Synapse chimique
Renseignements généraux
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Synapses sont des jonctions chimiques spécialisés à travers laquelle signalent les neurones les uns aux autres et à des cellules non neuronales telles que celles muscles ou glandes. Synapses chimiques permettent neurones pour former des circuits interconnectés au sein de la système nerveux central. Ils sont donc cruciales pour les calculs biologiques qui sous-tendent la perception et de la pensée. Ils fournissent les moyens par lesquels le système nerveux se connecte et contrôle les autres systèmes de l'organisme, par exemple la synapse spécialisée entre un neurone moteur et une cellule musculaire est appelé jonction neuromusculaire.
Les jeunes enfants ont environ 10 16 synapses (10 quadrillions). Ce nombre diminue avec l'âge, la stabilisation de l'âge adulte. Les estimations pour les adultes varient de 15 à 5 octobre 10 × 15 (1-5) quadrillions de synapses.
Le mot «synapse» vient de «synaptein", qui Sir Charles Scott Sherrington et ses collègues frappées du "syn" grec («ensemble») et «haptein» («pour serrer»). Synapses chimiques ne sont pas le seul type de synapse biologique: électrique et synapses immunologiques existent aussi. Sans un qualificatif, cependant, "synapse" se réfère communément à une synapse chimique.
Structure
Synapses chimiques transmettre des informations de manière directionnelle à partir d'une cellule à une cellule présynaptique et postsynaptique sont donc asymétriques dans leur structure et fonction. Le terminal présynaptique, ou synaptic bouton, est un domaine spécialisé dans le axone de la cellule qui contient présynaptique neurotransmetteurs enfermé dans de petites sphères membranaires appelées les vésicules synaptiques. Les vésicules synaptiques sont ancrées au présynaptique membrane plasmique au niveau des régions appelle zones actives (AZ).
Immédiatement se trouve en face d'une région de la cellule post-synaptique de neurotransmetteurs contenant récepteurs; pour les synapses entre deux neurones de la région post-synaptique peut être trouvé sur le dendrites ou corps cellulaire. Immédiatement derrière la membrane postsynaptique est un complexe de protéines liées entre elles complexe appelé le la densité post-synaptique (PSD).
Les protéines dans le PSD sont impliqués dans l'ancrage et le trafic des récepteurs de neurotransmetteurs et moduler l'activité de ces récepteurs. Les récepteurs et PSD sont souvent trouvés dans saillies spécialisées de l'arbre dendritique principale appelée épines dendritiques.
Entre les cellules pré- et post-synaptiques est un écart environ 20 nm de large appelé fente synaptique . Le faible volume de la fente permet à la concentration d'un neurotransmetteur être soulevé et abaissé rapidement. Les membranes des deux cellules adjacentes sont maintenues ensemble par les protéines d'adhésion cellulaire.
Signalisation à travers les synapses chimiques
La libération de neurotransmetteurs
La libération d'un neurotransmetteur est déclenchée par l'arrivée d'un influx nerveux (ou potentiel d'action ) et se produit grâce à un processus particulièrement rapide de la sécrétion cellulaire, aussi connu comme exocytose: Dans la terminaison nerveuse présynaptique, vésicules contenant neurotransmetteur assis "à quai" et prêt à la membrane synaptique. Le potentiel d'action arrivant produit un afflux de des ions calcium à travers dépendant de la tension, les canaux ioniques calcium sélectif à la course vers le bas du potentiel d'action (courant de queue). Les ions calcium déclenchent alors une cascade biochimique qui se traduit dans des vésicules de fusion avec la membrane présynaptique et libérant leur contenu à l'intérieur de la fente synaptique 180 ps d'entrée de calcium. La fusion des vésicules est entraînée par l'action d'un ensemble de protéines dans la terminaison présynaptique connu sous le nom SNAREs.
La membrane ajoutée par cette fusion est par la suite récupéré par endocytose et recyclé pour la formation de vésicules de neurotransmetteur remplie frais.
La liaison au récepteur
Récepteurs sur le côté opposé des molécules de neurotransmetteurs écart de liaison synaptiques et répondre en ouvrant les canaux ioniques à proximité dans la membrane de la cellule post-synaptique, provoquant ions de se précipiter ou arrière et en changeant la locale potentiel transmembranaire de la cellule. Le changement résultant de tension est appelée potentiel post-synaptique. En général, le résultat est excitateurs, dans le cas de dépolarisant courants ou inhibiteur dans le cas de hyperpolarisants courants. Que ce soit une synapse excitatrice ou inhibitrice est dépend du type (s) de canal ionique effectuer l'affichage courant postsynaptique (s), qui à son tour est une fonction du type de récepteurs de neurotransmetteurs et employés dans la synapse.
Résiliation
Le signal est résilié par l'une dégradation des neurotransmetteurs, ou la recapture, ce dernier est principalement dans le neurone présynaptique de se prévaloir de recyclage de l'émetteur.
Recaptage
Suite à la fusion des vésicules synaptiques et la libération de molécules d'émetteur dans la fente synaptique, de petits neurotransmetteurs, tels que glycine, sont rapidement éliminé de l'espace pour le recyclage par des protéines membranaires spécialisées dans la membrane présynaptique ou post-synaptique.
Décomposer
Certains neurotransmetteurs, par exemple, l'acétylcholine et grands tels que peptides, sont décomposés sans recapture directe. Le choline partie de l'acétylcholine, cependant, est dans une large mesure prise par le neurone présynaptique pour le recyclage. Peptides, d'autre part, doivent être resynthétisés du neurone soma.
