Синапси (будова, структура, функції)

Московський Психолого-социальный.

Інститут (МПСИ) Реферат по Анатомії ЦНС на тему:

СИНАПСЫ (будова, структура, функции).

Студент 1 курсу Психологічного факультету, група 21/1−01 Логачёв А.Ю.

Преподаватель:

Холодова Марина Владимировна.

2001 год.

План роботи: 1.Пролог. 2. Физиология нейрона та її будова. 3. Структура і функції синапса. 4. Химический синапс. 5. Выделение медіатора. 6. Химические медіатори та його види. 7.Эпилог. 8.

Список литературы

.

ПРОЛОГ:

Наше тіло — одну велику годинниковий механізм. Він з велетенського кількості дрібних частинок, найчастіше розташованих у суворому порядку і кожна з яких виконує певні функції, і має неповторні властивості. Цей механізм — тіло, складається з клітин, що з'єднують їх тканин та систем: це у цілому є єдиний ланцюжок, сверхсистему організму. Найбільше безліч клітинних елементів могли б працювати як єдине ціле, щоб у організмі не існував витончений механізм регуляції. Особливу роль регуляції грає нервова система. Уся складна робота нервової системи — регулювання роботи внутрішніх органів, управління рухами, чи це прості і неусвідомлювані руху (наприклад, подих) чи складні, руху рук людини — усе це, по суті, грунтується на взаємодії клітин між собою. Усе це, по суті, грунтується на передачі від одній клітці в іншу. Причому, кожна клітина виконує своєї роботи, інколи ж має низку функцій. Розмаїття функцій забезпечується двома чинниками: тим, як клітини з'єднані між собою, і тим, як влаштовані ці соединения.

ФІЗІОЛОГІЯ НЕЙРОНА ТА ЙОГО СТРОЕНИЕ:

Найпростіша реакція нервової системи зовнішній подразник — це рефлекс. Насамперед, розглянемо будову та фізіологію структурної елементарної одиниці нервової тканини тварин і людини — нейрона. Функціональні й захопити основні властивості нейрона визначаються її здатність до порушення і самовозбуждению. Передача порушення здійснюється за відростках нейрона — аксонам і дендритам. Аксони — довші і широкі відростки. Вони мають ряд специфічних властивостей: ізольованим проведенням порушення та двосторонньої проводимостью.

Нервові клітини здатні лише сприймати і переробляти зовнішнє порушення, а й спонтанно видавати імпульси, не викликані зовнішнім роздратуванням (самозбудження). У у відповідь роздратування, нейрон відповідає імпульсом активності - потенціалом дії, частота генерації коливається від 50−60 імпульсів в секунду (для мотонейронов), до 600- 800 імпульсів в секунду (для вставочных нейронів мозку). Аксон закінчується безліччю тоненьких гілочок, які називаються терминалями. З терминалей імпульс переходить інші клітини, безпосередньо з їхньої тіла чи частіше з їхньої відростки дендрити. Кількість терминалей у аксона, може досягати до тисячі, що закінчуються у різних клітинах. З іншого боку, типовий нейрон хребетного має від 1000 до 10 000 терминалей від інших клеток.

Дендрити — коротші і чималі відростки нейронів. Вони сприймають порушення від сусідніх нейронів та друзі проводять його до тіла клітини. Розрізняють мякотные і безмякотные нервові клітини, і волокна.

Мякотные волокна — входять до складу чутливих і рухових нервів скелетної мускулатури й органів чуттів Вони вкриті липидной мієлінової оболонкою. Мякотные волокна більш «швидкодіючі»: в волокнах діаметром 1−3,5 микромиллиметра, порушення поширюється зі швидкістю 3−18 м/с. Це тим, проведення імпульсів по миелинизированному нервові відбувається стрибкоподібно. У цьому потенціал дії «перескакує» на ділянці нерва, покритий миелином й у місці перехоплення Ранвье (оголений ділянку нерва), переходить на оболонку осьового циліндра нервового волокна. Миелиновая оболонка є гарним ізолятором і виключає передачу порушення на з'єднання, паралельно що йдуть нервові волокна.

