„Synapsa jest niezbędna do życia” – powiedział dr Mendell Rimer, profesor nadzwyczajny na Wydziale Neuronauki i Terapii Eksperymentalnych w Texas A&M College of Medicine. Zajmuje się on badaniem specyficznej synapsy zwanej złączem nerwowo-mięśniowym, która – jak sama nazwa wskazuje – łączy neuron ruchowy z włóknem mięśnia szkieletowego. Tutaj wyjaśnia, jak działają synapsy i co wiemy – a czego nie wiemy – o tych kluczowych połączeniach.
Synapsy są częścią obwodu, który łączy narządy zmysłów, takie jak te, które wykrywają ból lub dotyk, w obwodowym układzie nerwowym z mózgiem. Synapsy łączą neurony w mózgu z neuronami w reszcie ciała i z tych neuronów do mięśni. W ten sposób na przykład zamiar poruszenia ramieniem przekłada się na to, że mięśnie ramienia rzeczywiście się poruszają. Synapsy są również ważne w mózgu, i odgrywają istotną rolę w procesie tworzenia pamięci, na przykład.
„Przekazywanie informacji w układzie nerwowym działa w obwodach, które mogą podjąć informacji, jak fakt, że piłka zbliża się do nas, lub stworzyć wyjście, jak przynosząc ramię do góry, aby złapać piłkę,” Rimer powiedział. „Każdy z tych obwodów ma pewną liczbę synaps, które łączą neurony, które przenoszą informacje sensoryczne do mózgu o zbliżającej się piłce i neurony, które wykonują polecenia motoryczne z mózgu, aby poruszać ramieniem.”
W tym samym czasie, wszystkie te transmisje muszą odbywać się bardzo szybko, w milisekundach, więc wydaje się, że wszystko dzieje się jednocześnie – i nie jesteśmy uderzeni w twarz z piłką.
Są dwa różne rodzaje synaps, elektryczne i chemiczne, i działają one bardzo różnie. Prostszym typem jest synapsa elektryczna, w której zasadniczo nie ma przerw między komórkami. Zamiast tego jony przemieszczają się przez tak zwane połączenia szczelinowe i przenoszą ładunek elektryczny do następnego neuronu.
How Do I Boost My Baby’s Brain Development?
„Wiemy bardzo niewiele o tym, jak te synapsy są regulowane”, powiedział Rimer. „Elektryczne synapsy zostały niedostatecznie zbadane.”
These gap junctions może faktycznie być lepiej rozumiane w innych obszarach ciała, ponieważ nie są one unikalne dla neuronów. Istnieją inne komórki, takie jak w sercu, które również mają połączenia szczelinowe, które przekazują sygnały elektryczne.
Z drugiej strony, w synapsach chemicznych, sygnał elektryczny w neuronach, zwany potencjałem czynnościowym, jest tłumaczony na sygnał chemiczny, który może podróżować przez synapsę do następnego neuronu w obwodzie. „Synapsy mogą być traktowane jako przekaźniki między komórkami, w których sygnał musi zostać przekształcony,” powiedział Rimer. Odbywa się to poprzez uwalnianie substancji chemicznych zwanych neuroprzekaźnikami, które są uwalniane w pakietach zwanych pęcherzykami po przybyciu potencjału czynnościowego do synapsy. Kiedy neuroprzekaźnik dociera do następnego neuronu w łańcuchu, sygnał chemiczny jest przekształcany z powrotem w potencjał czynnościowy, który podróżuje w dół neuronu do następnej synapsy, i tak dalej.
„W mózgu, system działa tak, że faktycznie staje się lepszy – to jest to, co uczenie się i pamięć,” powiedział Rimer. „Myślimy, że neurony w obwodzie mogą uwalniać więcej neuroprzekaźnika lub wystawiać więcej receptorów, tak że transmisja synaptyczna staje się wzmocniona i bardziej wydajna, gdy uczymy się czegoś nowego i tworzymy nowe wspomnienia.”
Pamięć może również obejmować tworzenie nowych synaps. „Myślimy, że w mózgu liczba i rodzaj synaps są bardzo dynamiczne” – powiedział Rimer. „Istnieje wiele sposobów, na które sprawiają, że zachowanie jest lepsze, a w niektórych przypadkach nawet gorsze”. Innymi słowy, utrata synaps w mózgu z powodu choroby zwyrodnieniowej, takiej jak choroba Alzheimera czy Parkinsona, spowoduje odpowiednią utratę funkcji związanej z tym, co te synapsy robiły. W rzeczywistości ostatnie badania wskazują, że to właśnie synapsy, a nie same neurony, mogą jako pierwsze wykazywać skutki tych schorzeń.
Synapsy w pozostałej części ciała nie wydają się być tak wrażliwe. „W złączu nerwowo-mięśniowym, kilka cząsteczek neuroprzekaźnika wystarcza, aby uruchomić reakcję w komórce mięśniowej,” powiedział Rimer. „Tamtejszy system jest tak skonfigurowany, że nigdy nie zawiedzie”. To nie znaczy, że nigdy nie mają problemów – w rzeczywistości badania Rimera koncentrują się na chorobach genetycznych i immunologicznych, które wpływają na receptory w tych złączach nerwowo-mięśniowych, powodując problemy od stosunkowo niewielkich, jak opadające powieki, do znacznie poważniejszych, jak problemy z przeponą i innymi mięśniami zaangażowanymi w oddychanie.
„Fakt, że problemy z synapsami mogą spowodować, że ktoś przestanie oddychać, pokazuje, jak żywotnie ważne są synapsy dla naszego przetrwania” – powiedział Rimer. „Ludzie często skupiają się na neuronach lub komórkach mięśniowych, ale połączenia między nimi są tak samo istotne.”
Ta historia autorstwa Christiny Sumners pierwotnie pojawiła się w Vital Record.
.