シナプスの構成と種類

シナプスは、あるニューロンが別の細胞と連絡をとるための特殊な接合部です。シナプスには大きく分けて2種類あります。化学シナプスは、前シナプス終末がシナプス間隙を介して後シナプス受容体に神経伝達物質を放出するもので、電気シナプスは、ギャップ結合を介して細胞間で電流が直接伝達されるものです。その構成、すなわち活動帯、シナプス間隙、後シナプス肥厚は、信号がどのように伝達され、修飾されるかを決定します。

Definition

シナプスとは、ニューロンが別のニューロン、筋肉、または腺細胞に信号を伝達する特殊な細胞間接合部であり、シナプス間隙を介した神経伝達物質の放出による化学的伝達、またはギャップ結合を介した電気的伝達のいずれかによって行われます。

Scope

本項目では、シナプスの構造的構成と主要なシナプスタイプについて記述します。これには、化学シナプスと電気シナプスの違い、および一般的な形態学的分類が含まれます。これは記述的な参照解剖学および組織学であり、臨床的ガイダンスを提供するものではありません。

Core questions

• 化学シナプスの構造的構成要素は何ですか？
• 化学シナプスと電気シナプスは構造と機能においてどのように異なりますか？
• シナプスは形態と位置によってどのように分類されますか？
• シナプスの構造は活動（可塑性）によってどのように変化し得ますか？

Key concepts

• 前シナプス終末と活動帯
• シナプス間隙
• 後シナプス肥厚
• 化学シナプス
• 電気シナプス（ギャップ結合）
• 興奮性シナプスと抑制性シナプス
• GrayのI型およびII型シナプス
• シナプス間隙を介した化学神経伝達
• 学習の構造的および機能的基盤としてのシナプス可塑性

Mechanisms

化学シナプスでは、前シナプス終末に神経伝達物質が充填された小胞が活動帯に係留されています。活動電位が到達すると、これらの小胞がシナプス間隙に放出され、伝達物質が電子密度の高い後シナプス肥厚に密集した受容体に結合します。電子顕微鏡はこれらの構成要素を解像し、シナプスの分類の基礎となっています。これには、非対称性（GrayのI型、典型的には興奮性）と対称性（II型、典型的には抑制性）の接触という長年の区別が含まれます（Harris & Weinberg, 2012）。一方、電気シナプスはギャップ結合を用いて細胞を直接結合させ、迅速でしばしば双方向性の電流の流れを可能にします（Söhl et al., 2005）。シナプスは固定されたものではなく、その強度と構造は活動によって変化する可能性があります。AMPA受容体の輸送は長期増強（Huganir & Nicoll, 2013）の中心であり、相補的なメカニズムが長期抑圧（Collingridge et al., 2010）の根底にあります。

Clinical relevance

シナプスの構造と機能は、多くの神経学的および精神医学的疾患で変化しており、シナプスは多数の神経活性物質の作用部位です。それらの正常な構成を理解することは、そのような変化を解釈するための基礎となります。本項目は記述的な参照資料であり、診断や治療の根拠となるものではありません。

History

シェリントンは1897年頃、ニューロン間の機能的な接触点を指すために「シナプス」という用語を造語しました。多くのシナプスにおける伝達の化学的性質は20世紀初頭に確立され、カッツの研究によって量子放出が解明されました。1950年代から1960年代にかけての電子顕微鏡観察により、前シナプス小胞、シナプス間隙、後シナプス肥厚が解像され、ジョージ・グレイによる非対称性および対称性シナプスの分類は、永続的な形態学的枠組みを提供しました。その後の数十年で、シナプスが活動によってその強度を修飾できる可塑的な構造であるという理解が加わりました。

Key figures

• Charles Sherrington
• George Gray
• Bernard Katz

Seminal works

• harris-weinberg-2012
• huganir-nicoll-2013
• sohl-2005

Frequently asked questions

化学シナプスと電気シナプスの違いは何ですか？

化学シナプスは、シナプス間隙を介して神経伝達物質を後シナプス受容体に放出し、わずかな遅延を伴って信号を伝達します。一方、電気シナプスはギャップ結合を用いて細胞間で電流を直接伝達するため、より速く、しばしば双方向性の伝達が可能です。

GrayのI型およびII型シナプスとは何ですか？

これらは電子顕微鏡による形態学的分類です。I型シナプスは、顕著な後シナプス肥厚を持つ非対称性で、典型的には興奮性です。一方、II型シナプスは対称性で、典型的には抑制性です。