Регионален университетски синапс като функционален контакт на нервната тъкан. Структурата на синапса: електрически и химични синапси

В повечето синапси на нервната система химикалите се използват за предаване на сигнали от пресинаптичния неврон към постсинаптичния неврон - медиатори или невротрансмитери.Химическата сигнализация се осъществява чрез химически синапси(фиг. 14), включително мембраните на пре- и постсинаптичните клетки и ги разделя синаптична цепнатина- зона на извънклетъчното пространство с ширина около 20 nm.

Фиг.14. химичен синапс

В областта на синапса аксонът обикновено се разширява, образувайки т.нар. пресинаптична плака или крайна пластина. Пресинаптичният терминал съдържа синаптични везикули- везикули, заобиколени от мембрана с диаметър около 50 nm, всяка от които съдържа 10 4 - 5x10 4 молекули медиатор. Синаптичната цепнатина е изпълнена с мукополизахарид, който слепва пре- и постсинаптичните мембрани.

Установена е следната последователност от събития по време на предаване през химичен синапс. Когато потенциалът на действие достигне пресинаптичния край, мембраната се деполяризира в зоната на синапса, калциевите канали на плазмената мембрана се активират и Ca 2+ йони навлизат в края. Повишаването на вътреклетъчните нива на калций инициира екзоцитоза на пълни с медиатор везикули. Съдържанието на везикулите се освобождава в извънклетъчното пространство и някои от медиаторните молекули чрез дифузия се свързват с рецепторните молекули на постсинаптичната мембрана. Сред тях има рецептори, които могат директно да контролират йонните канали. Свързването на медиаторни молекули с такива рецептори е сигнал за активирането на йонните канали. По този начин, заедно с волтаж-зависимите йонни канали, обсъдени в предишния раздел, има медиаторно-зависими канали (наричани иначе лиганд-активирани канали или йонотропни рецептори). Те се отварят и пропускат съответните йони в клетката. Движението на йони по техните електрохимични градиенти генерира натрий деполяризиращ(възбуждащ) или калиев (хлорен) хиперполяризиращ (спирачен) ток. Под въздействието на деполяризиращ ток се развива постсинаптичен възбуждащ потенциал или потенциал на крайната плоча(PKP). Ако този потенциал надхвърли праговото ниво, волтаж-зависимите натриеви канали се отварят и възниква AP. Скоростта на провеждане на импулса в синапса е по-малка, отколкото по влакното, т.е. има синаптично забавяне, например в нервно-мускулния синапс на жаба - 0,5 ms. Описаната по-горе последователност от събития е типична за т.нар. директно синаптично предаване.

В допълнение към рецепторите, контролиращи директно йонните канали, химическото предаване включва G-протеин свързани рецептори или метаботропни рецептори.

G-протеините, наречени така заради способността им да се свързват с гуаниновите нуклеотиди, са тримери, състоящи се от три субединици: α, β и ж. Има голям брой разновидности на всяка от субединиците (20 α, 6 β , 12γ). което създава основата за огромен брой техни комбинации. G-протеините се разделят на четири основни групи според структурата и целите на техните α-субединици: Gs стимулира аденилат циклазата; Gi инхибира аденилат циклазата; G q се свързва с фосфолипаза С; Целите C 12 все още не са известни. G i семейството включва G t (трансдуцин), който активира cGMP фосфодиестераза, както и две G 0 изоформи, които се свързват с йонни канали. В същото време всеки от G протеините може да взаимодейства с няколко ефектора и различни G протеини могат да модулират активността на едни и същи йонни канали. В инактивирано състояние гуанозин дифосфат (GDP) е свързан с α-субединица и всичките три субединици се комбинират в тример. Взаимодействието с активирания рецептор позволява на гуанозин трифосфата (GTP) да замени GDP на α-субединица, което води до дисоциация на α -- и βγ субединици (при физиологични условия β - и γ-субединиците остават свързани). Свободните α- и βγ-субединици се свързват с целевите протеини и модулират тяхната активност. Свободната α-субединица има GTPase активност, причинявайки хидролиза на GTP за образуване на GDP. В резултат на това α -- и βγ субединици се свързват отново, което води до прекратяване на тяхната активност.

Към днешна дата са идентифицирани >1000 метаботропни рецептори. Докато рецепторите, свързани с канала, причиняват електрически промени в постсинаптичната мембрана само за няколко милисекунди или по-бързо, рецепторите, които не са свързани с канала, отнемат няколкостотин милисекунди или повече, за да постигнат ефект. Това се дължи на факта, че серия от ензимни реакции трябва да протекат между първоначалния сигнал и отговора. Освен това самият сигнал често е "размазан" не само във времето, но и в пространството, тъй като е установено, че невротрансмитерът може да се освободи не от нервни окончания, а от варикозни удебеления (нодули), разположени по дължината на аксона. В този случай няма морфологично изразени синапси, нодулите не са в съседство с никакви специализирани рецептивни области на постсинаптичната клетка. Поради това медиаторът дифундира в значително количество от нервната тъкан, действайки (като хормон) непосредствено върху рецепторното поле в много нервни клетки, разположени в различни части на нервната система и дори извън нея. Това е т.нар. непряксинаптично предаване.

В процеса на функциониране синапсите претърпяват функционални и морфологични пренареждания. Този процес е наименуван синаптична пластичност. Такива промени са най-силно изразени при високочестотна активност, която е естествено условие за функционирането на синапсите in vivo. Например честотата на задействане на интеркаларните неврони в ЦНС достига 1000 Hz. Пластичността може да се прояви като повишаване (потенциране) или намаляване (депресия) на ефективността на синаптичната трансмисия. Има краткосрочни (с продължителност секунди и минути) и дългосрочни (часове, месеци, години) форми на синаптична пластичност. Последните са особено интересни с това, че са свързани с процесите на учене и памет. Например, дългосрочното потенциране е стабилно увеличаване на синаптичната трансмисия в отговор на високочестотна стимулация. Този вид пластичност може да продължи дни или месеци. Дългосрочното потенциране се наблюдава във всички части на ЦНС, но е най-пълно проучено при глутаматергичните синапси в хипокампуса. Дългосрочната депресия възниква и в отговор на високочестотна стимулация и се проявява като дългосрочно отслабване на синаптичната трансмисия. Този тип пластичност има подобен механизъм с дългосрочно потенциране, но се развива при ниска вътреклетъчна концентрация на Ca2+ йони, докато дългосрочно потенциране се развива при висока.

Освобождаването на медиатори от пресинаптичното окончание и химическото предаване на нервния импулс в синапса могат да бъдат повлияни от медиатори, освободени от третия неврон. Такива неврони и медиатори могат да инхибират синаптичното предаване или, обратно, да го улеснят. В тези случаи се говори за хетеросинаптична модулация - хетеросинаптично инхибиране или улесняванев зависимост от крайния резултат.

По този начин химическото предаване е по-гъвкаво от електрическото предаване, тъй като както възбуждащите, така и инхибиращите действия могат да се извършват без затруднения. Освен това, когато постсинаптичните канали се активират от химически агенти, може да възникне достатъчно силен ток, който може да деполяризира големи клетки.

Медиатори - точки на приложение и характер на действие

Една от най-трудните задачи пред неврофизиолозите е прецизното химично идентифициране на невротрансмитерите, действащи в различни синапси. Към днешна дата са известни доста съединения, които могат да действат като химически медиатори в междуклетъчното предаване на нервен импулс. Въпреки това, само ограничен брой такива медиатори са точно идентифицирани; някои от които ще бъдат обсъдени по-долу. За да бъде неопровержимо доказана медиаторната функция на дадено вещество във всяка тъкан, трябва да бъдат изпълнени определени критерии:

1. когато се прилага директно върху постсинаптичната мембрана, веществото трябва да предизвика абсолютно същите физиологични ефекти в постсинаптичната клетка, както когато пресинаптичните влакна се стимулират;

2. трябва да се докаже, че това вещество се освобождава при активиране на пресинаптичния неврон;

3. действието на веществото трябва да бъде блокирано от същите агенти, които потискат естествената проводимост на сигнала.

Синапс- това е мембранно образуване на две (или повече) клетки, при което възбуждането (информацията) се пренася от една клетка в друга.

Има следната класификация на синапсите:

1) по механизма на пренос на възбуждане (и по структура):

химически;

Електрически (ефапси);

Смесени.

2) според освободения невротрансмитер:

Адренергичен - невротрансмитер норепинефрин;

Холинергичен - невротрансмитерът ацетилхолин;

Допаминергичен - невротрансмитерът допамин;

Серотонинергичен - невротрансмитерът серотонин;

GABAergic - невротрансмитер гама-аминомаслена киселина (GABA)

3) по влияние:

вълнуващо;

Спирачка.

4) по местоположение:

нервно-мускулна;

Невро-невронални:

а) аксосоматичен;

б) аксо-аксонален;

в) аксо-дендритни;

г) дендросоматични.

Помислете за три вида синапси: химически, електрически и смесени(комбинирайки свойствата на химически и електрически синапси).

Независимо от вида, синапсите имат общи структурни характеристики: нервният процес в края образува разширение ( синаптична плака, събота); крайната мембрана на SB е различна от другите участъци на невронната мембрана и се нарича пресинаптична мембрана(PreSM); специализираната мембрана на втората клетка се обозначава като постсинаптична мембрана (PostSM); разположени между синапсните мембрани синаптична цепнатина(Щ, фиг. 1, 2).

Ориз. 1. Схема на структурата на химически синапс

електрически синапси(ephapses, ES) сега се намират в NS не само на ракообразни, но и на мекотели, членестоноги и бозайници. ES имат редица уникални свойства. Те имат тясна синаптична междина (около 2-4 nm), поради което възбуждането може да се предава електрохимично (като чрез нервно влакно поради ЕМП) с висока скорост и в двете посоки: както от PreSM мембрана към PostSM, така и от PostSM към PreSM. Между клетките (конексуси или конексони), образувани от два коннексинови протеина, има празни връзки. Шест субединици на всеки конексин образуват PreSM и PostSM канали, чрез които клетките могат да обменят нискомолекулни вещества с молекулно тегло 1000-2000 далтона. Работата на коннексоните може да се регулира от Ca2+ йони (фиг. 2).

Ориз. 2. Схема на електрически синапс

ES са по-специализиранив сравнение с химическите синапси и осигуряват висока скорост на пренос на възбуждане. Въпреки това, той, очевидно, е лишен от възможността за по-фин анализ (регулиране) на предаваната информация.

Химическите синапси доминират в NS. Историята на тяхното изследване започва с трудовете на Клод Бернар, който през 1850 г. публикува статията „Изследване на Кураре“. Ето какво пише той: „Кураре е силна отрова, приготвена от някои народи (предимно канибали), живеещи в горите ... на Амазонка.“ И освен това, „Кураре е подобно на змийската отрова по това, че може да се инжектира безнаказано в храносмилателния тракт на човек или животно, докато инжектирането му под кожата или в която и да е част от тялото бързо води до смърт. …след няколко минути животните лягат, сякаш са уморени. Тогава дишането спира и тяхната чувствителност и живот изчезват, а животните не издават вик и не показват признаци на болка. Въпреки че К. Бернар не излезе с идеята за химическото предаване на нервен импулс, неговите класически експерименти с кураре позволиха тази идея да възникне. Измина повече от половин век, когато J. Langley установи (1906), че парализиращият ефект на кураре е свързан със специална част от мускула, която той нарече възприемчива субстанция. T. Eliot (1904) е първият, който предлага прехвърлянето на възбуждане от нерв към ефекторен орган с помощта на химическо вещество.

