Sinapsa universitară regională ca contact funcțional al țesutului nervos. Structura sinapselor: sinapse electrice și chimice

În majoritatea sinapselor sistemului nervos, substanțele chimice sunt folosite pentru a transmite semnale de la neuronul presinaptic la neuronul postsinaptic - mediatori sau neurotransmitatori. Semnalizarea chimică se realizează prin sinapsele chimice(Fig. 14), inclusiv membranele celulelor pre- și postsinaptice și separarea acestora despicatură sinaptică- zona 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- vezicule înconjurate de o membrană cu diametrul de circa 50 nm, fiecare conţinând 10 4 - 5x10 4 molecule mediatoare. Despicatură sinaptică este umplută cu mucopolizaharidă, care lipește membranele pre și postsinaptice.

Următoarea secvență de evenimente a fost stabilită în timpul transmiterii printr-o sinapsă chimică. Când potențialul de acțiune atinge terminația presinaptică, membrana se depolarizează în zona sinapselor, canalele de calciu ale membranei plasmatice sunt activate, iar ionii de Ca 2+ intră în terminație. O creștere a nivelului de calciu intracelular inițiază exocitoza veziculelor umplute cu mediator. Conținutul veziculelor este eliberat în spațiul extracelular, iar unele dintre moleculele mediatoare, prin difuzare, 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 mediator (altfel numite canale activate de ligand sau receptori ionotropi). Se deschid și lasă ionii corespunzători să intre în celulă. Mișcarea ionilor de-a lungul gradienților lor electrochimici generează sodiu depolarizante curent (excitant) sau de potasiu (clor) hiperpolarizant (frânare). 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. Rata de conducere a impulsului în sinapsă este mai mică decât de-a lungul fibrei, adică. există o întârziere sinaptică, de exemplu, în sinapsa neuromusculară a unei broaște - 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 cuplati cu proteina G sau receptori metabotropi.

Proteinele G, numite astfel pentru capacitatea lor de a se lega de nucleotidele de guanină, sunt trimeri formați din trei subunități: α, β și g. Există un număr mare de varietăți ale fiecărei subunități (20 α, 6 β , 12γ). care creează baza unui număr mare de combinații ale acestora. Proteinele G sunt împărțite în patru grupe principale în funcție de structura și țintele 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 dintre proteinele G poate interacționa cu mai mulți efectori, iar proteinele G diferite pot modula activitatea acelorași canale ionice. În starea inactivată, guanozin difosfatul (GDP) este legat de 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 y 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-ului pentru a forma GDP. Ca urmare, α -- iar subunitățile βγ se leagă din nou, ceea ce duce la încetarea activității lor.

Până 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 durează câteva sute de milisecunde sau mai mult pentru a obține un efect. 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 neurotransmițătorul poate fi eliberat nu din terminațiile nervoase, ci din îngroșările varicoase (noduli) localizate de-a lungul axonului. În acest caz, nu există sinapse pronunțate morfologic, nodulii nu sunt adiacenți niciunei zone receptive specializate ale celulei postsinaptice. Prin urmare, mediatorul difuzează într-o cantitate semnificativă a țesutului nervos, acționând (ca un hormon) imediat asupra câmpului receptor în multe celule nervoase situate în diferite părți ale sistemului nervos și chiar dincolo de acesta. Acesta este așa-numitul. indirect transmitere sinaptică.

În cursul funcționării, sinapsele suferă rearanjamente funcționale și morfologice. Acest proces este numit 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 neuronilor intercalari în SNC 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 ultime) și pe termen lung (ore, luni, ani). Acestea din urmă sunt deosebit de interesante prin faptul că sunt legate de procesele de învățare și memorie. De exemplu, potențarea pe termen lung este o creștere constantă 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 SNC, dar este 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 se dezvoltă la o concentrație ridicată.

Eliberarea mediatorilor de la terminația presinaptică și transmiterea chimică a impulsului nervos în sinapsă pot fi influențate de mediatorii eliberați din cel de-al treilea neuron. Astfel de neuroni și mediatori pot inhiba transmiterea sinaptică sau, dimpotrivă, o pot facilita. În aceste cazuri, se vorbește despre modulare heterosinaptică - inhibarea sau facilitarea heterosinaptică in functie de rezultatul final.

Astfel, transmisia chimică este mai flexibilă decât transmisia electrică, deoarece atât acțiunile excitatorii, cât și cele inhibitorii pot fi efectuate 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.

Mediatori - puncte de aplicare și natura acțiunii

Una dintre cele mai dificile sarcini cu care se confruntă neurofiziologii este identificarea chimică precisă a neurotransmițătorilor care acționează la diferite sinapse. Până în prezent, sunt cunoscuți o mulțime de compuși care pot acționa ca mediatori chimici în transmiterea intercelulară a unui impuls nervos. Cu toate acestea, doar un număr limitat de astfel de mediatori au fost identificați cu acuratețe; dintre care unele 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 atunci când fibra presinaptică este stimulată;

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- aceasta 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 transfer al excitației (și prin structură):

Chimic;

Electrice (efapsie);

Amestecat.

2) în funcție de neurotransmițătorul eliberat:

Adrenergic - neurotransmitator norepinefrina;

Colinergic - neurotransmitatorul acetilcolina;

Dopaminergic - neurotransmițătorul dopamină;

serotoninergic - neurotransmitatorul serotonina;

GABAergic - neurotransmitator acid gamma-aminobutiric (GABA)

3) prin influență:

Captivant;

Frână.

4) după locație:

Neuromuscular;

Neuro-neuronale:

a) axo-somatic;

b) axo-axonal;

c) axo-dendritice;

d) dendrosomatic.

Luați 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, Sat); membrana terminală a SB este diferită de alte secțiuni 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 sinapselor despicatură sinaptică(Shch, Fig. 1, 2).

Orez. 1. Schema structurii unei sinapse chimice

sinapsele electrice(ephapses, ES) se găsesc acum în NS nu numai al crustaceelor, ci și al moluștelor, artropodelor și mamiferelor. ES au o serie de proprietăți unice. Au un decalaj sinaptic îngust (aproximativ 2-4 nm), datorită căruia excitația poate fi transmisă electrochimic (ca printr-o fibră nervoasă din cauza EMF) cu viteză mare și în ambele sensuri: atat de la membrana PreSM la PostSM cat si de la PostSM la PreSM. Există joncțiuni între celule (conexiuni sau conexoni) formate din două proteine ​​conexine. Șase subunități din fiecare conexină formează canale PreSM și PostSM prin care celulele pot face schimb de substanțe cu greutate moleculară mică cu o greutate moleculară de 1000-2000 Daltoni. Lucrarea conexonilor poate fi reglată de ionii de Ca2+ (Fig. 2).

Orez. 2. Diagrama unei sinapse electrice

ES sunt mai specializate comparativ cu sinapsele chimice şi asigură o rată mare de transfer de excitație. Cu toate acestea, el, aparent, este privat 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 „Studiu despre 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 injectat cu impunitate în tractul digestiv al unei persoane sau animale, în timp ce injectarea sub piele sau în orice parte a corpului duce rapid la moarte. …după câteva clipe animalele se întind ca și cum ar fi obosite. Apoi respirația se oprește și sensibilitatea și viața lor dispar, iar animalele nu scot niciun strigăt și nu dau semne de durere. Deși K. Bernard nu a venit cu ideea transmiterii chimice a unui impuls nervos, 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 curarului este asociat cu o porțiune specială a mușchiului, pe care a numit-o substanța receptivă. T. Eliot (1904) a fost primul care a sugerat transferul excitației de la un nerv la un organ efector cu ajutorul unei substanțe chimice.

