนปส์มีดังนี้:

ถ้า ไซแนปส์ยับยั้งจากนั้นตัวส่งสัญญาณที่ปล่อยออกมาจะเปิดใช้งานช่องโพแทสเซียมและช่องคลอรีน กำลังพัฒนา ไฮเปอร์โพลาไรซ์(IPSP) แพร่กระจายทางไฟฟ้าไปยังเยื่อหุ้มเซลล์ออกจากเซลล์ เพิ่มเกณฑ์การกระตุ้น และลดความตื่นเต้นง่าย

คุณสมบัติทางสรีรวิทยาของสารเคมีไซแนปส์:

การนำทางเดียว

ความล่าช้าของซินแนปติก

ความเหนื่อยล้า

บรรเทาซินแนปติก

4. การส่งแรงกระตุ้นที่ไซแนปส์ประสาทและกล้ามเนื้อ

ในบรรดาไซแนปส์ทั้งหมดที่มีอยู่ในร่างกายมนุษย์ สิ่งที่ง่ายที่สุดคือประสาทและกล้ามเนื้อ ซึ่งได้รับการศึกษาอย่างดีในช่วงทศวรรษที่ 50 ของศตวรรษที่ 20 โดยเบอร์นาร์ด แคทซ์และเพื่อนร่วมงานของเขา (แคทซ์ บี. - ผู้ได้รับรางวัลโนเบลในปี 1970) การก่อตัวของไซแนปส์ประสาทและกล้ามเนื้อเกี่ยวข้องกับกิ่งก้านของเซลล์ประสาทสั่งการที่บางและปราศจากไมอีลิน และเส้นใยกล้ามเนื้อโครงร่างซึ่งได้รับพลังงานจากส่วนปลายเหล่านี้ (รูปที่ 5.1) แต่ละกิ่งก้านของแอกซอนจะหนาขึ้นในตอนท้าย ความหนานี้เรียกว่าปุ่มเทอร์มินัลหรือแผ่นซินแนปติก ประกอบด้วยถุงไซแนปติกที่เต็มไปด้วยเครื่องส่งสัญญาณ: ในไซแนปส์ประสาทและกล้ามเนื้อคืออะซิติลโคลีน ถุงไซแนปติกส่วนใหญ่จะอยู่ในโซนที่ทำงานอยู่: เป็นชื่อของชิ้นส่วนพิเศษของเมมเบรนพรีไซแนปติกซึ่งสามารถปล่อยตัวส่งสัญญาณเข้าไปในรอยแยกไซแนปติกได้ เมมเบรนพรีไซแนปติกมีช่องสำหรับแคลเซียมไอออน ซึ่งจะถูกปิดขณะพักและเปิดเฉพาะเมื่อมีการส่งศักยะงานไปยังปลายแอกซอนเท่านั้น

ความเข้มข้นของแคลเซียมไอออนในรอยแยก synaptic นั้นสูงกว่าในไซโตพลาสซึมของขั้ว presynaptic ของเซลล์ประสาทดังนั้นการเปิดช่องแคลเซียมจึงนำไปสู่การป้อนแคลเซียมเข้าไปในขั้ว เมื่อความเข้มข้นของแคลเซียมที่ปลายประสาทเพิ่มขึ้น ถุงไซแนปติกจะรวมเข้ากับโซนแอคทีฟ เนื้อหาของตุ่มที่หลอมรวมกับเมมเบรนจะถูกเทลงในรอยแยกซินแนปติก: กลไกการปลดปล่อยนี้เรียกว่าเอ็กโซไซโทซิส ถุงไซแนปติกหนึ่งถุงประกอบด้วยอะเซทิลโคลีนประมาณ 10,000 โมเลกุล และเมื่อข้อมูลถูกส่งผ่านไซแนปส์ประสาทและกล้ามเนื้อ มันก็จะถูกปล่อยออกมาพร้อมกันจากถุงจำนวนมากและกระจายไปยังแผ่นปิดท้าย

แผ่นปลายเป็นส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มกล้ามเนื้อที่สัมผัสกับปลายประสาท มีพื้นผิวแบบพับ และรอยพับนั้นอยู่ตรงข้ามกับโซนแอคทีฟของเทอร์มินัลพรีไซแนปติก ในแต่ละพับซึ่งจัดเรียงเป็นรูปตาข่าย มีความเข้มข้นของตัวรับโคลิเนอร์จิก มีความหนาแน่นประมาณ 10,000/µm2 ในส่วนลึกของรอยพับนั้นไม่มีตัวรับ cholinergic - มีเพียงช่องโซเดียมที่มีรั้วรอบขอบชิดเท่านั้น และความหนาแน่นของพวกมันก็สูงเช่นกัน

ประเภทของตัวรับโพสซินแนปติกที่พบในไซแนปส์ประสาทและกล้ามเนื้อนั้นเป็นประเภทที่ไวต่อนิโคตินหรือตัวรับ N-cholinergic (ในบทที่ 6 จะอธิบายอีกประเภทหนึ่ง - ตัวรับที่ไวต่อมัสคารีนหรือตัวรับ M-cholinergic) เหล่านี้เป็นโปรตีนเมมเบรนที่เป็นทั้งตัวรับและช่องทาง (รูปที่ 5.2) ประกอบด้วยหน่วยย่อย 5 หน่วยที่จัดกลุ่มรอบๆ รูขุมขนตรงกลาง สองในห้าหน่วยย่อยเหมือนกัน โดยมีปลายสายโซ่กรดอะมิโนยื่นออกมาด้านนอก - เหล่านี้คือตัวรับที่อะเซทิลโคลีนเกาะอยู่ เมื่อตัวรับจับโมเลกุลอะซิติลโคลีนสองตัว โครงสร้างของโมเลกุลโปรตีนจะเปลี่ยนไปและประจุของบริเวณที่ไม่ชอบน้ำของช่องสัญญาณจะเปลี่ยนไปในหน่วยย่อยทั้งหมด เป็นผลให้รูขุมขนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 0.65 นาโนเมตรปรากฏขึ้น

