Neuronale Synapsenstruktur, Arten und wie es funktioniert

Die neuronale Synapse besteht aus der Vereinigung der Endknöpfe von zwei Neuronen mit dem Ziel der Übertragung von Informationen. Das Wort Synapse kommt aus dem Griechischen Sonnenstein, was "zusammensetzen" bedeutet.

An der Synapse sendet ein Neuron die Nachricht, während ein Teil des anderen es empfängt. Daher tritt die Kommunikation üblicherweise in einer Richtung auf: vom Endknopf eines Neurons oder einer Zelle zu der Membran der anderen Zelle. Es stimmt zwar, dass es einige Ausnahmen gibt.

Jedes einzelne Neuron erhält Informationen von den Endknöpfen anderer Nervenzellen. Und wiederum die Endknöpfe der letzteren Synapsen mit anderen Neuronen.

Die Terminal-Schaltfläche ist definiert als eine kleine Verdickung am Ende eines Axons, die Informationen an der Synapse sendet. Dagegen ist ein Axon eine Art verlängertes und dünnes "Kabel", das Nachrichten vom Kern des Neurons zu seinem Endknopf trägt.

Ein einzelnes Neuron kann Informationen von Hunderten von Neuronen erhalten, von denen jeder eine große Anzahl von Synapsen mit ihm herstellen kann.

Die terminalen Knöpfe der Nervenzellen können mit der Membran des Soma oder der Dendriten synapieren.

Das Soma oder der Zellkörper enthält den Kern des Neurons. Es hat Mechanismen, die es ermöglichen, die Zelle zu erhalten. Auf der anderen Seite sind Dendriten Äste des Neurons ähnlich einem Baum, die vom Soma ausgehen.

Wenn sich ein Aktionspotential durch das Axon eines Neurons bewegt, setzen die Endknöpfe Chemikalien frei. Diese Substanzen können erregende oder hemmende Wirkungen auf die Neuronen haben, mit denen sie verbunden sind. Am Ende des ganzen Prozesses, die Auswirkungen dieser Synapsen führen zu unserem Verhalten.

Ein Aktionspotential ist das Produkt von Kommunikationsprozessen innerhalb eines Neurons. Darin gibt es eine Reihe von Veränderungen in der Axonmembran, die die Freisetzung von Chemikalien oder Neurotransmittern verursachen.

Neuronen tauschen Neurotransmitter an ihren Synapsen aus, um Informationen untereinander auszutauschen.

Spannende Synapsen

Ein Beispiel für exzitatorische neuronale Synapsen wäre der Entzugsreflex, wenn wir brennen. Ein sensorisches Neuron würde das heiße Objekt erkennen, da es seine Dendriten stimulieren würde.

Dieses Neuron würde Nachrichten durch sein Axon zu seinen Endknöpfen schicken, die sich im Rückenmark befinden. Die Endknöpfe des sensorischen Neurons würden Chemikalien freisetzen, die als Neurotransmitter bekannt sind, die das Neuron mit dem Synapta anregen würden.

Speziell zu einem Interneuron (das zwischen sensorischen und motorischen Neuronen vermittelt). Dies würde dazu führen, dass das Interneuron Informationen entlang seines Axons sendet. Die Endknöpfe des Interneurons wiederum sezernieren Neurotransmitter, die das Motoneuron anregen.

Dieser Neuronentyp würde Nachrichten entlang seines Axons senden, der einen Nerv verbindet, um den Zielmuskel zu erreichen. Sobald die Neurotransmitter durch die Endknöpfe des Motorneurons freigesetzt werden, ziehen sich die Muskelzellen zusammen, um sich von dem heißen Objekt weg zu bewegen.

Hemmende Synapsen

Diese Art von Synapse ist etwas komplizierter. Es wäre im folgenden Beispiel gegeben: Stellen Sie sich vor, Sie nehmen ein sehr heißes Tablett aus dem Ofen. Sie tragen Fäustlinge, um sich nicht zu verbrennen, jedoch sind sie dünn und die Hitze fängt an, sie zu übertreffen. Anstatt das Tablett auf den Boden zu werfen, versuchen Sie, ein wenig Hitze zu unterstützen, bis es auf einer Oberfläche bleibt.