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

Excitația la o sinapsă chimică este transmisă prin mediator. Acest proces include mai multe etape. Să luăm în considerare aceste caracteristici folosind exemplul sinapsei acetilcolinei, care este larg distribuită în SNC, sistemele nervoase autonome și periferice (Fig. 3).

Orez. 3. Diagrama 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. Mediatorul este împachetat vezicule sinaptice ( Castillo, Katz; 1955). Cantitatea de mediator dintr-o veziculă este de câteva mii de molecule ( cuantum mediator). Unele dintre vezicule sunt situate pe PreCM 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 transmițătorului cuantic. Ca 2+(Fig. 3, 3).

4. Mediator eliberat se leagă de o proteină receptor specifică PostSM (Fig. 3, 4).

5. Ca urmare a interacțiunii dintre mediator și receptor modificări ale conductivității ionice PostCM: când canalele Na + sunt deschise, depolarizare; deschiderea canalelor K + sau Cl - duce la hiperpolarizare(Fig. 3, 5).

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

7. Receptorul este eliberat din 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 curarul o otravă? Locul de acțiune al curarei este tocmai sinapsa ACh. Curare se leagă mai puternic de receptorul de acetilcolină și îl privează de interacțiunea cu mediatorul (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 determină relaxarea (relaxarea) mușchilor și stopul respirator (datorită căruia, de fapt , survine moartea).

Notăm principalul caracteristici ale transmiterii excitației într-o sinapsă chimică.

1. Excitația se transmite cu ajutorul unui mediator chimic – mediator.

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

3. Într-o sinapsă chimică, întârziere temporarăîn conducerea excitaţiei, deci 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. Transformarea excitațiilor are loc în sinapsa chimică: natura electrochimică a excitației pe PreCM continuă în procesul biochimic de exocitoză a veziculelor sinaptice și legarea mediatorului de un receptor specific. Aceasta este urmată de o modificare a conductivității ionice a PostCM (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 dintre etape 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.

Să ne oprim acum asupra a două procese importante care au loc în spațiul postsinaptic. Am observat că atât depolarizarea, cât și hiperpolarizarea se pot dezvolta ca urmare a interacțiunii ACh cu receptorul de pe PostCM. Ce determină dacă mediatorul va fi excitator sau inhibitor? Rezultatul interacțiunii dintre mediator și 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 ulterioară a acesteia. Dacă proprietățile receptorului sunt de așa natură încât interacțiunea sa cu mediatorul deschide canalele Na +, atunci când eliberarea unui foton al mediatorului pe PostSM dezvoltă un potențial local(pentru joncțiunea neuromusculară, se numește potențialul miniatural al plăcii terminale - MEPP).

Când apare PD? Excitația postCM (potențial postsinaptic excitator - EPSP) apare ca urmare a însumării potențialelor locale. Poate fi distins două tipuri de procese de însumare. La eliberarea secvenţială a mai multor cuante transmiţătoare în aceeaşi sinapsă(apa și piatra se uzează) apare temporar A i sumare. În cazul în care un mediatorii cuantici sunt eliberați simultan în diferite sinapse(pot fi câteva mii de ele pe membrana unui neuron) însumarea spațială. Repolarizarea membranei PostCM are loc lent, iar după eliberarea cuantelor individuale ale mediatorului, PostCM este într-o stare de exaltare de ceva timp (așa-numita potențare sinaptică, Fig. 4). Poate că, în acest fel, sinapsa este antrenată (eliberarea de cuante mediatoare în anumite sinapse poate „pregăti” membrana pentru o interacțiune decisivă cu mediatorul).

Când canalele K + sau Cl - sunt deschise, pe PostCM apare un potențial postsinaptic inhibitor (IPSP, Fig. 4).

Orez. 4. Potențialele membranei postsinaptice

Desigur, în cazul dezvoltării IPSP, propagarea ulterioară a excitației poate fi oprită. O altă opțiune pentru oprirea procesului de excitare este inhibitie presinaptica. Dacă pe membrana plăcii sinaptice se formează o sinapsă inhibitorie, exocitoza veziculelor sinaptice poate fi blocată ca urmare a hiperpolarizării PreCM.

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 diferite 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 o excitație primită nu numai prin hotărârea soartei sale viitoare (răspunzând la EPSP sau IPSP, adică să conducă sau nu să conducă mai departe), ci să modifice numărul de receptori sau să sintetizeze o proteină receptor cu proprietăţi noi în raport cu un anumit mediator. Prin urmare, o altă proprietate importantă a sinapsei chimice este că, 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 sinapselor este determinat de mediator, sau mai degrabă numele receptorului pentru un anumit mediator. Prin urmare, vom avea în vedere 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.. Următoarele grupuri de mediatori se disting prin structura chimică.

Acetilcolina, larg distribuit în SNC, 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 N-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 (anticolinergic) receptor H-colinergic este d-tubocurarina(componenta principală a otravii curare) și M-anticolinergic este toxina belladonei Atropa belladonna - atropină. Interesant este că proprietățile atropinei sunt cunoscute de mult și a existat o perioadă în care femeile foloseau atropina de belladonna pentru a provoca dilatarea pupilei (face ochii întunecați și „frumoși”).

Următorii patru mediatori principali au asemănări în structura chimică, deci sunt clasificați în grup monoaminele. aceasta serotonina sau 5-hidroxitriptami (5-HT), joacă un rol important în mecanismele de întărire (hormonul bucuriei). Este sintetizat dintr-un aminoacid esențial pentru om - triptofan (Fig. 6).

Orez. 6. Moleculă de serotonină (5-hidroxitriptamina)

Ceilalți trei neurotransmițători sunt sintetizați din aminoacidul esențial fenilalanină și, prin urmare, sunt denumiți colectiv. catecolaminele- aceasta este dopamină (dopamină), norepinefrină (norepinefrină) și epinefrină (epinefrină, Figura 7).

Orez. 7. Catecolamine

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

Mediatorii includ peptide. În 1931, Euler a găsit în extractele din creier și intestine o substanță care provoacă contracția mușchilor netezi ai intestinului și dilatarea vaselor de sânge. Acest neurotransmițător a fost izolat în forma sa pură din hipotalamus și a fost numit substanțe P(din engleză powder - powder, constă din 11 aminoacizi). S-a stabilit în continuare 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 delta a somnuluiși-a primit numele pentru capacitatea de a provoca ritmuri lente de amplitudine mare (ritmuri delta) în electroencefalogramă.

Un număr de mediatori proteici de natură narcotică (opiacee) sunt sintetizați în creier. Acestea sunt pentapeptide Met-encefalinași Leu-encefalina, precum 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 ne bucurăm. 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, despre care știi că este o sursă de NO și dilată vasele coronare), dar este și sintetizată în neuronii SNC.

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 găsiți în veziculele sinaptice și nu au fost găsiți receptori specifici pentru ei.

MINISTERUL EDUCAȚIEI ȘI ȘTIINȚEI AL RUSIEI

Instituția de învățământ de învățământ profesional superior bugetar de stat federal

„UNIVERSITATEA UMANITARĂ DE STAT RUSĂ”

INSTITUTUL DE ECONOMIE, MANAGEMENT ŞI DREPT

DEPARTAMENTUL DE MANAGEMENT

Structura și funcția sinapselor. Clasificarea sinapselor. Sinapsa chimică, neurotransmițător

Test final la psihologia dezvoltării

elev al anului II de forma de invatamant la distanta (corespondenta).