โซเดียม โพแทสเซียม ไอออน และแม้แต่แคตไอออนแคลเซียมไดวาเลนต์สามารถทะลุผ่านได้ ในขณะเดียวกันประจุลบของผนังช่องก็ขัดขวางการผ่านของประจุลบ ช่องนี้เปิดประมาณ 1 มิลลิวินาที แต่ในช่วงเวลานี้โซเดียมไอออนประมาณ 17,000 ไอออนจะเข้าสู่เส้นใยกล้ามเนื้อผ่านทางนั้น และโพแทสเซียมไอออนจะออกมาจำนวนน้อยกว่าเล็กน้อย ที่ไซแนปส์ประสาทและกล้ามเนื้อ ช่องที่ควบคุมด้วยอะเซทิลโคลีนหลายแสนช่องเปิดเกือบจะพร้อมกัน เนื่องจากเครื่องส่งที่ปล่อยออกมาจากถุงซินแนปติกเพียงช่องเดียวจะเปิดช่องสัญญาณเดียวประมาณ 2,000 ช่อง

ผลลัพธ์สุทธิของกระแสไอออนิกของโซเดียมและโพแทสเซียมผ่านช่องที่มีการควบคุมด้วยคีโมจะถูกกำหนดโดยความเด่นของกระแสโซเดียม ซึ่งนำไปสู่การสลับขั้วของแผ่นปลายของเยื่อหุ้มกล้ามเนื้อ ซึ่งทำให้เกิดศักย์ของแผ่นปลาย (EPP) ค่าของมันคืออย่างน้อย 30 mV เช่น เกินค่าเกณฑ์เสมอ กระแสดีโพลาไรซ์ที่สร้างขึ้นในเพลตส่วนท้ายจะถูกส่งไปยังบริเวณที่อยู่ติดกันและอยู่นอกเหนือไซแนปติกของเมมเบรนใยกล้ามเนื้อ เนื่องจากมูลค่าของมันอยู่เหนือเกณฑ์เสมอ มันกระตุ้นช่องโซเดียมที่มีรั้วรอบขอบชิดซึ่งอยู่ใกล้กับแผ่นปลายและลึกลงไปในรอยพับ เป็นผลให้ศักยะงานเกิดขึ้นซึ่งแพร่กระจายไปตามเยื่อหุ้มกล้ามเนื้อ

โมเลกุลของอะซิติลโคลีนที่ทำงานเสร็จแล้วจะถูกสลายอย่างรวดเร็วโดยเอนไซม์อะซิติลโคลีนเอสเทอเรสที่อยู่บนพื้นผิวของเยื่อโพสซินแนปติก กิจกรรมของมันค่อนข้างสูงและในเวลา 20 มิลลิวินาที มันสามารถแปลงโมเลกุลอะซิติลโคลีนทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับตัวรับให้เป็นโคลีนและอะซิเตตได้ ด้วยเหตุนี้ ตัวรับโคลิเนอร์จิกจึงมีอิสระในการโต้ตอบกับส่วนใหม่ของเครื่องส่งสัญญาณ หากยังคงถูกปล่อยออกจากจุดสิ้นสุดพรีไซแนปติก ในเวลาเดียวกัน อะซิเตตและโคลีนจะเข้าสู่เทอร์มินัลพรีไซแนปติกโดยใช้กลไกการขนส่งพิเศษและใช้ในการสังเคราะห์โมเลกุลตัวส่งสัญญาณใหม่

ดังนั้นขั้นตอนหลักของการส่งผ่านการกระตุ้นที่ไซแนปส์ประสาทและกล้ามเนื้อคือ:

1) การกระตุ้นของเซลล์ประสาทมอเตอร์, การแพร่กระจายของศักยภาพในการดำเนินการไปยังเยื่อหุ้มเซลล์พรีไซแนปติก;

2) เพิ่มการซึมผ่านของเมมเบรน presynaptic สำหรับแคลเซียมไอออน, การไหลของแคลเซียมเข้าสู่เซลล์, เพิ่มความเข้มข้นของแคลเซียมในเทอร์มินัล presynaptic;

3) การรวมตัวของถุง synaptic กับเยื่อหุ้ม presynaptic ในโซนที่ใช้งาน, exocytosis, การเข้าสู่เครื่องส่งสัญญาณเข้าไปในรอยแยก synaptic;

4) การแพร่กระจายของ acetylcholine ไปยังเยื่อโพสซินแนปติก, การยึดติดกับตัวรับ H-cholinergic, การเปิดช่องไอออนที่ขึ้นกับเคมีบำบัด;

5) กระแสโซเดียมไอออนที่โดดเด่นผ่านช่องทางที่ขึ้นอยู่กับเคมี การก่อตัวของศักย์แผ่นปลายเหนือเกณฑ์ที่กำหนด