Но само трудовете на Г. Дейл и О. Лоуи окончателно потвърдиха хипотезата за химически синапс. Dale през 1914 г. установява, че стимулирането на парасимпатиковия нерв се имитира от ацетилхолин. Леви през 1921 г. доказва, че ацетилхолинът се освобождава от нервните окончания на блуждаещия нерв, а през 1926 г. открива ацетилхолинестераза, ензим, който разрушава ацетилхолина.

Възбуждането при химичен синапс се предава от посредник. Този процес включва няколко етапа. Нека разгледаме тези характеристики на примера на ацетилхолиновия синапс, който е широко разпространен в ЦНС, автономната и периферната нервна система (фиг. 3).

Ориз. 3. Диаграма на функционирането на химичен синапс

1. Медиаторът ацетилхолин (ACh) се синтезира в синаптичната плака от ацетил-КоА (ацетил-коензим А се образува в митохондриите) и холин (синтезиран от черния дроб) с помощта на ацетилхолин трансфераза (фиг. 3, 1).

2. Медиаторът е опакован синаптични везикули (Кастило, Кац; 1955 г.). Количеството медиатор в една везикула е няколко хиляди молекули ( медиатор квант). Някои от везикулите са разположени върху PreCM и са готови за освобождаване на медиатора (фиг. 3, 2).

3. Посредникът се освобождава от екзоцитозапри възбуждане на PreSM. Входящият ток играе важна роля при разкъсването на мембраната и освобождаването на квантов предавател. Ca 2+(фиг. 3, 3).

4. Освободен посредник се свързва със специфичен рецепторен протеин PostSM (фиг. 3, 4).

5. В резултат на взаимодействието на медиатор и рецептор промени в йонната проводимост PostCM: когато Na + каналите са отворени, деполяризация;отварянето на K + или Cl - канали води до хиперполяризация(фиг. 3, 5).

6 . След деполяризация се задействат биохимични процеси в постсинаптичната цитоплазма (фиг. 3, 6).

7. Рецепторът се освобождава от медиатора: ACh се разрушава от ацетилхолинестераза (AChE, фиг. 3.7).

забележи, че медиаторът обикновено взаимодейства със специфичен рецептор с определена сила и продължителност. Защо кураре е отрова? Мястото на действие на кураре е именно ACh синапса. Кураре се свързва по-силно с ацетилхолиновия рецептор и го лишава от взаимодействие с медиатора (ACh). Възбуждането от соматичните нерви до скелетните мускули, включително от диафрагмалния нерв до главния дихателен мускул (диафрагмата), се предава с помощта на ACh, така че кураре причинява релаксация (отпускане) на мускулите и спиране на дишането (поради което всъщност , настъпва смърт).

Отбелязваме основното характеристики на предаване на възбуждане в химически синапс.

1. Възбуждането се предава с помощта на химичен медиатор - медиатор.

2. Възбуждането се предава в една посока: от PreSm към PostSm.

3. В химичен синапс, временно забавянев провеждането на възбуждането, така че синапсът има ниска лабилност.

4. Химическият синапс е силно чувствителен към действието не само на медиатори, но и на други биологично активни вещества, лекарства и отрови.

5. Трансформацията на възбуждането се извършва в химическия синапс: електрохимичната природа на възбуждането върху PreCM продължава в биохимичния процес на екзоцитоза на синаптичните везикули и свързване на медиатора към специфичен рецептор. Това е последвано от промяна в йонната проводимост на PostCM (също електрохимичен процес), който продължава с биохимични реакции в постсинаптичната цитоплазма.

По принцип такова многостепенно предаване на възбуждане трябва да има значително биологично значение. Моля, имайте предвид, че на всеки от етапите е възможно да се регулира процесът на прехвърляне на възбуждане. Въпреки ограничения брой медиатори (малко повече от дузина), в химическия синапс има условия за голямо разнообразие при решаването на съдбата на нервното възбуждане, което идва в синапса. Комбинацията от характеристики на химическите синапси обяснява индивидуалното биохимично разнообразие на нервните и психичните процеси.

Нека сега се спрем на два важни процеса, протичащи в постсинаптичното пространство. Отбелязахме, че както деполяризацията, така и хиперполяризацията могат да се развият в резултат на взаимодействието на ACh с рецептора на PostCM. Какво определя дали медиаторът ще бъде възбудителен или инхибиторен? Резултат от взаимодействието на медиатора и рецептора определя се от свойствата на рецепторния протеин(друго важно свойство на химическия синапс е, че PostSM е активен по отношение на възбуждането, идващо към него). По принцип химическият синапс е динамична формация, чрез промяна на рецептора клетката, която получава възбуждането, може да повлияе на по-нататъшната си съдба. Ако свойствата на рецептора са такива, че взаимодействието му с медиатора отваря Na + канали, тогава когато освобождаването на един фотон от медиатора върху PostSM развива локален потенциал(за нервно-мускулната връзка се нарича миниатюрен потенциал на крайната пластина - MEPP).

Кога възниква PD? PostCM възбуждане (възбуждащ постсинаптичен потенциал - EPSP) възниква в резултат на сумирането на локалните потенциали. Може да се разграничи два вида процеси на сумиране. При последователно освобождаване на няколко трансмитерни кванта в един и същи синапс(водата и камъкът се износват) възниква временно Ааз сумиране. Ако квантите медиатори се освобождават едновременно в различни синапси(може да има няколко хиляди от тях на мембраната на неврон) пространствено сумиране. Реполяризацията на PostCM мембраната настъпва бавно и след освобождаването на отделни кванти на медиатора, PostCM е в състояние на екзалтация за известно време (така нареченото синаптично потенциране, фиг. 4). Може би по този начин синапсът се обучава (освобождаването на медиаторни кванти в определени синапси може да „подготви“ мембраната за решително взаимодействие с медиатора).

Когато K + или Cl - каналите се отворят, на PostCM се появява инхибиторен постсинаптичен потенциал (IPSP, фиг. 4).

Ориз. 4. Потенциали на постсинаптичната мембрана

Естествено, в случай на развитие на IPSP, по-нататъшното разпространение на възбуждането може да бъде спряно. Друг вариант за спиране на процеса на възбуждане е пресинаптично инхибиране.Ако върху мембраната на синаптичната плака се образува инхибиторен синапс, екзоцитозата на синаптичните везикули може да бъде блокирана в резултат на хиперполяризация на PreCM.

Вторият важен процес е развитието на биохимични реакции в постсинаптичната цитоплазма. Промяна в йонната проводимост на PostSM активира т.нар вторични пратеници (посредници): cAMP, cGMP, Ca 2+ -зависима протеин киназа, които от своя страна активират различни протеин кинази чрез тяхното фосфорилиране. Тези биохимични реакции могат да се "спуснат" дълбоко в цитоплазмата до ядрото на неврона, регулирайки процесите на протеинов синтез. По този начин нервната клетка може да отговори на входящо възбуждане не само като реши бъдещата си съдба (отговори на EPSP или IPSP, т.е. да провежда или не да провежда по-нататък), но и да промени броя на рецепторите или да синтезира рецепторен протеин с нови свойства по отношение на определен посредник. Следователно друго важно свойство на химическия синапс е, че поради биохимичните процеси на постсинаптичната цитоплазма клетката се подготвя (учи) за бъдещи взаимодействия.

В нервната система функционират различни синапси, които се различават по медиатори и рецептори. Името на синапсите се определя от медиатора или по-скоро от името на рецептора за конкретен медиатор. Затова ще разгледаме класификацията на основните медиатори и рецептори на нервната система (вижте също материала, разпространен на лекцията !!).

Вече отбелязахме, че ефектът от взаимодействието между медиатора и рецептора се определя от свойствата на рецептора. Следователно известните медиатори, с изключение на g-аминомаслената киселина, могат да изпълняват функциите както на възбуждащи, така и на инхибиторни медиатори.Следните групи медиатори се отличават с химична структура.

Ацетилхолин, широко разпространен в ЦНС, е медиатор в холинергичните синапси на автономната нервна система, както и в соматичните нервно-мускулни синапси (фиг. 5).

Ориз. 5. Молекула на ацетилхолин

известен два вида холинергични рецептори: никотин ( N-холинергични рецептори) и мускаринови ( М-холинергични рецептори). Името е дадено на вещества, които предизвикват ефект, подобен на ацетилхолина в тези синапси: N-холиномиметике никотин, А М-холиномиметик- токсин от мухоморка Amanita muscaria ( мускарин). Блокер (антихолинергичен) Н-холинергичен рецепторе d-тубокурарин(основният компонент на отровата кураре) и М-антихолинергичние токсинът на беладона Atropa belladonna - атропин. Интересното е, че свойствата на атропина са известни отдавна и е имало време, когато жените са използвали атропин от беладона, за да предизвикат разширяване на зениците (да направят очите тъмни и „красиви“).

Следните четири основни медиатора имат прилики в химичната структура, така че те са класифицирани в групата моноамини. Това серотонинили 5-хидрокситриптами (5-НТ), играе важна роля в механизмите на подсилване (хормон на радостта). Синтезира се от незаменимата за човека аминокиселина - триптофан (фиг. 6).

Ориз. 6. Молекула на серотонин (5-хидрокситриптамин)

Другите три невротрансмитера се синтезират от незаменимата аминокиселина фенилаланин и затова се наричат ​​заедно катехоламини- Това допамин (допамин), норепинефрин (норепинефрин) и епинефрин (епинефрин, фигура 7).

Ориз. 7. Катехоламини

Между аминокиселинимедиаторите са гама-аминомаслена киселина(g-AMA или GABA - известен като единственият инхибиторен невротрансмитер), глицин, глутаминова киселина, аспарагинова киселина.

Медиаторите включват пептиди. През 1931 г. Ойлер открива в екстракти от мозъка и червата вещество, което предизвиква свиване на гладката мускулатура на червата и разширяване на кръвоносните съдове. Този невротрансмитер е изолиран в чиста форма от хипоталамуса и е кръстен вещества P(от английски прах - прах, състои се от 11 аминокиселини). По-нататък беше установено, че субстанция Р играе важна роля в провеждането на болкови възбуди (името не трябваше да се променя, тъй като болката на английски е болка).

делта пептид на съняполучи името си за способността да предизвиква бавни ритми с висока амплитуда (делта ритми) в електроенцефалограмата.