Kundirenko Ekaterina Viktorovna

Supraveghetor

Usenko Anna Borisovna

Candidat la științe psihologice, conferențiar

Moscova 2014

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

Concluzie

neuronul mediator al sinapselor

Introducere

Sistemul nervos este responsabil pentru activitatea coordonată a diferitelor organe și sisteme, precum și pentru reglarea funcțiilor corpului. De asemenea, conectează organismul cu mediul extern, datorită căruia simțim diferite schimbări în mediu și reacționăm 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 a măduvei spinării, și neurilema, care constă în principal din așa-zise specializate. celulele Schwann, participă la formarea tecilor fibrelor nervoase periferice; țesutul conjunctiv susține și leagă între ele diferitele părți ale sistemului nervos.

Transmiterea impulsurilor nervoase de la un neuron la altul se realizează cu ajutorul unei sinapse. Sinapsă (synapse, din greacă synapsys - conexiune): contacte intercelulare specializate prin care celulele sistemului nervos (neuronii) transmit un semnal (impuls nervos) între ele sau către celulele non-neuronale. Informațiile sub formă de potențiale de acțiune provin de la prima celulă, numită presinaptică, la a doua, numită postsinaptică. De regulă, o sinapsă este înțeleasă ca 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 - neuronul.

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 unui neuron sunt capacitatea de a genera descărcări electrice și de a transmite informații folosind terminații specializate - sinapsele.

Efectuarea funcțiilor unui neuron este facilitată de sinteza în axoplasma sa de substanțe-transmițători - 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. Pot exista până la 10.000 de sinapse pe un neuron. Dacă doar aceste elemente sunt considerate celule de stocare a informațiilor, atunci putem concluziona că sistemul nervos poate stoca 1019 unități. informații, adică capabile să găzduiască aproape toate cunoștințele acumulate de omenire. Prin urmare, ideea că creierul uman își amintește tot ce se întâmplă în corp și când comunică cu mediul este destul de rezonabilă. Cu toate acestea, creierul nu poate extrage din memorie toate informațiile care sunt stocate în el.

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

Grupurile de celule formează substanța cenușie a creierului. Între nuclei, grupuri de celule și între celule individuale trec fibre mielinice sau nemielinice: 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 dendritelor.

Structura unui neuron.

Din punct de vedere funcțional, într-un neuron se disting următoarele părți: cel perceptor - dendrite, membrana somei neuronului; integrativ - soma cu movila axonală; transmitere - movila axonală cu axon.

Corpul unui neuron (soma), pe lângă informație, îndeplinește o funcție trofică în raport cu procesele sale și sinapsele acestora. Transecția unui axon sau a dendritei duce la moartea proceselor aflate la distanță de secțiune și, în consecință, la moartea sinapselor 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 axonului.

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 de lipide, care, cu capetele lor hidrofile, sunt întoarse spre faza apoasă: un strat de molecule este întors în interior, celălalt - în exteriorul celulei. Capetele hidrofobe sunt întoarse unele către altele - în interiorul membranei. Proteinele de membrană sunt încorporate 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 fluxul reacțiilor chimice pe suprafața neuronului. În unele cazuri, aceeași proteină poate fi atât un receptor, o enzimă, cât și o „pompă”.

Ribozomii sunt localizați, de regulă, în apropierea nucleului și realizează sinteza proteinelor pe matricele ARNt. Ribozomii neuronilor intră în contact cu reticulul endoplasmatic al complexului lamelar și formează o substanță bazofilă.

Substanță bazofilă (substanță Nissl, substanță tigroid, tigroid) - 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 o 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 prin curent axoplasmatic de la soma celulei la axon.

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

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

Pigmentii neuronilor - melanina și lipofuscina sunt localizați în neuronii substanței negre a creierului mediu, 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. Cele mai multe dintre ele se află în cele mai active părți ale neuronului: dealul axonului, în zona sinapselor. Odată cu activitatea activă a neuronului, numărul mitocondriilor 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 un schimb între nucleoplasmă și citoplasmă. Când un neuron este activat, nucleul își mărește suprafața datorită proeminențelor, ceea ce sporește relațiile nuclear-plasmatice care stimulează funcțiile celulei nervoase. Nucleul unui neuron conține materialul genetic. Aparatul genetic asigură diferențierea, forma finală a celulei, precum și conexiunile tipice pentru această celulă. O altă funcție esențială a nucleului este reglarea sintezei proteinelor neuronilor de-a lungul vieții sale.

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

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

Dendritele sunt principalul câmp de percepție al neuronului. 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 mai mulți analizori trimit informații către o structură dată, cu atât mai mulți „spini” pe dendritele neuronilor. Numărul lor maxim este conținut în neuronii piramidali ai cortexului motor al cortexului cerebral și ajunge la câteva mii. Ele ocupă până la 43% din suprafața membranei somatice și a dendritelor. Datorită „spinilor” suprafața de percepție a neuronului crește semnificativ și poate ajunge, de exemplu, în celulele Purkinje, la 250.000 de microni.

Amintiți-vă 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 o anumită coloană vertebrală sau un grup de coloane nu mai primește informații pentru o lungă perioadă de timp, atunci acești coloane vertebrale dispar.

Axonul este o excrescere a citoplasmei, adaptată să transporte informații colectate de dendrite, procesate în neuron și transmise axonului prin dealul axonului - punctul de ieșire al axonului din neuron. Axonul acestei celule are un diametru constant, în cele mai multe cazuri este îmbrăcat într-o teacă de mielină formată din glia. Axonul are terminații ramificate. În terminații sunt mitocondrii și formațiuni secretoare.

Tipuri de neuroni.

Structura neuronilor corespunde în mare măsură scopului lor funcțional. După structură, 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 se numesc pseudo-unipolari, de fapt au două procese (unul vine de la periferie de la receptori, celălalt merge la structurile sistemului nervos central). Ambele procese fuzionează în apropierea corpului celular într-un singur proces. Toate aceste celule sunt localizate în noduri senzoriale: spinali, trigemen etc. Ele asigură percepția durerii, a temperaturii, a semnalizării tactile, proprioceptive, baroceptive, vibraționale.

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 cu un receptor printr-o dendrită și printr-un axon cu un neuron de următorul nivel 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 în formă de fus, stelate, în formă de coș și piramidale.

Metabolismul în 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 neuronilor servesc în scopuri plastice și informaționale. Nucleul unui neuron conține ADN, în timp ce ARN predomină în citoplasmă. ARN-ul este concentrat în principal 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 a metabolismului proteic din 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 ridicată, ajungând la 1000 Ohm/cm2 de suprafață în unii neuroni. Schimbul de lipide în celula nervoasă este lent; excitarea neuronului duce la o scădere a cantității de lipide. De obicei, după o muncă mentală prelungită, cu oboseală, cantitatea de fosfolipide din celulă scade.

Carbohidrații neuronilor sunt principala sursă de energie pentru ei. Glucoza, care pătrunde în celula nervoasă, se transformă în glicogen, care, dacă este necesar, sub influența enzimelor celulei în sine, se transformă din nou în glucoză. Datorită faptului că depozitele de glicogen în timpul funcționării neuronului nu asigură pe deplin consumul de energie al acestuia, sursa de energie pentru celula nervoasă este glucoza din sânge.

