„Synapse je pro život nezbytná,“ říká doktor Mendell Rimer, docent na katedře neurověd a experimentální terapie na Texas A&M College of Medicine. Studuje specifickou synapsi zvanou neuromuskulární spojení, která – jak název napovídá – spojuje motorický neuron s vláknem kosterního svalu. Zde vysvětluje, jak synapse fungují a co o těchto klíčových spojeních víme – a nevíme.
Synapse jsou součástí obvodu, který spojuje smyslové orgány, například ty, které detekují bolest nebo dotek, v periferním nervovém systému s mozkem. Synapse spojují neurony v mozku s neurony ve zbytku těla a z těchto neuronů se svaly. Tak se například záměr pohnout rukou promítne do skutečného pohybu svalů ruky. Synapse jsou důležité i v mozku a hrají důležitou roli například v procesu tvorby paměti.
„Přenos informací v nervové soustavě funguje v obvodech, které mohou přijímat informace, jako je například skutečnost, že se k nám blíží míč, nebo vytvářet výstup, jako je zvednutí paže k chycení míče,“ řekl Rimer. „Každý z těchto okruhů má řadu synapsí, které spojují neurony přenášející do mozku smyslové informace o blížícím se míči a neurony, které vykonávají motorické příkazy z mozku k pohybu paže.“
Všechny tyto přenosy se přitom musí uskutečnit velmi rychle, v řádu milisekund, takže se zdá, že vše probíhá současně – a my nejsme míčem zasaženi do obličeje.
Existují dva různé typy synapsí, elektrické a chemické, a ty fungují velmi odlišně. Jednodušším typem je elektrická synapse, při níž mezi buňkami v podstatě nejsou žádné mezery. Místo toho ionty procházejí takzvanými mezerovitými spoji a přenášejí elektrický náboj na další neuron.
Jak podpořit vývoj mozku svého dítěte?
„Víme jen velmi málo o tom, jak jsou tyto synapse regulovány,“ řekl Rimer. „Elektrické synapse nejsou dostatečně prozkoumány.“
Tyto gap junctions mohou být ve skutečnosti lépe pochopeny v jiných oblastech těla, protože nejsou jedinečné pro neurony. Existují i jiné buňky, například v srdci, které také mají gap junctions, jež přenášejí elektrické signály.
Naopak u chemických synapsí se elektrický signál v neuronech, nazývaný akční potenciál, převádí na chemický signál, který může putovat přes synapsi k dalšímu neuronu v obvodu. „Synapsy si zde můžeme představit jako štafetové stanoviště mezi buňkami, ve kterém je třeba transformovat signál,“ řekl Rimer. To se děje prostřednictvím uvolňování chemických látek zvaných neurotransmitery, které se po příchodu akčního potenciálu do synapse uvolňují v balíčcích zvaných vezikuly. Když neurotransmiter dorazí k dalšímu neuronu v řetězci, chemický signál se přemění zpět na akční potenciál, který putuje po tomto neuronu k další synapsy, a tak dále.
„V mozku systém pracuje tak, že se vlastně zlepšuje – to je to, co je učení a paměť,“ řekl Rimer. „Myslíme si, že neurony v obvodu mohou uvolňovat více neurotransmiterů nebo vysílat více receptorů, takže synaptický přenos se potencuje a stává se účinnějším, když se učíme něco nového a vytváříme si nové vzpomínky.“
Paměť může také zahrnovat vytváření nových synapsí. „Myslíme si, že v mozku je počet a typ synapsí velmi dynamický,“ řekl Rimer. „Existuje mnoho způsobů, jakým zlepšují nebo v některých případech dokonce zhoršují chování.“ Jinými slovy, ztráta synapsí v mozku v důsledku degenerativního onemocnění, jako je Alzheimerova nebo Parkinsonova choroba, způsobí odpovídající ztrátu funkce související s tím, co tyto synapse dělaly. Nejnovější výzkumy totiž naznačují, že právě synapse, a nikoliv samotné neurony, mohou být těmi, u nichž se účinky těchto stavů projeví jako první.
Synapse ve zbytku těla se nezdají být tak zranitelné. „V nervosvalovém spojení stačí několik molekul neurotransmiteru, aby se ve svalové buňce spustila reakce,“ řekl Rimer. „Tamní systém je nastaven tak, aby nikdy neselhal.“ To ovšem neznamená, že se nikdy nevyskytují problémy – Rimerův výzkum se ve skutečnosti zaměřuje na genetická a imunologická onemocnění, která ovlivňují receptory v těchto nervosvalových spojích a způsobují problémy od relativně drobných, jako jsou pokleslá oční víčka, až po mnohem závažnější, jako jsou problémy s bránicí a dalšími svaly zapojenými do dýchání.
„Skutečnost, že problémy se synapsí mohou způsobit, že někdo přestane dýchat, jen dokazuje, jak životně důležité jsou synapse pro naše přežití,“ řekl Rimer. „Lidé se často zaměřují na neurony nebo svalové buňky, ale spojení mezi nimi jsou stejně zásadní.“
Tento článek Christiny Sumnersové původně vyšel v časopise Vital Record.
.