В мозъка се синтезират редица протеинови медиатори с наркотична (опиатна) природа. Това са пентапептиди Мет-енкефалинИ Лев-енкефалин, и ендорфини. Това са най-важните блокери на болковите възбуди и медиатори на подсилване (радост и удоволствие). С други думи, нашият мозък е отлична фабрика за ендогенни лекарства. Основното нещо е да научите мозъка да ги произвежда. "Как?" - ти питаш. Просто е – ендогенните опиати се произвеждат, когато се наслаждаваме. Правете всичко с удоволствие, принудете вашата ендогенна фабрика да синтезира опиати! Естествено ни е дадена тази възможност от раждането - по-голямата част от невроните реагират на положително подсилване.

Изследванията през последните десетилетия направиха възможно откриването на друг много интересен медиатор - азотен оксид (NO).Оказа се, че NO не само играе важна роля в регулацията на тонуса на кръвоносните съдове (нитроглицеринът, който знаете, че е източник на NO и разширява коронарните съдове), но се синтезира и в невроните на ЦНС.

По принцип историята на медиаторите все още не е приключила, има редица вещества, които участват в регулацията на нервната възбуда. Просто фактът на техния синтез в невроните все още не е точно установен, те не са открити в синаптичните везикули и не са открити специфични рецептори за тях.

МИНИСТЕРСТВО НА ОБРАЗОВАНИЕТО И НАУКАТА НА РУСИЯ

Федерална държавна бюджетна образователна институция за висше професионално образование

"РУСКИ ДЪРЖАВЕН ХУМАНИТАРЕН УНИВЕРСИТЕТ"

ИНСТИТУТ ПО ИКОНОМИКА, УПРАВЛЕНИЕ И ПРАВО

ОТДЕЛ УПРАВЛЕНИЕ

Устройство и функция на синапса. Класификации на синапсите. Химически синапс, невротрансмитер

Финален тест по Психология на развитието

студент от 2-ра година дистанционна (задочна) форма на обучение

Кундиренко Екатерина Викторовна

Ръководител

Усенко Анна Борисовна

Кандидат на психологическите науки, доцент

Москва 2014 г

Правене. Физиология на неврона и неговата структура. Устройство и функции на синапса. химичен синапс. Изолация на медиатора. Химични медиатори и техните видове

Заключение

неврон медиатор на синапса

Въведение

Нервната система е отговорна за координираната дейност на различни органи и системи, както и за регулирането на функциите на тялото. Той също така свързва организма с външната среда, благодарение на което усещаме различни промени в околната среда и реагираме на тях. Основните функции на нервната система са получаването, съхранението и обработката на информация от външната и вътрешната среда, регулирането и координирането на дейността на всички органи и системи от органи.

При хората, както и при всички бозайници, нервната система включва три основни компонента: 1) нервни клетки (неврони); 2) глиални клетки, свързани с тях, по-специално невроглиални клетки, както и клетки, които образуват неврилема; 3) съединителна тъкан. Невроните осигуряват провеждането на нервните импулси; невроглията изпълнява поддържащи, защитни и трофични функции както в главния, така и в гръбначния мозък, а неврилемата, която се състои главно от специализирани, т.нар. Schwann клетки, участва в образуването на обвивките на периферните нервни влакна; съединителната тъкан поддържа и свързва различните части на нервната система.

Предаването на нервни импулси от един неврон към друг се осъществява с помощта на синапс. Синапс (synapse, от гръцки synapsys - връзка): специализирани междуклетъчни контакти, чрез които клетките на нервната система (невроните) предават сигнал (нервен импулс) една на друга или на неневронни клетки. Информацията под формата на потенциал за действие идва от първата клетка, наречена пресинаптична, към втората, наречена постсинаптична. По правило синапсът се разбира като химически синапс, в който сигналите се предават с помощта на невротрансмитери.

I. Физиология на неврона и неговата структура

Структурна и функционална единица на нервната система е нервната клетка - невронът.

Невроните са специализирани клетки, способни да приемат, обработват, кодират, предават и съхраняват информация, организират реакции на стимули, установяват контакти с други неврони и клетки на органи. Уникалните характеристики на неврона са способността да генерира електрически разряди и да предава информация с помощта на специализирани окончания - синапси.

Изпълнението на функциите на неврона се улеснява от синтеза в неговата аксоплазма на вещества-трансмитери - невротрансмитери (невротрансмитери): ацетилхолин, катехоламини и др. Размерите на невроните варират от 6 до 120 микрона.

Броят на невроните в човешкия мозък наближава 1011. На един неврон може да има до 10 000 синапса. Ако само тези елементи се считат за клетки за съхранение на информация, тогава можем да заключим, че нервната система може да съхранява 1019 единици. информация, т.е. способна да побере почти всички знания, натрупани от човечеството. Следователно схващането, че човешкият мозък помни всичко, което се случва в тялото и когато комуникира с околната среда, е съвсем основателно. Мозъкът обаче не може да извлече от паметта цялата информация, която се съхранява в него.

Някои типове нервна организация са характерни за различни мозъчни структури. Невроните, които организират една функция, образуват така наречените групи, популации, ансамбли, колони, ядра. В мозъчната кора, малкия мозък, невроните образуват слоеве от клетки. Всеки слой има своя специфична функция.

Клъстери от клетки образуват сивото вещество на мозъка. Между ядрата, групи от клетки и между отделни клетки преминават миелинизирани или немиелинизирани влакна: аксони и дендрити.

Едно нервно влакно от подлежащите структури на мозъка в кората се разклонява на неврони, заемащи обем от 0,1 mm3, тоест едно нервно влакно може да възбуди до 5000 неврона. В постнаталното развитие настъпват определени промени в плътността на невроните, техния обем и разклоняването на дендритите.

Структурата на неврона.

Функционално в неврона се разграничават следните части: възприемащият - дендрити, мембраната на сомата на неврона; интегративен - сома с аксонна могила; предаване - аксон могила с аксон.

Тялото на неврона (сома), в допълнение към информацията, изпълнява трофична функция по отношение на неговите процеси и техните синапси. Трансекцията на аксон или дендрит води до смъртта на процесите, разположени дистално от трансекцията, и следователно до смъртта на синапсите на тези процеси. Сома също така осигурява растежа на дендритите и аксоните.

Сомата на неврона е затворена в многослойна мембрана, която осигурява образуването и разпространението на електротоничния потенциал към хълма на аксона.

Невроните са в състояние да изпълняват своята информационна функция главно поради факта, че тяхната мембрана има специални свойства. Невронната мембрана е с дебелина 6 nm и се състои от два слоя липидни молекули, които с хидрофилните си краища са обърнати към водната фаза: единият слой молекули е обърнат навътре, другият - навън от клетката. Хидрофобните краища са обърнати един към друг – вътре в мембраната. Мембранните протеини са вградени в липидния двоен слой и изпълняват няколко функции: "помпащите" протеини осигуряват движението на йони и молекули срещу концентрационния градиент в клетката; протеини, вградени в каналите, осигуряват селективна пропускливост на мембраната; рецепторните протеини разпознават желаните молекули и ги фиксират върху мембраната; ензимите, разположени върху мембраната, улесняват протичането на химичните реакции на повърхността на неврона. В някои случаи един и същ протеин може да бъде едновременно рецептор, ензим и „помпа“.

Рибозомите са разположени, като правило, близо до ядрото и извършват протеинов синтез върху tRNA матрици. Рибозомите на невроните влизат в контакт с ендоплазмения ретикулум на ламеларния комплекс и образуват базофилно вещество.

Базофилно вещество (Nissl вещество, тигроидно вещество, тигроид) - тръбна структура, покрита с малки зърна, съдържа РНК и участва в синтеза на протеинови компоненти на клетката. Продължителното възбуждане на неврон води до изчезване на базофилното вещество в клетката, а оттам и до спиране на синтеза на специфичен протеин. При новородени невроните на предния лоб на кората на главния мозък нямат базофилно вещество. В същото време в структурите, които осигуряват жизненоважни рефлекси - гръбначния мозък, мозъчния ствол, невроните съдържат голямо количество базофилно вещество. Той се движи чрез аксоплазмен ток от сомата на клетката към аксона.

Ламеларният комплекс (апарат на Голджи) е органел на неврон, който обгражда ядрото под формата на мрежа. Ламеларният комплекс участва в синтеза на невросекреторни и други биологично активни съединения на клетката.

Лизозомите и техните ензими осигуряват хидролизата на редица вещества в неврона.

Пигментите на невроните - меланин и липофусцин се намират в невроните на substantia nigra на средния мозък, в ядрата на блуждаещия нерв и в клетките на симпатиковата система.

Митохондриите са органели, които осигуряват енергийните нужди на неврона. Те играят важна роля в клетъчното дишане. Повечето от тях са в най-активните части на неврона: хълма на аксона, в областта на синапсите. С активната дейност на неврона броят на митохондриите се увеличава.

Невротубулите проникват в сомата на неврона и участват в съхранението и предаването на информация.

Невронното ядро ​​е заобиколено от пореста двуслойна мембрана. Чрез порите се извършва обмен между нуклеоплазмата и цитоплазмата. Когато невронът се активира, ядрото увеличава своята повърхност поради издатини, което подобрява ядрено-плазмените отношения, които стимулират функциите на нервната клетка. Ядрото на неврона съдържа генетичния материал. Генетичният апарат осигурява диференциацията, крайната форма на клетката, както и типичните за тази клетка връзки. Друга съществена функция на ядрото е регулирането на протеиновия синтез на невроните през целия му живот.

Ядрото съдържа голямо количество РНК, покрито с тънък слой ДНК.

Съществува определена връзка между развитието на ядрото и базофилното вещество в онтогенезата и формирането на първични поведенчески реакции при хората. Това се дължи на факта, че активността на невроните, установяването на контакти с други неврони зависи от натрупването на базофилни вещества в тях.

Дендритите са основното възприемащо поле на неврона. Мембраната на дендрита и синаптичната част на клетъчното тяло е в състояние да реагира на медиатори, освободени от окончанията на аксона, чрез промяна на електрическия потенциал.

Обикновено един неврон има няколко разклонени дендрита. Необходимостта от такова разклоняване се дължи на факта, че невронът като информационна структура трябва да има голям брой входове. Информацията идва до него от други неврони чрез специализирани контакти, така наречените шипове.

"Шипове" имат сложна структура и осигуряват възприемането на сигналите от неврона. Колкото по-сложна е функцията на нервната система, толкова повече различни анализатори изпращат информация към дадена структура, толкова повече са "бодлите" по дендритите на невроните. Максималният им брой се съдържа в пирамидните неврони на моторната кора на мозъчната кора и достига няколко хиляди. Те заемат до 43% от повърхността на сома мембраната и дендритите. Благодарение на "шиповете" възприемащата повърхност на неврона се увеличава значително и може да достигне, например, в клетките на Пуркиние 250 000 микрона.

Спомнете си, че моторните пирамидални неврони получават информация от почти всички сензорни системи, редица подкорови образувания и от асоциативните системи на мозъка. Ако даден гръбнак или група от шипове спре да получава информация за дълго време, тогава тези шипове изчезват.

Аксонът е израстък на цитоплазмата, адаптиран да пренася информация, събрана от дендрити, обработена в неврона и предадена на аксона през хълма на аксона - изходната точка на аксона от неврона. Аксонът на тази клетка има постоянен диаметър, в повечето случаи е облечен в миелинова обвивка, образувана от глия. Аксонът има разклонени окончания. В окончанията има митохондрии и секреторни образувания.