Glucoza este descompusă în neuron aerob și anaerob. Clivajul este predominant aerob, ceea ce explică sensibilitatea ridicată a celulelor nervoase la lipsa de oxigen. O creștere a adrenalinei în sânge, activitatea viguroasă a organismului duce la o creștere a consumului de carbohidrați. Sub anestezie, aportul de carbohidrați este redus.

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

Schimbul de energie într-un neuron în 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 proprii ale neuronului (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. Deci, o încălcare a 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 capetele axonilor lor: colinergice, peptidergice, norepinefrine, dopaminergice, serotoninergice etc.

Prin sensibilitatea la acțiunea stimulilor, neuronii sunt împărțiți în mono-, bi-, polisenzorii.

neuroni monosenzoriali. Ele sunt localizate mai des în zonele de proiecție primară ale cortexului și reacționează numai la semnalele senzoriale lor. De exemplu, o parte semnificativă a neuronilor din zona primară a cortexului vizual răspund doar la stimularea luminoasă a retinei.

Neuronii monosenzoriali sunt subdivizați funcțional în funcție de sensibilitatea lor la diferite calități ale unui singur stimul. Astfel, neuronii individuali din zona auditivă a cortexului cerebral pot răspunde la prezentarea 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 se numesc bimodali, la trei sau mai multe - polimodali.

neuroni bisenzoriali. Ele sunt mai des localizate în zonele secundare ale cortexului oricărui analizor și pot răspunde atât la semnale proprii, cât și la alte semnale senzoriale. De exemplu, neuronii din zona secundară a cortexului vizual răspund la stimulii vizuali și auditivi.

neuronii 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 - de fundal sau de fond 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 inhibitori - încetinind frecvența descărcărilor și excitatori - cresc frecvența descărcărilor ca răspuns la un fel de iritație. Neuronii activi de fond pot genera impulsuri continuu cu o oarecare încetinire sau creștere a frecvenței 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 starea de veghe.

Neuronii de al doilea tip emit un grup de impulsuri cu un interval scurt interpuls, după care există o perioadă de tăcere și un grup sau pachet de impulsuri reapare. Acest tip de activitate se numește spargere. Valoarea activității tip burst constă în crearea condițiilor pentru conducerea semnalelor cu o scădere a funcționalității structurilor conductoare 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 a unui grup de impulsuri în fundal (intervalele între impulsuri variază de la 3 la 30 ms), urmată de o perioadă de tăcere.

Din punct de vedere funcțional, neuronii mai pot fi împărțiți în trei tipuri: aferenti, interneuronii (intercalari), eferenti. Primii îndeplinesc funcția de a primi și transmite informații către structurile de deasupra SNC, cei din urmă - asigură interacțiunea între neuronii SNC, al treilea - transmit informații către structurile subiacente ale SNC, către nodurile nervoase aflate în afara SNC și la organele corpului.

Funcțiile neuronilor aferenți sunt strâns legate de funcțiile receptorilor.

Structura și funcțiile sinapselor

Sinapsele sunt numite contacte care stabilesc neuronii ca formațiuni independente. Sinapsa este o structură complexă și constă din partea presinaptică (capătul axonului care transmite semnalul), fanta sinaptică și partea postsinaptică (structura celulei care percepe).

Clasificarea sinapselor. Sinapsele sunt clasificate în funcție de locație, natura acțiunii, metoda de transmitere a semnalului.

După localizare, se disting sinapsele neuromusculare și sinapsele neuro-neuronale, acestea din urmă, la rândul lor, se împart în axo-somatice, axo-axonale, axodendritice, dendro-somatice.

Prin natura acțiunii asupra structurii perceptive, sinapsele pot fi excitatorii și inhibitorii.

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

Natura interacțiunii neuronilor. Este determinată de metoda acestei interacțiuni: îndepărtat, adiacent, 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, neuropeptide, care sunt capabile să influențeze umoral asupra neuronilor din alte departamente.

Interacțiunea adiacentă a neuronilor se realizează în cazul în care 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 adiacență este tipică pentru axonii nervului olfactiv, fibrele paralele ale cerebelului etc. Se crede că interacțiunea adiacentă 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 asigura în unele cazuri transmiterea informațiilor electrice de la neuron la neuron.

Interacțiunea de contact se datorează unor contacte specifice ale membranelor neuronale, 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, iar celulele sunt limitate de zonele membranelor învecinate, distanța dintre care în sinapsele mamiferelor este de 0,15-0,20 nm. Locurile de fuziune ale membranei conțin canale prin care celulele pot schimba anumite produse. Pe lângă sinapsele celulare descrise, altele se disting printre sinapsele electrice - sub forma unui gol continuu; aria fiecăruia dintre ele ajunge la 1000 de microni, cum ar fi, de exemplu, între neuronii ganglionului ciliar.

Sinapsele electrice au o conducere unidirecțională a excitației. Acest lucru este ușor de dovedit la înregistrarea potențialului electric la sinapsă: atunci când căile aferente sunt stimulate, membrana sinapsei se depolarizează, iar când fibrele eferente sunt stimulate, se hiperpolarizează. S-a dovedit că sinapsele neuronilor cu aceeași funcție au o conducere bidirecțională a excitației (de exemplu, sinapsele dintre două celule sensibile), iar sinapsele dintre neuroni cu funcții diferite (senzoriale și motorii) au o conducere unidirecțională. Funcțiile sinapselor electrice sunt în primul rând de a furniza reacții urgente ale organismului. Acest lucru, aparent, explică amplasarea lor la animale în structuri care asigură reacția de zbor, evadare din pericol etc.

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

sinapsele chimice. Din punct de vedere structural, ele sunt reprezentate de partea presinaptica, fanta sinaptica si partea postsinaptica. Partea presinaptică a sinapsei chimice este formată prin expansiunea axonului de-a lungul cursului sau capătului său. În partea presinaptică există vezicule agranulare și granulare (Fig. 1). Bulele (quanta) conțin mediator. În expansiunea presinaptică, există mitocondrii care asigură sinteza mediatorului, granule de glicogen etc. Odată cu stimularea repetată a terminației presinaptice, depozitele mediatorului din veziculele sinaptice sunt epuizate. Se crede că veziculele granulare mici conțin norepinefrină, mari - alte catecolamine. Veziculele agranulare conțin acetilcolină. Mediatorii de excitație pot fi, de asemenea, derivați ai acizilor glutamic și aspartic.

Orez. 1. Schema procesului de transmitere a semnalului nervos într-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 trece prin procesul unui neuron al unei celule ajunge în regiunea presinaptică și face ca un anumit compus chimic, un mediator sau mediator, să iasă din acesta în fanta sinaptică. Mediatorul, difuzând prin fanta sinaptică, ajunge în zona postsinaptică și se leagă chimic de o moleculă situată acolo, numită receptor. Ca urmare a acestei legături, în zona postsinaptică sunt lansate o serie de transformări fizico-chimice, în urma cărora în zona sa ia naștere un impuls de curent electric, care se propagă mai departe spre a doua celulă.

Zona de presinapsie este caracterizată de câteva formațiuni morfologice importante care joacă un rol major în activitatea sa. 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, ca, de exemplu, termenul de hormon. Una și aceeași substanță poate fi atribuită fie mediatorilor, fie hormonilor. De exemplu, noradrenalina ar trebui numită neurotransmițător dacă este eliberată din veziculele presinapsei; dacă norepinefrina este secretată în sânge de glandele suprarenale, atunci în acest caz se numește hormon.

