Sinapsa Universității Regionale ca contact funcțional al țesutului nervos. Structura sinapselor: sinapsele electrice și chimice

Majoritatea sinapselor din sistemul nervos folosesc substanțe chimice pentru a transmite semnale de la neuronul presinaptic la neuronul postsinaptic - mediatori sau neurotransmitatori. Semnalizarea chimică are loc prin sinapsele chimice(Fig. 14), inclusiv membranele celulelor pre- și postsinaptice și separarea acestora despicatură sinaptică- o regiune a spațiului extracelular de aproximativ 20 nm lățime.

Fig. 14. Sinapsa chimică

În zona sinapsei, axonul se extinde de obicei, formând așa-numitul. placă presinaptică sau placă terminală. Terminalul presinaptic conţine vezicule sinaptice- bule înconjurate de o membrană cu diametrul de aproximativ 50 nm, fiecare dintre ele conţinând 10 4 - 5x10 4 molecule mediatoare. Despicatură sinaptică este umplută cu mucopolizaharidă, care lipește membranele pre- și postsinaptice.

A fost stabilită următoarea secvență de evenimente în timpul transmiterii printr-o sinapsă chimică. Când potențialul de acțiune ajunge la terminalul presinaptic, membrana din zona sinapselor se depolarizează, canalele de calciu ale membranei plasmatice sunt activate, iar ionii de Ca 2+ intră în terminal. O creștere a nivelului de calciu intracelular inițiază exocitoza veziculelor umplute cu mediator. Conținutul veziculelor este eliberat în spațiul extracelular, iar unele dintre moleculele transmițătoare, difuzând, se leagă de moleculele receptorului membranei postsinaptice. Printre ei se numără receptorii care pot controla direct canalele ionice. Legarea moleculelor mediatoare de astfel de receptori este un semnal pentru activarea canalelor ionice. Astfel, alături de canalele ionice dependente de tensiune discutate în secțiunea anterioară, există canale dependente de transmițător (altfel numite canale activate de ligand sau receptori ionotropi). Se deschid și permit ionilor corespunzători să intre în celulă. Mișcarea ionilor de-a lungul gradienților lor electrochimici generează sodiu depolarizante curent (excitator) sau de potasiu (clorura) hiperpolarizant (inhibitor). Sub influența unui curent depolarizant se dezvoltă un potențial excitator postsinaptic sau potenţialul plăcii de capăt(PKP). Dacă acest potențial depășește nivelul pragului, canalele de sodiu dependente de tensiune se deschid și apare AP. Viteza de conducere a impulsului în sinapsă este mai mică decât în ​​fibră, adică se observă o întârziere sinaptică, de exemplu, în sinapsa neuromusculară a broaștei - 0,5 ms. Secvența de evenimente descrisă mai sus este tipică pentru așa-numitul. transmitere sinaptică directă.

Pe lângă receptorii care controlează direct canalele ionice, implică transmiterea chimică Receptori cuplați cu proteina G sau receptori metabotropi.

Proteinele G, numite după capacitatea lor de a lega nucleotidele de guanină, sunt trimeri formați din trei subunități: α, β şi γ. Există un număr mare de varietăți ale fiecărei subunități (20 α, 6 β , 12 γ). care creează baza unui număr mare de combinații ale acestora. Proteinele G sunt împărțite în patru grupuri principale pe baza structurii și țintelor subunităților lor α: G s stimulează adenilat ciclaza; Gi inhibă adenilat ciclaza; G q se leagă la fosfolipaza C; țintele C 12 nu sunt încă cunoscute. Familia G i include G t (transducin), care activează cGMP fosfodiesteraza, precum și două izoforme G 0 care se leagă la canalele ionice. În același timp, fiecare proteină G poate interacționa cu mai mulți efectori, iar proteine ​​G diferite pot modula activitatea acelorași canale ionice. În starea inactivată, guanozin difosfatul (GDP) este asociat cu subunitatea α și toate cele trei subunități sunt combinate într-un trimer. Interacțiunea cu receptorul activat permite trifosfatului de guanozină (GTP) să înlocuiască GDP pe subunitatea α, ducând la disocierea α -- și subunități βγ (în condiții fiziologice β - iar subunitățile γ rămân legate). Subunitățile α și βγ libere se leagă de proteinele țintă și le modulează activitatea. Subunitatea α liberă are activitate GTPază, determinând hidroliza GTP cu formarea GDP. Ca rezultat α -- iar subunitățile βγ se refac, ducând la încetarea activității lor.

În prezent, au fost identificați >1000 de receptori metabotropi. În timp ce receptorii legați de canal provoacă modificări electrice în membrana postsinaptică în doar câteva milisecunde sau mai repede, receptorii care nu sunt legați de canal au nevoie de câteva sute de milisecunde sau mai mult pentru a-și atinge efectul. Acest lucru se datorează faptului că între semnalul inițial și răspuns trebuie să aibă loc o serie de reacții enzimatice. Mai mult decât atât, semnalul în sine este adesea „încețoșat” nu numai în timp, ci și în spațiu, deoarece s-a stabilit că emițătorul poate fi eliberat nu din terminațiile nervoase, ci din îngroșările varicoase (noduli) localizate de-a lungul axonului. În acest caz, nu există sinapse exprimate morfologic, nodulii nu sunt adiacenți nici unei zone receptive specializate ale celulei postsinaptice. Prin urmare, mediatorul difuzează într-un volum semnificativ de țesut nervos, acționând (ca un hormon) imediat asupra câmpului receptor al multor celule nervoase situate în diferite părți ale sistemului nervos și chiar dincolo de acesta. Acesta este așa-numitul indirect transmitere sinaptică.

În timpul funcționării lor, sinapsele suferă rearanjamente funcționale și morfologice. Acest proces se numește plasticitatea sinaptică. Astfel de modificări sunt cele mai pronunțate în timpul activității de înaltă frecvență, care este o condiție naturală pentru funcționarea sinapselor in vivo. De exemplu, frecvența de declanșare a interneuronilor în sistemul nervos central ajunge la 1000 Hz. Plasticitatea se poate manifesta fie ca o creștere (potențiere), fie ca o scădere (depresie) a eficienței transmisiei sinaptice. Există forme de plasticitate sinaptică pe termen scurt (secunde și minute) și pe termen lung (ore, luni, ani). Acestea din urmă sunt deosebit de interesante pentru că se referă la procesele de învățare și memorie. De exemplu, potențarea pe termen lung este o creștere susținută a transmisiei sinaptice ca răspuns la stimularea de înaltă frecvență. Acest tip de plasticitate poate dura zile sau luni. Potențarea pe termen lung este observată în toate părțile sistemului nervos central, dar a fost studiată cel mai pe deplin la sinapsele glutamatergice din hipocamp. Depresia de lungă durată apare și ca răspuns la stimularea de înaltă frecvență și se manifestă ca o slăbire pe termen lung a transmiterii sinaptice. Acest tip de plasticitate are un mecanism similar cu potențarea pe termen lung, dar se dezvoltă la o concentrație intracelulară scăzută de ioni de Ca2+, în timp ce potențarea pe termen lung are loc la o concentrație ridicată.

Eliberarea mediatorilor de la terminalul presinaptic și transmiterea chimică a impulsului nervos la sinapsă pot fi influențate de mediatorii eliberați de cel de-al treilea neuron. Astfel de neuroni și transmițători pot inhiba transmiterea sinaptică sau, dimpotrivă, o pot facilita. În aceste cazuri vorbim despre modulare heterosinaptică - inhibarea sau facilitarea heterosinaptică in functie de rezultatul final.

Astfel, transmisia chimică este mai flexibilă decât transmisia electrică, deoarece atât efectele excitatorii, cât și cele inhibitorii pot fi realizate fără dificultate. În plus, atunci când canalele postsinaptice sunt activate de agenți chimici, poate apărea un curent suficient de puternic care poate depolariza celulele mari.

Mediatorii - puncte de aplicare și natura acțiunii

Una dintre cele mai dificile sarcini cu care se confruntă neurologii este identificarea chimică precisă a transmițătorilor care acționează la diferite sinapse. Până în prezent, sunt cunoscuți o mulțime de compuși care pot acționa ca intermediari chimici în transmiterea intercelulară a impulsurilor nervoase. Cu toate acestea, doar un număr limitat de astfel de mediatori au fost identificați cu acuratețe; unele dintre ele vor fi discutate mai jos. Pentru ca funcția de mediator a unei substanțe în orice țesut să fie dovedită în mod irefutat, trebuie îndeplinite anumite criterii:

1. atunci când este aplicată direct pe membrana postsinaptică, substanța ar trebui să provoace exact aceleași efecte fiziologice în celula postsinaptică ca la iritarea fibrei presinaptice;

2. trebuie dovedit că această substanță este eliberată la activarea neuronului presinaptic;

3. acţiunea substanţei trebuie să fie blocată de aceiaşi agenţi care suprimă conducerea naturală a semnalului.

Sinapsa este o formare membranară a două (sau mai multe) celule în care excitația (informația) este transferată de la o celulă la alta.

Există următoarea clasificare a sinapselor:

1) prin mecanismul de transmitere a excitației (și prin structură):

Chimic;

Electrice (ephaps);

Amestecat.

2) în funcție de neurotransmițătorul eliberat:

Adrenergic – neurotransmițător norepinefrină;

Colinergic – neurotransmițător acetilcolină;

Dopaminergic – neurotransmițătorul dopamină;

Serotoninergic – neurotransmițător serotonină;

GABAergic - neurotransmitator acid gamma-aminobutiric (GABA)

3) prin influență:

Captivant;

Frână.

4) după locație:

Neuromuscular;

Neuro-neural:

a) axo-somatic;

b) axo-axonal;

c) axo-dendritice;

d) dendrosomatic.

Să luăm în considerare trei tipuri de sinapse: chimice, electrice și mixte(combinând proprietățile sinapselor chimice și electrice).

Indiferent de tip, sinapsele au caracteristici structurale comune: procesul nervos la capăt formează o extensie ( placa sinaptică, SB); membrana terminală a SB este diferită de alte părți ale membranei neuronului și se numește membrana presinaptica(PreSM); membrana specializată a celei de-a doua celule este denumită membrana postsinaptică (PostSM); situat între membranele sinapsei despicatură sinaptică(SCH, Fig. 1, 2).

Orez. 1. Schema structurii unei sinapse chimice

Sinapsele electrice(ephapses, ES) se găsesc astăzi în NS nu numai al crustaceelor, ci și al moluștelor, artropodelor și mamiferelor. ES au o serie de proprietăți unice. Au o fantă sinaptică îngustă (aproximativ 2-4 nm), datorită căreia excitația poate fi transmisă electrochimic (ca printr-o fibră nervoasă din cauza EMF) cu viteză mare și în ambele sensuri: atât de la membrana PreSM la PostSM, cât și de la PostSM la PreSM. Între celule există joncțiuni gap (conexe sau conexoni), formate din două proteine ​​conexine. Șase subunități din fiecare conexină formează canalele PreSM și PostSM, prin care celulele pot face schimb de substanțe cu o greutate moleculară scăzută cu o greutate moleculară de 1000-2000 Daltoni. Lucrarea conexonilor poate fi reglată de ionii de Ca 2+ (Fig. 2).

Orez. 2. Diagrama unei sinapse electrice

ES au o specializare mai mare comparativ cu sinapsele chimice şi asigură o viteză mare de transmisie a excitației. Cu toate acestea, pare a fi lipsită de posibilitatea unei analize (reglementări) mai subtile a informațiilor transmise.

Sinapsele chimice domină NS. Istoria studiului lor începe cu lucrările lui Claude Bernard, care în 1850 a publicat articolul „Research on Curare”. Iată ce a scris el: „Curare este o otravă puternică preparată de unele popoare (în mare parte canibali) care trăiesc în pădurile... din Amazon”. Și mai departe, „Curare este similar cu veninul de șarpe prin faptul că poate fi introdus cu impunitate în tractul digestiv al oamenilor sau animalelor, în timp ce injecția sub piele sau în orice parte a corpului duce rapid la moarte. ...dupa cateva clipe animalele se intind ca si cand ar fi obosite. Apoi respirația se oprește și sensibilitatea și viața lor dispar, fără ca animalele să scoată un strigăt sau să dea semne de durere.” Deși C. Bernard nu a ajuns la ideea transmiterii chimice a impulsurilor nervoase, experimentele sale clasice cu curare au permis să apară această idee. A trecut mai bine de o jumătate de secol când J. Langley a stabilit (1906) că efectul paralizant al curarelui este asociat cu o porțiune specială a mușchiului, pe care a numit-o substanța receptivă. Prima sugestie despre transferul excitației de la un nerv la un organ efector folosind o substanță chimică a fost făcută de T. Eliot (1904).