Безмякотные волокна — становлять основну частину симпатичних нервів. Вони немає мієлінової оболонки, та від'єднані одне від друга клітинами нейроглии.

У безмякотных волокнах роль ізоляторів виконують клітини нейроглии (нервової опорною тканини). Швановские клітини — одне з різновидів глиальных клітин. Крім внутрішніх нейронів, сприймають і перетворюючих імпульси, які від інших нейронів, існують нейрони, сприймають впливу безпосередньо із довкілля — це рецептори, а як і нейрони, безпосередньо які впливають на виконавчі органи — эффекторы, наприклад, на м’язи чи залози. Якщо нейрон впливає на м’яз, її називають моторним нейроном чи мотонейроном. Серед нейрорецепторов розрізняють 5 типів клітин, залежно від виду возбудителя:

— фоторецептори, які порушуються під впливом світла, і забезпечують роботу органів зрения,.

— механорецепторы, ті рецептори, які реагують на механічні впливу. Вони вміщено у органах слуху, рівноваги. Дотикальні клітини також є механорецепторами. Деякі механорецепторы вміщено у м’язах і вимірюють ступінь їх растяжения.

— хеморецепторы — вибірково реагують на присутність чи зміну концентрації різних хімічних речовин, ними заснована робота органів нюху і вкуса,.

— терморецепторы, реагують зміну температури або їхньому рівень — холодові і теплові рецепторы,.

— электрорецепторы реагують на токовые імпульси, і є в деяких риб, амфібій і ссавців, наприклад, у утконоса.

З вище сказаного, хотілося б вирізнити, що довго серед біологів, вивчали нервову систему, існувало думка, що нервові клітини утворюють довгі складні мережі, безупинно перехідні один на другую.

Однак у 1875 року, італійський учений, професор гістології університету у Павії, придумав новий спосіб забарвлення клітин — сріблення. При серебрении одній з тисяч лежачих поруч клітин забарвлюється лише вона — єдина, зате повністю, із його відростками. Метод Гольджи сильно допоміг вивченню будівлі нервових клітин. Його використання показало, що, не дивлячись те що, що різні клітини в головному мозку розташовані надзвичайно близько друг до друга, та його відростки переплутані, все-таки кожна клітина чітко відокремлюється. Тобто мозок, як та інші тканини, складається з окремих, не об'єднаних до загальної мережі клітин. Такий висновок було зроблено іспанським гистологом З. Рамон-и-Кахалем, який цим поширив клітинну теорію на нервову систему. Відмова від уявлення про об'єднаної мережі, означав, що у нервовій системі імпульс переходить з клітини на клітину не через прямий електричний контакт, а ще через розрив. Коли біології став електронний мікроскоп, який був винайдена 1931 року М. Кноллем і Еге. Руска, ці ставлення до наявності розриву отримали пряме подтверждение.

СТРУКТУРА І ФУНКЦІЇ СИНАПСА:

Кожен багатоклітинний організм, кожна тканину, що складається з клітин, потребує механізмах, які забезпечують міжклітинні взаємодії. Розглянемо, як здійснюються межнейронные взаємодії. По нервової клітині інформація поширюється як потенціалів дії. Передача порушення з аксонных терминалей на иннервируемый орган чи іншу нервову клітину відбувається після міжклітинні структурні освіти — синапы (від грецьк. «Synapsis» -з'єднання, зв’язок). Поняття синапс було запроваджено англійським фізіологом Ч. Шеррингтоном в 1897 року, для позначення функціонального контакту між нейронами. Слід зазначити, що ще 60-х роках минулого століття І.М. Сєченов підкреслював, що не міжклітинної зв’язку не можна пояснити способи походження найбільш нервового елементарного процесу. Що складніший влаштована нервова система, і більше число складових нервових мозкових елементів, тим важливіше стає значення синаптичних контактов.