La modulation de la transmission synaptique
La transmission synaptique peut être modulée par exemple désensibilisation, et la modulation homotropic hétérotopique:
Désensibilisation
La désensibilisation des récepteurs postsynaptiques est une diminution de la réponse au même stimulus, un neurotransmetteur. Cela signifie que la force d'une synapse peut en effet diminuer à mesure que le train de potentiels d'action arrivent en succession rapide - un phénomène qui donne lieu à la dépendance dite fréquence de synapses. Le système nerveux exploite cette propriété à des fins de calcul, et peut capter ses synapses par des moyens tels que la phosphorylation des protéines impliquées.
Modulation Homotropic
Homotropic modulation est une modulation du neurone présynaptique par ses propres neurotransmetteurs, ce est à dire une forme de Autocrine. La modulation peut inclure la taille, le nombre et le taux de vésicules de réapprovisionnement. Il est souvent inhibitrice, avec l'effet d'inhibition présynaptique, ce qui rend le neurotransmetteur auto-régulation.
Un exemple sont des neurones du système nerveux sympathique (SNS), qui libèrent noradrénaline, qui, en plus d'affecter les récepteurs post-synaptiques, affectent également récepteurs α2-adrénergiques, inhibiteurs outre libération de noradrénaline. Cet effet est utilisé avec clonidine pour effectuer des effets inhibiteurs sur la SNS.
Modulation hétérotrope
Hétérotrope modulation est une modulation de terminaux présynaptiques des neurones à proximité. Encore une fois, la modulation peut inclure la taille, le nombre et le taux de vésicules de réapprovisionnement.
Un exemple sont de nouveau neurones du système nerveux sympathique, qui libèrent noradrénaline, qui, en plus, de générer effet inhibiteur sur les terminaux présynaptiques des neurones de la système nerveux parasympathique.
Intervention pharmacologique
Par exemple, une classe de médicaments connus comme la sérotonine inhibiteurs de la recapture ou ISRS affecter certaines synapses en inhibant la recapture du neurotransmetteur sérotonine. En revanche, une importante neurotransmetteur excitateur, acétylcholine, est d'abord décomposée en acétate et par l'enzyme choline acétylcholinestérase avant le retrait de la synapse.
Intégration des entrées synaptiques
En général, si une synapse excitatrice est forte, un potentiel d'action dans le neurone présynaptique déclenchera une autre dans la cellule post-synaptique, alors que, à une synapse faible, le potentiel post-synaptique excitateur ("EPSP") ne atteindra pas le seuil d'action d'initiation potentiel. Dans le cerveau, cependant, chaque neurone forme des synapses avec d'autres, et, de même, chacun reçoit des entrées synaptiques à partir de beaucoup d'autres. Lorsque potentiels d'action le feu simultanément dans plusieurs neurones qui synapse faiblement sur une seule cellule, ils peuvent initier une impulsion dans cette cellule, même si les synapses sont faibles. Ce processus est connu comme sommation. D'autre part, un neurone présynaptique libération d'un neurotransmetteur inhibiteur tel que GABA peut causer potentiel post-synaptique inhibitrice dans le neurone post-synaptique, diminuant son excitabilité et donc diminuer la probabilité du neurone de tirer un potentiel d'action. De cette manière, la sortie d'un neurone peut dépendre de l'entrée de beaucoup d'autres, dont chacun peut avoir un degré différent d'influence, en fonction de la force de son synapse avec ce neurone. John Carew Eccles effectué certaines des importantes premières expériences sur l'intégration synaptique, pour lequel il a reçu le Prix Nobel de physiologie ou médecine en 1963. Complexe entrée / de sortie relations forment la base de transistor à base de calculs dans les ordinateurs , et on pense à comprendre de façon similaire dans les circuits neuronaux.
Force synaptique
La force d'une synapse est défini par le changement du potentiel transmembranaire résultant de l'activation des récepteurs post-synaptiques de neurotransmetteur. Cette variation de tension est connu comme un potentiel post-synaptique, et est le résultat direct de ionique courants circulant à travers les canaux ioniques post-synaptiques. Changements dans la force synaptique peuvent être à court terme et sans changements structurels permanents dans les neurones eux-mêmes, seconde durables aux minutes - ou à long terme ( potentialisation à long terme, ou LTP), dans lequel l'activation répétée ou continue synaptique peuvent entraîner seconde molécules messagères initiateurs la synthèse des protéines, ce qui entraîne une altération de la structure elle-même de la synapse. Apprentissage et la mémoire sont censés résulter de changements à long terme de la force synaptique, par un mécanisme connu sous le nom plasticité synaptique.
Relations avec les synapses électriques
Une synapse électrique est une mécanique et électrique liaison conductrice entre les deux venant en butée neurones qui est formée à un intervalle étroit entre les pré- et post-synaptiques des cellules connues en tant que jonctions lacunaires. Au jonctions lacunaires, les cellules se approcher à moins d'environ 3,5 nm de l'autre, plutôt que de la distance de 20 à 40 nm qui sépare les cellules au niveau des synapses chimiques. Contrairement aux synapses chimiques, le potentiel post-synaptique dans les synapses électriques ne est pas provoqué par l'ouverture des canaux ioniques par des transmetteurs chimiques, mais par couplage électrique direct entre deux neurones. Synapses électriques sont donc plus rapide et plus fiable que les synapses chimiques. Synapses électriques se trouvent dans le système nerveux, mais sont moins fréquents que les synapses chimiques.