În plus, în zona de presinapsie 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 duce la faptul că o cantitate mare de calciu intră 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 presinapsie. Apariția excesului de calciu duce la conectarea membranei presinaptice cu membrana veziculelor, iar acestea din urmă încep să tragă în sus către membrana presinaptică, ejectând în cele din urmă conținutul lor în fanta sinaptică.

Structura principală a zonei postsinaptice este membrana zonei celei de-a doua celule în contact cu presinapsa. Această membrană conține o macromoleculă determinată genetic, receptorul, care se leagă selectiv de mediator. Această moleculă conține două regiuni. Primul loc este responsabil pentru recunoașterea mediatorului „său”, al doilea loc este responsabil pentru modificările fizico-chimice ale membranei, ducând la apariția unui potențial electric.

Includerea lucrării postsinapsei începe în momentul în care molecula mediatoare ajunge în această zonă. Centrul de recunoaștere își „recunoaște” molecula și se leagă de ea printr-un anumit tip de legătură chimică, care poate fi vizualizată ca interacțiunea unui lacăt cu cheia sa. Această interacțiune include activitatea celei de-a doua secțiuni a moleculei, iar activitatea sa duce la apariția unui 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 cu ajutorul unui mediator chimic - un mediator. În al doilea rând, semnalul electric este transmis într-o singură direcție, care este determinată de caracteristicile structurale ale sinapsei. În al treilea rând, există o ușoară întârziere în conducerea semnalului, al cărei timp este determinat de timpul de difuzie al emițătorului prin fanta sinaptică. În al patrulea rând, conducerea printr-o sinapsă chimică poate fi blocată în diferite moduri.

Lucrarea sinapsei chimice este reglată atât la nivelul presinapsei, cât și la nivelul postsinapsei. În modul standard de funcționare, un neurotransmițător este ejectat din presinapsă după ce sosește acolo un semnal electric, care se leagă de receptorul postsinapsic și provoacă apariția unui nou semnal electric. Înainte ca un nou semnal să intre în presinapsă, cantitatea de neurotransmițător are timp să se recupereze. Cu toate acestea, dacă semnalele de la celula nervoasă trec prea des sau pentru o perioadă lungă de timp, cantitatea de neurotransmițători de acolo se epuizează și sinapsa nu mai funcționează.

În același timp, sinapsa poate fi „antrenată” pentru a transmite semnale foarte frecvente pentru o lungă perioadă de timp. Acest mecanism este extrem de important pentru înțelegerea mecanismelor memoriei. S-a demonstrat că, pe lângă substanța care joacă rolul de mediator, veziculele conțin și alte substanțe de natură proteică, iar receptorii specifici care le recunosc sunt localizați pe membrana presinapsei și postsinapsei. Acești receptori pentru peptide diferă fundamental 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, peptidele reglatoare sunt de asemenea eliberate împreună cu mediatorii. Unii dintre ei interacționează cu receptorii peptidici de pe membrana presinaptică, iar această interacțiune activează mecanismul sintezei mediatorilor. Prin urmare, cu cât mediatorul și peptidele reglatoare sunt eliberate mai des, cu atât va fi mai intensă sinteza mediatorului. 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 sinteza moleculelor receptorului pentru mediator. Ca rezultat al unui astfel de proces, câmpul receptor sensibil la mediator crește astfel încât toate moleculele mediatorului, fără urmă, se leagă de moleculele receptorului lor. În general, acest proces duce la așa-numita facilitare a conducerii prin sinapsa chimică.

Izolarea mediatorului

Factorul care îndeplinește funcția de mediator este produs în corpul neuronului, iar de acolo este transportat până la capătul axonului. Mediatorul continut de terminatiile presinaptice trebuie eliberat in fanta sinoptica pentru a actiona asupra receptorilor membranei postsinaptice, asigurand semnalizare transsinaptica. 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 neurotransmițătorilor să fie elucidate, s-a descoperit că terminațiile presinaptice pot schimba stările de activitate secretorie spontană. Porțiuni mici secretate în mod constant ale mediatorului provoacă 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, studiind activitatea sinapsei neuromusculare a unei broaște, au descoperit că, fără nicio acțiune asupra nervului din mușchi din zona membranei postsinaptice, mic fluctuațiile potențiale apar de la sine la intervale aleatorii, cu o amplitudine de aproximativ la 0,5 mV.

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

Acest lucru se întâmplă după cum urmează: în axoplasma terminațiilor neuronilor aflate în imediata apropiere a membranei presinaptice, atunci când sunt privite la microscop electronic, s-au găsit multe vezicule sau vezicule, fiecare dintre ele conținând un cuantum transmițător. Curenții de acțiune provocați de impulsurile presinaptice nu au un efect vizibil asupra membranei postsinaptice, dar duc la distrugerea învelișului veziculelor cu mediatorul. 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 terminației presinaptice, mărind suprafața acesteia. Ulterior, ca urmare a procesului de endomitoză, secțiuni mici ale membranei presinaptice se umflă spre interior, formând din nou vezicule, care ulterior sunt din nou capabile să activeze mediatorul și să intre într-un ciclu de eliberare a acestuia.

V. Mediatori chimici și tipurile acestora

În sistemul nervos central, funcția de mediator este îndeplinită de un grup mare de substanțe chimice eterogene. Lista mediatorilor chimici nou descoperiți este în continuă creștere. Conform ultimelor date, sunt aproximativ 30. Aș dori, de asemenea, să remarc că, conform principiului Dale, fiecare neuron în toate terminațiile sale sinoptice eliberează același mediator. Pe baza acestui principiu, se obișnuiește să se desemneze neuronii în funcție de tipul de mediator pe care îl emit terminațiile lor. Astfel, de exemplu, neuronii care eliberează acetilcolină sunt numiți colinergici, serotoninergici - serotoninergici. Acest principiu poate fi folosit pentru a se referi la diferite sinapse chimice. Luați în considerare câțiva dintre cei mai cunoscuți mediatori chimici:

Acetilcolina. Unul dintre primii neurotransmițători descoperiți (a fost cunoscut și ca „substanța nervului vag” datorită efectului său asupra inimii).

O caracteristică a acetilcolinei ca mediator este distrugerea sa rapidă după eliberarea din terminațiile presinaptice cu ajutorul enzimei acetilcolinesterazei. Acetilcolina acționează ca mediator în sinapsele formate de colateralele recurente ale axonilor motoneuronilor măduvei spinării de pe celulele Renshaw intercalare, care la rândul lor, cu ajutorul unui alt mediator, au un efect inhibitor asupra neuronilor motori.

