Back to chapter

18.11:

הסינפסה

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
The Synapse

Languages

Share

התאים של מערכת העצבים כל הזמן קולטים ומשדרים מידע, מתפקוד גוף בסיסי ועד לגירוי חושי. נוירונים מתקשרים על ידי אותות חשמליים הנקראים דחפים עצביים. דחפים עצביים אלה נוצרים בגוף התא ונעים לאורך האקסון לנקודת חיבור האקסון, שם הם מועברים אל התא הבא.נקודת המפגש בין שני נוירונים נקראת סינפסה. סינפסות חשמליות מאפשרות תקשורת ישירה בין תאים באמצעות צמתים בין-תאיים, ולעיתים קרובות מעורבות בתיאום תגובות מהירות. עם זאת, מרבית הסינפסות הן סינפסות כימיות המכילות מרווח סינפטי, המרחב הפיזי שקיים בין הנוירון השולח את האות, המכונה תא קדם-סינפטי, לבין הנוירון המקבל אותו, המכונה תא פוסט-סינפטי.דחפים עצביים לא יכולים לנוע במרווח הסינפטי, לכן נוירונים ממירים את האות החשמלי אל אות כימי בסינפסה. זה נעשה על ידי שחרור מולקולות הידועות כמוליכים עצביים. ישנם הרבה מוליכים עצביים, כל אחד בעל השפעה שונה על נוירונים פוסט-סינפטיים, לרבות הגלוטמט המעורר המעכבת, בין היתר GABA-וה.כאשר הדחף העצבי מגיע לקצה הקדם-סינפטי, תעלות סידן תלויות-מתח שעל הקרום הקדם-סינפטי נפתחות. הסידן זורם אל תוך התא, מה שמעורר את מיזוג הבועית עם קרום התא ואת שחרור המוליכים העצביים אל המרווח הסינפטי. הם בתורם מסוגלים להיקשר לקולטנים על התא הפוסט-סינפטי.היקשרות המוליכים לקולטנים עלולה לגרום לעלייה או לירידה של פוטנציאל קרום התא הפוסט-סינפטי ולשינוי הסבירות שדחף עצבי יווצר בתא הפוסט-סינפטי. נוירונים יכולים להכיל אלפי סינפסות ולקבל מידע מתאים רבים. אותות אלה משולבים בגוף התא של הנוירון הפוסט-סינפטי, שם התא קובע האם להעביר הלאה את המסר או לא.לאחר היקשרות קצרה לקולטנים פוסט-סינפטיים, מוליכים עצביים עשויים להתפזר, להתפרק או להתמחזר. חלבוני ספיגה חוזרת על התא הפרה-סינפטי אחראיים לרוב למיחזור מוליכים עצביים. שחרור וקשירה של מוליכים עצביים בין סינפסות מאפשרים לאותות החשמליים של הדחפים העצביים לעבור לנוירונים הסמוכים.תהליך רב-שלבי זה חיוני לתפקוד עצבי.

18.11:

הסינפסה

Neurons communicate with one another by passing on their electrical signals to other neurons. A synapse is the location where two neurons meet to exchange signals. At the synapse, the neuron that sends the signal is called the presynaptic cell, while the neuron that receives the message is called the postsynaptic cell. Note that most neurons can be both presynaptic and postsynaptic, as they both transmit and receive information.

An electrical synapse is one type of synapse in which the pre- and postsynaptic cells are physically coupled by proteins called gap junctions. This allows electrical signals to be directly transmitted to the postsynaptic cell. One feature of these synapses is that they can transmit electrical signals extremely quickly—sometimes at a fraction of a millisecond—and do not require any energy input. This is often useful in circuits that are part of escape behaviors, such as that found in the crayfish that couples the sensation of a predator with the activation of the motor response.

In contrast, transmission at chemical synapses is a stepwise process. When an action potential reaches the end of the axonal terminal, voltage-gated calcium channels open and allows calcium ions to enter. These ions trigger fusion of neurotransmitter-containing vesicles with the cellular membrane, releasing neurotransmitters into the small space between the two neurons, called the synaptic cleft. These neurotransmitters—including glutamate, GABA, dopamine, and serotonin—are then available to bind to specific receptors on the postsynaptic cell membrane. After binding to the receptors, neurotransmitters can be recycled, degraded, or diffuse away from the synaptic cleft.

Chemical synapses predominate the human brain and, due to the delay associated with neurotransmitter release, have advantages over electrical synapses. First, a few or many vesicles may be released, resulting in a variety of postsynaptic responses. Second, binding to different receptors may cause an increase or decrease membrane potential in the postsynaptic cell. Additionally, the availability of neurotransmitters in the synaptic cleft is regulated by recycling and diffusion. In this way, chemical synapses achieve neuronal signaling that can be highly regulated and fine-tuned.

Suggested Reading

Xu-Friedman, Matthew A. “Measuring the Basic Physiological Properties of Synapses.” Cold Spring Harbor Protocols 2017, no. 1 (January 1, 2017): pdb.top089680. [Source]

Sheng, Morgan, and Eunjoon Kim. “The Postsynaptic Organization of Synapses.” Cold Spring Harbor Perspectives in Biology 3, no. 12 (December 1, 2011): a005678. [Source]