Cu toate acestea, numai lucrările lui G. Dale și O. Löwy au aprobat în cele din urmă ipoteza sinapselor chimice. Dale în 1914 a stabilit că iritația nervului parasimpatic este imitată de acetilcolină. Löwy a dovedit în 1921 că acetilcolina este eliberată de la terminația nervoasă a nervului vag, iar în 1926 a descoperit acetilcolinesteraza, o enzimă care distruge acetilcolina.

Excitația într-o sinapsă chimică se transmite folosind mediator. Acest proces include mai multe etape. Să luăm în considerare aceste caracteristici folosind exemplul sinapsei acetilcolinei, care este răspândită în sistemul nervos central, sistemul nervos autonom și periferic (Fig. 3).

Orez. 3. Schema de funcționare a unei sinapse chimice

1. Mediatorul acetilcolina (ACh) este sintetizat în placa sinaptică din acetil-CoA (acetil-coenzima A se formează în mitocondrii) și colină (sintetizată de ficat) folosind acetilcolin transferaza (Fig. 3, 1).

2. Pictura este ambalată vezicule sinaptice ( Castillo, Katz; 1955). Cantitatea de mediator dintr-o veziculă este de câteva mii de molecule ( cuantum mediator). Unele dintre vezicule sunt localizate pe PreSM și sunt gata pentru eliberarea mediatorului (Fig. 3, 2).

3. Mediatorul este eliberat de exocitoză la excitarea PreSM. Curentul de intrare joacă un rol important în ruperea membranei și eliberarea cuantică a transmițătorului. Ca 2+(Fig. 3, 3).

4. Alegere lansată se leagă de o proteină receptor specifică PostSM (Fig. 3, 4).

5. Ca rezultat al interacţiunii dintre mediator şi receptor modificări ale conductivității ionice PostSM: când canalele Na + se deschid, depolarizare; deschiderea canalelor K + sau Cl - duce la hiperpolarizare(Fig. 3, 5).

6 . În urma depolarizării, procesele biochimice sunt lansate în citoplasma postsinaptică (Fig. 3, 6).

7. Receptorul este eliberat de mediator: ACh este distrus de acetilcolinesteraza (AChE, Fig. 3. 7).

Rețineți că mediatorul interacționează în mod normal cu un receptor specific cu o anumită putere și durată. De ce este otrava curare? Locul de acțiune al curarei este tocmai sinapsa ACh. Curare se leagă mai ferm de receptorul de acetilcolină și îl privează de interacțiunea cu neurotransmițătorul (ACh). Excitația de la nervii somatici la mușchii scheletici, inclusiv de la nervul frenic la mușchiul respirator principal (diafragma) se transmite cu ajutorul ACh, astfel încât curarul provoacă relaxarea musculară și încetarea respirației (care, de fapt, provoacă moartea).

Să notăm principalul Caracteristici ale transmiterii excitației într-o sinapsă chimică.

1. Excitația se transmite folosind un intermediar chimic - un mediator.

2. Excitația se transmite într-un singur sens: de la PreSm la PostSm.

3. La sinapsa chimică are loc întârziere temporarăîn conducerea excitaţiei, prin urmare sinapsa are labilitate scăzută.

4. Sinapsa chimică este foarte sensibilă la acțiunea nu numai a mediatorilor, ci și a altor substanțe biologic active, medicamente și otrăvuri.

5. Într-o sinapsă chimică, are loc o transformare a excitațiilor: natura electrochimică a excitației pe PreSM continuă în procesul biochimic de exocitoză a veziculelor sinaptice și legarea unui mediator la un receptor specific. Aceasta este urmată de o modificare a conductivității ionice a PostSM (de asemenea, un proces electrochimic), care continuă cu reacții biochimice în citoplasma postsinaptică.

În principiu, o astfel de transmisie în mai multe etape a excitației ar trebui să aibă o semnificație biologică semnificativă. Vă rugăm să rețineți că în fiecare etapă este posibilă reglarea procesului de transfer al excitației. În ciuda numărului limitat de mediatori (puțin mai mult de o duzină), într-o sinapsă chimică există condiții pentru o mare varietate în a decide soarta excitației nervoase care vine la sinapsă. Combinația de caracteristici ale sinapselor chimice explică diversitatea biochimică individuală a proceselor nervoase și mentale.

Acum să ne oprim asupra a două procese importante care au loc în spațiul postsinaptic. Am observat că, ca urmare a interacțiunii ACh cu receptorul de pe PostSM, se pot dezvolta atât depolarizarea, cât și hiperpolarizarea. Ce determină dacă un mediator va fi excitator sau inhibitor? Rezultatul interacțiunii dintre un mediator și un receptor determinate de proprietăţile proteinei receptor(o altă proprietate importantă a unei sinapse chimice este că PostSM este activ în raport cu excitația care vine la ea). În principiu, o sinapsă chimică este o formațiune dinamică; prin schimbarea receptorului, celula care primește excitația poate influența soarta sa viitoare. Dacă proprietățile receptorului sunt de așa natură încât interacțiunea acestuia cu transmițătorul deschide canale Na +, atunci când prin izolarea unui cuantum al mediatorului pe PostSM se dezvoltă potențialul local(pentru joncțiunea neuromusculară se numește potențial miniatural al plăcii terminale - MEPP).

Când apare PD? Excitația PostSM (potenţial postsinaptic excitator - EPSP) apare ca urmare a însumării potenţialelor locale. Puteți selecta două tipuri de procese de însumare. La eliberarea secvenţială a mai multor cuante transmiţătoare la aceeaşi sinapsă(apa uzează piatra) apare temporar A Sunt o sumare. Dacă cuante de mediatori sunt eliberate simultan în diferite sinapse(pot fi câteva mii de ele pe membrana unui neuron) apare însumarea spațială. Repolarizarea membranei PostSM are loc lent și după eliberarea cuantelor individuale ale mediatorului, PostSM se află de ceva timp într-o stare de exaltare (așa-numita potențare sinaptică, Fig. 4). Poate că, în acest fel, are loc antrenamentul sinapselor (eliberarea de cuante transmițătoare în anumite sinapse poate „pregăti” membrana pentru o interacțiune decisivă cu transmițătorul).

Când canalele K + sau Cl - se deschid pe PostSM, apare un potențial postsinaptic inhibitor (IPSP, Fig. 4).

Orez. 4. Potențiale membranare postsinaptice

Desigur, dacă IPSP se dezvoltă, propagarea ulterioară a excitației poate fi oprită. O altă opțiune pentru oprirea procesului de excitare este inhibitie presinaptica. Dacă pe membrana unei plăci sinaptice se formează o sinapsă inhibitoare, atunci, ca urmare a hiperpolarizării PreSM, exocitoza veziculelor sinaptice poate fi blocată.

Al doilea proces important este dezvoltarea reacțiilor biochimice în citoplasma postsinaptică. O modificare a conductivității ionice a PostSM activează așa-numitul mesageri secundari (intermediari): cAMP, cGMP, protein kinaza dependentă de Ca 2+, care la rândul lor activează diverse proteine ​​kinaze prin fosforilarea lor. Aceste reacții biochimice pot „coborî” adânc în citoplasmă până la nucleul neuronului, reglând procesele de sinteză a proteinelor. Astfel, o celulă nervoasă poate răspunde la excitația primită nu numai prin hotărârea soartei sale ulterioare (răspunde cu un EPSP sau IPSP, adică, poate continua sau nu), dar poate modifica numărul de receptori sau poate sintetiza o proteină receptoră cu noi proprietăţi în raport cu un anumit la mediator. În consecință, o altă proprietate importantă a unei sinapse chimice: datorită proceselor biochimice ale citoplasmei postsinaptice, celula se pregătește (învață) pentru interacțiuni viitoare.

În sistemul nervos funcționează o varietate de sinapse, care diferă în mediatori și receptori. Numele sinapsei este determinat de mediator, sau mai precis, de numele receptorului pentru un mediator specific. Prin urmare, să luăm în considerare clasificarea principalilor mediatori și receptori ai sistemului nervos (vezi și materialul distribuit la prelegere!!).

Am observat deja că efectul interacțiunii dintre mediator și receptor este determinat de proprietățile receptorului. Prin urmare, mediatorii cunoscuți, cu excepția acidului g-aminobutiric, pot îndeplini funcțiile atât de mediatori excitatori, cât și de inhibitori.Pe baza structurii lor chimice, se disting următoarele grupuri de mediatori.

Acetilcolina, larg distribuit în sistemul nervos central, este un mediator în sinapsele colinergice ale sistemului nervos autonom, precum și în sinapsele neuromusculare somatice (Fig. 5).

Orez. 5. Molecula de acetilcolină

Cunoscut două tipuri de receptori colinergici: nicotina ( Receptorii H-colinergici) și muscarinici ( Receptorii M-colinergici). Numele a fost dat substanțelor care provoacă un efect similar cu acetilcolina în aceste sinapse: N-colinomimetic este nicotină, A M-colinomimetic-toxina agaric musca Amanita muscaria ( muscarină). Blocant al receptorilor H-colinergici (anticolinergici) este d-tubocurarina(componenta principală a otravii curare) și M-anticolinergic este o toxină de belladona a Atropa belladonna – atropină. Interesant este că proprietățile atropinei sunt cunoscute de mult timp și a existat o perioadă în care femeile foloseau atropina din belladona pentru a provoca dilatarea pupilelor vizuale (pentru a face ochii întunecați și „frumoși”).

Următorii patru mediatori principali au asemănări în structura chimică, deci sunt clasificați ca monoaminele. Acest serotonina sau 5-hidroxitriptaminele (5-HT), joacă un rol important în mecanismele de întărire (hormonul bucuriei). Este sintetizat din aminoacidul esențial pentru om - triptofan (Fig. 6).

Orez. 6. Molecula de serotonina (5-hidroxitriptamina).

Alți trei mediatori sunt sintetizați din aminoacidul esențial fenilalanină și, prin urmare, sunt uniți sub numele comun catecolaminele- Acest dopamină (dopamină), norepinefrină (norepinefrină) și adrenalină (epinefrină, Fig. 7).

Orez. 7. Catecolamine

Printre aminoacizi mediatorii includ acid gama-aminobutiric(g-AMK sau GABA - cunoscut ca singurul neurotransmițător inhibitor), glicină, acid glutamic, acid aspartic.

Mediatorii includ o serie de peptide. În 1931, Euler a descoperit în extractele din creier și intestine o substanță care provoacă contracția mușchilor netezi intestinali și dilatarea vaselor de sânge. Acest transmițător a fost izolat în forma sa pură de hipotalamus și a fost numit substanta P(din limba engleză powder - powder, constă din 11 aminoacizi). S-a stabilit ulterior că substanța P joacă un rol important în conducerea excitațiilor dureroase (nu a trebuit să se schimbe numele, deoarece durerea în engleză este durere).

Peptida de somn Deltași-a primit numele pentru capacitatea sa de a provoca ritmuri lente, de mare amplitudine (ritmuri delta) în electroencefalogramă.

Un număr de mediatori proteici de natură narcotică (opiacee) sunt sintetizați în creier. Acestea sunt pentapeptide Met-encefalinaȘi Leu-encefalina, și endorfine. Aceștia sunt cei mai importanți blocanți ai excitațiilor durerii și mediatori ai întăririi (bucurie și plăcere). Cu alte cuvinte, creierul nostru este o fabrică excelentă de medicamente endogene. Principalul lucru este să înveți creierul să le producă. "Cum?" - tu intrebi. Este simplu - opiaceele endogene sunt produse atunci când experimentăm plăcere. Fă totul cu plăcere, forțează-ți fabrica endogenă să sintetizeze opiacee! Ni se oferă în mod natural această oportunitate încă de la naștere - marea majoritate a neuronilor sunt reactivi la întărirea pozitivă.