Видове неврони.

Структурата на невроните до голяма степен съответства на тяхната функционална цел. По структура невроните се делят на три вида: еднополюсни, биполюсни и мултиполярни.

Истинските униполярни неврони се намират само в мезенцефалното ядро ​​на тригеминалния нерв. Тези неврони осигуряват проприоцептивна чувствителност на дъвкателните мускули.

Други еднополярни неврони се наричат ​​псевдо-униполярни, всъщност те имат два процеса (единият идва от периферията от рецепторите, другият отива към структурите на централната нервна система). И двата процеса се сливат близо до тялото на клетката в един процес. Всички тези клетки са разположени в сензорни възли: спинален, тригеминален и др. Те осигуряват възприемането на болка, температура, тактилна, проприоцептивна, бароцептивна, вибрационна сигнализация.

Биполярните неврони имат един аксон и един дендрит. Невроните от този тип се намират главно в периферните части на зрителната, слуховата и обонятелната система. Биполярните неврони са свързани с рецептор чрез дендрит и чрез аксон с неврон от следващото ниво на организация на съответната сензорна система.

Мултиполярните неврони имат няколко дендрита и един аксон. В момента има до 60 различни варианта на структурата на мултиполярните неврони, но всички те представляват разновидности на вретеновидни, звездовидни, кошничковидни и пирамидални клетки.

Метаболизъм в неврона.

Необходимите хранителни вещества и соли се доставят на нервната клетка под формата на водни разтвори. Метаболитните продукти също се отстраняват от неврона под формата на водни разтвори.

Протеините на невроните служат за пластични и информационни цели. Ядрото на неврона съдържа ДНК, докато РНК преобладава в цитоплазмата. РНК е концентрирана главно в базофилното вещество. Интензивността на протеиновия метаболизъм в ядрото е по-висока, отколкото в цитоплазмата. Скоростта на обновяване на протеините във филогенетично по-новите структури на нервната система е по-висока, отколкото в по-старите. Най-високата скорост на протеинов метаболизъм в сивото вещество на мозъчната кора. По-малко - в малкия мозък, най-малкият - в гръбначния мозък.

Невронните липиди служат като енергиен и пластичен материал. Наличието на липиди в миелиновата обвивка причинява тяхното високо електрическо съпротивление, достигащо 1000 Ohm/cm2 повърхност в някои неврони. Обмяната на липиди в нервната клетка е бавна; възбуждането на неврона води до намаляване на количеството липиди. Обикновено след продължителна умствена работа, с умора, количеството на фосфолипидите в клетката намалява.

Въглехидратите на невроните са основният източник на енергия за тях. Глюкозата, влизайки в нервната клетка, се превръща в гликоген, който, ако е необходимо, под въздействието на ензимите на самата клетка отново се превръща в глюкоза. Поради факта, че запасите от гликоген по време на работата на неврона не осигуряват напълно енергийния му разход, източникът на енергия за нервната клетка е кръвната глюкоза.

Глюкозата се разгражда в неврона аеробно и анаеробно. Разцепването е предимно аеробно, което обяснява високата чувствителност на нервните клетки към липса на кислород. Увеличаването на адреналина в кръвта, енергичната активност на тялото водят до увеличаване на консумацията на въглехидрати. При анестезия се намалява приема на въглехидрати.

Нервната тъкан съдържа соли на калий, натрий, калций, магнезий и др. Сред катионите преобладават K+, Na+, Mg2+, Ca2+; от аниони - Cl-, HCO3-. Освен това в неврона има различни микроелементи (например мед и манган). Благодарение на високата си биологична активност те активират ензимите. Броят на микроелементите в неврона зависи от неговото функционално състояние. Така че, при рефлексно или кофеиново възбуждане, съдържанието на мед и манган в неврона рязко намалява.

Обменът на енергия в неврона в покой и възбуда е различен. Това се доказва от стойността на респираторния коефициент в клетката. В покой е 0,8, а при възбуда е 1,0. При възбуда консумацията на кислород се увеличава със 100%. След възбуждане количеството нуклеинови киселини в цитоплазмата на невроните понякога намалява 5 пъти.

Собствените енергийни процеси на неврона (неговата сома) са тясно свързани с трофичните влияния на невроните, което засяга предимно аксоните и дендритите. В същото време нервните окончания на аксоните имат трофични ефекти върху мускулите или клетките на други органи. По този начин нарушението на мускулната инервация води до нейната атрофия, повишено разграждане на протеини и смърт на мускулните влакна.

Класификация на невроните.

Съществува класификация на невроните, която отчита химическата структура на веществата, отделяни в краищата на техните аксони: холинергични, пептидергични, норепинефринови, допаминергични, серотонинергични и др.

По чувствителност към действието на стимулите невроните се делят на моно-, би-, полисензорни.

моносензорни неврони. Те се намират по-често в първичните проекционни зони на кората и реагират само на сигналите на своята сетивност. Например, значителна част от невроните в първичната зона на зрителната кора реагират само на светлинно дразнене на ретината.

Моносензорните неврони са функционално подразделени според тяхната чувствителност към различни качества на единичен стимул. Така отделни неврони в слуховата зона на мозъчната кора могат да реагират на представянето на тон от 1000 Hz и да не реагират на тонове с различна честота. Наричат ​​се мономодални. Невроните, които реагират на два различни тона, се наричат ​​бимодални, на три или повече - полимодални.

бисензорни неврони. Те са по-често разположени във вторичните зони на кората на всеки анализатор и могат да реагират на сигнали както на собствените си, така и на други сензори. Например, невроните във вторичната зона на зрителния кортекс реагират на зрителни и слухови стимули.

полисензорни неврони. Най-често това са неврони на асоциативните зони на мозъка; способни са да реагират на дразнене на слуховата, зрителната, кожната и други възприемчиви системи.

Нервните клетки на различни части на нервната система могат да бъдат активни извън въздействието - фоново или фоново-активно (фиг. 2.16). Други неврони проявяват импулсна активност само в отговор на някакъв вид стимулация.

Фоново активните неврони се делят на инхибиторни - забавящи честотата на изхвърлянията и възбуждащи - увеличаващи честотата на изхвърлянията в отговор на някакъв вид дразнене. Фоново активните неврони могат да генерират импулси непрекъснато с известно забавяне или увеличаване на честотата на разрядите - това е първият тип активност - непрекъснато аритмична. Такива неврони осигуряват тонуса на нервните центрове. Фоново активните неврони са от голямо значение за поддържане на нивото на възбуда на кората и други мозъчни структури. Броят на фоново активните неврони се увеличава в будно състояние.

Невроните от втория тип издават група импулси с кратък междуимпулсен интервал, след което настъпва период на мълчание и отново се появява група или пакет от импулси. Този вид дейност се нарича спукване. Стойността на експлозивния тип активност се състои в създаването на условия за провеждане на сигнали с намаляване на функционалността на проводимите или възприемащите структури на мозъка. Междуимпулсните интервали в един пакет са приблизително 1-3 ms, между импулсите този интервал е 15-120 ms.

Третата форма на фонова дейност е груповата дейност. Груповият тип активност се характеризира с апериодична поява на група импулси във фонов режим (междуимпулсните интервали варират от 3 до 30 ms), последвани от период на мълчание.

Функционално невроните също могат да бъдат разделени на три вида: аферентни, интерневрони (интеркаларни), еферентни. Първите изпълняват функцията за приемане и предаване на информация към основните структури на ЦНС, вторите - осигуряват взаимодействие между невроните на ЦНС, третите - предават информация към подлежащите структури на ЦНС, към нервните възли, разположени извън ЦНС, и към органите на тялото.

Функциите на аферентните неврони са тясно свързани с функциите на рецепторите.

Устройство и функции на синапса

Синапсите се наричат ​​контакти, които установяват невроните като независими образувания. Синапсът е сложна структура и се състои от пресинаптичната част (краят на аксона, който предава сигнала), синаптичната цепнатина и постсинаптичната част (структурата на възприемащата клетка).

Класификация на синапсите. Синапсите се класифицират по местоположение, характер на действие, метод на предаване на сигнала.

По местоположение се разграничават нервно-мускулни синапси и невро-невронни синапси, като последните от своя страна се разделят на аксо-соматични, аксо-аксонални, аксодендритни, дендро-соматични.

По естеството на действието върху възприемащата структура синапсите могат да бъдат възбуждащи и инхибиращи.

Според метода на предаване на сигнала синапсите се делят на електрически, химични, смесени.

Естеството на взаимодействието на невроните. Определя се от метода на това взаимодействие: далечно, съседно, контактно.

Дистанционното взаимодействие може да бъде осигурено от два неврона, разположени в различни структури на тялото. Например, в клетките на редица мозъчни структури се образуват неврохормони, невропептиди, които са способни да влияят хуморално върху невроните в други отдели.

Съседното взаимодействие на невроните се осъществява в случаите, когато мембраните на невроните са разделени само от междуклетъчното пространство. Обикновено такова взаимодействие възниква там, където няма глиални клетки между мембраните на невроните. Такова съседство е характерно за аксоните на обонятелния нерв, паралелните влакна на малкия мозък и др. Смята се, че съседното взаимодействие осигурява участието на съседни неврони в изпълнението на една функция. Това се случва, по-специално, защото метаболитите, продуктите на невронната активност, влизащи в междуклетъчното пространство, засягат съседните неврони. Съседното взаимодействие може в някои случаи да осигури предаването на електрическа информация от неврон на неврон.

Контактното взаимодействие се дължи на специфични контакти на невронни мембрани, които образуват така наречените електрически и химични синапси.

електрически синапси. Морфологично те представляват сливане или конвергенция на мембранни участъци. В последния случай синаптичната цепнатина не е непрекъсната, а е прекъсната от пълни контактни мостове. Тези мостове образуват повтаряща се клетъчна структура на синапса, а клетките са ограничени от зони на съседни мембрани, разстоянието между които в синапсите на бозайниците е 0,15-0,20 nm. Местата на сливане на мембраните съдържат канали, през които клетките могат да обменят определени продукти. В допълнение към описаните клетъчни синапси, други се отличават сред електрическите синапси - под формата на непрекъсната празнина; площта на всеки от тях достига 1000 микрона, като например между невроните на цилиарния ганглий.

Електрическите синапси имат еднопосочно провеждане на възбуждане. Това е лесно да се докаже при регистриране на електрическия потенциал в синапса: когато се стимулират аферентните пътища, синапсната мембрана се деполяризира, а когато се стимулират еферентните влакна, тя хиперполяризира. Оказа се, че синапсите на неврони с еднаква функция имат двупосочна проводимост на възбуждане (например синапси между две чувствителни клетки), а синапсите между неврони с различни функции (сензорни и двигателни) имат еднопосочна проводимост. Функциите на електрическите синапси са предимно да осигурят спешни реакции на тялото. Това, очевидно, обяснява тяхното местоположение в животните в структури, които осигуряват реакцията на полет, бягство от опасност и т.н.