Neuronii colinergici sunt, de asemenea, neuroni ai măduvei spinării care inervează celulele cromafine și neuronii preganglionari care inervează celulele nervoase ale ganglionilor intramurali și extramurali. 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 ai tirozinei și îndeplinesc o funcție de mediator nu numai în sinapsele periferice, ci și centrale. Neuronii dopaminergici se găsesc la mamifere, în principal, în mijlocul creierului. Dopamina joacă un rol deosebit de important în striatul, unde se găsesc cantități deosebit de mari din acest mediator. În plus, neuronii dopaminergici sunt prezenți în hipotalamus. Neuronii noradrenergici se găsesc, de asemenea, la nivelul creierului mediu, puțului și medular oblongata. Axonii neuronilor noradrenergici formează căi ascendente care se îndreaptă către 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 sutura dorsală și medială, nucleele medulei oblongate, pons și mezencefal. Neuronii serotoninergici își extind influența asupra neocortexului, hipocampusului, globului pallidus, amigdalei, hipotalamusului, structurilor tulpinii, cortexului cerebelos și măduvei spinării. Serotonina joacă un rol important în controlul în aval al activității măduvei spinării și în controlul hipotalamic al temperaturii corpului. La rândul lor, tulburările metabolismului serotoninei care apar sub acțiunea unui număr de medicamente farmacologice pot provoca halucinații. Încălcarea funcțiilor sinapselor serotoninergice se observă în schizofrenie și alte tulburări mintale. Serotonina poate provoca efecte excitatorii și inhibitorii în funcție de proprietățile receptorilor membranari postsinaptici.

aminoacizi neutri. Aceștia sunt cei doi acizi dicarboxilici principali L-glutamat și L-aspartat, care se găsesc în cantități mari în sistemul nervos central și pot acționa ca mediatori. Acidul L-glutamic este un constituent al multor 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. În SNC la mamifere, glutamatul se găsește în concentrații mari. Se crede că funcția sa este legată în principal de transmiterea sinoptică a excitației.

Polipeptide. În ultimii ani, s-a demonstrat că unele polipeptide pot îndeplini funcția de mediator în sinapsele SNC. Aceste 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 SNC. Concentrația lor este deosebit de mare în regiunea materiei negre. Prezența substanței-P în rădăcinile posterioare ale măduvei spinării sugerează că poate servi ca mediator în sinapsele formate de terminațiile axonilor centrale ale unor neuroni aferenți primari. Substanța-P are un efect interesant asupra anumitor neuroni ai măduvei spinării. Rolul de mediator al altor neuropeptide este și mai puțin clar.

Concluzie

Înțelegerea modernă a structurii și funcției SNC se bazează pe teoria neuronală, care este un caz special al teoriei celulare. Totuși, dacă teoria celulară a fost formulată în prima jumătate a secolului al XIX-lea, atunci teoria neuronală, care consideră creierul ca rezultat al asocierii funcționale a elementelor celulare individuale - neuroni, a fost recunoscută abia la începutul secolului prezent. . Un rol important în recunoașterea teoriei neuronale l-au avut studiile neurohistologului spaniol R. Cajal și fiziologului englez C. Sherrington. Dovada finală a izolării structurale complete a celulelor nervoase a fost obținută cu ajutorul unui microscop electronic, a cărui rezoluție înaltă a făcut posibil să se stabilească că fiecare celulă nervoasă este înconjurată de o membrană de limită pe toată lungimea sa și că există spații libere între membranele diferiților neuroni. Sistemul nostru nervos este format 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 SNC se manifestă și prin faptul că structura și funcțiile neuronilor din diferite părți ale creierului variază semnificativ. Totuși, 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 întreaga varietate de procese asociate cu transmiterea și procesarea informațiilor.

Ne putem imagina doar ce se va întâmpla dacă acest proces complex de schimb eșuează... ce se va întâmpla cu noi. Deci putem vorbi despre orice structură a corpului, poate nu este cea principală, dar fără ea, activitatea întregului organism nu va fi în întregime corectă și completă. Nu contează care sunt orele. Dacă lipsește unul, chiar și cel mai mic detaliu din mecanism, ceasul nu va mai funcționa absolut exact. Și în curând ceasul se va sparge. În același mod, corpul nostru, în cazul încălcării unuia dintre sisteme, duce treptat la o defecțiune a întregului organism și, ca urmare, la moartea acestui organism. Deci este în interesul nostru să monitorizăm starea corpului nostru și să nu facem acele 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. - 373s.

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 neuronului: un manual / L. L. Katalymov, O. S. Sotnikov; Min. oameni. educația RSFSR, Ulyanovsk. stat ped. in-t. - 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. - 608s.

Rossolimo T. E. Fiziologia activității nervoase superioare: un cititor: un 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 învăța un subiect?

Experții noștri vă vor sfătui sau vă vor oferi servicii de îndrumare pe subiecte care vă interesează.
Trimiteți o cerere 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 asigură transmiterea semnalului de la fibrele unei celule nervoase la o altă celulă sau o fibră dintr-o celulă de contact. Ce este nevoie pentru a avea 2 celule nervoase? În acest caz, sinapsa este reprezentată în 3 zone funcționale (fragment presinaptic, despicătură sinaptică și fragment postsinaptic) ale celulelor nervoase și este situată în zona în care celula intra 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, sinapsele se disting: neuroneuronal, neuromuscular. Neuroneuronal în axosomatic, dendrosomatic, axodendritic, axoaxonal.

În funcție de tipul de activitate pentru percepție, sinapsele se disting de obicei: 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. tip chimic.
3. Tip mixt.

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

Deci, în țesuturile creierului uman se generează neurohormoni și substanțe neuropeptidice care afectează neuronii prezenți în organism dintr-o locație diferită. Conexiunea de contact este redusă la îmbinări speciale ale peliculelor membranare ale neuronilor tipici care alcătuiesc sinapsele direcției chimice, precum și componentele proprietății electrice.

Lucrarea adiacentă (limită) a neuronilor este efectuată într-un moment în care filmele-membranele 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 adiacență este caracteristică fibrelor paralele ale cerebelului, axonilor unui nerv special pentru scopuri olfactive și așa mai departe.

Există o părere că un contact adiacent provoacă munca neuronilor adiacenți în produsul unei funcții comune. Acest lucru se datorează faptului că metaboliții, fructele acțiunii unui neuron uman, care pătrund în cavitatea situată între celule, afectează neuronii activi din apropiere. În plus, conexiunea de frontieră poate transmite adesea date electrice de la 1 neuron de lucru la 2 participanți la proces.

Sinapse de direcție electrică și chimică

Acţiunea fuziunii film-membrană este considerată a fi sinapsele electrice. În condițiile în care fisura sinaptică necesară este discontinuă cu intervale de sept ale unei conexiuni 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 depozitului obișnuit este de 0,15 - 0,20 nm la reprezentanții creaturii mamifere. La joncțiunea filmului-membrane, există căi prin care are loc schimbul unei părți din fruct.

Pe lângă tipurile separate de sinapse, există și sinapsele tipice electrice necesare sub forma unei singure despicaturi sinaptice, al cărei perimetru total se extinde până la 1000 de microni. Astfel, este reprezentat un fenomen sinaptic similar în neuronii ganglionului ciliar.

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 se depolarizează, când, odată cu atingerea particulelor eferente ale fibrelor, devine hiperpolarizat. Se crede că sinapsele neuronilor care acționează cu responsabilități comune pot efectua excitația necesară (între 2 zone de trecere) în ambele direcții.

Dimpotrivă, sinapsele neuronilor prezintă 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 unui grad nesemnificativ de oboseală, are un procent semnificativ de rezistență la factori interni-externi.

Sinapsele chimice au aspectul unui segment presinaptic, o despicatură sinaptică funcțională cu un fragment din componenta postsinaptică. Fragmentul presinaptic se formează prin creșterea dimensiunii axonului în interiorul propriului tubul sau spre completarea acestuia. Acest fragment conține saci speciali granulare, precum și agranulare care conțin neurotransmițătorul.

Creșterea presinaptică observă localizarea mitocondriilor active, generând particule de substanță-glicogen, precum și ieșirea mediatorului necesară si altul. În condiţii de contact frecvent cu câmpul presinaptic, rezerva mediatoare din sacii existenţi se pierde.