Різні синаптичні контакти відрізняються одна від друга. Проте за розмаїтті синапсів є певні загальні властивості їх структури та функції. Отож спочатку опишемо загальні принципи їх функционирования.

Синапс — є складне структурне освіту, перебуває з пресинаптической мембрани (найчастіше це концевое розгалуження аксона), постсинаптической мембрани (найчастіше це ділянку мембрани тіла чи дендрита іншого нейрона), а як і синаптичної щілини. Механізм передачі через синапс тривалий час залишалося нез’ясованим, хоча була очевидною, що зроблено передачу сигналів в синаптичної області різко відрізняється від процесу проведення потенціалу дії з аксону. Однак у початку ХХ століття було сформульовано гіпотеза, що синаптична передача здійснюється чи електричним чи хімічним шляхом. Електрична теорія синаптичної передачі у ЦНС користувалася визнанням на початок 1950;х років, проте вона досить здала своїми панівними позиціями по тому, як хімічний синапс було продемонстровано у низці периферичних синапсів. Приміром, А. В. Кибяков, провівши досвід на нервовому ганглії, і навіть використання микроэлектродной техніки для внутрішньоклітинної реєстрації синаптичних потенціалів нейронів ЦНС дозволили дійти невтішного висновку про хімічної природі передачі у межнейрональных синапсах спинного мозга.

Микроэлектродные дослідження останніх років, що у певних межнейронных синапсах існує електричний механізм передачі. Нині стала очевидною, що є синапсы, і з хімічним механізмом передачі, і з електричним. Понад те, в деяких синаптичних структурах разом функціонують і електричний і хімічний механізми передачі - це звані змішані синапсы.

Якщо електричні синапсы притаманні нервової системи більш примітивних тварин (нервова диффузионная система кишечнополостных, деякі синапсы раку й кільчастих хробаків, синапсы нервової системи риб), хоча які й виявлено у мозку ссавців. В усіх цих вище випадках імпульси передаються у вигляді деполяризующего дії електричного струму, який генерується в пресинаптическом елементі. Хочеться також відзначити, у разі електричних синапсів можлива передача імпульсів як і одному, і у двох напрямах. В нижчих тварин контакт між пресинаптическим і постсинаптическим елементом здійснюється з допомогою лише одну синапса — моносинаптическая форма зв’язку, однак у процесі филогенеза здійснюється перехід до полисинаптической формі зв’язку, тобто, коли вказаний вище контакт здійснюється з допомогою більшої кількості синапсов.

Проте, у цій роботі, мені хотілося б докладніше зупинитися на синапсах з хімічним механізмом передачі, що є більшу частину синаптического апарату ЦНС вищих тварин і людини. Отже, хімічні синапсы, мій погляд, особливо цікаві, оскільки вони забезпечують дуже складні взаємодії клітин, і навіть пов’язані із низкою патологічних процесів і змінюють свої властивості під впливом деяких лікарських средств.

ХІМІЧНИЙ СИНАПС:

Розглянемо, як здійснюється хімічна, синаптична передача. Схематично враження таке: імпульс порушення, сягає пресинаптической мембрани нервової клітини (дендрита чи аксона), у якій містяться синаптичні бульбашки, заповнені особливим речовиною — медіатором (від латинського «Media» — середина, посередник, передавач). Пресинаптическая мембрана містить багато кальцієвих каналів. Потенціал дії деполяризует пресинаптическое закінчення, в такий спосіб, змінює стан кальцієвих каналів, унаслідок чого вони відкриваються. Оскільки концентрація кальцію (Са2+) у внеклеточной середовищі більше, ніж всередині клітини, то через відкриті канали кальцій проникає у клітину. Збільшення внутрішньоклітинного змісту кальцію, призводить до злиттю пухирців з пресинаптической мембраною. Медіатор виходить із синаптичних пухирців в синоптическую щілину. Синаптична щілину в хімічних синапсах досить широка і у середньому 10−20 нм. Тут медіатор пов’язують із білками — рецепторами, яке вмонтовані в постсинаптическую мембрану. Зв’язування медіатора з рецептором починає ланцюг явищ, що призводять до зміни стану постсинаптической мембрани, та був і всієї постсинаптической клітини. Після взаємодії з молекулою медіатора рецептор активується, заслінка відкривається, і канал стає прохідним або заради одного іона, або заради кількох іонів одновременно.