6) การปรากฏตัวของศักยภาพในการดำเนินการบนเยื่อหุ้มกล้ามเนื้อ;

7) การสลายเอนไซม์ของอะซิติลโคลีน, การคืนผลิตภัณฑ์ที่สลายตัวไปยังจุดสิ้นสุดของเซลล์ประสาท, การสังเคราะห์ส่วนใหม่ของเครื่องส่งสัญญาณ

5. การส่งแรงกระตุ้นในไซแนปส์กลาง

ไซแนปส์ส่วนกลาง ต่างจากไซแนปส์ประสาทและกล้ามเนื้อ เกิดจากการเชื่อมต่อหลายพันจุดระหว่างเซลล์ประสาทจำนวนมาก ซึ่งสามารถใช้สารสื่อประสาทหลายสิบชนิดที่มีลักษณะทางเคมีต่างกัน ควรคำนึงว่าสำหรับสารสื่อประสาทแต่ละตัวนั้นมีตัวรับเฉพาะที่ควบคุมช่องทางที่ขึ้นอยู่กับคีโมในรูปแบบที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ ถ้ามีเพียงการกระตุ้นเท่านั้นที่ส่งผ่านประสาทประสาทและกล้ามเนื้อ ไซแนปส์ส่วนกลางอาจเป็นทั้งกระตุ้นและยับยั้ง

ที่ไซแนปส์ของประสาทและกล้ามเนื้อ ศักยภาพในการออกฤทธิ์เพียงครั้งเดียวที่ไปถึงปลายพรีไซแนปติกสามารถนำไปสู่การปล่อยตัวส่งสัญญาณในปริมาณที่เพียงพอสำหรับการส่งสัญญาณ ดังนั้นศักยภาพของแผ่นปิดท้ายจึงเกินค่าเกณฑ์เสมอ ตามกฎแล้วศักยภาพโพสต์ซินแนปติกเดี่ยวของซินแนปส์กลางจะต้องไม่เกิน 1 mV - ค่าเฉลี่ยของพวกมันอยู่ที่ 0.2-0.3 mV ซึ่งไม่เพียงพออย่างสมบูรณ์เพื่อให้เกิดการสลับขั้วแบบวิกฤต เพื่อให้ได้มาซึ่งจำเป็นต้องมีกิจกรรมทั้งหมด 50 ถึง 100 ศักยภาพในการดำเนินการ โดยไปถึงปลายพรีไซแนปติกทีละรายการ - จากนั้นจำนวนเครื่องส่งสัญญาณที่ปล่อยออกมาทั้งหมดอาจเพียงพอที่จะทำให้การเปลี่ยนขั้วของเยื่อโพสซินแนปติกมีความสำคัญ
ในไซแนปส์ที่ถูกกระตุ้นของระบบประสาทส่วนกลาง เช่นเดียวกับไซแนปส์ประสาทและกล้ามเนื้อ จะใช้ช่องทางที่ขึ้นอยู่กับเคมีซึ่งส่งผ่านโซเดียมและโพแทสเซียมไอออนไปพร้อมๆ กัน เมื่อช่องดังกล่าวเปิดที่ศักย์ไฟฟ้าพักปกติของเซลล์ประสาทส่วนกลาง (ประมาณ -65 มิลลิโวลต์) กระแสโซเดียมดีโพลาไรซ์ด้านในจะมีอิทธิพลเหนือกว่า

ศักยภาพในการออกฤทธิ์มักจะเกิดขึ้นในโซนกระตุ้น - แอกซอนฮิลล์ล็อค โดยที่ความหนาแน่นของช่องสัญญาณที่มีรั้วรอบขอบชิดจะสูงที่สุดและเกณฑ์การดีโพลาไรเซชันจะต่ำที่สุด ในที่นี้ การเปลี่ยนแปลงศักย์ของเมมเบรนจาก -65 MV เป็น -55 mV ก็เพียงพอแล้วสำหรับศักยภาพในการดำเนินการที่จะเกิดขึ้น โดยหลักการแล้ว ศักยะงานสามารถเกิดขึ้นบนร่างกายของเซลล์ประสาทได้เช่นกัน แต่จะต้องเปลี่ยนศักย์ไฟฟ้าของเมมเบรนจาก -65 mV เป็นประมาณ -35 mV กล่าวคือ ในกรณีนี้ศักยภาพของโพสต์ซินแนปติกควรมีมากกว่านั้นมาก - ประมาณ 30 mV

ไซแนปส์กระตุ้นส่วนใหญ่เกิดขึ้นที่กิ่งก้านเดนไดรต์ เซลล์ประสาททั่วไปมักจะมีเดนไดรต์หลักตั้งแต่ยี่สิบถึงสี่สิบเส้น ซึ่งแบ่งออกเป็นกิ่งเล็กๆ จำนวนมาก ในแต่ละกิ่งจะมีหน้าสัมผัสซินแนปติกสองส่วน: ก้านหลักและสัน ศักย์ไฟฟ้าแบบโพสต์ซินแนปติกแบบกระตุ้น (EPSP) ที่เกิดขึ้นที่นั่นจะแพร่กระจายไปยังเนินแอกซอนอย่างอดทน และแอมพลิจูดของศักย์ไฟฟ้าในพื้นที่เหล่านี้จะลดลงตามสัดส่วนของระยะทาง และแม้ว่าค่าสูงสุดของ EPSP ในโซนหน้าสัมผัสจะไม่เกิน 1 mV ก็จะตรวจพบการเปลี่ยนขั้วแบบดีโพลาไรซ์ที่ไม่มีนัยสำคัญโดยสิ้นเชิงในโซนทริกเกอร์