Електрическият синапс е относително неуморим и устойчив на промени във външната и вътрешната среда. Очевидно тези качества, заедно със скоростта, осигуряват висока надеждност на работата му.

химически синапси. В структурно отношение те са представени от пресинаптичната част, синаптичната цепнатина и постсинаптичната част. Пресинаптичната част на химичния синапс се образува от разширяването на аксона по протежение на неговия ход или край. В пресинаптичната част има агранулирани и грануларни везикули (фиг. 1). Мехурчетата (квантите) съдържат медиатор. В пресинаптичното разширение има митохондрии, които осигуряват синтеза на медиатора, гликогенови гранули и др. При многократно стимулиране на пресинаптичния край запасите на медиатора в синаптичните везикули се изчерпват. Смята се, че малките гранулирани везикули съдържат норепинефрин, големи - други катехоламини. Агранулираните везикули съдържат ацетилхолин. Медиаторите на възбуждане могат да бъдат и производни на глутаминовата и аспарагиновата киселина.

Ориз. 1. Схема на процеса на предаване на нервен сигнал в химичен синапс.

химичен синапс

Същността на механизма на предаване на електрически импулс от една нервна клетка към друга чрез химичен синапс е следната. Електрически сигнал, преминаващ през процеса на неврон на една клетка, идва в пресинаптичната област и кара определено химично съединение, медиатор или медиатор, да излезе от него в синаптичната цепнатина. Медиаторът, дифундирайки през синаптичната цепка, достига постсинаптичната област и се свързва химически с молекула, разположена там, наречена рецептор. В резултат на това свързване в постсинаптичната зона се стартират редица физикохимични трансформации, в резултат на което в нейната област възниква импулс на електрически ток, който се разпространява по-нататък към втората клетка.

Пресинапсната зона се характеризира с няколко важни морфологични образувания, които играят основна роля в нейната работа. В тази област има специфични гранули - везикули - съдържащи едно или друго химично съединение, най-общо наречено медиатор. Този термин има чисто функционално значение, както например терминът хормон. Едно и също вещество може да се припише или на медиатори, или на хормони. Например, норепинефринът трябва да се нарича невротрансмитер, ако се освобождава от везикулите на пресинапса; ако норепинефринът се секретира в кръвта от надбъбречните жлези, тогава в този случай той се нарича хормон.

В допълнение, в зоната на пресинапса има митохондрии, съдържащи калциеви йони, и специфични мембранни структури - йонни канали. Активирането на пресинапса започва в момента, в който в тази област пристигне електрически импулс от клетката. Този импулс води до факта, че голямо количество калций навлиза в пресинапса през йонни канали. Освен това, в отговор на електрически импулс, калциевите йони напускат митохондриите. И двата процеса водят до повишаване на концентрацията на калций в пресинапса. Появата на излишък от калций води до свързване на мембраната на пресинапса с мембраната на везикулите и последните започват да се изтеглят до пресинаптичната мембрана, като в крайна сметка изхвърлят съдържанието си в синаптичната цепнатина.

Основната структура на постсинаптичната област е мембраната на зоната на втората клетка в контакт с пресинапса. Тази мембрана съдържа генетично определена макромолекула, рецептора, който селективно се свързва с медиатора. Тази молекула съдържа две области. Първото място е отговорно за разпознаването на "своя" медиатор, второто място е отговорно за физикохимичните промени в мембраната, водещи до появата на електрически потенциал.

Включването на работата на постсинапса започва в момента, в който медиаторната молекула пристигне в тази област. Центърът за разпознаване „разпознава“ своята молекула и се свързва с нея чрез определен тип химична връзка, която може да се визуализира като взаимодействие на ключалка с нейния ключ. Това взаимодействие включва работата на втория участък на молекулата и неговата работа води до появата на електрически импулс.

Характеристиките на предаването на сигнала през химическия синапс се определят от характеристиките на неговата структура. Първо, електрически сигнал от една клетка се предава на друга с помощта на химичен медиатор - медиатор. На второ място, електрическият сигнал се предава само в една посока, която се определя от структурните особености на синапса. На трето място, има леко забавяне в провеждането на сигнала, времето на което се определя от времето на разпространение на предавателя през синаптичната цепнатина. Четвърто, провеждането през химичен синапс може да бъде блокирано по различни начини.

Работата на химическия синапс се регулира както на нивото на пресинапса, така и на нивото на постсинапса. При стандартния режим на работа невротрансмитерът се изхвърля от пресинапса, след като там пристигне електрически сигнал, който се свързва с постсинапсния рецептор и предизвиква появата на нов електрически сигнал. Преди нов сигнал да влезе в пресинапса, количеството невротрансмитер има време да се възстанови. Ако обаче сигналите от нервната клетка преминават твърде често или за дълго време, количеството невротрансмитер там се изчерпва и синапсът спира да работи.

В същото време синапсът може да бъде „обучен“ да предава много чести сигнали за дълго време. Този механизъм е изключително важен за разбирането на механизмите на паметта. Доказано е, че освен веществото, което играе ролята на медиатор, везикулите съдържат и други вещества от протеинова природа, а специфичните рецептори, които ги разпознават, са разположени върху мембраната на пресинапса и постсинапса. Тези рецептори за пептиди се различават фундаментално от рецепторите за медиатори по това, че взаимодействието с тях не предизвиква появата на потенциали, а предизвиква биохимични синтетични реакции.

Така, след като импулсът пристигне в пресинапса, заедно с медиаторите се освобождават и регулаторни пептиди. Някои от тях взаимодействат с пептидните рецептори на пресинаптичната мембрана и това взаимодействие включва механизма на синтез на медиатор. Следователно, колкото по-често се освобождават медиаторът и регулаторните пептиди, толкова по-интензивен ще бъде синтезът на медиатора. Друга част от регулаторните пептиди заедно с медиатора достигат до постсинапса. Медиаторът се свързва със своя рецептор, а регулаторните пептиди с техния и това последно взаимодействие задейства синтеза на рецепторни молекули за медиатора. В резултат на такъв процес рецепторното поле, чувствително към медиатора, се увеличава, така че всички молекули на медиатора без следа се свързват с техните рецепторни молекули. Като цяло този процес води до така нареченото улесняване на проводимостта през химическия синапс.

Изолация на медиатора

Факторът, който изпълнява медиаторната функция, се произвежда в тялото на неврона, а оттам се транспортира до края на аксона. Медиаторът, съдържащ се в пресинаптичните окончания, трябва да бъде освободен в синоптичната цепнатина, за да действа върху рецепторите на постсинаптичната мембрана, осигурявайки транссинаптична сигнализация. Вещества като ацетилхолин, катехоламинова група, серотонин, невропиптиди и много други могат да действат като медиатор, техните общи свойства ще бъдат описани по-долу.

Дори преди много от съществените характеристики на процеса на освобождаване на невротрансмитери да бъдат изяснени, беше установено, че пресинаптичните окончания могат да променят състоянията на спонтанна секреторна активност. Постоянно секретираните малки части от медиатора предизвикват така наречените спонтанни, миниатюрни постсинаптични потенциали в постсинаптичната клетка. Това е установено през 1950 г. от английските учени Фет и Кац, които, изучавайки работата на нервно-мускулния синапс на жаба, установяват, че без никакво въздействие върху нерва в мускула в областта на постсинаптичната мембрана, малки потенциалните флуктуации възникват сами на произволни интервали с амплитуда приблизително 0,5 mV.

Откриването на освобождаването на невротрансмитер, което не е свързано с пристигането на нервен импулс, помогна да се установи квантовата природа на неговото освобождаване, т.е. оказа се, че в химическия синапс медиаторът се освобождава в покой, но от време на време и на малки порции. Дискретността се изразява в това, че медиаторът напуска края не дифузно, не под формата на отделни молекули, а под формата на мултимолекулни части (или кванти), всяка от които съдържа няколко.

Това се случва по следния начин: в аксоплазмата на невронните окончания в непосредствена близост до пресинаптичната мембрана, когато се гледат под електронен микроскоп, са открити много везикули или везикули, всяка от които съдържа един предавателен квант. Токовете на действие, причинени от пресинаптичните импулси, нямат забележим ефект върху постсинаптичната мембрана, но водят до разрушаване на обвивката на везикулите с медиатора. Този процес (екзоцитоза) се състои в това, че везикулата, приближила се до вътрешната повърхност на мембраната на пресинаптичния терминал в присъствието на калций (Ca2+), се слива с пресинаптичната мембрана, в резултат на което везикулата се изпразва в синоптичната цепнатина. След разрушаването на везикула, мембраната около него се включва в мембраната на пресинаптичния край, увеличавайки повърхността му. Впоследствие, в резултат на процеса на ендомитоза, малки участъци от пресинаптичната мембрана се издуват навътре, образувайки отново везикули, които впоследствие отново могат да включат медиатора и да влязат в цикъл на неговото освобождаване.

V. Химични медиатори и техните видове

В централната нервна система функцията на медиатор се изпълнява от голяма група разнородни химикали. Списъкът на новооткритите химически медиатори непрекъснато нараства. По последни данни те са около 30. Бих искал също да отбележа, че според принципа на Дейл всеки неврон във всичките си синоптични окончания отделя един и същ медиатор. Въз основа на този принцип е обичайно невроните да се обозначават според вида на медиатора, който техните окончания излъчват. Така например невроните, които освобождават ацетилхолин, се наричат ​​холинергични, серотонин - серотонинергични. Този принцип може да се използва за обозначаване на различни химически синапси. Помислете за някои от най-известните химически медиатори:

Ацетилхолин. Един от първите открити невротрансмитери (известен също като „субстанцията на блуждаещия нерв“ поради ефекта си върху сърцето).

Характеристика на ацетилхолина като медиатор е бързото му разрушаване след освобождаване от пресинаптичните окончания с помощта на ензима ацетилхолинестераза. Ацетилхолинът действа като медиатор в синапсите, образувани от повтарящите се колатерали на аксоните на моторните неврони на гръбначния мозък върху интеркаларните клетки на Renshaw, които от своя страна, с помощта на друг медиатор, имат инхибиторен ефект върху моторните неврони.

Холинергичните неврони също са неврони на гръбначния мозък, инервиращи хромафинови клетки и преганглионарни неврони, инервиращи нервни клетки на интрамурални и екстрамурални ганглии. Смята се, че холинергичните неврони присъстват в ретикуларната формация на средния мозък, малкия мозък, базалните ганглии и кората.

Катехоламини. Това са три химично свързани вещества. Те включват: допамин, норепинефрин и адреналин, които са производни на тирозин и изпълняват медиаторна функция не само в периферните, но и в централните синапси. Допаминергичните неврони се намират при бозайници главно в междинния мозък. Допаминът играе особено важна роля в стриатума, където се намират особено големи количества от този медиатор. В допълнение, допаминергичните неврони присъстват в хипоталамуса. Норадренергичните неврони също се намират в средния мозък, моста и продълговатия мозък. Аксоните на норадренергичните неврони образуват възходящи пътища, водещи към хипоталамуса, таламуса, лимбичната кора и малкия мозък. Низходящите влакна на норадренергичните неврони инервират нервните клетки на гръбначния мозък.