Cercetările din ultimele decenii au făcut posibilă descoperirea unui alt mediator foarte interesant - oxid nitric (NO). S-a dovedit că NO numai că joacă un rol important în reglarea tonusului vaselor de sânge (nitroglicerina pe care o știi este o sursă de NO și dilată vasele coronare), dar este și sintetizată în neuronii sistemului nervos central.

În principiu, istoria mediatorilor nu sa încheiat încă; există o serie de substanțe care sunt implicate în reglarea excitației nervoase. Doar că faptul sintezei lor în neuroni nu a fost încă stabilit cu precizie, nu au fost găsite în veziculele sinaptice, iar receptorii specifici acestora nu au fost găsiți.

MINISTERUL EDUCAȚIEI ȘI ȘTIINȚEI AL RUSIEI

Instituția de învățământ de învățământ profesional superior bugetar de stat federal

„UNIVERSITATEA RUSĂ DE STAT UMANITĂȚI”

INSTITUTUL DE ECONOMIE, MANAGEMENT ŞI DREPT

DEPARTAMENTUL DE MANAGEMENT

Structura și funcția sinapselor. Clasificarea sinapselor. Sinapsă chimică, transmițător

Test final la psihologia dezvoltării

Student anul II de forma de invatamant la distanta (corespondenta).

Kundirenko Ekaterina Viktorovna

Supraveghetor

Usenko Anna Borisovna

Candidat la științe psihologice, conferențiar

Moscova 2014

Mentine. Fiziologia neuronului și structura acestuia. Structura și funcțiile sinapselor. Sinapsa chimică. Izolarea mediatorului. Mediatori chimici și tipurile acestora

Concluzie

neuron transmițător de sinapse

Introducere

Sistemul nervos este responsabil pentru activitatea coordonată a diferitelor organe și sisteme, precum și pentru reglarea funcțiilor corpului. De asemenea, conectează corpul cu mediul extern, datorită căruia simțim diferite schimbări în mediu și răspundem la acestea. Principalele funcții ale sistemului nervos sunt primirea, stocarea și prelucrarea informațiilor din mediul extern și intern, reglarea și coordonarea activităților tuturor organelor și sistemelor de organe.

La om, ca la toate mamiferele, sistemul nervos include trei componente principale: 1) celule nervoase (neuroni); 2) celule gliale asociate cu acestea, în special celule neurogliale, precum și celule care formează neurilema; 3) țesut conjunctiv. Neuronii asigură conducerea impulsurilor nervoase; neuroglia îndeplinește funcții de susținere, de protecție și trofice atât la nivelul creierului, cât și la nivelul măduvei spinării, iar neurilema, constând în principal din așa-zise specializate. celulele Schwann, participă la formarea tecilor de fibre nervoase periferice; Țesutul conjunctiv susține și leagă împreună diferitele părți ale sistemului nervos.

Transmiterea impulsurilor nervoase de la un neuron la altul se realizează cu ajutorul unei sinapse. Sinapsă (synapse, din grecescul synapsys - conexiune): contacte intercelulare specializate prin care celulele sistemului nervos (neuronii) transmit un semnal (impuls nervos) între ele sau către celulele non-neuronale. Informația sub formă de potențiale de acțiune călătorește de la prima celulă, numită presinaptică, la a doua, numită postsinaptică. De obicei, o sinapsă se referă la o sinapsă chimică în care semnalele sunt transmise folosind neurotransmițători.

I. Fiziologia neuronului și structura acestuia

Unitatea structurală și funcțională a sistemului nervos este celula nervoasă - neuron.

Neuronii sunt celule specializate capabile să primească, să proceseze, să codifice, să transmită și să stocheze informații, să organizeze reacțiile la stimuli și să stabilească contacte cu alți neuroni și celule de organe. Caracteristicile unice ale neuronului sunt capacitatea de a genera descărcări electrice și de a transmite informații folosind terminații specializate - sinapse.

Funcțiile unui neuron sunt facilitate de sinteza în axoplasma sa a unor substanțe transmițătoare - neurotransmițători (neurotransmițători): acetilcolină, catecolamine etc. Dimensiunile neuronilor variază de la 6 la 120 de microni.

Numărul de neuroni din creierul uman se apropie de 1011. Un neuron poate avea până la 10.000 de sinapse. Dacă doar aceste elemente sunt considerate celule de stocare a informațiilor, atunci putem ajunge la concluzia că sistemul nervos poate stoca 1019 unități. informație, adică este capabilă să conțină aproape toate cunoștințele acumulate de umanitate. Prin urmare, ideea că creierul uman de-a lungul vieții își amintește tot ce se întâmplă în corp și în timpul comunicării sale cu mediul este destul de rezonabilă. Cu toate acestea, creierul nu poate prelua din memorie toate informațiile care sunt stocate în el.

Diferitele structuri ale creierului sunt caracterizate de anumite tipuri de organizare neuronală. Neuronii care organizează o singură funcție formează așa-numitele grupuri, populații, ansambluri, coloane, nuclee. În cortexul cerebral și cerebel, neuronii formează straturi de celule. Fiecare strat are propria sa funcție specifică.

Aglomerări de celule formează substanța cenușie a creierului. Fibrele mielinice sau nemielinizate trec între nuclei, grupuri de celule și între celule individuale: axoni și dendrite.

O fibră nervoasă din structurile subiacente ale creierului din cortex se ramifică în neuroni care ocupă un volum de 0,1 mm3, adică o fibră nervoasă poate excita până la 5000 de neuroni. În dezvoltarea postnatală, apar anumite modificări în densitatea neuronilor, volumul acestora și ramificarea dendritică.

Structura unui neuron.

Functional, intr-un neuron se disting urmatoarele parti: perceptiv - dendrite, membrana somei neuronului; integrativ - soma cu deal axonal; transmitere - deal axonal cu axon.

Corpul neuronului (soma), pe lângă cel informațional, îndeplinește o funcție trofică în raport cu procesele sale și sinapsele acestora. Transecția unui axon sau a dendritei duce la moartea proceselor situate distal de secțiune și, în consecință, la sinapsele acestor procese. Soma asigură, de asemenea, creșterea dendritelor și a axonilor.

Soma neuronului este închisă într-o membrană multistrat, care asigură formarea și propagarea potențialului electrotonic către dealul axonal.

Neuronii își pot îndeplini funcția de informare în principal datorită faptului că membrana lor are proprietăți speciale. Membrana neuronului are o grosime de 6 nm și este formată din două straturi de molecule lipidice, care cu capetele lor hidrofile se confruntă cu faza apoasă: un strat de molecule este orientat spre interior, celălalt spre exterior. Capetele hidrofobe sunt întoarse unele către altele - în interiorul membranei. Proteinele membranare sunt înglobate în stratul dublu lipidic și îndeplinesc mai multe funcții: proteinele „pompează” asigură mișcarea ionilor și moleculelor împotriva gradientului de concentrație din celulă; proteinele încorporate în canale asigură permeabilitatea selectivă a membranei; proteinele receptorului recunosc moleculele dorite și le fixează pe membrană; enzimele, situate pe membrană, facilitează apariția reacțiilor chimice la suprafața neuronului. În unele cazuri, aceeași proteină poate fi un receptor, o enzimă și o „pompă”.

Ribozomii sunt localizați, de regulă, în apropierea nucleului și efectuează sinteza proteinelor pe șabloanele tARN. Ribozomii neuronali vin în contact cu reticulul endoplasmatic al complexului lamelar și formează substanță bazofilă.

Substanța bazofilă (substanța Nissl, substanța tigroid, tigroid) este o structură tubulară acoperită cu granule mici, conține ARN și este implicată în sinteza componentelor proteice ale celulei. Excitarea prelungită a unui neuron duce la dispariția substanței bazofile din celulă și, prin urmare, la încetarea sintezei unei anumite proteine. La nou-născuți, neuronii lobului frontal al cortexului cerebral nu au substanță bazofilă. În același timp, în structurile care asigură reflexe vitale - măduva spinării, trunchiul cerebral, neuronii conțin o cantitate mare de substanță bazofilă. Se deplasează de la soma celulară la axon prin curent axoplasmatic.

Complexul lamelar (aparatul Golgi) este un organel al unui neuron care înconjoară nucleul sub forma unei rețele. Complexul lamelar este implicat în sinteza neurosecretorii și a altor compuși celulari activi biologic.

Lizozomii și enzimele lor asigură hidroliza unui număr de substanțe în neuron.

Pigmenții neuronali - melanina și lipofuscina - se găsesc în neuronii substanței negre a mezencefalului, în nucleii nervului vag și în celulele sistemului simpatic.

Mitocondriile sunt organele care asigură necesarul de energie al unui neuron. Ele joacă un rol important în respirația celulară. Ele sunt cele mai numeroase în cele mai active părți ale neuronului: dealul axonului, în zona sinapselor. Când un neuron este activ, numărul de mitocondrii crește.

Neurotubulii pătrund în soma neuronului și participă la stocarea și transmiterea informațiilor.

Nucleul neuronului este înconjurat de o membrană poroasă cu două straturi. Prin pori are loc schimbul între nucleoplasmă și citoplasmă. Atunci când un neuron este activat, nucleul, din cauza proeminențelor, își mărește suprafața, ceea ce sporește relația nuclear-plasmatică, stimulând funcțiile celulei nervoase. Nucleul unui neuron conține material genetic. Aparatul genetic asigură diferențierea, forma finală a celulei, precum și conexiunile tipice pentru o celulă dată. O altă funcție esențială a nucleului este reglarea sintezei proteinelor neuronilor de-a lungul vieții sale.

Nucleolul conține o cantitate mare de ARN și este acoperit cu un strat subțire de ADN.

Există o anumită relație între dezvoltarea nucleolului și a substanței bazofile în ontogeneză și formarea reacțiilor comportamentale primare la om. Acest lucru se datorează faptului că activitatea neuronilor și stabilirea contactelor cu alți neuroni depind de acumularea de substanțe bazofile în ei.

Dendritele sunt principalul câmp receptiv al unui neuron. Membrana dendritei și partea sinaptică a corpului celular este capabilă să răspundă la mediatorii eliberați de terminațiile axonilor prin modificarea potențialului electric.

De obicei, un neuron are mai multe dendrite ramificate. Necesitatea unei astfel de ramificații se datorează faptului că un neuron ca structură informațională trebuie să aibă un număr mare de intrări. Informația îi vine de la alți neuroni prin contacte specializate, așa-numitele coloane.

„Spikes” au o structură complexă și asigură percepția semnalelor de către neuron. Cu cât funcția sistemului nervos este mai complexă, cu atât analizatorii diferiți trimit informații către o structură dată, cu atât mai multe „spine” sunt pe dendritele neuronilor. Numărul maxim al acestora este conținut pe neuronii piramidali ai zonei motorii a cortexului cerebral și ajunge la câteva mii. Ele ocupă până la 43% din suprafața membranei somatice și a dendritelor. Datorită „coloanelor”, suprafața receptivă a neuronului crește semnificativ și poate ajunge, de exemplu, la 250.000 μm în celulele Purkinje.

Să ne amintim că neuronii piramidali motori primesc informații de la aproape toate sistemele senzoriale, o serie de formațiuni subcorticale și de la sistemele asociative ale creierului. Dacă un anumit „pic” sau un grup de „spikes” nu mai primește informații pentru o lungă perioadă de timp, atunci aceste „picuri” dispar.

Un axon este o excrescere a citoplasmei, adaptată să transporte informații colectate de dendrite, procesate într-un neuron și transmise axonului prin dealul axonului - locul în care axonul iese din neuron. Axonul unei celule date are un diametru constant, în cele mai multe cazuri este acoperit de o teacă de mielină formată din glia. Axonul are terminații ramificate. Terminațiile conțin mitocondrii și formațiuni secretoare.

Tipuri de neuroni.

Structura neuronilor corespunde în mare măsură scopului lor funcțional. Pe baza structurii lor, neuronii sunt împărțiți în trei tipuri: unipolari, bipolari și multipolari.