ภายใต้สถานการณ์ดังกล่าว การดีโพลาไรเซชันวิกฤตของโซนทริกเกอร์จะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อเป็นผลรวมเชิงพื้นที่หรือตามลำดับของ EPSP เดี่ยว (รูปที่ 5.3) การสรุปเชิงพื้นที่เกิดขึ้นพร้อมกับกิจกรรมกระตุ้นพร้อมกันของกลุ่มเซลล์ประสาท ซึ่งแอกซอนมาบรรจบกันเป็นเซลล์โพสซินแนปติกทั่วไปเซลล์เดียว ในแต่ละโซนสัมผัส จะมีการสร้าง EPSP ขนาดเล็กขึ้น ซึ่งแพร่กระจายไปยังเนินแอกซอนอย่างอดทน เมื่อการเปลี่ยนขั้วแบบอ่อนไปถึงพร้อมกัน ผลลัพธ์รวมของการเปลี่ยนขั้วสามารถมากกว่า 10 mV: เฉพาะในกรณีนี้ ศักย์ไฟฟ้าของเมมเบรนจะลดลงจาก -65 mV เป็นระดับวิกฤตที่ -55 mV และศักย์ไฟฟ้าในการดำเนินการเกิดขึ้น

การสรุปตามลำดับหรือเรียกอีกอย่างว่าชั่วคราว สังเกตได้จากการกระตุ้นเป็นจังหวะของเซลล์ประสาทพรีไซแนปติกบ่อยครั้ง เมื่อศักยะงานออกฤทธิ์ถูกส่งไปยังเทอร์มินัลพรีไซแนปติกทีละรายการหลังจากช่วงระยะเวลาสั้นๆ ในช่วงเวลาทั้งหมดนี้ ตัวส่งสัญญาณจะถูกปล่อยออกมา ซึ่งจะทำให้แอมพลิจูดของ EPSP เพิ่มขึ้น ที่ไซแนปส์กลาง กลไกการรวมทั้งสองมักจะทำหน้าที่พร้อมกัน และทำให้สามารถส่งการกระตุ้นไปยังเซลล์ประสาทโพสซินแนปติกได้

7. ความสำคัญเชิงหน้าที่และประเภทของการยับยั้งในระบบประสาทส่วนกลาง

การส่งผ่านจากเซลล์ประสาทหนึ่งไปยังอีกเซลล์ประสาทหนึ่ง การกระตุ้นในทางทฤษฎีสามารถแพร่กระจายไปยังเซลล์สมองส่วนใหญ่ได้ ในขณะที่กิจกรรมปกติจำเป็นต้องมีการสลับกิจกรรมของเซลล์ประสาทบางกลุ่มที่ได้รับคำสั่งอย่างเคร่งครัดที่เชื่อมต่อถึงกันโดยการเชื่อมต่อที่แม่นยำทางภูมิประเทศ ความจำเป็นในการปรับปรุงการส่งสัญญาณและป้องกันการแพร่กระจายของการกระตุ้นโดยไม่จำเป็นจะเป็นตัวกำหนดบทบาทการทำงานของเซลล์ประสาทที่ยับยั้ง

ควรให้ความสนใจกับสถานการณ์ที่สำคัญมาก: การยับยั้งนั้นเป็นกระบวนการในท้องถิ่นเสมอ มันไม่สามารถแพร่กระจายจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่งได้เช่นเดียวกับการกระตุ้น การยับยั้งจะยับยั้งกระบวนการกระตุ้นเท่านั้นหรือป้องกันการเกิดการกระตุ้นเท่านั้น

การทดลองที่เรียบง่ายแต่ได้ความรู้ช่วยยืนยันบทบาทที่สำคัญอย่างยิ่งของการยับยั้ง หากสัตว์ทดลองถูกฉีดด้วยสตริกนีนจำนวนหนึ่ง (นี่คืออัลคาลอยด์จากเมล็ดพริกบูฮาหรือถั่วอาเจียน) ซึ่งบล็อกไซแนปส์ยับยั้งเพียงประเภทเดียวในระบบประสาทส่วนกลาง จากนั้นการกระตุ้นจะแพร่กระจายอย่างไม่จำกัดเพื่อตอบสนองต่อ สิ่งเร้าใด ๆ ที่จะนำไปสู่กิจกรรมที่ไม่เป็นระเบียบของเซลล์ประสาท จากนั้นจะเกิดตะคริวของกล้ามเนื้อ ชัก และในที่สุดก็เสียชีวิต