Слід зазначити, що хімічні синапсы відрізняються як механізмом передачі, але й багатьма функціональними властивостями. Деякі мені хотілося б вказати. Наприклад, в синапсах з хімічним механізмом передачі тривалість синоптической затримки, тобто інтервал між приходом імпульсу в пресинаптическое закінчення початком постсинаптического потенціалу, у теплокровних тварин становить 0,2 — 0,5мс. Також, хімічні синапсы відрізняються одностороннім проведенням, то є медіатор, який би передачу сигналів, міститься лише у пресинаптическом ланці. З огляду на, що у хімічних виникненнях синапсах виникнення постсинаптического потенціалу зумовлено зміною іонної проникності постсинаптической мембрани, вони ефективно забезпечують як порушення, і гальмування. Вказавши, мій погляд, функціональні основні властивості хімічної синаптичної передачі, розглянемо, чого ж здійснюється процес вивільнення медіатора, а як і опишемо найбільш відомі з них.

ВИДІЛЕННЯ МЕДІА ТОРА:

Чинник, виконує медиаторную функцію, виробляється у тілі нейрона, і транспортується в закінчення аксона. Що Міститься в пресинаптческих кінчиках медіатор повинен виділитися в синаптичну щілину, аби впливати на рецептори постсинаптической мембрани, забезпечуючи транссинаптическую передачу сигналів. Як медіатора можуть виступати такі речовини, як ацетилхолин, катехоламиновая група, серотонин, нейропиптиды і ще, їх як загальні властивості будуть описані ниже.

Ще того, як було з’ясовані багато суттєві особливості процесу вивільнення медіатора, було встановлено, що пресинаптические закінчення можуть змінювати стану спонтанної секреторній активності. Постійно виділені невеликі порції медіатора викликають у постсинаптической клітині звані спонтанні, мініатюрні постсинаптические потенціали. Це було встановлено в 1950 року англійськими вченими Феттом і Катцом, які, вивчаючи роботу нервово-м'язового синапса жаби, виявили, що будь-якого дії на нерв в м’язі у сфері постсинаптической мембрани власними силами через випадкові часові відтинки виникають невеликі коливання потенціалу, амплітудою приблизно 0,5мВ. Відкриття, не що з приходом нервового імпульсу, виділення медіатора допомогло встановити квантовий характер його вивільнення, тобто вийшло, що у хімічному синапсе медіатор виділяється й у спокої, але рідко й невеликими порціями. Дискретність виявляється у тому, що медіатор виходить із закінчення не дифузно, над вигляді окремих молекул, а формі многомолекулярных порцій (чи квантів), у кожному у тому числі міститься кілька тисяч молекул.

Відбувається це так: в аксоплазме закінчень нейрона в безпосередній наближеності до пресинаптической мембрані під час розгляду під електронним мікроскопом було знайдено безліч пухирців чи везикул, кожна з яких містить один квант медіатора. Струми дії, викликані пресинаптическими імпульсами, не надають помітного впливу постсинаптическую мембрану, але призводять до руйнування оболонки пухирців з медіатором. Цей процес відбувається (экзоцитоз) у тому, що пляшечку, підійшовши до поверхні мембрани пресинаптического закінчення при наявності кальцію (Са2+), зливається з пресинаптической мембраною, в результаті чого став і відбувається спорожнення пляшечки в синаптичну щілину. Після руйнації пляшечки навколишня його мембрана входить у мембрану пресинаптического закінчення, збільшуючи його поверхня. Надалі, в результаті процесу эндоцитоза, невеликі ділянки пресинаптической мембрани впячиваются всередину, знову створюючи бульбашки, що згодом знову здатні включати медіатор і розпочинати цикл його высвобождения.