Adevărații neuroni unipolari se găsesc numai în nucleul mezencefalic al nervului trigemen. Acești neuroni oferă sensibilitate proprioceptivă la mușchii masticatori.

Alți neuroni unipolari sunt numiți pseudounipolari; de fapt, au două procese (unul vine de la periferie de la receptori, celălalt în structurile sistemului nervos central). Ambele procese fuzionează în apropierea corpului celular într-un singur proces. Toate aceste celule sunt situate în noduri senzoriale: spinali, trigemen etc. Ele asigură percepția durerii, a temperaturii, tactile, proprioceptive, baroceptive, semnalizare vibrațională.

Neuronii bipolari au un axon si o dendrita. Neuronii de acest tip se găsesc în principal în părțile periferice ale sistemelor vizual, auditiv și olfactiv. Neuronii bipolari sunt conectați printr-o dendrită la receptor și printr-un axon - la un neuron la nivelul următor de organizare a sistemului senzorial corespunzător.

Neuronii multipolari au mai multe dendrite și un axon. În prezent, există până la 60 de variante diferite ale structurii neuronilor multipolari, dar toate reprezintă varietăți de celule fuziforme, stelate, coș și piramidale.

Metabolismul într-un neuron.

Nutrienții și sărurile necesare sunt livrate celulei nervoase sub formă de soluții apoase. Produșii metabolici sunt, de asemenea, îndepărtați din neuron sub formă de soluții apoase.

Proteinele neuronale servesc scopurilor plastice și informaționale. Nucleul unui neuron conține ADN, în timp ce ARN predomină în citoplasmă. ARN-ul este concentrat predominant în substanța bazofilă. Intensitatea metabolismului proteic în nucleu este mai mare decât în ​​citoplasmă. Rata de reînnoire a proteinelor în structurile filogenetic mai noi ale sistemului nervos este mai mare decât în ​​cele mai vechi. Cea mai mare rată de turnover a proteinelor se află în substanța cenușie a cortexului cerebral. Mai puțin - în cerebel, cel mai mic - în măduva spinării.

Lipidele neuronale servesc ca energie și material plastic. Prezența lipidelor în teaca de mielină determină rezistența lor electrică mare, ajungând la 1000 Ohm/cm2 de suprafață la unii neuroni. Metabolismul lipidic într-o celulă nervoasă are loc lent; excitarea neuronului duce la o scădere a cantității de lipide. De obicei, după muncă mentală prelungită și oboseală, cantitatea de fosfolipide din celulă scade.

Carbohidrații neuronilor sunt principala sursă de energie pentru ei. Glucoza, care intră într-o celulă nervoasă, este transformată în glicogen, care, dacă este necesar, sub influența enzimelor celulei în sine, este transformat înapoi în glucoză. Datorită faptului că rezervele de glicogen în timpul funcționării neuronului nu îi susțin pe deplin cheltuielile de energie, glucoza din sânge servește ca sursă de energie pentru celula nervoasă.

Glucoza este descompusă în neuron aerob și anaerob. Defalcarea are loc predominant aerob, ceea ce explică sensibilitatea ridicată a celulelor nervoase la lipsa de oxigen. O creștere a adrenalinei în sânge și a activității active a corpului duc la o creștere a consumului de carbohidrați. În timpul anesteziei, aportul de carbohidrați scade.

Țesutul nervos conține săruri de potasiu, sodiu, calciu, magneziu etc. Dintre cationi predomină K+, Na+, Mg2+, Ca2+; din anioni - Cl-, HCO3-. În plus, neuronul conține diverse oligoelemente (de exemplu, cupru și mangan). Datorită activității lor biologice ridicate, activează enzimele. Cantitatea de microelemente dintr-un neuron depinde de starea sa funcțională. Astfel, cu excitație reflexă sau cu cafeină, conținutul de cupru și mangan din neuron scade brusc.

Schimbul de energie într-un neuron în stare de repaus și excitare este diferit. Acest lucru este evidențiat de valoarea coeficientului respirator din celulă. În repaus este 0,8, iar când este excitat este 1,0. Când este excitat, consumul de oxigen crește cu 100%. După excitare, cantitatea de acizi nucleici din citoplasma neuronilor scade uneori de 5 ori.

Procesele energetice intrinseci ale unui neuron (soma sa) sunt strâns legate de influențele trofice ale neuronilor, care afectează în primul rând axonii și dendritele. În același timp, terminațiile nervoase ale axonilor au efecte trofice asupra mușchilor sau celulelor altor organe. Astfel, întreruperea inervației musculare duce la atrofia acesteia, la creșterea defalcării proteinelor și la moartea fibrelor musculare.

Clasificarea neuronilor.

Există o clasificare a neuronilor care ține cont de structura chimică a substanțelor eliberate la terminalele lor axonale: colinergice, peptidergice, noradrenergice, dopaminergice, serotoninergice etc.

Pe baza sensibilității lor la acțiunea stimulilor, neuronii sunt împărțiți în mono-, bi- și polisenzorii.

Neuroni monosenzoriali. Ele sunt cel mai adesea localizate în zonele de proiecție primară ale cortexului și răspund doar la semnalele din sistemul lor senzorial. De exemplu, o parte semnificativă a neuronilor din zona vizuală primară a cortexului cerebral reacționează numai la stimularea ușoară a retinei.

Neuronii monosenzoriali sunt împărțiți funcțional în funcție de sensibilitatea lor la diferite calități ale unui singur stimul. Astfel, neuronii individuali ai zonei auditive a cortexului cerebral pot răspunde la prezentări ale unui ton de 1000 Hz și nu pot răspunde la tonuri cu o frecvență diferită. Se numesc monomodale. Neuronii care răspund la două tonuri diferite sunt numiți bimodali; neuronii care răspund la trei sau mai multe sunt numiți polimodali.

Neuroni bisenzoriali. Ele sunt mai des localizate în zonele secundare ale cortexului unui analizor și pot răspunde la semnale atât de la propriul lor, cât și de la alte sisteme senzoriale. De exemplu, neuronii din zona vizuală secundară a cortexului cerebral răspund la stimulii vizuali și auditivi.

Neuroni polisenzoriali. Aceștia sunt cel mai adesea neuroni ai zonelor asociative ale creierului; sunt capabili să răspundă la iritația auditivă, vizuală, a pielii și a altor sisteme receptive.

Celulele nervoase ale diferitelor părți ale sistemului nervos pot fi active în afara influenței - fundal sau fundal activ (Fig. 2.16). Alți neuroni prezintă activitate de impuls numai ca răspuns la un fel de stimulare.

Neuronii activi de fond sunt împărțiți în cei inhibitori - reducând frecvența descărcărilor și cei excitatori - crescând frecvența descărcărilor ca răspuns la orice iritație. Neuronii activi de fond pot genera impulsuri continuu, cu unele încetinind sau crescând frecvența descărcărilor - acesta este primul tip de activitate - continuu aritmic. Astfel de neuroni asigură tonusul centrilor nervoși. Neuronii activi de fond sunt de mare importanță în menținerea nivelului de excitare a cortexului și a altor structuri ale creierului. Numărul de neuroni activi de fundal crește în timpul stării de veghe.

Neuronii de al doilea tip produc un grup de impulsuri cu un interval scurt interpuls, după care începe o perioadă de tăcere și apare din nou un grup, sau explozie, de impulsuri. Acest tip de activitate se numește spargere. Semnificația activității tip burst este de a crea condiții pentru conducerea semnalelor, reducând în același timp funcționalitatea structurilor conducătoare sau perceptive ale creierului. Intervalele între impulsuri într-o rafală sunt de aproximativ 1-3 ms; între rafale acest interval este de 15-120 ms.

A treia formă de activitate de fundal este activitatea de grup. Tipul de activitate de grup se caracterizează prin apariția aperiodică în fundal a unui grup de pulsuri (intervalele între impulsuri variază de la 3 la 30 ms), urmată de o perioadă de tăcere.

Din punct de vedere funcțional, neuronii pot fi împărțiți și în trei tipuri: aferente, interneuroni (interneuroni), eferenti. Primul îndeplinește funcția de a primi și transmite informații către structurile de deasupra sistemului nervos central, al doilea - asigură interacțiunea între neuronii sistemului nervos central, al treilea - transmite informații către structurile de bază ale sistemului nervos central, către nervi. noduri situate în afara sistemului nervos central și la organele corpului.

Funcțiile neuronilor aferenți sunt strâns legate de funcțiile receptorilor.

Structura și funcția sinapselor

Sinapsele sunt contactele care stabilesc neuronii ca entități independente. Sinapsa este o structură complexă și constă dintr-o parte presinaptică (capătul axonului care transmite semnalul), o despicatură sinaptică și o parte postsinaptică (structura celulei receptoare).

Clasificarea sinapselor. Sinapsele sunt clasificate după locație, natura acțiunii și metoda de transmitere a semnalului.

În funcție de localizare, se disting sinapsele neuromusculare și sinapsele neuro-neuronale, acestea din urmă fiind împărțite la rândul lor în axo-somatice, axo-axonale, axodendritice, dendro-somatice.

În funcție de natura efectului asupra structurii perceptive, sinapsele pot fi excitatorii sau inhibitorii.

Conform metodei de transmitere a semnalului, sinapsele sunt împărțite în electrice, chimice și mixte.

Natura interacțiunii neuronilor. Se determină metoda de interacțiune: îndepărtată, adiacentă, de contact.

Interacțiunea la distanță poate fi asigurată de doi neuroni localizați în structuri diferite ale corpului. De exemplu, în celulele unui număr de structuri cerebrale se formează neurohormoni și neuropeptide, care sunt capabile să aibă un efect umoral asupra neuronilor din alte părți.

Interacțiunea adiacentă dintre neuroni are loc atunci când membranele neuronilor sunt separate doar de spațiul intercelular. De obicei, o astfel de interacțiune are loc acolo unde nu există celule gliale între membranele neuronilor. O astfel de contiguitate este caracteristică axonilor nervului olfactiv, fibrelor paralele ale cerebelului etc. Se crede că interacțiunea contiguă asigură participarea neuronilor vecini la îndeplinirea unei singure funcții. Acest lucru se întâmplă, în special, deoarece metaboliții, produse ale activității neuronilor, care intră în spațiul intercelular, afectează neuronii vecini. Interacțiunea adiacentă poate, în unele cazuri, să asigure transferul de informații electrice de la neuron la neuron.

Interacțiunea de contact este cauzată de contactele specifice ale membranelor neuronilor, care formează așa-numitele sinapse electrice și chimice.

Sinapsele electrice. Din punct de vedere morfologic, ele reprezintă o fuziune, sau convergență, a secțiunilor membranei. În acest din urmă caz, fanta sinaptică nu este continuă, ci este întreruptă de punți de contact pline. Aceste punți formează o structură celulară repetată a sinapselor, celulele fiind limitate de zonele membranelor adiacente, distanța dintre care în sinapsele de mamifere este de 0,15-0,20 nm. La locurile de fuziune a membranei există canale prin care celulele pot schimba anumite produse. Pe lângă sinapsele celulare descrise, printre sinapsele electrice există și altele - sub forma unui gol continuu; aria fiecăruia dintre ele ajunge la 1000 µm, ca, de exemplu, între neuronii ganglionului ciliar.

Sinapsele electrice au o conducere unidirecțională a excitației. Acest lucru este ușor de demonstrat prin înregistrarea potențialului electric la sinapsă: atunci când căile aferente sunt stimulate, membrana sinapsă este depolarizată, iar când fibrele eferente sunt stimulate, se hiperpolarizează. S-a dovedit că sinapsele neuronilor cu aceeași funcție au o conducere bilaterală a excitației (de exemplu, sinapsele dintre două celule sensibile), iar sinapsele dintre neuronii funcționali diferit (senzoriali și motorii) au o conducere unilaterală. Funcțiile sinapselor electrice sunt în primul rând de a asigura reacții urgente ale organismului. Acest lucru explică aparent amplasarea lor la animale în structuri care asigură reacția de zbor, salvarea de pericol etc.

Sinapsa electrică este relativ mai puțin obosită și este rezistentă la schimbările din mediul extern și intern. Aparent, aceste calități, împreună cu viteza, asigură o fiabilitate ridicată a funcționării acestuia.