เซลล์ประสาทยับยั้งพบได้ในทุกพื้นที่ของสมอง เช่น เซลล์ยับยั้ง Renshaw พบได้ทั่วไปในไขสันหลัง เซลล์ประสาท Purkinje เซลล์สเตเลท ฯลฯ พบได้ทั่วไปในเปลือกสมองน้อย กรดแกมมา-อะมิโนบิวทีริก (GABA) และไกลซีนมักถูกใช้เป็นเครื่องส่งสัญญาณแบบยับยั้ง แม้ว่าความจำเพาะในการยับยั้งของไซแนปส์จะไม่ขึ้นอยู่กับเครื่องส่งสัญญาณ แต่ขึ้นอยู่กับประเภทของช่องทางที่ขึ้นอยู่กับคีโมเท่านั้น ในไซแนปส์แบบยับยั้งเหล่านี้จะเป็นช่องทางสำหรับคลอรีน หรือโพแทสเซียม
มีตัวเลือกการยับยั้งที่มีลักษณะเฉพาะหลายประการ: ย้อนกลับ (หรือ antidromic), ซึ่งกันและกัน, จากมากไปน้อย, ส่วนกลาง ฯลฯ การยับยั้งซ้ำช่วยให้คุณสามารถควบคุมกิจกรรมเอาท์พุตของเซลล์ประสาทตามหลักการตอบรับเชิงลบ (รูปที่ 5.5) ในกรณีนี้ เซลล์ประสาทที่กระตุ้นเซลล์จากหนึ่งในแกนกลางของแอกซอนยังทำหน้าที่กับเซลล์ประสาทยับยั้งอินเทอร์คาลารี ซึ่งเริ่มยับยั้งการทำงานของเซลล์กระตุ้นเอง ตัวอย่างเช่น เซลล์ประสาทสั่งการไขสันหลังกระตุ้นเส้นใยกล้ามเนื้อ และแอกซอนอีกส่วนหนึ่งกระตุ้นเซลล์ Renshaw ซึ่งยับยั้งการทำงานของเซลล์ประสาทสั่งการเอง

การยับยั้งซึ่งกันและกัน (จากภาษาละติน reciprocus - ร่วมกัน) สังเกตได้ในกรณีที่หลักประกันของแอกซอนของเซลล์ประสาทอวัยวะเข้าสู่ไขสันหลังเป็นสองสาขา: หนึ่งในนั้นกระตุ้นเซลล์ประสาทสั่งการของกล้ามเนื้อเฟล็กเซอร์และ อีกประการหนึ่งคือเซลล์ประสาทสั่งการที่ทำหน้าที่ยับยั้งเซลล์ประสาทสั่งการสำหรับกล้ามเนื้อยืด เนื่องจากการยับยั้งซึ่งกันและกัน กล้ามเนื้อคู่ต่อสู้จึงไม่สามารถหดตัวพร้อมกันได้ และหากกล้ามเนื้องอหดตัวเพื่อทำการเคลื่อนไหว เครื่องยืดจะต้องผ่อนคลาย

การยับยั้งจากมากไปหาน้อยได้รับการอธิบายครั้งแรกโดย I.M. Sechenov: เขาค้นพบว่าปฏิกิริยาตอบสนองของไขสันหลังในกบช้าลงหากไดเอนเซฟาลอนของมันระคายเคืองด้วยผลึกเกลือแกง Sechenov เรียกการยับยั้งนี้ว่าศูนย์กลาง การยับยั้งจากมากไปหาน้อยสามารถควบคุมการส่งสัญญาณอวัยวะได้ เช่น แอกซอนยาวของเซลล์ประสาทก้านสมองบางส่วนสามารถยับยั้งการทำงานของเซลล์ประสาทภายในไขสันหลังที่ได้รับข้อมูลเกี่ยวกับการกระตุ้นที่เจ็บปวดได้ นิวเคลียสของมอเตอร์บางส่วนของก้านสมองสามารถกระตุ้นการทำงานของเซลล์ประสาทภายในที่ยับยั้งของไขสันหลังซึ่งในทางกลับกันสามารถลดการทำงานของเซลล์ประสาทของมอเตอร์ได้ - กลไกดังกล่าวมีความสำคัญต่อการควบคุมกล้ามเนื้อ
การปิดกั้นการถ่ายโอนการกระตุ้นจากปลายประสาทไปยังกล้ามเนื้อทำได้โดยการใช้การผ่อนคลายกล้ามเนื้อ ตามกลไกการออกฤทธิ์แบ่งออกเป็นหลายกลุ่ม:

1. การปิดกั้นการนำการกระตุ้นไปตามปลายประสาท (ตัวอย่างคือยาชาเฉพาะที่ - ยาสลบหรือยาชา, เดเคน ฯลฯ )

2. การปิดกั้นการปล่อยสารไกล่เกลี่ย (สารพิษโบทูลินั่ม)

3. การละเมิดการสังเคราะห์สารสื่อประสาท (ฮีโมลิเนียมยับยั้งการดูดซึมโคลีนที่ปลายประสาท)

4. การปิดกั้นการเชื่อมโยงของผู้ไกล่เกลี่ยกับตัวรับของเยื่อโพสซินแนปติก (a-bungarotoxic, สารคล้าย curare และการผ่อนคลายกล้ามเนื้อที่แท้จริงอื่น ๆ )

5. ยับยั้งการทำงานของเอนไซม์โคลีนเอสเตอเรส (physostigmine, neostigmine)

9. ความสำคัญเชิงหน้าที่ของไซแนปส์เคมีในการถ่ายโอนข้อมูล

พูดได้อย่างปลอดภัยว่าไซแนปส์มีบทบาทสำคัญในการทำงานของสมองทั้งหมด ข้อสรุปนี้ได้รับการสนับสนุนจากหลักฐานสำคัญอย่างน้อยสามชิ้น:

1. ไซแนปส์ทางเคมีทั้งหมดทำงานตามหลักการของวาล์ว เนื่องจากข้อมูลในนั้นสามารถส่งจากเซลล์พรีไซแนปติกไปยังเซลล์โพสต์ซินแนปติกเท่านั้นและไม่เคยในทางกลับกัน นี่คือสิ่งที่กำหนดทิศทางที่เป็นระเบียบของการถ่ายโอนข้อมูลไปยังระบบประสาทส่วนกลาง