Die Entzugsreaktion unseres Organismus vor einem schmerzhaften Reiz hätte uns dazu gebracht, das Objekt freizugeben, trotzdem haben wir diesen Impuls kontrolliert. Wie tritt dieses Phänomen auf?

Die Hitze, die von der Schale kommt, wird wahrgenommen, was die Aktivität der exzitatorischen Synapsen auf den Motoneuronen erhöht (wie im vorherigen Abschnitt erklärt). Dieser Aufregung wird jedoch durch die Hemmung entgegengewirkt, die von einer anderen Struktur ausgeht: unserem Gehirn.

Dadurch werden Informationen gesendet, die darauf hindeuten, dass bei einem Abfall des Tabletts eine totale Katastrophe eintreten könnte. Daher werden Nachrichten an das Rückenmark gesendet, die den Rückzugsreflex verhindern.

Dazu erreicht ein Axon eines Neurons des Gehirns das Rückenmark, wo seine Endknöpfe mit einem inhibitorischen Interneuron synaptisch verbunden sind. Es sezerniert einen inhibitorischen Neurotransmitter, der die Aktivität des Motoneurons reduziert und den Entzugsreflex blockiert.

Es ist wichtig zu beachten, dass dies nur Beispiele sind. Die Prozesse sind sehr viel komplexer (vor allem die inhibitorischen), an denen Tausende von Neuronen beteiligt sind.

Aktionspotenzial

Für einen Informationsaustausch zwischen zwei Neuronen oder neuronalen Synapsen muss es zunächst ein Aktionspotential geben.

Dieses Phänomen tritt in dem Neuron auf, das die Signale sendet. Die Membran dieser Zelle hat eine elektrische Ladung. Tatsächlich haben die Membranen aller Zellen in unserem Körper eine elektrische Ladung, aber nur Axone können Aktionspotentiale verursachen.

Der Unterschied zwischen dem elektrischen Potential im Inneren des Neurons und außerhalb wird als Membranpotential bezeichnet.

Diese elektrischen Veränderungen zwischen dem Inneren und Äußeren des Neurons werden durch vorhandene Konzentrationen von Ionen wie Natrium und Kalium vermittelt.

Wenn eine sehr schnelle Inversion des Membranpotentials auftritt, wird ein Aktionspotential erzeugt. Es besteht aus einem kurzen elektrischen Impuls, den das Axon vom Soma oder Nucleus des Neurons zu den Terminalknöpfen führt.

Es sollte hinzugefügt werden, dass das Membranpotential eine bestimmte Reizschwelle überschreiten muss, damit das Aktionspotential auftritt. Dieser elektrische Impuls wird in chemische Signale übersetzt, die über den Terminal-Knopf ausgelöst werden.

Struktur der neuronalen Synapse

Neuronen kommunizieren über Synapsen und Nachrichten werden durch die Freisetzung von Neurotransmittern übertragen.

Diese Chemikalien diffundieren in den Flüssigkeitsraum zwischen den Endknöpfen und den Membranen, die die Synapsen bilden.

Das Neuron, das die Neurotransmitter durch seinen terminalen Knopf freisetzt, wird das präsynaptische Neuron genannt. Während derjenige, der die Information erhält, ist es das postsynaptische Neuron.

Wenn dieser Neurotransmitter einfängt, entstehen sogenannte synaptische Potentiale. Das heißt, sie sind Veränderungen im Membranpotential des postsynaptischen Neurons.

Um zu kommunizieren, müssen Zellen Chemikalien (Neurotransmitter) absondern, die von spezialisierten Rezeptoren nachgewiesen werden. Diese Rezeptoren bestehen aus spezialisierten Proteinmolekülen.