Sinapsele chimice. Reprezentat structural prin partea presinaptică, fanta sinaptică și partea postsinaptică. Partea presinaptică a unei sinapse chimice este formată prin expansiunea axonului de-a lungul cursului sau terminației sale. Partea presinaptică conține vezicule agranulare și granulare (Fig. 1). Bulele (quanta) conțin un mediator. În extensia presinaptică există mitocondrii care asigură sinteza transmițătorului, granule de glicogen etc. La stimularea repetată a terminației presinaptice se epuizează rezervele emițătorului din veziculele sinaptice. Se crede că veziculele granulare mici conțin norepinefrină, cele mari conțin alte catecolamine. Veziculele agranulare conțin acetilcolină. Derivații acizilor glutamic și aspartic pot fi, de asemenea, mediatori de excitație.

Orez. 1. Schema procesului de transmitere a semnalului nervos la o sinapsă chimică.

Sinapsa chimică

Esența mecanismului de transmitere a unui impuls electric de la o celulă nervoasă la alta printr-o sinapsă chimică este următoarea. Un semnal electric care călătorește de-a lungul procesului unui neuron al unei celule ajunge în regiunea presinaptică și provoacă eliberarea unui anumit compus chimic - un intermediar sau transmițător - în fanta sinaptică. Transmițătorul, difuzând de-a lungul despicăturii sinaptice, ajunge în regiunea postsinaptică și se leagă chimic de o moleculă situată acolo, numită receptor. Ca urmare a acestei legături, în zona postsinaptică sunt declanșate o serie de transformări fizico-chimice, în urma cărora în zona sa apare un impuls de curent electric, răspândindu-se mai departe spre a doua celulă.

Regiunea presinaptică este caracterizată de câteva formațiuni morfologice importante care joacă un rol major în funcționarea acesteia. În această zonă există granule specifice - vezicule - care conțin unul sau altul compus chimic, numit în general mediator. Acest termen are o semnificație pur funcțională, la fel ca, de exemplu, termenul de hormon. Aceeași substanță poate fi clasificată fie ca mediatori, fie ca hormoni. De exemplu, norepinefrina trebuie numită transmițător dacă este eliberată din veziculele presinaptice; Dacă norepinefrina este eliberată în sânge de către glandele suprarenale, atunci în acest caz se numește hormon.

În plus, în zona presinaptică există mitocondrii care conțin ioni de calciu și structuri membranare specifice - canale ionice. Activarea presinapsei începe în momentul în care un impuls electric din celulă ajunge în această zonă. Acest impuls face ca cantități mari de calciu să intre în presinapsă prin canalele ionice. În plus, ca răspuns la un impuls electric, ionii de calciu părăsesc mitocondriile. Ambele procese duc la o creștere a concentrației de calciu în presinapsă. Apariția excesului de calciu duce la conectarea membranei presinaptice cu membrana veziculelor, iar acestea din urmă încep să fie atrase spre membrana presinaptică, eliberându-și în cele din urmă conținutul în fanta sinaptică.

Structura principală a regiunii postsinaptice este membrana regiunii celei de-a doua celule în contact cu presinapsa. Această membrană conține o macromoleculă determinată genetic - un receptor, care se leagă selectiv de un mediator. Această moleculă conține două secțiuni. Prima secțiune este responsabilă de recunoașterea mediatorului „cuiva”, a doua secțiune este responsabilă de modificările fizico-chimice ale membranei, ducând la apariția unui potențial electric.

Activarea postsinapsei începe în momentul în care o moleculă transmițătoare ajunge în această zonă. Centrul de recunoaștere își „recunoaște” molecula și se leagă de ea cu un anumit tip de legătură chimică, care poate fi vizualizată ca interacțiunea unui lacăt cu cheia sa. Această interacțiune implică munca unei a doua regiuni a moleculei, iar munca sa are ca rezultat un impuls electric.

Caracteristicile transmisiei semnalului printr-o sinapsă chimică sunt determinate de caracteristicile structurii acesteia. În primul rând, un semnal electric de la o celulă este transmis la alta folosind un mesager chimic - un transmițător. În al doilea rând, semnalul electric este transmis doar într-o singură direcție, care este determinată de caracteristicile structurale ale sinapsei. În al treilea rând, există o ușoară întârziere în transmiterea semnalului, al cărei timp este determinat de timpul de difuzie a emițătorului de-a lungul despicăturii sinaptice. În al patrulea rând, conducerea printr-o sinapsă chimică poate fi blocată în diferite moduri.

Funcționarea unei sinapse chimice este reglată atât la nivelul presinapsei, cât și la nivelul postsinapsei. În modul standard de funcționare, după sosirea unui semnal electric acolo, un transmițător este eliberat din presinapsă, care se leagă de receptorul post-sinapză și provoacă apariția unui nou semnal electric. Înainte ca un nou semnal să sosească la presinapsă, cantitatea de transmițător are timp să se recupereze. Cu toate acestea, dacă semnalele de la o celulă nervoasă trec prea des sau pentru o perioadă lungă de timp, cantitatea de transmițător de acolo se epuizează și sinapsa nu mai funcționează.

În același timp, sinapsa poate fi „antrenată” să transmită semnale foarte frecvente pe o perioadă lungă de timp. Acest mecanism este extrem de important pentru înțelegerea mecanismelor memoriei. S-a demonstrat că în vezicule, pe lângă substanța care joacă rolul de mediator, se găsesc și alte substanțe de natură proteică, iar pe membrana presinapsei și postsinapsei există receptori specifici care le recunosc. Acești receptori pentru peptide sunt fundamental diferiți de receptorii pentru mediatori prin aceea că interacțiunea cu aceștia nu provoacă apariția potențialelor, ci declanșează reacții sintetice biochimice.

Astfel, după ce impulsul ajunge la presinapsă, împreună cu transmițătorii sunt eliberate și peptide reglatoare. Unii dintre ei interacționează cu receptorii peptidici de pe membrana presinaptică, iar această interacțiune include mecanismul sintezei transmițătorului. În consecință, cu cât peptidele mediatoare și reglatoare sunt mai des eliberate, cu atât va avea loc sinteza mediatorului mai intensă. O altă parte a peptidelor reglatoare, împreună cu mediatorul, ajunge la postsinapsă. Mediatorul se leagă de receptorul său, iar peptidele reglatoare de al lor, iar această ultimă interacțiune declanșează procesele de sinteză a moleculelor receptorului pentru mediator. Ca rezultat al unui astfel de proces, câmpul receptor sensibil la mediator crește astfel încât toate moleculele mediatoare contactează moleculele receptorului lor. În general, acest proces are ca rezultat ceea ce se numește facilitarea conducerii prin sinapsa chimică.

Alegerea unui mediator

Factorul care îndeplinește funcția de transmițător este produs în corpul neuronului, iar de acolo este transportat la terminalul axonal. Emițătorul conținut în terminațiile presinaptice trebuie eliberat în fanta sinoptică pentru a acționa asupra receptorilor membranei postsinaptice, asigurând transmiterea semnalului transsinaptic. Substanțe precum acetilcolina, grupa catecolaminelor, serotonina, neuropiptidele și multe altele pot acționa ca mediatori; proprietățile lor generale vor fi descrise mai jos.

Chiar înainte ca multe dintre caracteristicile esențiale ale procesului de eliberare a transmițătorului să fie clarificate, s-a stabilit că terminațiile presinaptice pot schimba starea activității secretorii spontane. Porțiuni mici eliberate în mod constant ale transmițătorului cauzează așa-numitele potențiale postsinaptice spontane, miniaturale în celula postsinaptică. Acest lucru a fost stabilit în 1950 de oamenii de știință englezi Fett și Katz, care, în timp ce studiau activitatea sinapsei neuromusculare a broaștei, au descoperit că, fără nicio acțiune asupra nervului din mușchi din zona membranei postsinaptice, apar mici fluctuații potențiale pe proprii la intervale aleatorii, cu o amplitudine de aproximativ la 0,5mV.

Descoperirea eliberării unui transmițător, care nu este asociat cu sosirea unui impuls nervos, a ajutat la stabilirea naturii cuantice a eliberării acestuia, adică s-a dovedit că într-o sinapsă chimică transmițătorul este eliberat în repaus, dar ocazional și in portii mici. Discretența se exprimă prin faptul că mediatorul lasă finalul nu difuz, nu sub formă de molecule individuale, ci sub formă de porțiuni multimoleculare (sau cuante), fiecare dintre ele conține mai multe.

Acest lucru se întâmplă astfel: în axoplasma terminalelor neuronilor aflate în imediata apropiere a membranei presinaptice, atunci când sunt examinate la microscop electronic, au fost descoperite multe vezicule sau vezicule, fiecare dintre ele conținând câte o cuantă a transmițătorului. Curenții de acțiune provocați de impulsurile presinaptice nu au un efect vizibil asupra membranei postsinaptice, dar duc la distrugerea membranei veziculelor cu transmițătorul. Acest proces (exocitoză) constă în faptul că vezicula, apropiindu-se de suprafața interioară a membranei terminalului presinaptic în prezența calciului (Ca2+), se contopește cu membrana presinaptică, în urma căreia vezicula este golită în despicatură sinoptică. După distrugerea veziculei, membrana care o înconjoară este inclusă în membrana terminalului presinaptic, mărind suprafața acesteia. Ulterior, ca urmare a procesului de endomitoză, secțiuni mici ale membranei presinaptice sunt invaginate spre interior, formând din nou vezicule, care ulterior sunt din nou capabile să pornească transmițătorul și să intre în ciclul eliberării sale.

V. Mediatori chimici și tipurile acestora

În sistemul nervos central, un grup mare de substanțe chimice eterogene îndeplinește o funcție de mediator. Lista mediatorilor chimici nou descoperiți este în continuă creștere. Conform celor mai recente date, sunt aproximativ 30. Aș dori, de asemenea, să remarc că, conform principiului lui Dale, fiecare neuron secretă același transmițător în toate terminațiile sale sinoptice. Pe baza acestui principiu, se obișnuiește să se desemneze neuronii după tipul de transmițător pe care îl eliberează terminațiile lor. Astfel, de exemplu, neuronii care eliberează acetilcolină sunt numiți colinergici, serotoninergici - serotoninergici. Acest principiu poate fi folosit pentru a desemna diverse sinapse chimice. Să ne uităm la câțiva dintre cei mai cunoscuți mediatori chimici:

Acetilcolina. Unul dintre primii neurotransmițători descoperiți (a fost cunoscut și sub denumirea de „substanță a nervului vag” datorită efectelor sale asupra inimii).

O caracteristică a acetilcolinei ca mediator este distrugerea sa rapidă după eliberarea de la terminalele presinaptice folosind enzima acetilcolinesteraza. Acetilcolina funcționează ca mediator în sinapsele formate din colaterale recurente ale axonilor neuronilor motori ai măduvei spinării pe celulele intercalare Renshaw, care la rândul lor, cu ajutorul unui alt mediator, au un efect inhibitor asupra neuronilor motori.

Neuronii măduvei spinării care inervează celulele cromafine și neuronii preganglionari care inervează celulele nervoase ale ganglionilor intramurali și extramurali sunt de asemenea colinergici. Se crede că neuronii colinergici sunt prezenți în formarea reticulară a mezencefalului, cerebelului, ganglionilor bazali și cortexului.

Catecolamine. Acestea sunt trei substanțe înrudite chimic. Acestea includ: dopamina, norepinefrina și adrenalina, care sunt derivați de tirozină și îndeplinesc o funcție de mediator nu numai în sinapsele periferice, ci și în cele centrale. Neuronii dopaminergici se găsesc în principal în mijlocul creierului la mamifere. Dopamina joacă un rol deosebit de important în striatul, unde se găsesc cantități deosebit de mari din acest neurotransmițător. În plus, neuronii dopaminergici sunt prezenți în hipotalamus. Neuronii noradrenergici sunt, de asemenea, conținuți în mezencefal, puț și medular oblongata. Axonii neuronilor noradrenergici formează căi ascendente care merg la hipotalamus, talamus, cortexul limbic și cerebel. Fibrele descendente ale neuronilor noradrenergici inervează celulele nervoase ale măduvei spinării.