2. ไซแนปส์เคมีสามารถเพิ่มหรือลดสัญญาณที่ส่งได้ และการปรับเปลี่ยนใด ๆ สามารถทำได้หลายวิธี ประสิทธิภาพของการส่งผ่านซินแนปติกเปลี่ยนแปลงเนื่องจากการเพิ่มขึ้นหรือลดลงของกระแสแคลเซียมในเทอร์มินัลพรีไซแนปติกซึ่งมาพร้อมกับการเพิ่มขึ้นหรือลดลงของปริมาณของเครื่องส่งสัญญาณที่ปล่อยออกมา กิจกรรมของไซแนปส์สามารถเปลี่ยนแปลงได้เนื่องจากความไวที่เปลี่ยนแปลงของเยื่อโพสซินแนปติก ซึ่งสามารถลดหรือเพิ่มจำนวนและประสิทธิภาพของตัวรับได้ ด้วยความสามารถเหล่านี้ ความเป็นพลาสติกของการเชื่อมต่อระหว่างเซลล์จึงเกิดขึ้น โดยอาศัยการที่ไซแนปส์มีส่วนร่วมในกระบวนการเรียนรู้และการก่อตัวของร่องรอยความทรงจำ

3. ไซแนปส์เคมีเป็นบริเวณที่ออกฤทธิ์ของสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ ยา หรือสารประกอบเคมีอื่น ๆ ที่เข้าสู่ร่างกายด้วยเหตุผลใดก็ตาม (สารพิษ สารพิษ ยา) สารบางชนิดที่มีโมเลกุลคล้ายกับผู้ไกล่เกลี่ยแข่งขันกันเพื่อสิทธิ์ในการผูกมัดกับตัวรับ สารบางชนิดไม่อนุญาตให้ผู้ไกล่เกลี่ยถูกทำลายในเวลาที่เหมาะสม สารบางชนิดกระตุ้นหรือยับยั้งการปล่อยสารไกล่เกลี่ยจากจุดสิ้นสุดของพรีไซแนปติก สารบางชนิดเสริมสร้างหรือทำให้อ่อนลง การกระทำของผู้ไกล่เกลี่ยการยับยั้ง ฯลฯ ผลของการเปลี่ยนแปลงการส่งผ่าน Synaptic ในไซแนปส์เคมีบางชนิดอาจส่งผลให้เกิดพฤติกรรมรูปแบบใหม่

10. ไซแนปส์ไฟฟ้า

ไซแนปส์ทางไฟฟ้าที่รู้จักส่วนใหญ่เกิดขึ้นจากแอกซอนพรีไซแนปติกขนาดใหญ่เมื่อสัมผัสกับเส้นใยเซลล์โพสต์ไซแนปติกขนาดค่อนข้างเล็ก การถ่ายโอนข้อมูลในนั้นเกิดขึ้นโดยไม่มีตัวกลางทางเคมี และมีระยะห่างระหว่างเซลล์ที่มีปฏิสัมพันธ์น้อยมาก: ความกว้างของรอยแหว่งซินแนปติกอยู่ที่ประมาณ 3.5 นาโนเมตร ในขณะที่ไซแนปส์เคมีจะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 20 ถึง 40 นาโนเมตร นอกจากนี้รอยแหว่งซินแนปติกยังถูกข้ามโดยสะพานเชื่อมต่อซึ่งเป็นโครงสร้างโปรตีนเฉพาะที่ก่อให้เกิดสิ่งที่เรียกว่า connexons (จากการเชื่อมต่อภาษาอังกฤษ - การเชื่อมต่อ) (รูปที่ 5.6)

Connexons เป็นโปรตีนเมมเบรนทรงกระบอกซึ่งเกิดจากหน่วยย่อย 6 หน่วยและตรงกลางมีเส้นผ่านศูนย์กลางค่อนข้างกว้างประมาณ 1.5 นาโนเมตร มีช่องทางที่มีผนังที่ชอบน้ำ จุดเชื่อมต่อของเซลล์ข้างเคียงนั้นตั้งอยู่ตรงข้ามกัน ดังนั้นแต่ละหน่วยย่อยจากหน่วยย่อยทั้ง 6 หน่วยของการเชื่อมต่อหนึ่งจึงต่อเนื่องจากหน่วยย่อยของอีกหน่วยหนึ่ง ในความเป็นจริง connexons นั้นเป็นครึ่งช่องสัญญาณ แต่การรวมกันของ connexons ของสองเซลล์ทำให้เกิดช่องสัญญาณที่เต็มเปี่ยมซึ่งเชื่อมต่อสองเซลล์นี้ กลไกการเปิดและปิดช่องดังกล่าวประกอบด้วยการเคลื่อนที่แบบหมุนของหน่วยย่อย

ช่องเหล่านี้มีความต้านทานต่ำจึงนำไฟฟ้าได้ดีจากเซลล์หนึ่งไปอีกเซลล์หนึ่ง การไหลของประจุบวกจากเยื่อพรีไซแนปติกของเซลล์ที่ถูกกระตุ้นทำให้เกิดการสลับขั้วของเยื่อโพสซินแนปติก เมื่อดีโพลาไรเซชันนี้ถึงค่าวิกฤต ช่องโซเดียมที่ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้าจะเปิดขึ้นและศักยะงานจะเกิดขึ้น