Катехоламините имат както възбуждащ, така и инхибиторен ефект върху невроните на ЦНС.

Серотонин. Подобно на катехоламините, той принадлежи към групата на моноамините, т.е. синтезира се от аминокиселината триптофан. При бозайниците серотонинергичните неврони са разположени главно в мозъчния ствол. Те са част от дорзалния и медиалния шев, ядрата на продълговатия мозък, моста и средния мозък. Серотонинергичните неврони разширяват влиянието си върху неокортекса, хипокампуса, глобус палидус, амигдалата, хипоталамуса, стволовите структури, кората на малкия мозък и гръбначния мозък. Серотонинът играе важна роля в контрола надолу по веригата на дейността на гръбначния мозък и в хипоталамичния контрол на телесната температура. На свой ред нарушенията на метаболизма на серотонина, които възникват под действието на редица фармакологични лекарства, могат да причинят халюцинации. Нарушение на функциите на серотонинергичните синапси се наблюдава при шизофрения и други психични разстройства. Серотонинът може да предизвика възбуждащи и инхибиращи ефекти в зависимост от свойствата на постсинаптичните мембранни рецептори.

неутрални аминокиселини. Това са двете основни дикарбоксилни киселини L-глутамат и L-аспартат, които се намират в големи количества в централната нервна система и могат да действат като медиатори. L-глутаминова киселина е съставна част на много протеини и пептиди. Той не преминава добре през кръвно-мозъчната бариера и следователно не навлиза в мозъка от кръвта, като се образува главно от глюкоза в самата нервна тъкан. В ЦНС на бозайниците глутаматът се намира във високи концентрации. Смята се, че неговата функция е свързана главно със синоптичното предаване на възбуждането.

Полипептиди. През последните години беше показано, че някои полипептиди могат да изпълняват функцията на медиатор в синапсите на ЦНС. Тези полипептиди включват субстанции-P, хипоталамични неврохормони, енкефалини и т.н. Субстанция-P се отнася до група от агенти, извлечени първо от червата. Тези полипептиди се намират в много части на ЦНС. Тяхната концентрация е особено висока в областта на черната материя. Наличието на вещество-P в задните корени на гръбначния мозък предполага, че то може да служи като медиатор в синапсите, образувани от централните аксонни окончания на някои първични аферентни неврони. Субстанция-Р има вълнуващ ефект върху определени неврони на гръбначния мозък. Ролята на медиатора на други невропептиди е още по-малко ясна.

Заключение

Съвременното разбиране за структурата и функцията на ЦНС се основава на невронната теория, която е частен случай на клетъчната теория. Въпреки това, ако клетъчната теория е формулирана още през първата половина на 19 век, тогава невронната теория, която разглежда мозъка като резултат от функционалното свързване на отделни клетъчни елементи - неврони, е призната едва в началото на 19 век. настоящ век. Важна роля в признаването на невралната теория изиграха изследванията на испанския неврохистолог Р. Кахал и английския физиолог С. Шерингтън. Окончателното доказателство за пълната структурна изолация на нервните клетки беше получено с помощта на електронен микроскоп, чиято висока разделителна способност позволи да се установи, че всяка нервна клетка е заобиколена от гранична мембрана по цялата си дължина и че има свободни пространства между мембраните на различни неврони. Нашата нервна система е изградена от два вида клетки – нервни и глиални. Освен това броят на глиалните клетки е 8-9 пъти по-голям от броя на нервните клетки. Броят на нервните елементи, тъй като при примитивните организми е много ограничен, в процеса на еволюционното развитие на нервната система достига много милиарди при приматите и хората. В същото време броят на синаптичните контакти между невроните се доближава до астрономическа цифра. Сложността на организацията на ЦНС се проявява и във факта, че структурата и функциите на невроните в различните части на мозъка се различават значително. Въпреки това, необходимо условие за анализ на мозъчната дейност е идентифицирането на основните принципи, които са в основата на функционирането на невроните и синапсите. В крайна сметка именно тези връзки на невроните осигуряват цялото разнообразие от процеси, свързани с предаването и обработката на информация.

Човек може само да си представи какво ще се случи, ако този сложен процес на обмен се провали ... какво ще се случи с нас. Така че можем да говорим за всяка структура на тялото, тя може да не е основната, но без нея дейността на целия организъм няма да бъде напълно правилна и пълноценна. Няма значение колко са часовете. Ако един, дори най-малък детайл в механизма липсва, часовникът вече няма да работи абсолютно точно. И скоро часовникът ще се счупи. По същия начин нашето тяло, в случай на нарушение на една от системите, постепенно води до отказ на целия организъм и в резултат на това до смъртта на самия организъм. Така че в наш интерес е да наблюдаваме състоянието на тялото си и да не допускаме онези грешки, които могат да доведат до сериозни последствия за нас.

Списък на източниците и литературата

1. Батуев А. С. Физиология на висшата нервна дейност и сетивните системи: учебник / А. С. Батуев. - Санкт Петербург. : Петър, 2009. - 317 с.

Данилова Н. Н. Психофизиология: Учебник / Н. Н. Данилова. - М. : ASPECT PRESS, 2000. - 373s.

Данилова Н. Н. Физиология на висшата нервна дейност: учебник / Н. Н. Данилова, А. Л. Крилова. - М.: Учебна литература, 1997. - 428 с.

Караулова Л. К. Физиология: учебник / Л. К. Караулова, Н. А. Красноперова, М. М. Расулов. - М. : Академия, 2009. - 384 с.

Каталимов, Л. Л. Физиология на неврона: учебник / Л. Л. Каталимов, О. С. Сотников; Мин. хората. образование на РСФСР, Уляновск. състояние пед. в-т. - Уляновск: B. i., 1991. - 95 с.

Семенов, Е. В. Физиология и анатомия: учебник / Е. В. Семенов. - М. : Джангар, 2005. - 480 с.

Смирнов, В. М. Физиология на централната нервна система: учебник / В. М. Смирнов, В. Н. Яковлев. - М.: Академия, 2002. - 352 с.

Смирнов В. М. Човешка физиология: учебник / В. М. Смирнова. - М.: Медицина, 2002. - 608s.

Россолимо Т. Е. Физиология на висшата нервна дейност: четец: учебник / Т. Е. Россолимо, И. А. Москвина - Тарханова, Л. Б. Рибалов. - М.; Воронеж: MPSI: МОДЕК, 2007. - 336 с.

Обучение

Нуждаете се от помощ при изучаването на тема?

Нашите експерти ще съветват или предоставят услуги за обучение по теми, които ви интересуват.
Подайте заявлениепосочване на темата точно сега, за да разберете за възможността за получаване на консултация.

Какво е синапс? Синапсът е специална структура, която осигурява предаване на сигнал от влакната на нервната клетка към друга клетка или влакно от контактна клетка. Какво е необходимо, за да имаме 2 нервни клетки? В този случай синапсът е представен в 3 функционални области (пресинаптичен фрагмент, синаптична цепнатина и постсинаптичен фрагмент) на нервните клетки и се намира в областта, където клетката контактува с мускулите и жлезите на човешкото тяло.

Системата от невронни синапси се осъществява според тяхната локализация, тип активност и метод на преминаване на наличните сигнални данни. По отношение на локализацията се разграничават синапсите: невроневронен, нервно-мускулен. Невроневронни до аксосоматични, дендросоматични, аксодендритни, аксоаксонални.

Според вида на дейността за възприятие обикновено се разграничават синапсите: възбуждащи и не по-малко важни инхибиторни. По отношение на начина на преминаване на информационния сигнал те се класифицират на:

1. Електрически тип.
2. химичен тип.
3. Смесен тип.

Етиология на невронния контакт сведен до вида на това докинг, които могат да бъдат дистанционни, контактни, а също и гранични. Връзката на далечното свойство се осъществява с помощта на 2 неврона, разположени в много части на тялото.

И така, в тъканите на човешкия мозък се генерират неврохормони и невропептидни вещества, които засягат невроните, намиращи се в тялото на различно място. Контактната връзка се свежда до специални стави на мембранни филми на типични неврони, които изграждат синапсите на химическото направление, както и компонентите на електрическото свойство.

Съседната (гранична) работа на невроните се извършва по време, през което филмите-мембрани на невроните са блокирани само от синаптичната цепнатина. Като правило, такова сливане се наблюдава, ако между 2 специални мембранни филми няма глиална тъкан. Това съседство е характерно за паралелни влакна на малкия мозък, аксони на специален нерв за обонятелни цели и т.н.

Има мнение, че съседен контакт провокира работата на съседни неврони в продукта на обща функция. Това се дължи на факта, че метаболитите, плодовете на действието на човешки неврон, проникващи в кухината, разположена между клетките, засягат близките активни неврони. Освен това граничната връзка често може да предава електрически данни от 1 работещ неврон до 2 участници в процеса.

Синапси на електрическо и химическо направление

Действието на сливането на филм-мембрана се счита за електрически синапси. При условия, при които необходимата синаптична цепнатина е прекъсната с интервали от септи на монолитна връзка. Тези прегради образуват редуваща се структура на синапсните отделения, докато отделенията са разделени от фрагменти от приблизителни мембрани, разликата между които в синапсите на обичайния склад е 0,15 - 0,20 nm при представители на бозайници. На кръстовището на филмовите мембрани има начини, по които се извършва обмяната на част от плода.

В допълнение към отделните видове синапси, има необходимите електрически типични синапси под формата на единична синаптична цепнатина, чийто общ периметър се простира до 1000 микрона. По този начин е представен подобен синаптичен феномен в невроните на цилиарния ганглий.

Електрическите синапси са способни да провеждат висококачествено възбуждане едностранно. Този факт се отбелязва при фиксиране на електрическия резерв на синаптичния компонент. Например, в момента на докосване на аферентните тубули, синаптичната филмова мембрана се деполяризира, когато с докосването на еферентните частици на влакната се хиперполяризира. Смята се, че синапсите на действащи неврони с общи отговорности могат да извършат необходимото възбуждане (между 2 преминаващи области) и в двете посоки.

Напротив, синапсите на невроните представят различен списък от действия (моторни и сензорни) извършват акта на възбуждане едностранно. Основната работа на синаптичните компоненти се определя от производството на незабавни реакции на тялото. Електрическият синапс е подложен на незначителна степен на умора, има значителен процент устойчивост на вътрешни и външни фактори.

Химическите синапси имат вид на пресинаптичен сегмент, функционална синаптична цепнатина с фрагмент от постсинаптичния компонент. Пресинаптичният фрагмент се образува чрез увеличаване на размера на аксона вътре в собствения му тубул или към неговото завършване. Този фрагмент съдържа гранулирани, както и грануларни специални торбички, съдържащи невротрансмитера.

Пресинаптичното увеличение наблюдава локализирането на активни митохондрии, генериращи частици вещество-гликоген, както и необходим изход на посредникаи други. В условията на чест контакт с пресинаптичното поле се губи медиаторният резерв в съществуващите торбички.