Catecolaminele au atât efecte excitatoare, cât și inhibitorii asupra neuronilor SNC.

Serotonina. Ca și catecolaminele, aparține grupului de monoamine, adică este sintetizat din aminoacidul triptofan. La mamifere, neuronii serotoninergici sunt localizați în principal în trunchiul cerebral. Ele fac parte din rafeul dorsal și medial, nucleii medulei oblongate, puț și mesenencefal. Neuronii serotoninergici își extind influența asupra neocortexului, hipocampusului, globului pallidus, amigdalei, regiunii subtalamice, structurilor tulpinii, cortexului cerebelos și măduvei spinării. Serotonina joacă un rol important în controlul descendent al activității măduvei spinării și în controlul hipotalamic al temperaturii corpului. La rândul lor, tulburările metabolismului serotoninei care apar sub influența unui număr de medicamente farmacologice pot provoca halucinații. Disfuncția sinapselor serotoninergice se observă în schizofrenie și alte tulburări psihice. Serotonina poate provoca efecte excitatoare și inhibitoare în funcție de proprietățile receptorilor membranei postsinaptice.

Aminoacizi neutri. Aceștia sunt doi acizi dicarboxilici principali, L-glutamatul și L-aspartatul, care se găsesc în cantități mari în sistemul nervos central și pot acționa ca mediatori. Acidul L-glutamic face parte din multe proteine ​​și peptide. Nu trece bine prin bariera hemato-encefalică și, prin urmare, nu pătrunde în creier din sânge, fiind format în principal din glucoză din țesutul nervos propriu-zis. Glutamatul se găsește în concentrații mari în sistemul nervos central al mamiferelor. Se crede că funcția sa este asociată în principal cu transmiterea sinoptică a excitației.

Polipeptide. În ultimii ani, s-a demonstrat că unele polipeptide pot îndeplini o funcție de mediator în sinapsele SNC. Astfel de polipeptide includ substanțe-P, neurohormoni hipotalamici, encefaline etc. Substanța-P se referă la un grup de agenți extrași mai întâi din intestin. Aceste polipeptide se găsesc în multe părți ale sistemului nervos central. Concentrația lor este deosebit de mare în zona substanței negre. Prezența substanței-P în rădăcinile dorsale ale măduvei spinării sugerează că poate servi ca mediator la sinapsele formate de terminațiile centrale ale axonilor unor neuroni aferenți primari. Substanța-P are un efect excitator asupra anumitor neuroni din măduva spinării. Rolul de mediator al altor neuropeptide este și mai puțin clar.

Concluzie

Înțelegerea modernă a structurii și funcției sistemului nervos central se bazează pe teoria neuronală, care este un caz special al teoriei celulare. Cu toate acestea, dacă teoria celulară a fost formulată încă din prima jumătate a secolului al XIX-lea, atunci teoria neuronală, care consideră creierul ca rezultat al unificării funcționale a elementelor celulare individuale - neuroni, a câștigat recunoaștere abia la începutul acestui secol. . Studiile neurohistologului spaniol R. Cajal și ale fiziologului englez C. Sherrington au jucat un rol major în recunoașterea teoriei neuronale. Dovezile finale ale izolării structurale complete a celulelor nervoase au fost obținute cu ajutorul unui microscop electronic, a cărui rezoluție înaltă a făcut posibil să se stabilească că fiecare celulă nervoasă este înconjurată pe toată lungimea sa de o membrană limitatoare și că există spații libere între membranele diferiților neuroni. Sistemul nostru nervos este construit din două tipuri de celule - nervoase și gliale. În plus, numărul de celule gliale este de 8-9 ori mai mare decât numărul de celule nervoase. Numărul elementelor nervoase, fiind foarte limitat la organismele primitive, în procesul de dezvoltare evolutivă a sistemului nervos ajunge la multe miliarde la primate și la om. În același timp, numărul de contacte sinaptice dintre neuroni se apropie de o cifră astronomică. Complexitatea organizării sistemului nervos central se manifestă și prin faptul că structura și funcțiile neuronilor din diferite părți ale creierului variază semnificativ. Cu toate acestea, o condiție necesară pentru analiza activității creierului este identificarea principiilor fundamentale care stau la baza funcționării neuronilor și a sinapselor. La urma urmei, aceste conexiuni ale neuronilor sunt cele care oferă toată varietatea de procese asociate cu transmiterea și procesarea informațiilor.

Ne putem imagina doar ce se va întâmpla dacă va exista un eșec în acest proces complex de schimb... ce se va întâmpla cu noi. Acest lucru se poate spune despre orice structură a corpului; poate să nu fie cea principală, dar fără ea activitatea întregului organism nu va fi complet corectă și completă. Este la fel ca la ceas. Dacă lipsește una, chiar și cea mai mică parte a mecanismului, ceasul nu va mai funcționa absolut exact. Și în curând ceasul se va sparge. În același mod, corpul nostru, dacă unul dintre sisteme este perturbat, duce treptat la eșecul întregului organism și, ulterior, la moartea chiar a acestui organism. Deci este în interesul nostru să monitorizăm starea corpului nostru și să evităm să facem greșeli care pot duce la consecințe grave pentru noi.

Lista surselor și literaturii

1. Batuev A. S. Fiziologia activității nervoase superioare și a sistemelor senzoriale: manual / A. S. Batuev. - St.Petersburg. : Peter, 2009. - 317 p.

Danilova N. N. Psihofiziologie: Manual / N. N. Danilova. - M.: ASPECT PRESS, 2000. - 373 p.

Danilova N. N. Fiziologia activității nervoase superioare: manual / N. N. Danilova, A. L. Krylova. - M.: Literatură educațională, 1997. - 428 p.

Karaulova L.K. Fiziologie: manual / L.K. Karaulova, N.A. Krasnoperova, M.M. Rasulov. - M.: Academia, 2009. - 384 p.

Katalymov, L. L. Fiziologia neuronilor: manual / L. L. Katalymov, O. S. Sotnikov; Min. oameni. Educația RSFSR, Ulyanovsk. stat ped. int. - Ulianovsk: B. i., 1991. - 95 p.

Semenov, E.V. Fiziologie și anatomie: manual / E.V. Semenov. - M.: Dzhangar, 2005. - 480 p.

Smirnov, V. M. Fiziologia sistemului nervos central: manual / V. M. Smirnov, V. N. Yakovlev. - M.: Academia, 2002. - 352 p.

Smirnov V. M. Fiziologia umană: manual / V. M. Smirnova. - M.: Medicină, 2002. - 608 p.

Rossolimo T. E. Fiziologia activității nervoase superioare: un manual: manual / T. E. Rossolimo, I. A. Moskvina - Tarkhanova, L. B. Rybalov. - M.; Voronej: MPSI: MODEK, 2007. - 336 p.

Îndrumare

Ai nevoie de ajutor pentru a studia un subiect?

Specialiștii noștri vă vor consilia sau vă vor oferi servicii de îndrumare pe teme care vă interesează.
Trimiteți cererea dvs indicând subiectul chiar acum pentru a afla despre posibilitatea de a obține o consultație.

Ce este o sinapsa? O sinapsă este o structură specială care transmite un semnal de la fibrele unei celule nervoase către o altă celulă sau o fibră dintr-o celulă de contact. De ce ai nevoie de 2 celule nervoase? În acest caz, sinapsa este prezentată în 3 zone funcționale (fragment presinaptic, despicătură sinaptică și fragment postsinaptic) ale celulelor nervoase și este situată în zona în care celula vine în contact cu mușchii și glandele corpului uman.

Sistemul sinapselor neuronale se realizează în funcție de localizarea lor, tipul de activitate și metoda de tranzit al datelor de semnal disponibile. În ceea ce privește localizarea sinapselor, acestea se disting: neuroneuronal, neuromuscular. Neuroneuronal în axosomatic, dendrosomatic, axodendritic, axoaxonal.

În funcție de tipul de activitate asupra percepției, sinapsele sunt de obicei împărțite în: excitatoare și nu mai puțin importante inhibitoare. In ceea ce priveste modalitatea de tranzit al semnalului informativ, acestea se clasifica in:

1. Tip electric.
2. Tipul chimic.
3. Tip mixt.

Etiologia contactului cu neuroni se reduce la tipul de andocare, care poate fi la distanță, de contact și, de asemenea, la limită. Conexiunea unei proprietăți îndepărtate se realizează prin intermediul a 2 neuroni localizați în multe părți ale corpului.

Astfel, în țesuturile creierului uman se generează neurohormoni și substanțe neuropeptidice care afectează neuronii prezenți în organism în altă locație. Conexiunea de contact se reduce la joncțiuni speciale ale peliculelor membranare ale neuronilor tipici care alcătuiesc sinapsele chimice, precum și componentele electrice.

Lucrarea adiacentă (de frontieră) a neuronilor este efectuată în timpul în care filmele membranare ale neuronilor sunt blocate numai de fanta sinaptică. De regulă, o astfel de fuziune se observă dacă între 2 filme speciale de membrană fără țesut glial. Această contiguitate este caracteristică fibrelor paralele ale cerebelului, axonilor unui nerv olfactiv special și așa mai departe.

Există o părere că contactul adiacent provoacă munca neuronilor din apropiere în producerea unei funcții comune. Acest lucru se observă datorită faptului că metaboliții, fructele acțiunii unui neuron uman, care pătrund în cavitatea situată între celule influențează neuronii activi din apropiere. Mai mult, o conexiune de margine poate transmite adesea date electrice de la un neuron de lucru la al doilea participant la proces.

Sinapsele electrice și chimice

Acţiunea fuziunii film-membrană este considerată a fi sinapsele electrice. În condițiile în care fanta sinaptică necesară este discontinuă cu interstiții ale joncțiunilor monolitice. Aceste partiții formează o structură alternativă a compartimentelor sinapselor, în timp ce compartimentele sunt separate prin fragmente de membrane aproximative, decalajul dintre care în sinapsele de tip obișnuit este de 0,15 - 0,20 nm la reprezentanții mamiferelor. La joncțiunea peliculelor membranare există căi prin care o parte din fruct este schimbată.

În plus față de tipurile individuale de sinapse, există și sinapsele tipice electrice necesare sub forma unei singure fisuri sinaptice, al cărei perimetru total se extinde până la 1000 μm. Astfel, este reprezentat un fenomen sinaptic similar în neuronii ganglionilor ciliari.

Sinapsele electrice sunt capabile să conducă o excitație de înaltă calitate în mod unilateral. Acest fapt este remarcat la fixarea rezervei electrice a componentei sinaptice. De exemplu, în momentul în care tubii aferenți sunt atinși, filmul-membrană sinaptică este depolarizată, când când particulele eferente ale fibrelor sunt atinse, devine hiperpolarizat. Se crede că sinapsele neuronilor activi cu responsabilități comune pot efectua excitația necesară (între 2 zone de transmitere) în ambele direcții.

Dimpotrivă, sinapsele neuronilor prezenți cu o listă diferită de acțiuni (motorii și senzoriale) efectuează unilateral actul de excitare. Principala activitate a componentelor sinaptice este determinată de producerea de reacții imediate ale corpului. Sinapsa electrică este supusă unei cantități nesemnificative de oboseală și are un procent semnificativ de rezistență la factorii interni-externi.

Sinapsele chimice au aspectul unui segment presinaptic, o despicatură sinaptică funcțională cu un fragment din componenta postsinaptică. Fragmentul presinaptic se formează printr-o creștere a dimensiunii axonului în interiorul propriului tubul sau spre terminarea acestuia. Acest fragment conține saci speciali granulare și agranulare care conțin un mediator.

Creșterea presinaptică observă localizarea mitocondriilor active, generând particule de substanță glicogen, precum și necesitatea producţiei de mediator si altul. În condiții de contact frecvent cu câmpul presinaptic, rezerva de emițător din sacii existenți se pierde.

Există o părere că veziculele granulare mici conțin o substanță precum norepinefrina, iar cele mari conțin catecolamine. Mai mult, acetilconina este localizată în cavitățile agranulare (vezicule). În plus, mediatorii excitației crescute sunt considerați a fi substanțe formate în funcție de tipul de acid aspartic produs sau de acidul glutamin la fel de important.