ทุกอย่างเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วโดยไม่มีการหน่วงเวลาของไซแนปส์เคมีที่เกี่ยวข้องกับการแพร่กระจายของเครื่องส่งสัญญาณที่ค่อนข้างช้าจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่ง เซลล์ที่เชื่อมต่อด้วยไซแนปส์ไฟฟ้าจะตอบสนองเป็นหน่วยเดียวกับสัญญาณที่ได้รับจากเซลล์ใดเซลล์หนึ่ง เวลาแฝงระหว่างศักยภาพพรีไซแนปติกและโพสต์ซินแนปติกไม่ได้ถูกกำหนดไว้ในทางปฏิบัติ

ทิศทางของการส่งสัญญาณในไซแนปส์ไฟฟ้าถูกกำหนดโดยความแตกต่างในความต้านทานอินพุตของเซลล์ที่สัมผัสกัน โดยทั่วไปแล้ว เส้นใยพรีไซแนปติกขนาดใหญ่จะส่งการกระตุ้นไปยังเซลล์หลายเซลล์ที่เชื่อมต่ออยู่พร้อมๆ กัน ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าในเซลล์อย่างมีนัยสำคัญ ตัวอย่างเช่น ในไซแนปส์แอกโซแอกโซนัลขนาดยักษ์ที่ได้รับการศึกษาอย่างดีของกุ้งเครย์ฟิช เส้นใยพรีไซแนปติกแบบหนาจะกระตุ้นแอกซอนหลายตัวของเซลล์อื่นที่มีความหนาน้อยกว่าอย่างมีนัยสำคัญ

การส่งสัญญาณซินแนปติกไฟฟ้ามีประโยชน์ทางชีวภาพในการบินหรือปฏิกิริยาการป้องกันในกรณีที่เกิดอันตรายอย่างกะทันหัน ด้วยวิธีนี้ เซลล์ประสาทสั่งการจะถูกกระตุ้นพร้อมกัน จากนั้นครีบหางของปลาทองจะเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วราวกับสายฟ้าเกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาการบิน การเปิดใช้งานเซลล์ประสาทแบบซิงโครนัสแบบเดียวกันทำให้มั่นใจได้ว่าสีลายพรางจะถูกปล่อยออกมาจากหอยทะเลเมื่อเกิดสถานการณ์อันตราย

ปฏิกิริยาเมแทบอลิซึมระหว่างเซลล์ยังดำเนินการผ่านช่องทางเชื่อมต่อ เส้นผ่านศูนย์กลางที่ใหญ่เพียงพอของรูพรุนช่วยให้ไม่เพียงแต่ไอออนเท่านั้นที่ผ่านได้ แต่ยังรวมถึงโมเลกุลอินทรีย์ขนาดกลางด้วย ซึ่งรวมถึงตัวส่งสารทุติยภูมิที่สำคัญ เช่น cyclic AMP, อิโนซิทอล ไตรฟอสเฟต และเปปไทด์ขนาดเล็ก การขนส่งนี้ดูเหมือนจะมีความสำคัญอย่างยิ่งในระหว่างการพัฒนาสมอง

ไซแนปส์ไฟฟ้าแตกต่างจากไซแนปส์เคมี:

ไม่มีความล่าช้าของซินแนปติก

การนำการกระตุ้นในระดับทวิภาคี

ดำเนินการเพียงความตื่นเต้น

ไวต่ออุณหภูมิที่ลดลงน้อยลง

บทสรุป

ระหว่างเซลล์ประสาท เช่นเดียวกับระหว่างกล้ามเนื้อเส้นประสาท หรือระหว่างเส้นประสาทและกล้ามเนื้อหลั่ง มีจุดสัมผัสเฉพาะที่เรียกว่าไซแนปส์

เรื่องราวการค้นพบมีดังนี้:
A.V. Kibyakov กำหนดบทบาทของอะดรีนาลีนในการส่งสัญญาณซินแนปติก

พ.ศ. 2513 (ค.ศ. 1970) B. Katz (บริเตนใหญ่), U. v. Euler (สวีเดน) และ J. Axelrod (สหรัฐอเมริกา) ได้รับรางวัลโนเบลจากการค้นพบบทบาทของ norepinephrine ในการส่งสัญญาณ synaptic

ไซแนปส์ทำหน้าที่ส่งสัญญาณจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่งและสามารถจำแนกได้ตาม:

• 
  ประเภทของเซลล์ที่สัมผัส: neuro-neuronal (interneuronal), ประสาทและกล้ามเนื้อและ neuro-glandular (neuro-secretory);
• 
  การกระทำ – น่าตื่นเต้นและยับยั้ง;
• 
  ลักษณะการส่งสัญญาณไฟฟ้า เคมี และผสม

ส่วนประกอบที่จำเป็นของไซแนปส์ใดๆ ได้แก่ เยื่อพรีไซแนปติก แหว่งไซแนปติก และเยื่อโพสต์ซินแนปติก

