Transmisi Sinaptik dan Fungsi Neurotransmiter

Transmisi sinaptik adalah proses di mana satu neuron berkomunikasi dengan neuron lain atau sel efektor melintasi sinaps. Pada sinaps kimia dominan, potensial aksi yang tiba memicu pelepasan neurotransmiter yang bergantung pada kalsium, yang berdifusi melintasi celah sinaptik dan mengikat reseptor postsynaptic untuk mengubah potensial membran sel target. Area ini mencakup mekanisme seluler dan molekuler dari rantai sinyal tersebut dan sistem neurotransmiter yang melaksanakannya.

Definition

Transmisi sinaptik adalah penghantaran sinyal dari neuron presinaptik ke sel postsynaptic, dicapai pada sinaps kimia melalui pelepasan neurotransmiter yang diatur dan dipicu kalsium yang mengikat reseptor pada sel target dan mengubah eksitabilitasnya.

Scope

Area ini mengarahkan pembaca pada pensinyalan sinaptik kimia dalam sistem saraf: bagaimana transmiter disintesis dan dikemas, bagaimana pelepasannya digabungkan dengan masuknya kalsium, bagaimana reseptor postsynaptic mengubah sinyal kimia, bagaimana input eksitatori dan inhibitori diintegrasikan, dan bagaimana kekuatan sinaptik dimodifikasi oleh penggunaan. Ini diorganisasikan sebagai referensi fisiologi dan tidak memberikan panduan manajemen klinis.

Sub-topics

• Calcium-Dependent Neurotransmitter Release and Vesicle Dynamics
• Excitatory and Inhibitory Synaptic Potentials and Integration
• Neurotransmitter Synthesis, Packaging, and Catabolism
• Postsynaptic Receptors and Synaptic Integration
• Short-Term and Long-Term Synaptic Plasticity

Core questions

• Bagaimana depolarisasi presinaptik diubah menjadi pelepasan neurotransmiter?
• Bagaimana reseptor postsynaptic menerjemahkan pengikatan transmiter menjadi perubahan listrik atau biokimia?
• Bagaimana banyak input eksitatori dan inhibitori yang konvergen diintegrasikan oleh satu neuron?
• Bagaimana kekuatan sinaptik diubah dalam skala waktu pendek dan panjang?

Key concepts

• Sinaps kimia dan celah sinaptik
• Terminal presinaptik dan zona aktif
• Eksositosis vesikel yang dipicu kalsium
• Reseptor neurotransmiter (ionotropik dan metabotropik)
• Potensial postsynaptic eksitatori dan inhibitori
• Integrasi sinaptik
• Plastisitas sinaptik

Key theories

Hipotesis kuantal pelepasan transmiter

Neurotransmiter dilepaskan dalam paket diskrit, kira-kira seragam (kuanta) yang sesuai dengan isi vesikel sinaptik tunggal, sehingga respons postsynaptic dibangun dari kelipatan bilangan bulat dari respons miniatur unit.

Teori kimia transmisi sinaptik

Sebagian besar sinaps pusat dan perifer mentransmisikan dengan melepaskan pembawa pesan kimia yang dapat berdifusi daripada melalui kontinuitas listrik langsung, dengan pelepasan yang sangat terkait dengan influks kalsium presinaptik.

Mechanisms

Potensial aksi yang menginvasi terminal presinaptik membuka saluran kalsium berpintu tegangan; influks kalsium yang dihasilkan memicu fusi vesikel berisi neurotransmiter dengan membran plasma di zona aktif, melepaskan transmiter ke celah. Transmiter mengikat reseptor postsynaptic, yang baik secara langsung menggerakkan saluran ion (ionotropik) atau bertindak melalui pembawa pesan kedua (metabotropik), menghasilkan potensial depolarisasi (eksitatori) atau hiperpolarisasi (inhibitori). Neuron postsynaptic menjumlahkan input ini dalam ruang dan waktu, dan aktivitas berulang dapat memperkuat atau melemahkan koneksi, dasar dari plastisitas sinaptik.

Clinical relevance

Transmisi sinaptik adalah tingkat di mana banyak gangguan neurologis dan psikiatris, serta obat-obatan yang digunakan untuk mengobatinya, memberikan efeknya, karena sintesis transmiter, pelepasan, pengikatan reseptor, dan pengambilan kembali adalah target farmakologis umum. Area ini menjelaskan fisiologi normal yang menjadi sasaran intervensi tersebut dan dimaksudkan sebagai pemahaman latar belakang daripada sebagai panduan diagnostik atau pengobatan.

History

Sifat kimia transmisi sinaptik ditetapkan pada awal abad kedua puluh dan disempurnakan oleh Bernard Katz dan rekan-rekannya, yang karyanya pada sambungan neuromuskular pada tahun 1950-an mengungkapkan bahwa transmiter dilepaskan dalam kuanta. Pekerjaan molekuler selanjutnya, yang diakui oleh Hadiah Nobel kepada Katz dan kemudian kepada Südhof dan lainnya, mengidentifikasi mekanisme fusi vesikel dan sensor kalsium yang menggabungkan aktivitas listrik dengan pelepasan.

Key figures

• Bernard Katz
• Thomas Südhof
• Eric Kandel

Seminal works

• fatt-katz-1952
• sudhof-2013
• kandel-2001

Frequently asked questions

Apa perbedaan antara sinaps kimia dan sinaps listrik?

Sinaps kimia memberi sinyal dengan melepaskan neurotransmiter yang melintasi celah dan mengikat reseptor pada sel target, sedangkan sinaps listrik mengalirkan arus langsung melalui saluran gap-junction; area ini membahas transmisi kimia, mode dominan dalam sistem saraf mamalia.

Mengapa kalsium menjadi pusat transmisi sinaptik?

Kalsium yang masuk ke terminal presinaptik melalui saluran berpintu tegangan adalah pemicu yang menggabungkan aktivitas listrik dengan fusi vesikel, sehingga pelepasan transmiter sangat bergantung pada sinyal kalsium.