Există opinia că veziculele granulare mici au o substanță precum norepinefrina, iar cele mari - catecolaminele. Mai mult, acetilconina este localizată în cavitățile agranulare (vezicule). În plus, mediatorii excitației crescute sunt substanțe formate în funcție de tipul de glutamină acidă aspartică sau nu mai puțin semnificativă produsă.

Contactele sinapselor active sunt adesea localizate între:

• Dendrită și axon.
• Soma și axonul.
• Dendritele.
• axonii.
• soma celulară și dendrite.

Influența mediatorului dezvoltat față de actuala membrană-film postsinaptică se datorează pătrunderii excesive a particulelor sale de sodiu. Generarea de revărsări puternice de particule de sodiu din fanta sinaptică de lucru prin membrana-film postsinaptică formează depolarizarea acesteia, formând excitarea rezervei postsinaptice. Tranzitul direcției chimice a datelor sinapselor se caracterizează printr-o suspensie sinaptică a excitației în timp egală cu 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. Din cauza a ceea ce există o suspendare rezerva postsinaptica. De regulă, în timpul unei excitații puternice, nivelul de permeabilitate al filmului-membrană postsinaptică crește.

Proprietatea de excitație necesară este fixată în interiorul neuronilor dacă norepinefrina, substanța dopamină, 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

Capacitatea de muncă a unei persoane îi determină în mod direct vârsta, când toate valorile cresc concomitent cu dezvoltarea și creșterea fizică a copiilor.

Precizia și viteza acțiunilor mentale cu vârsta se desfășoară în mod neuniform, în funcție de alți factori care fixează dezvoltarea și creșterea fizică a corpului. Elevii de toate vârstele care au sunt probleme de sanatate, performanța unei valori scăzute în raport cu copiii puternici din jur este caracteristică.

La elevii sănătoși de clasa întâi, cu o pregătire redusă a corpului pentru un proces constant de învățare, potrivit unor indicatori, capacitatea de a acționa este scăzută, ceea ce complică lupta împotriva problemelor emergente în procesul de învățare.

Viteza de apariție a slăbiciunii este determinată de starea inițială a sistemului de geneze nervoase sensibile al copilului, de ritmul de lucru și de volumul sarcinii. În același timp, copiii sunt predispuși la suprasolicitare în timpul imobilizării prelungite și atunci când acțiunile efectuate de copil nu sunt interesante. După o pauză, capacitatea de lucru devine aceeași sau devine mai mare decât cea anterioară și este mai bine să faceți restul să nu fie pasiv, ci activ, trecând la o activitate diferită.

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

• Se uită pe fereastră.
• 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 schimbul 2. Este deosebit de important să acordăm atenție faptului că timpul de pregătire pentru cursuri este suficient de scurt înainte de începerea activității de învățare în clasă și nu garantează o eliminare completă a modificărilor dăunătoare ale sistemului nervos central. activitate mentala se epuizează rapid în primele ore de lecții, ceea ce se remarcă clar în comportamentul negativ.

Prin urmare, se observă schimbări calitative ale capacității de muncă la studenții blocului junior în lecțiile de la 1 la 3, iar blocurile de legătură mediu-senior în 4-5 lecții. La rândul său, lecția a 6-a se desfășoară în condițiile unei capacități de acțiune deosebit de reduse. În același timp, durata lecției pentru clasele 2-11 este de 45 de minute, ceea ce slăbește starea copiilor. Prin urmare, se recomandă schimbarea periodică a tipului de lucru, iar la mijlocul lecției să faceți o pauză activă.

Institutul Psihologic și Social din Moscova (MPSI)

Rezumat despre anatomia sistemului nervos central pe tema:

SYNAPSE (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 ordine strictăși fiecare dintre ele îndeplinește anumite funcții și are propriile sale proprietăți unice. Acest mecanism - corpul, este format din celule, țesuturi și sisteme care le conectează: toate acestea în ansamblu sunt un singur lanț, un super-sistem al corpului.

Cel mai mare număr de elemente celulare nu ar putea funcționa ca un întreg, dacă organismul nu ar avea un mecanism sofisticat de reglare. 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 complexe, mișcări ale mâinilor umane - toate acestea, în esență, se bazează pe interacțiunea celulelor între ele.

Toate acestea, în esență, se bazează pe transmiterea unui semnal de la o celulă la alta. În plus, fiecare celulă își îndeplinește munca 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 NEURONILOR SI STRUCTURA EI:

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: conducerea izolată a excitației și conducerea bilaterală.

Celulele nervoase sunt capabile nu numai să perceapă și să proceseze excitația externă, ci și să emită spontan impulsuri care nu sunt cauzate de iritația 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 neuronii intercalari ai creierului). Axonul se termină în multe ramuri subțiri numite terminale.

De la terminale, impulsul trece la alte celule, direct la corpurile lor, sau mai des la procesele lor, dendrite. 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 de la 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.

Distingeți între celulele și fibrele nervoase pulpoase și non-pulmonice.

Fibrele pulpare – fac parte din nervii senzitivi și motori ai mușchilor scheletici și ai organelor senzoriale.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 propagă cu o viteză de 3-18 m/s. Acest lucru se datorează faptului că conducerea impulsurilor de-a lungul nervului mieliniz are loc spasmodic.

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

Fibrele necarnoase - 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 necarnoase, rolul de izolatori este jucat de celule neuroglia(țesut de susținere a nervilor). celule Schwann - unul dintre tipurile de celule gliale. Pe lângă neuronii interni care percep și convertesc 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, mușchii sau glandele.

Dacă un neuron acționează asupra unui mușchi, se numește neuron motor sau motoneuron. Dintre neuroreceptori, se disting 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, 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 la nivelul acesteia - receptorii de frig și căldură,

— electroreceptori răspund la impulsurile curente și sunt prezente la unii pești, amfibieni și mamifere, cum ar fi 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 trec continuu una în alta.

Cu toate acestea, în 1875, un om de știință italian, profesor de histologie la Universitatea din Pavia, a venit cu o nouă modalitate de a colora celulele - argintare. Când una dintre miile de celule din apropiere este argintită, doar ea este pătată - singura, dar complet, cu toate procesele sale.

metoda Golgi a contribuit 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 și procesele lor sunt amestecate, totuși fiecare celulă este clar separată. Adică, creierul, ca și alte țesuturi, este format din celule separate care nu sunt unite într-o rețea comună. Această concluzie a fost făcută de un histolog spaniol DIN.

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

Când a intrat în uz microscopul electronic în biologie, care a fost inventat în 1931 M. Knolemși E. Ruska, aceste idei despre prezența unui gol au primit confirmare directă.

STRUCTURA ȘI FUNCȚIILE SINAPSEI:

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

Să aruncăm o privire la cum se face interneuronaleinteracțiuni. Celula nervoasă poartă informații în formă potenţiale de acţiune. Transferul excitației de la terminalele axonilor la un organ inervat sau o altă celulă nervoasă are loc prin formațiuni structurale intercelulare - sinapsele(din greaca.

"Sinapsis" conexiune, conexiune). Conceptul de sinapsă a fost introdus de un fiziolog englez Ch. Sherringtonîn 1897, pentru a denota contactul funcțional între neuroni. De remarcat că în anii ’60 LOR.

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

Diferitele contacte sinaptice sunt diferite unele de altele.

Cu toate acestea, cu toată varietatea de sinapse, 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 ramificarea terminală a unui axon), o membrană postsinaptică (cel mai adesea aceasta este o secțiune a membranei corpului sau o dendrită a altui neuron), precum și o despicatură sinaptică.