Contactele sinapsei active sunt adesea localizate între:

• Dendrită și axon.
• Soma și axonul.
• Dendritele.
• Axonii.
• Soma celulară și dendrite.

Influența mediatorului produs față de prezența filmului de membrană postsinaptică apare din cauza penetrării excesive a particulelor sale de sodiu. Generarea de revărsări puternice de particule de sodiu din fanta sinaptică de lucru prin filmul membranei postsinaptice formează depolarizarea acesteia, formând excitarea rezervei postsinaptice. Tranzitul direcției chimice a datelor sinapsei se caracterizează printr-o suspensie sinaptică de excitație pentru un timp de 0,5 ms cu dezvoltarea unei rezerve postsinaptice, ca reacție la fluxul presinaptic.

Această posibilitate în momentul excitaţiei apare în depolarizarea peliculei-membrană postsinaptică, iar în momentul suspendării în hiperpolarizarea acesteia. Ce cauzează suspendat rezerva postsinaptica. De regulă, în timpul excitației puternice, nivelul de permeabilitate al peliculei membranei postsinaptice crește.

Proprietatea de excitație necesară este fixată în interiorul neuronilor dacă norepinefrina, dopamina, acetilcolina, serotonina importantă, substanța P și acidul glutamin lucrează în sinapsele tipice.

Potențialul de reținere se formează în timpul influenței asupra sinapselor din acidul gamma-aminobutiric și glicină.

Performanța mentală a copiilor

Performanța unei persoane determină în mod direct vârsta acestuia, când toate valorile cresc simultan cu dezvoltarea și creșterea fizică a copiilor.

Precizia și viteza acțiunilor mentale variază neuniform cu vârsta, în funcție de alți factori care determină dezvoltarea și creșterea fizică a corpului. Elevii de orice vârstă care au există abateri de sănătate, caracterizat printr-un nivel scăzut de performanță față de copiii puternici din jur.

La elevii sănătoși de clasa întâi, cu o pregătire redusă a corpului pentru procesul de învățare constantă, potrivit unor indicatori, capacitatea de a acționa este scăzută, ceea ce complică lupta împotriva problemelor care apar în timpul procesului de învățare.

Rata de apariție a slăbiciunii este determinată de starea inițială a sistemului nervos senzorial al copiilor, de ritmul de lucru și de volumul de încărcare. În același timp, copiii sunt predispuși la suprasolicitare în timpul imobilizării prelungite și când acțiunile efectuate sunt neinteresante pentru copil. După o pauză, performanța devine aceeași sau devine mai mare decât înainte și este mai bine să faceți restul să nu fie pasiv, ci activ, trecând la o activitate diferită.

Prima parte a procesului educațional pentru copiii de școală primară obișnuită este însoțită de performanțe excelente, dar până la sfârșitul lecției a 3-a au există o scădere a concentrației:

• Se uită pe fereastră.
• Ei nu ascultă cu atenție cuvintele profesorului.
• Schimbați poziția corpului lor.
• Încep să vorbească.
• Se ridică de la locul lor.

Valorile capacității de muncă sunt deosebit de ridicate pentru elevii de liceu care studiază în tura a 2-a. Este deosebit de important să acordăm atenție faptului că timpul de pregătire pentru cursuri înainte de începerea activității educaționale în clasă este destul de scurt și nu garantează o scutire completă de modificările dăunătoare ale sistemului nervos central. Activitate mentala se epuizează rapid în primele ore de lecții, ceea ce se reflectă clar în comportamentul negativ.

Prin urmare, modificări calitative ale performanței se observă la elevii blocului junior din lecțiile 1 - 3, iar la blocurile mijlocii-senior din lecțiile 4 - 5. La rândul său, lecția 6 se desfășoară în condiții de capacitate de acțiune deosebit de redusă. Totodată, durata orelor pentru clasele 2-11 este de 45 de minute, ceea ce slăbește starea copiilor. Prin urmare, se recomandă schimbarea periodică a tipului de muncă și o pauză activă la mijlocul lecției.

Institutul Psihologic și Social din Moscova (MPSI)

Rezumat despre anatomia sistemului nervos central pe tema:

SINAPSE (structură, structură, funcții).

student în anul I al Facultății de Psihologie,

grupa 21/1-01 Logachev A.Yu.

Profesor:

Kholodova Marina Vladimirovna.

anul 2001.

Plan de muncă:

1.Prolog.

2. Fiziologia neuronului și structura acestuia.

3.Structura și funcțiile sinapsei.

4. Sinapsa chimică.

5. Izolarea mediatorului.

6. Mediatori chimici și tipurile acestora.

7.Epilog.

8. Lista referințelor.

PROLOG:

Corpul nostru este un mare mecanism de ceas.

Constă dintr-un număr mare de particule minuscule care se află în în ordine strictă iar fiecare dintre ele îndeplinește anumite funcții și are propriile sale proprietăți unice. Acest mecanism - corpul, este format din celule, care leagă țesuturile și sistemele: toate acestea în ansamblu reprezintă un singur lanț, un supersistem al corpului.

Cea mai mare varietate de elemente celulare nu ar putea funcționa ca un întreg dacă nu ar exista un mecanism de reglare sofisticat în organism. Sistemul nervos joacă un rol deosebit în reglare. Toată munca complexă a sistemului nervos - reglarea activității organelor interne, controlul mișcărilor, fie mișcări simple și inconștiente (de exemplu, respirație) sau mișcări complexe ale mâinilor unei persoane - toate acestea, în esență, se bazează pe interacțiunea dintre celule între ele.

Toate acestea se bazează în esență pe transmiterea unui semnal de la o celulă la alta. Mai mult, fiecare celulă își face treaba și uneori are mai multe funcții. Varietatea funcțiilor este asigurată de doi factori: modul în care celulele sunt conectate între ele și modul în care aceste conexiuni sunt aranjate.

FIZIOLOGIA NEURONULUI SI STRUCTURA SA:

Cea mai simplă reacție a sistemului nervos la un stimul extern este este un reflex.

În primul rând, să luăm în considerare structura și fiziologia unității structurale elementare a țesutului nervos al animalelor și oamenilor - neuron. Proprietățile funcționale și de bază ale unui neuron sunt determinate de capacitatea sa de a excita și de a se autoexcita.

Transmiterea excitației se realizează de-a lungul proceselor neuronului - axonilor si dendritelor.

Axonii sunt procese mai lungi și mai largi. Au o serie de proprietăți specifice: conducție izolată a excitației și conductivitate bilaterală.

Celulele nervoase sunt capabile nu numai să perceapă și să proceseze stimularea externă, ci și să producă spontan impulsuri care nu sunt cauzate de stimularea externă (autoexcitare).

Ca răspuns la stimulare, neuronul răspunde impuls de activitate- potenţial de acţiune, a cărui frecvenţă de generare variază de la 50-60 de impulsuri pe secundă (pentru neuronii motori) până la 600-800 de impulsuri pe secundă (pentru interneuronii creierului). Axonul se termină în multe ramuri subțiri numite terminale.

De la terminale, impulsul trece la alte celule, direct în corpurile lor sau, mai des, la procesele lor dendritice. Numărul de terminale dintr-un axon poate ajunge până la o mie, care se termină în celule diferite. Pe de altă parte, un neuron tipic de vertebrat are între 1.000 și 10.000 de terminale din alte celule.

Dendritele sunt procese mai scurte și mai numeroase ale neuronilor. Ei percep excitația de la neuronii vecini și o conduc către corpul celular.

Există celule și fibre nervoase pulpoase și nepulpate.

Fibrele pulpare fac parte din nervii senzitivi și motori ai mușchilor scheletici și ai organelor senzoriale și sunt acoperite cu o teacă lipidică de mielină.

Fibrele pulpei au o „acțiune mai rapidă”: în astfel de fibre cu un diametru de 1-3,5 micromilimetri, excitația se răspândește cu o viteză de 3-18 m/s. Acest lucru se explică prin faptul că conducerea impulsurilor de-a lungul nervului mielinizat are loc spasmodic.

În acest caz, potențialul de acțiune „sare” prin zona nervului acoperit cu mielină și la nodul lui Ranvier (zona expusă a nervului), trece la teaca cilindrului axial al nervului. fibră. Învelișul de mielină este un bun izolator și previne transmiterea excitației la joncțiunea fibrelor nervoase paralele.

Fibrele non-musculare alcătuiesc cea mai mare parte a nervilor simpatici.

Nu au o teacă de mielină și sunt separate unul de celălalt de celule neurogliale.

În fibrele fără pulpă, celulele acționează ca izolatori. neuroglia(țesut nervos de susținere). celule Schwann - unul dintre tipurile de celule gliale. Pe lângă neuronii interni care percep și transformă impulsurile venite de la alți neuroni, există neuroni care percep influențele direct din mediu - aceștia sunt receptori, precum și neuronii care afectează direct organele executive - efectori, de exemplu, pe mușchi sau glande.

Dacă un neuron acționează asupra unui mușchi, se numește neuron motor sau neuron motor. Printre neuroreceptori, există 5 tipuri de celule, în funcție de tipul de agent patogen:

— fotoreceptori, care sunt excitate sub influența luminii și asigură funcționarea organelor vizuale,

— mecanoreceptori, acei receptori care răspund la influenţe mecanice.

Ele sunt localizate în organele auzului și echilibrului. Celulele tactile sunt, de asemenea, mecanoreceptori. Unii mecanoreceptori sunt localizați în mușchi și măsoară gradul de întindere a acestora.

— chemoreceptori - reacționează selectiv la prezența sau modificarea concentrației diferitelor substanțe chimice, activitatea organelor mirosului și gustului se bazează pe acestea,

— termoreceptori, reacționează la schimbările de temperatură sau nivelul acesteia - receptorii de frig și căldură,

— electroreceptori reacționează la impulsurile curente și sunt prezente la unii pești, amfibieni și mamifere, de exemplu, ornitorincul.

Pe baza celor de mai sus, aș dori să remarc că pentru o lungă perioadă de timp printre biologii care au studiat sistemul nervos, a existat opinia că celulele nervoase formează rețele lungi și complexe care se transformă continuu una în alta.

Cu toate acestea, în 1875, un om de știință italian, profesor de histologie la Universitatea din Pavia, a venit cu un nou mod de colorare a celulelor - argintare. Când una dintre miile de celule din apropiere devine argintie, doar ea este pătată - singura, dar complet, cu toate procesele sale.

metoda Golgi a ajutat foarte mult la studiul structurii celulelor nervoase. Utilizarea sa a arătat că, în ciuda faptului că celulele din creier sunt situate extrem de aproape unele de altele, iar procesele lor sunt confuze, fiecare celulă este încă clar separată. Adică, creierul, ca și alte țesuturi, este format din celule individuale care nu sunt unite într-o rețea comună. Această concluzie a fost făcută de un histolog spaniol CU.

Ramon y Cahalem, care a extins astfel teoria celulară la sistemul nervos. Respingerea conceptului de rețea conectată a însemnat că în sistemul nervos puls trece de la celulă la celulă nu prin contact electric direct, ci prin decalaj

Când a început să fie folosit în biologie microscopul electronic, care a fost inventat în 1931? M. KnollemȘi E. Ruska, aceste idei despre prezența unui decalaj au primit confirmare directă.

STRUCTURA ȘI FUNCȚIA SINAPSEI:

Fiecare organism multicelular, fiecare țesut format din celule are nevoie de mecanisme care să asigure interacțiuni intercelulare.

Să vedem cum sunt realizate interneuronaleinteracțiuni. Informația călătorește de-a lungul unei celule nervoase sub formă potenţiale de acţiune. Transferul excitației de la terminalele axonilor către un organ inervat sau altă celulă nervoasă are loc prin formațiuni structurale intercelulare - sinapsele(din greaca

"Sinapsis"- conexiune, conexiune). Conceptul de sinapsă a fost introdus de fiziologul englez C. Sherringtonîn 1897, pentru a desemna contactul funcțional dintre neuroni. Trebuie remarcat faptul că încă din anii 60 ai secolului trecut LOR.

