“A szinapszis elengedhetetlen az élethez” – mondta Mendell Rimer, PhD, a Texas A&M College of Medicine Neuroscience and Experimental Therapeutics tanszékének docense. Ő egy speciális szinapszist, a neuromuszkuláris csomópontot tanulmányozza, amely – ahogy a neve is mutatja – egy motoros neuront köt össze egy vázizomrosttal. Itt elmagyarázza, hogyan működnek a szinapszisok, és mit tudunk – és mit nem – ezekről a kulcsfontosságú kapcsolatokról.
A szinapszisok részei annak az áramkörnek, amely a perifériás idegrendszerben lévő érzékszerveket – például a fájdalmat vagy az érintést érzékelőket – az agyhoz kapcsolja. A szinapszisok összekötik az agyban lévő neuronokat a test többi részén lévő neuronokkal, és ezekből az idegsejtekből az izmokkal. Így válik például a karunk mozgatásának szándéka a kar izmainak tényleges mozgatásává. A szinapszisok az agyon belül is fontosak, és például a memória kialakulásának folyamatában is fontos szerepet játszanak.
“Az információátvitel az idegrendszeren belül áramkörökben működik, amelyek képesek információt felvenni, például azt, hogy egy labda közeledik felénk, vagy létrehozni egy kimenetet, például felemelni a karunkat, hogy elkapjuk a labdát” – mondta Rimer. “Minden ilyen áramkörnek számos szinapszisa van, amelyek összekötik azokat az idegsejteket, amelyek az érzékszervi információt továbbítják az agyba a közeledő labdáról, és azokat az idegsejteket, amelyek végrehajtják az agyból érkező motoros parancsokat a kar mozgatására.”
Ezeknek az átvitelnek ugyanakkor nagyon gyorsan, ezredmásodpercekben kell megtörténniük, így úgy tűnik, hogy mindez egyszerre történik – és nem talál minket arcon a labda.”
A szinapszisoknak két különböző típusa van, az elektromos és a kémiai, és ezek nagyon különbözőképpen működnek. Az egyszerűbb típus az elektromos szinapszis, amelyben lényegében nincs rés a sejtek között. Ehelyett ionok utaznak az úgynevezett réskapcsolatokon keresztül, és elektromos töltést adnak át a következő idegsejtnek.
Hogyan fokozhatom a babám agyának fejlődését?
“Nagyon keveset tudunk arról, hogyan szabályozzák ezeket a szinapszisokat” – mondta Rimer. “Az elektromos szinapszisokat alul tanulmányoztuk.”
Ezek a réskapcsolatok valójában a test más területein jobban megérthetők, mivel nem csak az idegsejtekre jellemzőek. Vannak más sejtek is, például a szívben, amelyek szintén rendelkeznek elektromos jeleket továbbító réskapcsolatokkal.
A kémiai szinapszisokban viszont a neuronokon belüli elektromos jel, az úgynevezett akciós potenciál kémiai jellé alakul át, amely a szinapszison keresztül eljut az áramkör következő neuronjához. “A szinapszisokat itt úgy lehet elképzelni, mint a sejtek közötti reléállomást, amelyben egy jelet kell átalakítani” – mondta Rimer. Ez a neurotranszmittereknek nevezett vegyi anyagok felszabadításával történik, amelyek a szinapszisba érkező akciós potenciál megérkezésekor vezikuláknak nevezett csomagokban szabadulnak fel. Amikor a neurotranszmitter eléri a láncban a következő neuront, a kémiai jel visszaalakul akciós potenciálná, amely lefelé halad a neuronon a következő szinapszisig, és így tovább.
“Az agyban a rendszer úgy működik, hogy valójában egyre jobb lesz – ez a tanulás és a memória” – mondta Rimer. “Úgy gondoljuk, hogy az áramkörben lévő neuronok több neurotranszmittert szabadíthatnak fel, vagy több receptort adhatnak ki, így a szinaptikus átvitel potenciálissá és hatékonyabbá válik, ahogy valami újat tanulunk és új emlékeket alakítunk ki.”
A memória új szinapszisok létrehozásával is járhat. “Úgy gondoljuk, hogy az agyban a szinapszisok száma és típusa nagyon dinamikus” – mondta Rimer. “Sokféle módon teszik jobbá, vagy bizonyos esetekben még rosszabbá a viselkedést”. Más szóval, a szinapszisok elvesztése az agyban egy degeneratív betegség, például az Alzheimer-kór vagy a Parkinson-kór miatt, megfelelő funkcióvesztést okoz, ami azzal kapcsolatos, amit ezek a szinapszisok csináltak. Valójában a legújabb kutatások arra utalnak, hogy a szinapszisok, és nem maguk az idegsejtek azok, amelyek elsőként mutathatják ki ezeknek a betegségeknek a hatásait.
A test többi részén lévő szinapszisok nem tűnnek ennyire sebezhetőnek. “A neuromuszkuláris csomópontban néhány neurotranszmitter molekula elegendő ahhoz, hogy reakciót indítson el az izomsejtben” – mondta Rimer. “Az ottani rendszer úgy van beállítva, hogy soha ne hibázzon.” Ez nem jelenti azt, hogy soha nem adódnak problémák – Rimer kutatásai valójában olyan genetikai és immunológiai betegségekre összpontosítanak, amelyek befolyásolják a receptorokat ezekben a neuromuszkuláris kapcsolódási pontokban, és a viszonylag kisebb problémáktól kezdve, mint a szemhéjak lógása, egészen a sokkal súlyosabbakig, mint a rekeszizom és más, a légzésben részt vevő izmok problémái.
“Az a tény, hogy a szinapszisokkal kapcsolatos problémák miatt valaki leállhat a légzéssel, csak azt mutatja, hogy a szinapszisok mennyire létfontosságúak a túlélésünk szempontjából” – mondta Rimer. “Az emberek gyakran az idegsejtekre vagy az izomsejtekre koncentrálnak, de a köztük lévő kapcsolatok ugyanolyan fontosak.”
Ez a Christina Sumners által írt történet eredetileg a Vital Recordban jelent meg.