Электрические синапсы - забытое соединение

  1. Оставшиеся 70% контента доступны только подписчикам.

Некоторое время назад я посетил лекцию по нейронному поведению.

Одним из обсуждаемых вопросов были типы синапсов, в том числе их различие между химическими и электрическими. Конечно, различия между ними в том, как они работают и строят, очевидны, как показано на диаграмме (рисунок 1). В электрических синапсах мембраны обоих нейронов очень близки друг к другу (около 5 нм) по сравнению с химическим синапсом (20 нм). В химическом синапсе передача информации происходит путем высвобождения нейротрансмиттера из везикул в синаптическое пространство для соединения с рецепторами на мембране другого нейрона, в отличие от электрического синапса, где клетки взаимосвязаны, и передача информации происходит посредством прохождения ионов от клетки к клетка. Химические синапсы были представлены в качестве основного канала связи между нейронами (в основном глютаминергические синапсы). Как и в учебниках, информация об электрических синапсах не была обширной на лекции, и вопрос не затрагивался во время лекции.

Скудные информационные ресурсы по электрическим синапсам заставили меня задуматься о том, где именно они появляются и что мы о них знаем. До сих пор я только помню, что эти типы соединений встречаются в клетках миокарда и в мозге в целом. В учебниках все внимание сосредоточено на химических синапсах, их структуре, работе и, конечно же, различных типах нейротрансмиттеров, которые в них используются. Тем не менее, нет более точной информации о возникновении и функционировании электрических синапсов. Информация об этих соединениях обычно замыкается в одном предложении, т. Е. Они упоминаются как более быстрые, чем химические, потому что они работают под действием потока ионов и основаны на тесном соединении клеток. Отсюда возникла мысль более внимательно изучить электрические синапсы (СЭ), их роль и присутствие в нервной системе.

Отсюда возникла мысль более внимательно изучить электрические синапсы (СЭ), их роль и присутствие в нервной системе

Рис. 1. Сравнение конструкции и эксплуатации электрических и химических синапсов. (А) схематическое строение электрического синапса. (B) выделенная область электрического синапса при увеличении, видимые соединения, через которые ионы протекают между соединенными ячейками. (В) схематическое строение химического синапса. (D) выделенная область химического синапса при увеличении, видны пузырьки, сливающиеся с пресинаптической мембраной, высвобождающей нейротрансмиттер, она действует на ионные каналы, вызывая приток ионов в клетку (после Purves, 2004)

(D) выделенная область химического синапса при увеличении, видны пузырьки, сливающиеся с пресинаптической мембраной, высвобождающей нейротрансмиттер, она действует на ионные каналы, вызывая приток ионов в клетку (после Purves, 2004)

Рис. 2. Схема построения электрического синапса с учетом последовательных уровней сложности. Мы можем видеть клетки, соединенные щелевыми суставами (A), затем: область мембраны с щелевыми суставами (B), гексамер коннексона (C), коннексин (D) в мембране - четыре трансмембранных домена, C и N концы на цитоплазматической стороне (E)

Вначале стоит взглянуть на историю исследований структуры и функционирования мозга. На рубеже 19 и 20 веков Кахал и Гольджи яростно спорили о природе этого загадочного органа. Наконец, было установлено, что мозг имеет клеточную структуру, он состоит из нейронов и нейрокогнитивных клеток. Благодаря микроскопическим наблюдениям было также известно, что клетки образуют сеть и связаны друг с другом очень уникальными структурами - синапсами. Со времен Вольта были известны электрические явления, происходящие в организме, в том числе в нервной системе. С другой стороны, неясно, каков принцип связи между нейронами, имеет ли он химическую или электрическую природу? Это было проблематично, потому что были доказательства, подтверждающие обе гипотезы. В конечном счете, доминирующей моделью была модель химической нейротрансмиссии, но данные, лежащие в основе электрических сигналов, не оказались ложными, а лишь подтвердили сосуществование обоих типов коммуникации в нервной системе животных. В 1957 году возникновение электрических синапсов было подтверждено у креветок Astacus

Считается, что основная задача электрических синапсов в нервной системе заключается в том, чтобы обеспечить пассивный поток информации в виде изменения напряжения от одного нейрона к другому.

Fluviatilis. Они соединяют нейроны в сети, отвечающие за побег реакции. Это сокращает время реакции до минимума и делает их одной из самых быстрых реакций в мире животных. В последующие годы были обнаружены электрические синапсы у млекопитающих, однако из-за ключевой роли нейротрансмиттеров в регуляции состояний мозга и расширении возможностей их изучения исследования в области электрической связи между нейронами оказались маргинальными.

Несмотря на эту маргинализацию, я знаю сегодня, что электрические синапсы могут быть найдены во всех нервных системах, в том числе в человеческом мозге. В их случае мембраны двух сообщающихся нейронов расположены особенно близко друг к другу и точно связаны друг с другом межклеточной структурой, называемой лексем или щелевым соединением. Эти соединения состоят из парных каналов в мембранах соседних клеток (рис. 2). Они построены из белков, называемых коннексинами. Они знают их ...

Оставшиеся 70% контента доступны только подписчикам.

Что вы получите, купив подписку?

  • 6 номеров журнала "Биология в Школе"
  • Доступ ко всем архивным статьям в онлайн-версии
  • ... и многое другое!
Проверить