Sechenov a subliniat că fără comunicare intercelulară este imposibil de explicat metodele de origine chiar și a celui mai elementar proces nervos. Cu cât sistemul nervos este mai complex și cu cât este mai mare numărul de elemente constitutive ale creierului neuronal, cu atât importanța contactelor sinaptice devine mai importantă.

Diferitele contacte sinaptice diferă unele de altele.

Cu toate acestea, cu toată diversitatea sinapselor, există anumite proprietăți comune ale structurii și funcției lor. Prin urmare, descriem mai întâi principiile generale de funcționare a acestora.

O sinapsă este o formațiune structurală complexă constând dintr-o membrană presinaptică (cel mai adesea aceasta este ramura terminală a unui axon), o membrană postsinaptică (cel mai adesea aceasta este o secțiune a membranei corpului sau dendrita unui alt neuron), precum și o despicatură sinaptică.

Mecanismul de transmitere prin sinapse a rămas neclar pentru o lungă perioadă de timp, deși era evident că transmisia semnalului în regiunea sinaptică diferă brusc de procesul de conducere a potențialului de acțiune de-a lungul axonului.

Cu toate acestea, la începutul secolului al XX-lea, a fost formulată o ipoteză că transmiterea sinaptică are loc fie electric sau chimic. Teoria electrică a transmisiei sinaptice în sistemul nervos central a fost recunoscută până la începutul anilor 50, dar a pierdut teren semnificativ după ce sinapsa chimică a fost demonstrată într-un număr de cazuri. sinapsele periferice. De exemplu, A.V. Kibyakov, a efectuat un experiment asupra ganglionului nervos, precum și utilizarea tehnologiei microelectrodului pentru înregistrarea intracelulară a potențialelor sinaptice

Neuronii SNC ne-au permis să tragem o concluzie despre natura chimică a transmiterii în sinapsele interneuronale ale măduvei spinării.

Studiile cu microelectrozi din ultimii ani au arătat că la anumite sinapse interneuronice există un mecanism de transmisie electrică.

Acum a devenit evident că există sinapse atât cu un mecanism de transmisie chimică, cât și cu unul electric. Mai mult, în unele structuri sinaptice atât mecanismele de transmisie electrică, cât și cea chimică funcționează împreună - acestea sunt așa-numitele sinapse mixte.

Sinapsă: structură, funcții

Sinapsa(sinapsa greaca - unire) asigura transmiterea unidirectionala a impulsurilor nervoase. Sinapsele sunt locuri de contact funcțional între neuroni sau între neuroni și alte celule efectoare (de exemplu, celulele musculare și glandulare).

Funcţie sinapsa constă în transformarea unui semnal electric (impuls) transmis de o celulă presinaptică într-un semnal chimic care afectează o altă celulă, cunoscută sub numele de celulă postsinaptică.

Majoritatea sinapselor transmit informații prin eliberarea de neurotransmițători ca parte a procesului de propagare a semnalului.

Neurotransmițători- sunt compusi chimici care, prin legarea de o proteina receptora, deschid sau inchid canalele ionice sau declanseaza cascade de mesager secund. Neuromodulatorii sunt mesageri chimici care nu acționează direct asupra sinapselor, ci modifică (modifică) sensibilitatea unui neuron la stimularea sinaptică sau inhibiția sinaptică.

niste neuromodulatoare sunt neuropeptide sau steroizi și sunt produși în țesutul nervos, alții sunt steroizi care circulă în sânge. Sinapsa în sine include un terminal axon (terminal presinaptic), care aduce semnalul, un loc pe suprafața altei celule în care este generat un nou semnal (terminal postsinaptic) și un spațiu intercelular îngust - fisura sinoptică.

Dacă axonul se termină pe corpul celular, este o sinapsa axosomatica, daca se termina pe o dendrita, atunci o astfel de sinapsa este cunoscuta ca axodendritica, iar daca formeaza o sinapsa pe un axon, este o sinapsa axoaxonala.

Majoritatea sinapsele- sinapsele chimice, deoarece folosesc mesageri chimici, dar sinapsele individuale transmit semnale ionice prin joncțiuni gap care pătrund în membranele pre- și postsinaptice, permițând astfel transmiterea directă a semnalelor neuronale.

Astfel de contacte sunt cunoscute sub numele de sinapse electrice.
Terminal presinaptic conţine întotdeauna vezicule sinaptice cu neurotransmiţători şi numeroase mitocondrii.

Neurotransmițători sintetizat de obicei în corpul celular; apoi sunt depozitate în vezicule în partea presinaptică a sinapsei. În timpul transmiterii unui impuls nervos, ele sunt eliberate în fanta sinaptică printr-un proces cunoscut sub numele de exocitoză.

5. Mecanismul de transmitere a informaţiei în sinapse

Endocitoza favorizează revenirea membranei în exces, care se acumulează în partea presinaptică ca urmare a exocitozei veziculelor sinaptice.

Întors membrană fuzionează cu reticulul endoplasmatic agranular (aERP) al compartimentului presinaptic și este reutilizată pentru a forma noi vezicule sinaptice.

niste neurotransmitatori sintetizate în compartimentul presinaptic folosind enzime și precursori care sunt eliberați de mecanismul de transport axonal.

Primul care va fi descris neurotransmitatori existau acetilcolina si norepinefrina. Terminalul axon care eliberează norepinefrină este prezentat în figură.

Majoritatea neurotransmițătorilor sunt amine, aminoacizi sau peptide mici (neuropeptide). Unele substanțe anorganice, cum ar fi oxidul nitric, pot acționa și ca neurotransmițători. Anumite peptide care acționează ca neurotransmițători sunt folosite în alte părți ale corpului, de exemplu ca hormoni în tractul digestiv.

Neuropeptidele sunt foarte importante în reglarea senzațiilor și impulsurilor precum durerea, plăcerea, foamea, setea și apetitul sexual.

Secvența de fenomene în timpul transmiterii semnalului la o sinapsă chimică

Fenomene care apar în timpul transmiterii semnalîntr-o sinapsă chimică, ilustrată în figură.

Impulsurile nervoase care călătoresc rapid (în câteva milisecunde) prin membrana celulară provoacă activitate electrică explozivă (depolarizare) care se răspândește peste membrana celulară.

Astfel de impulsuri deschid pentru scurt timp canalele de calciu în regiunea presinaptică, permițând un aflux de calciu care declanșează exocitoza veziculelor sinaptice.

În zonele de exopitoză există neurotransmitatori, care reacționează cu receptorii localizați la locul postsinaptic, provocând activitate electrică tranzitorie (depolarizare) a membranei postsinaptice.

Astfel de sinapse sunt cunoscute sub denumirea de sinapse excitatorii deoarece activitatea lor promovează generarea de impulsuri în membrana celulară postsinaptică. În unele sinapse, interacțiunea dintre neurotransmițător și receptor produce efectul opus - apare hiperpolarizarea și nu există transmitere a impulsului nervos. Aceste sinapse sunt cunoscute ca sinapse inhibitorii. Astfel, sinapsele pot fie să îmbunătățească, fie să inhibe transmiterea impulsurilor, astfel ele sunt capabile să regleze activitatea neuronală.

După utilizare neurotransmitatori sunt îndepărtate rapid datorită distrugerii enzimatice, difuziei sau endocitozei mediate de receptori specifici de pe membrana presinaptică. Această îndepărtare a neurotransmițătorilor are o semnificație funcțională importantă deoarece previne stimularea prelungită nedorită a neuronului postsinaptic.

Video de antrenament - structura unei sinapse

1. Corpul celulei nervoase - neuron: structura, histologie
2. Dendritele celulelor nervoase: structura, histologie
3. Axonii celulelor nervoase: structura, histologie
4. Potențialele de membrană ale celulelor nervoase.

   Fiziologie

5. Sinapsă: structură, funcții
6. Celule gliale: oligodendrocite, celule Schwann, astrocite, celule ependimale
7. Microglia: structura, histologie
8. Sistemul nervos central (SNC): structura, histologie
9. Histologia meningelor. Structura
10. Bariera hemato-encefalică: structură, histologie

Structura sinapselor Să luăm în considerare structura unei sinapse folosind una axosomatică ca exemplu. Sinapsa este formată din trei părți: terminalul presinaptic, despicatură sinaptică și membrana postsinaptică (Fig. 9). Terminalul presinaptic (placa sinaptică) este o parte extinsă a terminalului axonal. Despicatură sinaptică este spațiul dintre doi neuroni în contact. Diametrul fisurii sinaptice este de 10 - 20 nm. Membrana terminalului presinaptic orientată spre despicatură sinaptică se numește membrana presinaptică. A treia parte a sinapsei este membrana postsinaptică, care este situată vizavi de membrana presinaptică. Terminalul presinaptic este umplut cu vezicule și mitocondrii. Veziculele conțin substanțe biologic active – mediatori. Mediatorii sunt sintetizați în somă și transportați prin microtubuli la terminalul presinaptic. Cei mai frecventi mediatori sunt adrenalina, norepinefrina, acetilcolina, serotonina, acidul gamma-aminobutiric (GABA), glicina si altele. De obicei, o sinapsă conține unul dintre transmițători în cantități mai mari în comparație cu alți transmițători. Se obișnuiește să se desemneze sinapsele în funcție de tipul de mediator: adrenergic, colinergic, serotoninergic etc. Membrana postsinaptică conține molecule proteice speciale - receptori care pot atașa molecule de mediatori. Despicatură sinaptică este umplută cu lichid intercelular, care conține enzime care promovează distrugerea neurotransmițătorilor. Un neuron postsinaptic poate avea până la 20.000 de sinapse, dintre care unele sunt excitatorii, iar altele sunt inhibitorii. Pe lângă sinapsele chimice, în care neurotransmițătorii sunt implicați în interacțiunea neuronilor, în sistemul nervos se găsesc sinapsele electrice. În sinapsele electrice, interacțiunea a doi neuroni se realizează prin biocurenți. Sinapsa chimică Fibre nervoase PD (AP - potențial de acțiune) ce receptori membranari Orez. 9. Schema structurii unei sinapse. Sistemul nervos central este dominat de sinapsele chimice. În unele sinapse interneuronice, transmisia electrică și chimică are loc simultan - acesta este un tip mixt de sinapsă. Influența sinapselor excitatorii și inhibitorii asupra excitabilității neuronului postsinaptic este aditivă, iar efectul depinde de locația sinapsei. Cu cât sinapsele sunt mai aproape de dealul axonal, cu atât sunt mai eficiente. Dimpotrivă, cu cât sinapsele sunt mai departe de dealul axonal (de exemplu, la capătul dendritelor), cu atât sunt mai puțin eficiente. Astfel, sinapsele situate pe soma și dealul axonal influențează excitabilitatea neuronului rapid și eficient, în timp ce influența sinapselor îndepărtate este lentă și lină. Amperi iipinl sistem Rețele neuronale Datorită conexiunilor sinaptice, neuronii sunt uniți în unități funcționale - rețele neuronale. Rețelele neuronale pot fi formate din neuroni aflați la distanță scurtă. O astfel de rețea neuronală se numește locală. În plus, neuronii îndepărtați unul de celălalt din diferite zone ale creierului pot fi combinați într-o rețea. Cel mai înalt nivel de organizare a conexiunilor neuronale reflectă conexiunea mai multor zone ale sistemului nervos central. O astfel de rețea nervoasă se numește cale sau sistem. Există căi de coborâre și de urcare. De-a lungul căilor ascendente, informațiile sunt transmise din zonele subiacente ale creierului către cele superioare (de exemplu, de la măduva spinării la cortexul cerebral). Tracturile descendente conectează cortexul cerebral cu măduva spinării. Cele mai complexe rețele se numesc sisteme de distribuție. Ele sunt formate din neuroni din diferite părți ale creierului care controlează comportamentul, la care corpul participă ca întreg. Unele rețele nervoase asigură convergența (convergența) impulsurilor asupra unui număr limitat de neuroni. Rețelele nervoase pot fi construite și în funcție de tipul de divergență (divergență). Astfel de rețele permit transmiterea informațiilor pe distanțe considerabile. În plus, rețelele neuronale asigură integrarea (rezumarea sau generalizarea) a diferitelor tipuri de informații (Fig. 10).