Има мнение, че малките гранулирани везикули имат вещество като норепинефрин, а големите - катехоламини. Освен това ацетилхонинът се намира в агрануларни кухини (везикули). В допълнение, медиаторите на повишено възбуждане са вещества, образувани според вида на произведената аспарагинова или не по-малко важна киселина глутамин.

Активните синапсни контакти често се намират между:

• Дендрит и аксон.
• Сома и аксон.
• Дендрити.
• аксони.
• клетъчна сома и дендрити.

Влияние на развития медиаторпо отношение на настоящата постсинаптична филмова мембрана се дължи на прекомерното проникване на нейните натриеви частици. Генерирането на мощни излияния на натриеви частици от работната синаптична цепнатина през постсинаптичната филмова мембрана формира нейната деполяризация, образувайки възбуждането на постсинаптичния резерв. Транзитът на химическата посока на синапсните данни се характеризира със синаптично спиране на възбуждане във време, равно на 0,5 ms с развитието на постсинаптичен резерв, като реакция на пресинаптичния поток.

Тази възможност в момента на възбуждане се проявява в деполяризацията на постсинаптичната филм-мембрана, а в момента на спиране в нейната хиперполяризация. Поради това, което има спряно постсинаптичен резерв. Като правило, по време на силно възбуждане се повишава нивото на пропускливост на постсинаптичната филмова мембрана.

Необходимото възбудително свойство се фиксира вътре в невроните, ако норепинефринът, веществото допамин, ацетилхолинът, важният серотонин, веществото Р и глутаминовата киселина работят в типичните синапси.

Задържащият потенциал се формира по време на въздействието върху синапсите от гама-аминомаслена киселина и глицин.

Психическо представяне на децата

Работоспособността на човек пряко определя неговата възраст, когато всички стойности се увеличават едновременно с развитието и физическото израстване на децата.

Точността и скоростта на умствените действия с възрастта се извършват неравномерно, в зависимост от други фактори, които определят развитието и физическия растеж на тялото. Ученици от всички възрасти, които имат има здравословни проблеми, представянето на ниска стойност спрямо околните силни деца е характерно.

При здрави първокласници с намалена готовност на организма за постоянен учебен процес по някои показатели способността за действие е ниска, което усложнява борбата с възникващите проблеми в учебния процес.

Скоростта на появата на слабост се определя от първоначалното състояние на чувствителната нервна генеза на детето, темпото на работа и обема на натоварването. В същото време децата са склонни към преумора при продължителна неподвижност и когато действията, извършвани от детето, не са интересни. След почивка работоспособността става същата или става по-висока от предишната и е по-добре да направите почивката не пасивна, а активна, преминавайки към друга дейност.

Първата част от образователния процес при обикновените деца в началното училище е придружена от отлично представяне, но до края на 3-тия урок те имат има намаление на концентрацията:

• Гледат през прозореца.
• Слушайте внимателно думите на учителя.
• Променете позицията на тялото им.
• Започват да говорят.
• Стават от мястото си.

Стойностите на работоспособността са особено високи за гимназистите, обучаващи се на 2-ра смяна. Особено важно е да се обърне внимание на факта, че времето за подготовка за занятия е достатъчно кратко преди началото на учебната дейност в класната стая и не гарантира пълно премахване на вредните промени в централната нервна система. умствена дейностбързо се изчерпва в първите часове на уроците, което ясно се отбелязва в негативното поведение.

Следователно, качествени промени в работоспособността се наблюдават при учениците от по-младия блок в уроци от 1 до 3, а блоковете на средната старша връзка в 4-5 урока. От своя страна 6-то занятие протича в условия на особено намалена дееспособност. В същото време продължителността на учебния час за 2-11 клас е 45 минути, което отслабва кондицията на децата. Ето защо се препоръчва периодично да се променя вида на работата, а в средата на урока да се държи активна пауза.

Московски психологически и социален институт (MPSI)

Резюме за анатомията на централната нервна система по темата:

СИНАПС (структура, структура, функции).

Студент 1-ва година на Факултета по психология,

група 21/1-01 Логачев А.Ю.

Учител:

Холодова Марина Владимировна

2001 година.

Работен план:

1. Пролог.

2. Физиология на неврона и неговата структура.

3. Устройство и функции на синапса.

4. Химичен синапс.

5. Изолация на медиатора.

6. Химични медиатори и техните видове.

7. Епилог.

8. Списък с литература.

ПРОЛОГ:

Нашето тяло е един голям часовников механизъм.

Състои се от огромен брой малки частици, които се намират в строг реди всеки от тях изпълнява определени функции и има свои собствени уникални свойства.Този механизъм - тялото, се състои от клетки, тъкани и системи, които ги свързват: всичко това като цяло е една верига, суперсистема на тялото.

Повечето клетъчни елементи не биха могли да работят като едно цяло, ако тялото нямаше сложен механизъм за регулиране. Особена роля в регулацията играе нервната система. Цялата сложна работа на нервната система - регулиране на работата на вътрешните органи, контрол на движенията, независимо дали са прости и несъзнателни движения (например дишане) или сложни движения на човешките ръце - всичко това по същество се основава на взаимодействието на клетките една с друга.

Всичко това по същество се основава на предаването на сигнал от една клетка към друга. Освен това всяка клетка изпълнява своята работа и понякога има няколко функции. Разнообразието от функции се осигурява от два фактора: начина, по който клетките са свързани помежду си и начина, по който са подредени тези връзки.

ФИЗИОЛОГИЯ НА НЕВРОНА И НЕЙНАТА СТРУКТУРА:

Най-простата реакция на нервната система към външен стимул е това е рефлекс.

Първо, нека разгледаме структурата и физиологията на структурната елементарна единица на нервната тъкан на животните и хората - неврон.Функционалните и основни свойства на неврона се определят от способността му да възбужда и да се самовъзбужда.

Предаването на възбуждане се осъществява по протежение на процесите на неврона - аксони и дендрити.

Аксоните са по-дълги и по-широки процеси. Те имат редица специфични свойства: изолирано провеждане на възбуждане и двустранно провеждане.

Нервните клетки са способни не само да възприемат и обработват външно възбуждане, но и спонтанно да издават импулси, които не са причинени от външно дразнене (самовъзбуждане).

В отговор на стимулацията невронът реагира импулс на дейност- потенциал на действие, чиято честота на генериране варира от 50-60 импулса в секунда (за моторните неврони) до 600-800 импулса в секунда (за интеркаларните неврони на мозъка). Аксонът завършва с множество тънки разклонения, т.нар терминали.

От терминалите импулсът преминава към други клетки, директно към техните тела или по-често към техните процеси, дендрити. Броят на терминалите в един аксон може да достигне до хиляда, които завършват в различни клетки. От друга страна, типичният неврон на гръбначните има 1000 до 10 000 терминала от други клетки.

Дендритите са по-къси и многобройни израстъци на невроните. Те възприемат възбуждане от съседни неврони и го провеждат към клетъчното тяло.

Разграничете пулпичните и небелодробните нервни клетки и влакна.

Пулпни влакна – влизат в състава на сетивните и двигателните нерви на скелетната мускулатура и сетивните органи.Покрити са с липидна миелинова обвивка.

Пулповите влакна са по-„бързо действащи“: в такива влакна с диаметър 1-3,5 микромилиметра възбуждането се разпространява със скорост 3-18 m / s. Това се дължи на факта, че провеждането на импулси по протежение на миелинизирания нерв става спазматично.

В този случай потенциалът за действие "скача" през зоната на нерва, покрита с миелин, и на мястото на прихващане на Ранвие (откритата област на нерва) преминава към обвивката на аксиалния цилиндър на нервното влакно. Миелиновата обвивка е добър изолатор и изключва предаването на възбуждане до кръстовището на паралелни нервни влакна.

Немесести влакна - изграждат по-голямата част от симпатиковите нерви.

Те нямат миелинова обвивка и са разделени една от друга с невроглиални клетки.

При немесестите влакна ролята на изолатори играят клетките невроглия(нервна поддържаща тъкан). Клетки на Шван -един от видовете глиални клетки. В допълнение към вътрешните неврони, които възприемат и преобразуват импулси, идващи от други неврони, има неврони, които възприемат влияния директно от околната среда - това са рецепторикакто и неврони, които пряко засягат изпълнителните органи - ефектори,например мускули или жлези.

Ако неврон действа върху мускул, той се нарича двигателен неврон или мотоневрон.Сред неврорецепторите се разграничават 5 вида клетки в зависимост от вида на патогена:

— фоторецептори,които се възбуждат под въздействието на светлина и осигуряват функционирането на органите на зрението,

— механорецептори,онези рецептори, които реагират на механични въздействия.

Те се намират в органите на слуха, равновесието. Тактилните клетки също са механорецептори. Някои механорецептори се намират в мускулите и измерват степента на тяхното разтягане.

— хеморецептори -селективно реагират на наличието или промяната в концентрацията на различни химикали, работата на органите на обонянието и вкуса се основава на тях,

— терморецептори,реагират на промени в температурата или на нейното ниво - рецептори за студ и топлина,

— електрорецепториреагират на текущи импулси и присъстват в някои риби, земноводни и бозайници, като птицечовката.

Въз основа на гореизложеното бих искал да отбележа, че дълго време сред биолозите, които изучават нервната система, имаше мнение, че нервните клетки образуват дълги сложни мрежи, които непрекъснато преминават една в друга.

Въпреки това през 1875 г. италиански учен, професор по хистология в университета в Павия, измисли нов начин за оцветяване на клетките - осребряване.Когато една от хилядите близки клетки се посребри, се оцветява само тя - единствената, но изцяло, с всичките й процеси.

Метод на Голджидопринесе значително за изучаването на структурата на нервните клетки. Използването му показва, че въпреки факта, че клетките в мозъка са разположени изключително близо една до друга и техните процеси са смесени, все пак всяка клетка е ясно отделена. Тоест мозъкът, подобно на други тъкани, се състои от отделни клетки, които не са обединени в обща мрежа. Това заключение е направено от испански хистолог СЪС.

Рамон и Кахал, който по този начин разширява клетъчната теория към нервната система. Отхвърлянето на концепцията за единна мрежа означаваше, че в нервната система пулспреминава от клетка в клетка не чрез директен електрически контакт, а чрез празнина.

Кога в биологията се използва електронният микроскоп, който е изобретен през 1931 г М. КнолемИ Е. Руска,тези идеи за наличието на празнина са получили пряко потвърждение.

СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ НА СИНАПСА:

Всеки многоклетъчен организъм, всяка тъкан, състояща се от клетки, се нуждае от механизми, които осигуряват междуклетъчни взаимодействия.

Нека да разгледаме как се прави интерневроненвзаимодействия.Нервната клетка носи информация във формата потенциали за действие.Прехвърлянето на възбуждане от терминалите на аксона към инервиран орган или друга нервна клетка става чрез междуклетъчни структурни образувания - синапси(от гръцки.

"Синапсис"връзка, връзка). Понятието синапс е въведено от английски физиолог Ч. Шерингтънпрез 1897 г., за да обозначи функционален контакт между невроните. Трябва да се отбележи, че през 60-те години на ХХ в ТЯХ.

