W jaki sposób sygnały nerwowe przekazywane są w synapsie?

Przekazywanie sygnałów nerwowych, czyli potencjałów czynnościowych, przez synapsę następuje według specyficznego procesu zwanego transmisją synaptyczną. Proces ten opiera się na interakcji pomiędzy neuronami (komórkami nerwowymi) oraz uwalnianiu i wykrywaniu neuroprzekaźników. Oto przegląd etapów transmisji synaptycznej:

Przygotowanie:

1. Potencjał czynnościowy dociera do neuronu presynaptycznego, czyli neuronu wysyłającego sygnał.

2. To powoduje otwarcie bramkowanych napięciem kanałów wapniowych w błonie presynaptycznej.

3. Jony wapnia (Ca2+) przedostają się do zakończenia przedsynaptycznego (końca neuronu).

Uwolnienie neuroprzekaźnika:

4. Napływ jonów wapnia powoduje uwolnienie neuroprzekaźników z pęcherzyków magazynujących w neuronie presynaptycznym w procesie zwanym egzocytozą.

5. Neuroprzekaźniki są uwalniane do szczeliny synaptycznej, czyli przestrzeni pomiędzy neuronami presynaptycznymi i postsynaptycznymi.

Wiązanie neuroprzekaźników:

6. Cząsteczki neuroprzekaźników dyfundują przez szczelinę synaptyczną.

7. Wiążą się ze specyficznymi receptorami na błonie neuronu postsynaptycznego.

Potencjał postsynaptyczny:

8. Wiązanie neuroprzekaźników z receptorami na błonie postsynaptycznej powoduje otwarcie kanałów jonowych, umożliwiając przepływ jonów, takich jak sód (Na+), potas (K+) lub chlorek (Cl-) do lub z błony postsynaptycznej neuronu.

9. Ta zmiana stężenia jonów zmienia potencjał elektryczny w poprzek błony postsynaptycznej, tworząc potencjał postsynaptyczny (PSP).

10. PSP może być pobudzający (EPSP), co zwiększa prawdopodobieństwo osiągnięcia przez neuron postsynaptyczny progu wyzwolenia potencjału czynnościowego, lub hamujący (IPSP), co zmniejsza prawdopodobieństwo.

Generowanie potencjału czynnościowego:

11. Jeżeli łączny wpływ wszystkich PSP na neuron postsynaptyczny osiągnie próg wzbudzenia (pewien poziom depolaryzacji błony), w neuronie postsynaptycznym generowany jest potencjał czynnościowy.

12. Ten potencjał czynnościowy rozprzestrzenia się od synapsy, kontynuując przekazywanie sygnału nerwowego.

Zakończenie:

13. Po uwolnieniu neuroprzekaźniki są szybko usuwane ze szczeliny synaptycznej poprzez trzy główne mechanizmy:

A. Degradacja enzymatyczna:Enzymy rozkładają neuroprzekaźniki.

B. Wychwyt zwrotny:Neuroprzekaźniki są ponownie wchłaniane do neuronu presynaptycznego.

C. Dyfuzja:Neuroprzekaźniki dyfundują z synapsy.

14. Usunięcie neuroprzekaźników pomaga zresetować synapsę do następnej rundy transmisji synaptycznej.

Należy zauważyć, że na transmisję synaptyczną mogą wpływać różne czynniki, w tym rodzaj zaangażowanego neuroprzekaźnika, stężenie neuroprzekaźników i wrażliwość receptorów postsynaptycznych. Ponadto aktywność synaps może zmieniać się w czasie w wyniku procesów takich jak długotrwałe wzmocnienie i długoterminowa depresja, które są ważne dla uczenia się i pamięci.