Mecanismul de transmitere prin sinapsă a rămas neclar pentru o lungă perioadă de timp, deși era evident că transmiterea semnalelor 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 sau electric sau cale chimică. Teoria electrică a transmisiei sinaptice în SNC sa bucurat de recunoaștere până la începutul anilor 1950, dar a pierdut teren în mod semnificativ după ce sinapsa chimică a fost demonstrată într-un număr de 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 au condus la concluzia despre natura chimică a transmiterii în sinapsele interneuronale ale măduvei spinării.

Studiile cu microelectrozi din ultimii ani au arătat că în anumite sinapse interneuronale 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 cele chimice funcționează împreună - acestea sunt așa-numitele sinapse mixte.

Sinapsă: structură, funcții

Sinapsa(sinapsa greacă - asociere) asigură transmiterea unidirecțională a impulsurilor nervoase. Sinapsele sunt locuri de contact funcțional între neuroni sau între neuroni și alte celule efectoare (de exemplu, musculare și glandulare).

Funcţie sinapsa consta in transformarea unui semnal electric (impuls) transmis de celula presinaptica intr-un semnal chimic care actioneaza asupra unei alte celule, cunoscuta sub numele de celula postsinaptica.

Majoritatea sinapselor transmit informații prin eliberarea de neurotransmițători în timpul procesului de propagare a semnalului.

neurotransmitatori- Aceștia sunt compuși chimici care, prin legarea de o proteină receptor, deschid sau închid canale ionice sau declanșează cascade ale celui de-al doilea mediator. Neuromodulatorii sunt mesageri chimici care nu acționează direct asupra sinapselor, ci modifică (modifică) sensibilitatea unui neuron la stimularea sinaptică sau la inhibiția sinaptică.

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

Dacă axonul se termină pe corpul celular, aceasta este o sinapsă axosomatică, dacă se termină pe o dendrită, atunci o astfel de sinapsă este cunoscută ca axodendritică, iar dacă formează o sinapsă pe un axon, este o sinapsă axoaxonală.

Majoritatea sinapsele- sinapsele chimice, deoarece folosesc mediatori chimici, cu toate acestea, sinapsele individuale transmit semnale ionice prin joncțiuni gap care pătrund în membranele pre- și postsinaptice, asigurând 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.

neurotransmitatori sintetizat de obicei în corpul celular; în continuare sunt stocate în vezicule în partea presinaptică a sinapsei. În timpul transmiterii impulsului nervos, ele sunt eliberate în fanta sinaptică printr-un proces cunoscut sub numele de exocitoză.

5. Mecanismul transmiterii 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 (aER) al compartimentului presinaptic și este reutilizată pentru a forma noi vezicule sinaptice.

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

Primul descris neurotransmitatori au fost acetilcolina și 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. Peptidele individuale care joacă rolul de neurotransmițători sunt folosite în alte părți ale corpului, de exemplu, ca hormoni în tractul digestiv.

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

Secvența de evenimente în timpul transmiterii semnalului într-o sinapsă chimică

Fenomene care apar în timpul transmiterii semnalîntr-o sinapsă chimică sunt ilustrate în figură.

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

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

În zonele de exopitoză, neurotransmitatori, care reacţionează cu receptorii localizaţi pe situsul postsinaptic, determinând activitate electrică tranzitorie (depolarizare) a membranei postsinaptice.

Astfel de sinapse sunt cunoscute ca excitatoare deoarece activitatea lor promovează impulsuri în membrana celulară postsinaptică. În unele sinapse, interacțiunea neurotransmițătorului - receptorul are efectul opus - apare hiperpolarizarea și nu există transmitere a impulsului nervos. Aceste sinapse sunt cunoscute ca sinapse inhibitorii. Astfel, sinapsele pot fie îmbunătăți, fie pot inhiba transmiterea impulsurilor, astfel încât sunt capabile să regleze activitatea nervoasă.

După utilizare neurotransmitatori sunt îndepărtate rapid prin degradare enzimatică, difuzie sau endocitoză mediată de receptori specifici de pe membrana presinaptică. Această îndepărtare a neurotransmițătorilor are o importanță funcțională importantă, deoarece previne stimularea prelungită nedorită a neuronului postsinaptic.

Video educațional - structura sinapsei

1. Corpul unei celule nervoase - un neuron: structură, histologie
2. Dendritele celulelor nervoase: structură, 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 sinapsei Să luăm în considerare structura sinapsei pe exemplul unei sinapse axosomatice. Sinapsa este formată din trei părți: terminația presinaptică, despicatură sinaptică și membrana postsinaptică (Fig. 9). Terminația presinaptică (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 terminației presinaptice orientată spre despicatură sinaptică se numește membrana presinaptică. A treia parte a sinapsei este membrana postsinaptică, care este situată vizavi de membrana presinaptică. Terminația presinaptică este umplută cu vezicule (vezicule) și mitocondrii. Veziculele conțin substanțe biologic active – mediatori. Mediatorii sunt sintetizați în somă și transportați prin microtubuli la terminația presinaptică. Cel mai adesea, adrenalina, noradrenalina, acetilcolina, serotonina, acidul gama-aminobutiric (GABA), glicina și altele acționează ca mediatori. De obicei, sinapsa conține unul dintre mediatori într-o cantitate mai mare în comparație cu alți mediatori. În funcție de tipul de mediator, se obișnuiește să se desemneze sinapsele: adrenoergice, colinergice, serotoninergice etc. Compoziția membranei postsinaptice include molecule speciale de proteine ​​- receptori care pot atașa molecule de mediatori. Despicatură sinaptică este umplută cu lichid intercelular, care conține enzime care contribuie la distrugerea neurotransmițătorilor. Pe un neuron postsinaptic pot exista până la 20.000 de sinapse, dintre care unele sunt excitatorii, iar altele sunt inhibitorii. Pe lângă sinapsele chimice, în care mediatorii participă la interacțiunea neuronilor, există și sinapsele electrice în sistemul nervos. În sinapsele electrice, interacțiunea a doi neuroni se realizează prin biocurenți. sinapsa chimică Fibră nervoasă PD (AP - potențial de acțiune) ce receptori membranari Orez. 9. Schema structurii sinapsei. Sistemul nervos central este dominat de sinapsele chimice. În unele sinapse interneuronale, transmisia electrică și chimică are loc simultan - acesta este un tip mixt de sinapse. Influența sinapselor excitatorii și inhibitorii asupra excitabilității neuronului postsinaptic este rezumată, 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 situate mai departe de dealul axonal (de exemplu, la capătul dendritelor), cu atât sunt mai puțin eficiente. Astfel, sinapsele situate pe soma și dealul axonal afectează excitabilitatea neuronilor rapid și eficient, în timp ce influența sinapselor îndepărtate este lentă și lină. Sistemul Ampmsch iipinl Rețele neuronale Datorită conexiunilor sinaptice, neuronii sunt combinați 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 neuronală se numește cale sau sistem. Există căi de coborâre și de urcare. Informația este transmisă de-a lungul căilor ascendente din zonele subiacente ale creierului către cele de deasupra (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 neuronale asigură convergența (convergența) impulsurilor pe un număr limitat de neuroni. Rețelele neuronale pot fi construite și în funcție de tipul de divergență (divergență). Astfel de rețele determină transmiterea de informații pe distanțe considerabile. În plus, rețelele neuronale asigură integrarea (sumare sau generalizare) a diferitelor tipuri de informații (Fig. 10).