Diese Phänomene unterscheiden sich einfach durch die Entfernung zwischen dem Neuron, das die Substanz freisetzt, und den Rezeptoren, die es aufnehmen.

Somit werden Neurotransmitter durch die Endknöpfe des präsynaptischen Neurons freigesetzt und durch Rezeptoren detektiert, die sich in der Membran des postsynaptischen Neurons befinden. Beide Neuronen müssen sich in unmittelbarer Nähe befinden, damit diese Übertragung stattfinden kann.

Im Gegensatz zu dem, was man denken kann, vereinigen sich Neuronen, die chemische Synapsen bilden, physikalisch nicht. In der Tat gibt es zwischen ihnen einen Raum, der als synaptischer Raum oder synaptischer Spalt bekannt ist.

Dieser Raum scheint von einer Synapse zur anderen zu variieren, aber er ist im Allgemeinen ungefähr 20 Nanometer breit. Im synaptischen Spalt befindet sich ein Filamentnetz, das die prä- und postsynaptischen Neuronen in einer Linie hält.

Neurotransmission

Neurotransmission oder synaptische Übertragung ist die Kommunikation zwischen zwei Neuronen durch den Austausch von chemischen Substanzen oder elektrischen Signalen durch Synapsen.

Elektrische Synapsen

In ihnen gibt es eine elektrische Neurotransmission. Die beiden Neuronen sind durch Proteinstrukturen, die als "Gap Junctions" bekannt sind, physikalisch verbunden.

Diese Strukturen erlauben Änderungen der elektrischen Eigenschaften eines Neurons direkt auf das andere zu beeinflussen und umgekehrt. Auf diese Weise würden sich die beiden Neuronen so verhalten, als wären sie eins.

Chemische Synapsen

In diesen Fällen tritt eine chemische Neurotransmission auf. Die prä- und postsynaptischen Neuronen sind durch den synaptischen Raum getrennt. Ein Aktionspotential im präsynaptischen Neuron würde die Freisetzung von Neurotransmittern verursachen.

Diese gelangen in den synaptischen Spalt, wo sie ihre Wirkung auf postsynaptische Neurone ausüben können.

Substanzen, die an der neuronalen Synapse freigesetzt werden

Während der neuronalen Kommunikation werden nicht nur Neurotransmitter wie Serotonin, Acetylcholin, Dopamin, Noradrenalin usw. freigesetzt. Andere Chemikalien, wie Neuromodulatoren, können ebenfalls freigesetzt werden.

Diese werden so genannt, weil sie die Aktivität vieler Neuronen in einem bestimmten Bereich des Gehirns modulieren. Sie trennen sich in größeren Mengen und reisen längere Strecken und breiten sich weiter aus als Neurotransmitter.

Eine andere Art von Substanzen sind Hormone. Diese werden von Zellen der endokrinen Drüsen freigesetzt, die sich in verschiedenen Teilen des Körpers wie Magen, Darm, Niere und Gehirn befinden.

Die Hormone werden in die extrazelluläre Flüssigkeit (außerhalb der Zellen) freigesetzt und anschließend von den Kapillaren aufgenommen. Dann werden sie im ganzen Körper durch den Blutkreislauf verteilt. Diese Substanzen können an Neuronen binden, die spezielle Rezeptoren haben, um sie zu fangen.

Daher können Hormone das Verhalten beeinflussen und die Aktivität der Neuronen, die sie erhalten, verändern. Zum Beispiel scheint Testosteron die Aggression bei den meisten Säugetieren zu erhöhen.

Arten von neuronalen Synapsen

Neuronale Synapsen können je nach den Orten, an denen sie auftreten, in drei Arten unterschieden werden.

- Axodendritische Synapsen: Bei diesem Typ verbindet sich die Terminal-Schaltfläche mit der Oberfläche eines Dendriten. Oder, mit den dendritischen Stacheln, die kleine Protuberanzen in den Dendriten in einigen Arten von Neuronen sind.

- Axosomatische Synapsen: in diesen befindet sich der terminale Synapta-Knopf mit dem Soma oder Nukleus des Neurons.