ส่วนพรีไซแนปติกถูกสร้างขึ้นที่ส่วนปลายของแอกซอน (ส่วนปลาย) ของเซลล์ประสาทสั่งการ และประกอบด้วยกลุ่มของถุงไซแนปติกใกล้กับเยื่อหุ้มพรีไซแนปติก เช่นเดียวกับไมโตคอนเดรีย การพับแบบโพสต์ซินแนปติคจะเพิ่มพื้นที่ผิวของเมมเบรนแบบโพสซินแนปติก ในรอยแหว่งซินแนปติกจะมีเยื่อหุ้มชั้นใต้ดินซินแนปติก (ความต่อเนื่องของเยื่อหุ้มชั้นใต้ดินของเส้นใยกล้ามเนื้อ) มันจะขยายไปสู่รอยพับโพสซินแนปติก)

ในไซแนปส์ทางไฟฟ้า รอยแยกของซินแนปติกจะแคบกว่าในไซแนปส์ทางเคมีมาก พวกเขามีความต้านทานต่ำของเมมเบรนก่อนและหลังซินแนปติก ซึ่งช่วยให้มั่นใจในการส่งสัญญาณได้ดีขึ้น รูปแบบของการกระตุ้นในไซแนปส์ทางไฟฟ้านั้นคล้ายคลึงกับรูปแบบการออกฤทธิ์ในตัวนำเส้นประสาทนั่นคือ PD ในเยื่อพรีไซแนปติกจะทำให้เยื่อโพสซินแนปติกระคายเคือง

ในไซแนปส์เคมี การส่งสัญญาณจะเกิดขึ้นเมื่อมีการปล่อยสารพิเศษเข้าไปในรอยแยกไซแนปติก ทำให้เกิด AP บนเยื่อโพสซินแนปติก สารเหล่านี้เรียกว่าผู้ไกล่เกลี่ย

การนำการกระตุ้นผ่านประสาทและกล้ามเนื้อมีลักษณะดังนี้:

• 
  การนำการกระตุ้นฝ่ายเดียว: จากเยื่อหุ้มเซลล์ก่อนถึงหลังแน็ปติค;
• 
  ความล่าช้าในการกระตุ้นการนำที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์การหลั่งของเครื่องส่งสัญญาณการมีปฏิสัมพันธ์กับตัวรับของเมมเบรนโพสซินแนปติกและการปิดใช้งานเครื่องส่งสัญญาณ
• 
  ความสามารถต่ำและความเหนื่อยล้าสูง
• 
  ความไวต่อสารเคมีสูง
• 
  การเปลี่ยนแปลง (การเปลี่ยนแปลง) ของจังหวะและความแรงของการกระตุ้น
• 
  ผลรวมและความเฉื่อยของการกระตุ้น

ไซแนปส์มีบทบาทสำคัญในการจัดกระแสข้อมูล ไซแนปส์เคมีไม่เพียงแต่ส่งสัญญาณเท่านั้น แต่ยังแปลง เสริมกำลัง และเปลี่ยนลักษณะของโค้ดอีกด้วย ไซแนปส์เคมีทำหน้าที่เหมือนวาล์ว โดยส่งข้อมูลไปในทิศทางเดียวเท่านั้น ปฏิสัมพันธ์ของไซแนปส์ที่ถูกกระตุ้นและยับยั้งจะรักษาข้อมูลที่สำคัญที่สุดและกำจัดข้อมูลที่ไม่สำคัญ ประสิทธิภาพของการส่งผ่านไซแนปติกสามารถเพิ่มหรือลดลงได้ทั้งสองอย่างเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของแคลเซียมในเทอร์มินัลพรีไซแนปติก และเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงจำนวนตัวรับบนเยื่อโพสซินแนปติก ความเป็นพลาสติกของไซแนปส์นี้เป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการมีส่วนร่วมในกระบวนการเรียนรู้และการสร้างความทรงจำ ไซแนปส์เป็นเป้าหมายสำหรับการออกฤทธิ์ของสารหลายชนิดที่สามารถขัดขวางหรือกระตุ้นการส่งผ่านไซแนปติกได้ การส่งข้อมูลในไซแนปส์ไฟฟ้าเกิดขึ้นโดยใช้คอนเน็กซอนซึ่งมีความต้านทานต่ำและนำกระแสไฟฟ้าจากแอกซอนของเซลล์หนึ่งไปยังแอกซอนของเซลล์อื่น

อ้างอิง

1. 
   Vasiliev V.N.สรีรวิทยา: ตำราเรียน / V.N. Vasilyev, L.V. Kapilevich - Tomsk: Tomsk: สำนักพิมพ์ Tomsk Polytechnic, 2010. - 290 p.
2. 
   Glebov R. N. , Kryzhanovsky G. N.ชีวเคมีเชิงหน้าที่ของไซแนปส์ ม., 1978.
3. 
   แคทซ์ บี.,เส้นประสาท กล้ามเนื้อ และไซแนปส์ ทรานส์ จากภาษาอังกฤษ ม. 2541
4. 
   Nazarova E. N. , Zhilov Yu. D. , Belyaeva A. V.สรีรวิทยาของมนุษย์: หนังสือเรียนรายวิชาสรีรวิทยาของมนุษย์: สรีรวิทยาของระบบประสาทส่วนกลาง สรีรวิทยาของกิจกรรมประสาทและระบบประสาทขั้นสูง สรีรวิทยา; สรีรวิทยาของระบบที่ก่อให้เกิดสภาวะสมดุล – อ.: สันวิตา, 2552. – 282 หน้า
5. 
   เชพเพิร์ด จี.ชีววิทยาประสาท ม., 2530 ต. 1.
6. 
   เอ็กเคิลส์ ดี.เค.สรีรวิทยาของไซแนปส์ อ.: มีร์, 2509, – 397 หน้า