Организация и типы синапсов

Синапс — это специализированное соединение, через которое один нейрон взаимодействует с другой клеткой. Существуют два основных типа синапсов: химические синапсы, где пресинаптическая терминаль высвобождает нейромедиатор через синаптическую щель на постсинаптические рецепторы, и электрические синапсы, где щелевые контакты позволяют току проходить непосредственно между клетками. Их организация — активная зона, щель и постсинаптическая плотность — определяет, как передаются и модифицируются сигналы.

Definition

Синапс — это специализированное межклеточное соединение, в котором нейрон передает сигнал другому нейрону, мышечной или железистой клетке либо химически, посредством высвобождения нейромедиатора через синаптическую щель, либо электрически, посредством щелевых контактов.

Scope

Статья описывает структурную организацию синапса и основные типы синапсов, включая химические и электрические синапсы, а также общие морфологические классификации. Это описательная справочная анатомия и гистология, не содержащая клинических рекомендаций.

Core questions

• Каковы структурные компоненты химического синапса?
• Чем химические и электрические синапсы отличаются по структуре и функции?
• Как классифицируются синапсы по морфологии и расположению?
• Как синаптическая структура может изменяться в зависимости от активности (пластичность)?

Key concepts

• Пресинаптическая терминаль и активная зона
• Синаптическая щель
• Постсинаптическая плотность
• Химический синапс
• Электрический синапс (щелевой контакт)
• Возбуждающие и тормозящие синапсы
• Синапсы типа I и типа II по Грэю
• Химическая нейротрансмиссия через синаптическую щель
• Синаптическая пластичность как структурный и функциональный субстрат обучения

Mechanisms

В химическом синапсе пресинаптическая терминаль содержит везикулы, заполненные нейромедиатором и прикрепленные к активной зоне; приходящий потенциал действия запускает их высвобождение в синаптическую щель, и нейромедиатор связывается с рецепторами, сгруппированными в электронно-плотной постсинаптической плотности. Электронная микроскопия позволяет различать эти компоненты и лежит в основе классификации синапсов, включая давнее различие между асимметричными (тип I по Грэю, обычно возбуждающие) и симметричными (тип II, обычно тормозящие) контактами (Harris & Weinberg, 2012). Электрические синапсы, напротив, используют щелевые контакты для непосредственного соединения клеток, что позволяет осуществлять быстрый, часто двунаправленный, поток тока (Söhl et al., 2005). Синапсы не являются фиксированными структурами: их сила и структура могут изменяться в зависимости от активности, при этом транспорт AMPA-рецепторов играет центральную роль в долговременной потенциации (Huganir & Nicoll, 2013), а комплементарные механизмы лежат в основе долговременной депрессии (Collingridge et al., 2010).

Clinical relevance

Структура и функция синапсов изменяются при многих неврологических и психических состояниях, и синапсы являются местом действия многочисленных нейроактивных веществ. Понимание их нормальной организации является основополагающим для интерпретации таких изменений. Данная статья является описательным справочным материалом и не является основанием для диагностики или лечения.

History

Шеррингтон ввел термин «синапс» около 1897 года для обозначения функциональной точки контакта между нейронами. Химическая природа передачи во многих синапсах была установлена в начале XX века, а работы Каца прояснили квантовый выброс. Электронная микроскопия в 1950-х и 1960-х годах позволила различить пресинаптические везикулы, щель и постсинаптическую плотность, а классификация Джорджа Грэя асимметричных и симметричных синапсов дала прочную морфологическую основу. В последующие десятилетия было добавлено понимание синапсов как пластичных структур, сила которых может изменяться под воздействием активности.

Key figures

• Charles Sherrington
• George Gray
• Bernard Katz

Seminal works

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

Frequently asked questions

В чем разница между химическим и электрическим синапсом?

Химический синапс передает сигналы путем высвобождения нейромедиатора через щель на постсинаптические рецепторы, что вызывает небольшую задержку; электрический синапс использует щелевые контакты для непосредственной передачи тока между клетками, что обеспечивает более быструю и часто двунаправленную передачу.

Что такое синапсы типа I и типа II по Грэю?

Это морфологическая классификация, основанная на электронной микроскопии: синапсы типа I асимметричны, имеют выраженную постсинаптическую плотность и обычно являются возбуждающими, тогда как синапсы типа II симметричны и обычно являются тормозящими.