ХІМІЧНІ МЕДИАТОРЫ:

У ЦНС медиаторную функцію виконує велика група різнорідних хімічних речовин. Список знову відкритих хімічних медіаторів неухильно поповнюється. По останніх даних їх нараховується близько тридцяти. Хочеться також відзначити, що до принципу Дейла, кожен нейрон у всіх своїх синаптичних кінчиках виділяє і той ж медіатор. Виходячи із цього принципу, прийнято позначати нейрони на кшталт медіатора, який виділяють їх завершення. Отже, наприклад, нейрони, що звільняють ацетилхолин, називають холинэргическими, серотонин — серотонинергическими… Такий принцип можна використовувати для позначення різних хімічних синапсів. Розглянемо що з найвідоміших хімічних медиаторов:

АЦЕТИЛХОЛИН — з перших виявлених медіаторів (був відомий як і «речовина блукаючого нерва» через своє дії на сердце).

Особливістю ацетилхоліну як медіатора, є швидке його руйнація після вивільнення з пресинаптических закінчень з допомогою ферменту ацетилхолинэстеразы. Ацетилхолин виконує функцію медіатора в синапсах, утворених поворотними коллатералями аксонів рухових нейронів спинного мозку на вставочных клітинах Реншоу, які у свою чергу, з допомогою іншого медіатора надають гальмує вплив на мотонейроны. Холинэргическими є також нейрони спинного мозку, иннервирующие хромаффинные клітини, і преганглионарные нейрони, иннервирующие нервові клітини интрамуральных і экстрамуральных гангліїв. Вважають, що холинэргические нейрони є у складі ретикулярною формації середнього мозку, мозочка, базальних ганглиях і коре.

КАТЕХОЛАМІНИ — це по-третє родинних в хімічному відношенні речовини. До до них відносяться: дофамин, нір адреналін і адреналін, що є похідними тирозина виконують медиаторную функцію у периферичних, а й у центральних синапсах. Дофаминергические нейрони знаходяться саме в ссавців головним чином межах середнього мозку. Особливо значної ролі дофамин грає у смугастому тілі, де виявляються особливо велику кількість цього медіатора. З іншого боку, дофаминергические нейрони є у гіпоталамусі. Норадренергические нейрони містяться також у складі середнього мозку, мосту і продовгуватого мозку. Аксони норадренергических нейронів утворюють висхідні шляху, які летять в гіпоталамус, таламус, лимбические відділи кори й у мозок. Спадні волокна норадренергических нейронів іннервують нервові клітини спинного мозку. Катехоламіни надають як які б збуджували, і гальмує дію на нейрони ЦНС.

СЕРОТОНИН — Подібно катехоламинам, належить до групи моноаминов, то є синтезується з амінокислоти триптофану. У ссавців серотонинергические нейрони локалізуються головним чином стовбурі мозку. Вони входять до складу дорсального і медіального шва, ядер продовгуватого мозку, мосту й середнього мозку. Серотонинергические нейрони поширюють впливом геть нову кору, гіпокамп, блідий кулю, мигдалину, подбугровую область, стовбурні структури, кору мозочка, спинний мозок. Серотонин грає значної ролі в низхідному контролі активності спинного мозку й у гипоталамическом контролі температури тіла. Натомість порушення серотонінового обміну, які під час дії низки фармакологічних препаратів, можуть викликати галюцинації. Порушення функцій серотонинергических синапсів спостерігаються при шизофренії та інших психічні розлади. Серотонин може викликати які б збуджували і гальмує дію, у залежність від властивостей рецепторів постсинаптической мембраны.