Сеченов подчерта, че без междуклетъчна комуникация е невъзможно да се обясни произходът дори на най-нервния елементарен процес. Колкото по-сложна е нервната система и колкото по-голям е броят на съставните нервни мозъчни елементи, толкова по-важна става стойността на синаптичните контакти.

Различните синаптични контакти са различни един от друг.

Въпреки това, с цялото разнообразие от синапси, има някои общи свойства на тяхната структура и функция. Затова първо описваме общите принципи на тяхното функциониране.

Синапсът е сложно структурно образувание, състоящо се от пресинаптична мембрана (най-често това е крайното разклонение на аксон), постсинаптична мембрана (най-често това е участък от мембраната на тялото или дендрит на друг неврон), както и синаптична цепнатина.

Механизмът на предаване през синапса остава неясен дълго време, въпреки че е очевидно, че предаването на сигнали в синаптичната област се различава рязко от процеса на провеждане на потенциал на действие по аксона.

Въпреки това, в началото на 20-ти век е формулирана хипотеза, че синаптичното предаване възниква или електрическиили химичен начин.Електрическата теория за синаптичното предаване в ЦНС се радваше на признание до началото на 50-те години на миналия век, но тя загуби значително позиции, след като химическият синапс беше демонстриран в редица периферни синапси.Например, А.В. Кибяков,като е провел експеримент върху нервния ганглий, както и използването на микроелектродна технология за вътреклетъчно регистриране на синаптичните потенциали

неврони на ЦНС доведе до заключението за химическата природа на предаването в междуневронните синапси на гръбначния мозък.

Изследванията с микроелектроди от последните години показват, че съществува механизъм за електрическо предаване в някои междуневронни синапси.

Сега стана ясно, че има синапси, както с химически механизъм на предаване, така и с електрически. Нещо повече, в някои синаптични структури функционират съвместно както електрическите, така и химичните трансмисионни механизми – това са т.нар. смесени синапси.

Синапс: структура, функции

Синапс(гръцки synapsis - асоциация) осигурява еднопосочно предаване на нервните импулси. Синапсите са места на функционален контакт между неврони или между неврони и други ефекторни клетки (напр. мускулни и жлезисти).

функция синапссе състои в преобразуване на електрически сигнал (импулс), предаван от пресинаптичната клетка, в химичен сигнал, който действа върху друга клетка, известна като постсинаптична клетка.

Повечето синапси предават информация чрез освобождаване на невротрансмитери по време на процеса на разпространение на сигнала.

невротрансмитери- Това са химически съединения, които чрез свързване с рецепторен протеин отварят или затварят йонни канали или задействат каскади на втория медиатор. Невромодулаторите са химически пратеници, които не действат директно върху синапсите, но променят (модифицират) чувствителността на неврона към синаптично стимулиране или към синаптично инхибиране.

някои невромодулаториса невропептиди или стероиди и се произвеждат в нервната тъкан, други са циркулиращи стероиди в кръвта. Самият синапс включва терминал на аксона (пресинаптичен терминал), който носи сигнал, място на повърхността на друга клетка, в което се генерира нов сигнал (постсинаптичен терминал), и тясно междуклетъчно пространство - синаптичната цепка.

Ако аксонът завършва върху тялото на клетката, това е аксосоматичен синапс, ако завършва на дендрит, тогава такъв синапс е известен като аксодендритичен, а ако образува синапс върху аксон, това е аксоаксонален синапс.

Повечето от синапси- химически синапси, тъй като те използват химически медиатори, но отделните синапси предават йонни сигнали през междинни връзки, които проникват в пре- и постсинаптичните мембрани, като по този начин осигуряват директно предаване на невронни сигнали.

Такива контакти са известни като електрически синапси.
пресинаптичен терминалвинаги съдържа синаптични везикули с невротрансмитери и множество митохондрии.

невротрансмитериобикновено се синтезира в клетъчното тяло; освен това те се съхраняват във везикули в пресинаптичната част на синапса. По време на предаването на нервните импулси те се освобождават в синаптичната цепнатина чрез процес, известен като екзоцитоза.

5. Механизмът на предаване на информация в синапсите

Ендоцитозата насърчава връщането на излишната мембрана, която се натрупва в пресинаптичната част в резултат на екзоцитоза на синаптичните везикули.

се завърна мембранасе слива с агрануларния ендоплазмен ретикулум (aER) на пресинаптичното отделение и се използва повторно за образуване на нови синаптични везикули.

някои невротрансмитерисе синтезират в пресинаптичното отделение с помощта на ензими и прекурсори, които се доставят чрез аксонов транспортен механизъм.

Първият описан невротрансмитерибяха ацетилхолин и норепинефрин. Краят на аксона, който освобождава норепинефрин, е показан на фигурата.

Повечето невротрансмитери са амини, аминокиселини или малки пептиди (невропептиди). Някои неорганични вещества, като азотен оксид, също могат да действат като невротрансмитери. Индивидуалните пептиди, които играят ролята на невротрансмитери, се използват в други части на тялото, например като хормони в храносмилателния тракт.

Невропептидите са много важни за регулирането на усещанията и желанията като болка, удоволствие, глад, жажда и сексуално желание.

Последователност от събития по време на предаване на сигнал в химичен синапс

Феномени, възникващи по време на предаване сигналв химически синапс са илюстрирани на фигурата.

Нервните импулси, преминаващи бързо (в рамките на милисекунди) през клетъчната мембрана, причиняват експлозивна електрическа активност (деполяризация), която се разпространява през клетъчната мембрана.

Такива импулси за кратко отварят калциевите канали в пресинаптичната област, осигурявайки приток на калций, който задейства екзоцитоза на синаптичните везикули.

В области на екзопитоза, невротрансмитери, които реагират с рецептори, разположени на постсинаптичната област, причинявайки преходна електрическа активност (деполяризация) на постсинаптичната мембрана.

Такива синапси са известни като възбуждащи, защото тяхната активност насърчава импулсите в постсинаптичната клетъчна мембрана. В някои синапси взаимодействието невротрансмитер - рецептор има обратен ефект - възниква хиперполяризация и липсва предаване на нервния импулс. Тези синапси са известни като инхибиторни синапси. По този начин синапсите могат или да подобрят, или да потиснат предаването на импулси, като по този начин те са в състояние да регулират нервната активност.

След употреба невротрансмитерисе отстраняват бързо чрез ензимно разграждане, дифузия или ендоцитоза, медиирана от специфични рецептори на пресинаптичната мембрана. Това отстраняване на невротрансмитерите е от важно функционално значение, тъй като предотвратява нежелано продължително стимулиране на постсинаптичния неврон.

Образователно видео - структурата на синапса

1. Тялото на нервната клетка - неврон: структура, хистология
2. Дендрити на нервните клетки: структура, хистология
3. Аксони на нервните клетки: структура, хистология
4. Мембранен потенциал на нервните клетки.

   Физиология

5. Синапс: структура, функции
6. Глиални клетки: олигодендроцити, клетки на Шван, астроцити, епендимни клетки
7. Микроглия: структура, хистология
8. Централна нервна система (ЦНС): структура, хистология
9. Хистология на менингите. Структура
10. Кръвно-мозъчна бариера: структура, хистология

Структурата на синапса Нека разгледаме структурата на синапса на примера на аксосоматичен синапс. Синапсът се състои от три части: пресинаптичен край, синаптична цепнатина и постсинаптична мембрана (фиг. 9). Пресинаптичното завършек (синаптична плака) е удължена част от края на аксона. Синаптичната цепнатина е пространството между два контактуващи неврона. Диаметърът на синаптичната цепнатина е 10 - 20 nm. Мембраната на пресинаптичния край, обърната към синаптичната цепнатина, се нарича пресинаптична мембрана. Третата част на синапса е постсинаптичната мембрана, която е разположена срещу пресинаптичната мембрана. Пресинаптичният край е изпълнен с везикули (везикули) и митохондрии. Везикулите съдържат биологично активни вещества - медиатори. Медиаторите се синтезират в сомата и се транспортират чрез микротубули до пресинаптичния край. Най-често адреналин, норепинефрин, ацетилхолин, серотонин, гама-аминомаслена киселина (GABA), глицин и други действат като медиатор. Обикновено синапсът съдържа един от медиаторите в по-голямо количество в сравнение с други медиатори. Според вида на медиатора е обичайно да се обозначават синапси: адренергични, холинергични, серотонинергични и др. Съставът на постсинаптичната мембрана включва специални протеинови молекули - рецептори, които могат да прикрепят молекули на медиатори. Синаптичната цепнатина е изпълнена с междуклетъчна течност, която съдържа ензими, които допринасят за разрушаването на невротрансмитерите. На един постсинаптичен неврон може да има до 20 000 синапса, някои от които са възбуждащи, а други инхибиращи. В допълнение към химическите синапси, в които медиаторите участват във взаимодействието на невроните, в нервната система има електрически синапси. В електрическите синапси взаимодействието на два неврона се осъществява чрез биотокове. химичен синапс PD нервно влакно (AP - потенциал за действие) какви мембранни рецептори Ориз. 9. Схема на структурата на синапса. Централната нервна система е доминирана от химически синапси. В някои междуневронни синапси се осъществява едновременно електрическо и химическо предаване - това е смесен тип синапси. Влиянието на възбудните и инхибиторните синапси върху възбудимостта на постсинаптичния неврон е обобщено и ефектът зависи от местоположението на синапса. Колкото по-близо са синапсите до хълма на аксона, толкова по-ефективни са те. Напротив, колкото по-далеч са разположени синапсите от хълма на аксона (например в края на дендритите), толкова по-малко ефективни са те. По този начин синапсите, разположени на сома и аксонален хълм, влияят бързо и ефективно върху възбудимостта на невроните, докато влиянието на отдалечените синапси е бавно и гладко. Система Ampmsch iipinl Невронни мрежи Благодарение на синаптичните връзки невроните се обединяват във функционални единици - невронни мрежи. Невронните мрежи могат да се образуват от неврони, разположени на малко разстояние. Такава невронна мрежа се нарича локална. В допълнение, неврони, отдалечени един от друг, от различни области на мозъка, могат да бъдат комбинирани в мрежа. Най-високото ниво на организация на невронните връзки отразява връзката на няколко области на централната нервна система. Такава невронна мрежа се нарича път или система. Има слизащи и изкачващи пътеки. Информацията се предава по възходящи пътища от подлежащите области на мозъка към надлежащите (например от гръбначния мозък към кората на главния мозък). Низходящите пътища свързват кората на главния мозък с гръбначния мозък. Най-сложните мрежи се наричат ​​разпределителни системи. Те се образуват от неврони на различни части на мозъка, които контролират поведението, в което тялото участва като цяло. Някои невронни мрежи осигуряват конвергенция (конвергенция) на импулси върху ограничен брой неврони. Невронните мрежи могат да бъдат изградени и според вида на дивергенцията (дивергенцията). Такива мрежи водят до предаване на информация на значителни разстояния. В допълнение, невронните мрежи осигуряват интеграция (сумиране или обобщаване) на различни видове информация (фиг. 10).