Synapsit ja hermosolujen välinen kommunikointi

17.8.2019
Kemiallisilla synapseilla on todella erityislaatuisia ominaisuuksia, kuten korkea plastisuus. Toisin sanoen synapsit, jotka ovat olleet aktiivisempia, voivat välittää helpommin informaatiota.

Aivomme tarvitsevat hermosoluja kommunikoidakseen, ja jotta ne voisivat toimia kunnolla. Näitä vuorovaikutuksia kutsutaan nimellä synapsit. Mutta kuinka ne oikein ovat yhteydessä ja kuinka monta eri tyyppistä synapsia on olemassa?

Periaatteessa on olemassa kaksi eri synaptisen siirron muotoa: sähköinen ja kemiallinen. Useimmat kommunikaatiot synapsien välillä tapahtuvat viestin lähettävän hermosolun aksonin lopun (pisimmän kohdan) ja viestin vastaanottavan hermosolun sooman välillä.

Se mikä voi kuulostaa erikoiselta on se, ettei synapsien välillä ole suoraa yhteyttä. Hermosolujen välillä on pieni rako, joka tunnetaan synaptisena halkeamana. Jatka artikkelin lukemista oppiaksesi lisää synapsien tyypeistä. Ne ovat hermosolulta hermosolulle -yhteyksiä, ja niillä on erityislaatuisia ominaisuuksia.

synapsit: kuin magneetit

Kemialliset synapsit

Kemiallisessa synapsissa informaatio kulkee välittäjäaineiden välityksellä. Siksi sitä kutsutaan ”kemialliseksi synapsiksi,” sillä välittäjäaineet ovat kemiallisia aineita, jotka lähettävät viestejä.

Yksi mielenkiintoinen synapsien puoli on se, että ne ovat epäsymmetrisiä. Tämä tarkoittaa, etteivät ne ilmene samalla tavalla kuin muut hermosolut. Ne ovat myöskin yksisuuntaisia: postsynaptinen hermosolu, joka vastaanottaa viestin, ei voi lähettää informaatiota presynaptiselle hermosolulle, joka on lähettänyt viestin.

Kemiallisella synapsilla on myös todella erityisiä ominaisuuksia, kuten korkea plastisuus. Tämä tarkoittaa, että synapsit jotka ovat olleet aktiivisempia, voivat välittää informaatiota helpommin. Tämä plastisuus tarkoittaa myös sitä, että synapsit voivat sopeutua niiden ympäristössä tapahtuviin muutoksiin. Meidän hermostomme on älykäs, ja se keskittyy niihin reitteihin, joita käytämme eniten. 

Tällaisella synapsilla on se etu, että pystyy mukauttamaan impulssien lähettämistä. Mutta miten? Se pystyy tekemään tämän, sillä se pysyy säätelemään:

  • Välittäjäaineiden tasoa.
  • Aktivaatiotiheyttä.
  • Impulssien voimakkuutta.

Kemialliset lähetykset hermosolujen välillä tapahtuvat muokattavien välittäjäaineiden välityksellä. Mutta ennen kuin jatkamme sähköisiin synapseihin, tarkastelkaamme prosessia, joka kuuluu kemiallisiin synapseihin.

Kemiallisten synapsien prosessi

  • Ensiksi aivot syntetisoivat välittäjäaineen ja varastoivat sen vesikkeliin.
  • Seuraavaksi  toimintamahdollisuus valtaa presynaptisen kalvon.
  • Seuraavaksi presynaptisen aksonin terminaalin depolarisaatio saa kalsiumikanavat avautumaan (laajuus riippuu jännitteestä).
  • Kalsium alkaa virtaamaan kanavissa.
  • Tämä kalsium saa vesikkelin sulautumaan yhteen presynaptisen kalvon kanssa. 
  • Sen jälkeen se vapauttaa välittäjäaineen synaptiseen halkeamaan eksosytoosin avulla.
  • Välittäjäaine tarttuu reseptoriin postsynaptisessa kalvossa.
  • Sitten postsynaptiset potentiaalit joko avautuvat tai sulkeutuvat.
  • Tämän jälkeen postsynaptinen virta saa aikaan estävän tai kiihottavan postsynaptisen potentiaalin, joka muuttaa postsynaptisen solun ärtyvyyden tasoja.
  • Viimeiseksi, vesikulaarinen kalvo hermosolun plasman kalvossa sulkee itsensä uudestaan.
hermosolut

Sähköiset synapsit

Sähköinen synapsi välittää informaatiota nykyisen virran mukana. Tällaisella synapsilla ei ole synaptista viivettä (kuinka kauan kestää, että synaptinen yhteys muodostuu).

Tällainen synapsi on kemiallisen synapsin vastakohta. Tämä tarkoittaa, että sähköinen synapsi on symmetrinen ja kaksisuuntainen, ja sillä on alhainen plastisuus. Tämä viimeinen ominaisuus tarkoittaa, että se lähettää infromaatiota tarkalleen samaan suuntaan. Eli kun toimintapotentiaali aktivoi hermosolun, se toistuu seuraavassa hermosolussa.

Voivatko molemmat synapsit olla olemassa samaan aikaan?

On todistettu, että kemialliset ja sähköiset synapsit voivat olla samaan aikaan olemassa suurimmassa osassa eläviä olentoja ja aivojen rakenteita. Mutta meillä on edelleen paljon opittavaa niiden ominaisuuksista ja aivojen jakaumista.

Useimmat tutkimukset ovat keskittyneet tutkimaan sitä, kuinka kemialliset synapsit toimivat. Sähköisistä synapseista tiedetään paljon vähemmän. Itse asiassa ihmisillä on tapana ajatella, että vain selkärangattomilla ja kylmäverisillä selkärankaisilla on sähköisiä synapseja. Tämä käsitys muuttui, kun saatiin selville, että näitä on todella runsaasti nisäkkäiden aivoissa.

Tämänhetkiset tutkimukset ehdottavat, että molemmat synapsien tyypit (kemialliset ja sähköiset) tekevät yhteistyötä ja ovat vuorovaikutuksessa koko ajan. Vaikuttaa myös siltä, että on aikoja, jolloin sähköisten synapsien nopeus yhdistyy kemiallisten synapsien plastisuuteen, mikä auttaa meitä tekemään päätöksiä mistä syystä voimme saada eri reaktioita samaan ärsykkeeseen eri aikaan.

  1. Pereda, A. E. (2014). Electrical synapses and their functional interactions with chemical synapses. Nature Reviews Neuroscience, 15(4), 250.
  2. Connors, B. W., & Long, M. A. (2004). Electrical synapses in the mammalian brain. Annu. Rev. Neurosci., 27, 393-418.
  3. Faber, D. S., & Korn, H. E. N. R. I. (1989). Electrical field effects: their relevance in central neural networks. Physiological reviews, 69(3), 821-863.