НЕЙТРАЛЬНІ АМІНОКИСЛОТИ — це дві основні дикарбоксильные кислоти Lглутамат і L-аспартат, що у велику кількість в ЦНС і може виконувати функцію медіаторів. L-глутаминовая кислота, входить до складу багатьох білків і пептидів. Вона погано проходить через гематоенцефалічний бар'єр і тому вступає у мозок з крові, образуясь головним чином із глюкози у самій нервової тканини. У ЦНС ссавців глутамат можна знайти у «високих концентраціях. Вважають, що його функція переважно пов’язана з синаптичною передачею возбуждения.

ПОЛІПЕПТИДИ — Останніми роками показано, що у синапсах ЦНС медиаторную функцію можуть виконувати деякі поліпептиди. До таких полипептидам ставляться вещества-Р, гипоталамические нейрогормоны, энкефалины та інших. Під веществом-Р мається на увазі група агентів, вперше экстрагированных з кишечника. Ці поліпептиди виявляються у багатьох частинах ЦНС. Особливо велика їх концентрація у сфері чорного речовини. Наявність вещества-Р в задніх корінці спинного мозку дозволяє припускати, що може служити медіатором в синапсах, утворених центральними закінченнями аксонів деяких первинних афферентных нейронів. Вещество-Р надає які б збуджували дію визначені нейрони спинного мозку. Медиаторная роль інших нейропептидов вияснена ще меньше.

ЭПИЛОГ:

У основі сучасного уявлення про структуру і функції ЦНС лежить нейронна теорія, що дає окреме питання клітинної теорії. Але якщо клітинна теорія було сформульовано ще першої половині ХІХ століття, то нейронна теорія, розглядає мозок як результат функціонального об'єднання окремих клітинних елементівнейронів, отримала визнання лише з межі нинішнього століття. Велику роль визнання нейронної теорії зіграли дослідження іспанського нейрогистолога Р. Кахала і англійського фізіолога Ч. Шеррингтона. Остаточні докази повної структурної відособленості нервових клітин були було з допомогою електронного мікроскопа, висока що дозволяє здатність якого дозволила встановити, кожна нервова клітина по всьому своєму протязі оточена прикордонної мембраною, І що між мембранами різних нейронів є вільні простору. Наша нервова система побудована з двох типів клітин — нервових і глиальных. Причому число глиальных клітин на 8- 9 разів перевищує число нервових. Кількість нервових елементів, будучи дуже обмеженим, у примітивних організмів, у процесі еволюційного розвитку нервової системи сягає багатьох мільярдів у приматів і замінили людину. У цьому кількість синаптичних контактів між нейронами наближається до астрономічної цифрі. Складність організації ЦНС виявляється у тому, що структура і функції нейронів різних відділів мозку значно варіюють. Проте необхідною умовою аналізу діяльності мозку є виділення фундаментальних принципів, що у основі функціонування нейронів і синапсів. Адже саме ця сполуки нейронів забезпечують усе різноманіття процесів, що з передаванням і обробкою информации.

Можна собі лише уявити, що станеться, у цьому дуже складній процесі обміну відбудеться сбой… что буде прийняти із нами. Так казати про будь-який структурі організму, вона бути головною, але не матимуть неї діяльність всього організму буде зовсім вірною й повної. Все одно, що у годиннику. Якщо відсутня одна, навіть найменша деталь в механізмі, годинник вже не працювати вже напевне. Та незабаром годинник зламаються. Також бо наше організм, у разі порушення одній з систем, поступово веде до збою всього організму, а наслідок загибель цієї самої організму. Тож у наших інтересах ознайомитися з станом свого організму, і допускати тих помилок, які можуть призвести до серйозним наслідків для нас.