- Axoaxonische Synapsen: Der terminale Knopf der präsynaptischen Zelle verbindet sich mit dem Axon der postsynaptischen Zelle.

Diese Art von Synapse funktioniert anders als die anderen beiden.Seine Funktion ist es, die Menge an Neurotransmitter, die durch den Terminal-Knopf freigesetzt wird, zu reduzieren oder zu verstärken. So fördert oder hemmt es die Aktivität des präsynaptischen Neurons.

Dendrodendritische Synapsen wurden ebenfalls gefunden, aber ihre genaue Funktion in der neuronalen Kommunikation ist derzeit nicht bekannt.

Wie entsteht eine Synapse?

Die Neuronen enthalten Säcke synaptische Vesikel, die groß oder klein sein können. Alle Endknöpfe haben kleine Vesikel, die Neurotransmittermoleküle in ihrem Inneren tragen.

Die Vesikel werden in einem Mechanismus produziert, der sich im Soma, dem Golgi-Apparat, befindet. Dann werden sie in der Nähe der Terminal-Taste transportiert. Sie können jedoch auch im Endknopf mit "recyceltem" Material hergestellt werden.

Wenn ein Aktionspotential entlang des Axons gesendet wird, tritt eine Depolarisation (Erregung) der Zelle auf. Dadurch werden die Kalziumkanäle des Neurons geöffnet, so dass Kalziumionen in das Neuron eindringen können.

Diese Ionen binden an Moleküle der Membranen der synaptischen Vesikel, die sich im Endknopf befinden. Diese Membran ist gebrochen und verschmilzt mit der Membran des Endknopfs. Dies erzeugt die Freisetzung des Neurotransmitters in den synaptischen Raum.

Das Zytoplasma der Zelle fängt die übrig gebliebenen Membranstücke ein und bringt sie in die Zisternen. Dort recyceln sie und bilden mit ihnen neue synaptische Vesikel.

Das postsynaptische Neuron hat Rezeptoren, die die Substanzen im synaptischen Raum erfassen. Diese sind als postsynaptische Rezeptoren bekannt, und wenn sie aktiviert werden, erzeugen sie die Öffnung der Ionenkanäle.

Wenn sich diese Kanäle öffnen, gelangen bestimmte Substanzen in das Neuron, was zu einem postsynaptischen Potential führt. Dies kann erregende oder hemmende Wirkungen auf die Zelle haben, abhängig von der Art des Ionenkanals, der geöffnet wurde.

Normalerweise treten exzitatorische postsynaptische Potentiale auf, wenn Natrium in die Nervenzelle eintritt. Während die Inhibitoren durch den Kaliumausgang oder den Eintritt von Chlor erzeugt werden.

Der Eintritt von Kalzium in das Neuron verursacht postsynaptische exzitatorische Potentiale, aktiviert aber auch spezialisierte Enzyme, die in dieser Zelle physiologische Veränderungen hervorrufen. Zum Beispiel löst es die Verdrängung synaptischer Vesikel und die Freisetzung von Neurotransmittern aus.

Es erleichtert auch strukturelle Veränderungen im Neuron nach dem Lernen.

Fertigstellung der Synapse

Postsynaptische Potentiale sind meist sehr kurz und enden mit speziellen Mechanismen.

Einer von ihnen ist die Inaktivierung von Acetylcholin durch ein Enzym namens Acetylcholinesterase. Neurotransmittermoleküle werden aus dem synaptischen Raum entfernt, indem sie von Transportern, die sich in der präsynaptischen Membran befinden, zurückerobert oder resorbiert werden.

Somit haben sowohl präsynaptische als auch postsynaptische Neuronen Rezeptoren, die die Anwesenheit von chemischen Substanzen um sie herum erfassen.

Es gibt präsynaptische Rezeptoren, sogenannte Autorezeptoren, die die Menge an Neurotransmitter steuern, die das Neuron freisetzt oder synthetisiert.

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