سیناپس الکتریکی و شیمیایی چیست؟ – عملکرد و تفاوت های آن ها

سیناپس الکتریکی و شیمیایی دو گروه سیناپسی است که در دستگاه عصبی جانداران تا به امروز شناسایی شده است. سیناپس، می توان گفت ارتباطی است که بین یک نورون با نورون دیگر از طریق غشای آن ها صورت می گیرد. ساختار و عملکرد بسیاری از سیناپس ها در دستگاه عصبی شبیه به هم است. تعداد زیادی از سیناپس ها، از نوع آکسون به جسم سلولی و یا آکسون به دندریت و تعداد کمی نیز از نوع آکسون به آکسون و دندریت به دندریت است. در کتاب علوم پایه هشتم سیناپس معرفی شده است. مقاله نشریه جهان شیمی فیزیک حاضر ما را با تعریف و نقش سیناپس و انواع سیناپس الکتریکی و شیمیایی آشنا می کند.

فهرست مطالب :

۱- سیناپس چیست؟

۲- اجزای تشکیل دهنده سیناپس ها

۳- سیناپس شیمیایی

۴- چگونگی انتقال پیام های عصبی در سیناپس شیمیایی

۵- انواع سیناپس های شیمیایی

۱-۵- سیناپس تحریکی

۲-۵- سیناپس بازداری

۱-۲-۵- سیناپس های بازداری پس سیناپسی

۲-۲-۵- سیناپس های بازداری پیش سیناپسی

۶- سیناپس الکتریکی

۷- تفاوت بین سیناپس الکتریکی و شیمیایی

۸- خستگی سیناپسی چیست؟

۱- سیناپس چیست؟

در دستگاه عصبی در انتهای آکسون ها سیناپس ها به عنوان یک ساختار حیاتی می توانند پیام های عصبی را از یک سلول عصبی به دندریت یک نورون دیگر انتفال دهد. پردازش پیام های عصبی در نورون ها به عنوان اساسی ترین سلول های عصبی انجام می شود. دریافت پیام ها از رشته هایی به نام دندریت در نورون ها و انتقال آن ها به سلول های عصبی دیگر، از طریق رشته های دیگری به نام آکسون ها انجام می شود. انتهای این رشته ها (آکسون ها)، سیناپس ها هستند که بدون اتصال در نورون ها بلکه فقط با قرارگیری کنار هم، پیام های عصبی را منتقل می کنند. ارتباط بین نورون ها در محل سیناپس ها از راه تراوش پیام های عصبی است.

۲- اجزای تشکیل دهنده سیناپس ها :

هر سیناپس از چهار بخش زیر تشکیل شده است.

٭ نورون پیش سیناپسی : به نورون هایی که انتقال پیام های عصبی را از طریق آکسون های انتهایی خود انجام می دهند، نورون پیش سیناپسی می گویند.

٭ فضای سیناپسی : به فاصله ای که میان سلول های دریافت کننده پیام های عصبی و انتهای آکسون ها وجود دارد، فضای سیناپسی می گویند. این فضا، فضای کوچکی است.

٭ نورون پیس سیناپسی : به نورون هایی که پیام های عصبی را دریافت می کنند، پس سیناپسی گفته می شود.

٭ انتقال دهنده عصبی : به موادی شیمیایی مانند گلوتامات در مغز که بین نورون های پیش سیناپسی و پس سیناپسی ارتباط برقرار می کند، انتقال دهنده های عصبی می گویند.

سیناپس ها به دو گروه سیناپس های الکتریکی و شیمیایی تقسیم می شوند.

۳- سیناپس شیمیایی :

بیشترین تعداد سیناپس هایی که در بدن انسان و بسیاری از مهره داران و بی مهرگان وجود دارد، از نوع سیناپس شیمیایی است. دکمه سیناپسی بخش قطوری است که در انتهای پیش سیناپسی آکسون ها تشکیل می شود. انرژی لازم برای انجام فعالیت این دکمه ها توسط میتوکندری هایی فراهم می شود که در آن ها وجود دارد. همچنین کیسه های دایره ای شکلی به نام وزیکول در پایانه های پیش سیناپسی وجود دارد. این کیسه ها برای انتقال پیام های عصبی دارای مواد شیمیایی به نام انتقال دهنده عصبی و یا نوروترانسیمتر هستند.

فضای سیناپسی، بخشی است که در سیناپس های شیمیایی بین سلول پیش سیناپسی و پس سیناپسی وجود دارد. غشای پس سیناپسی که مقابل انتهای پیش سیناپسی است، دارای گیرنده هایی برای انتقال پیام عصبی بوده و هر کدام از آن ها به طور اختصاصی هستند. روی این گیرنده ها، انتقال دهنده های عصبی هستند که اثر می کنند.

۴- چگونگی انتقال پیام های عصبی در سیناپس شیمیایی :

در سیناپس های شیمیایی انتقال پیام های عصبی در چند مرحله انجام می شود که به ترتیب به بیان آن ها می پردازیم.

٭ در مرحله اول به انتهای آکسونی نورون های پیش سیناپسی، پیام های عصبی می رسند.

٭ در مرحله دوم در پایانه های پیش سیناپسی، کانال های کلسیمی با باز شدن، غلظت این ماده را در این پایانه ها زیاد می کنند.

٭ با افزایش میزان کلسیم، وزیکول ها به غشای انتهای آکسونی متصل شده و در فضای سیناپسی انتقال دهنده های عصبی وارد می شوند.

٭ وقتی نوروترانسمیترها یا انتقال دهنده های عصبی در سیناپس ها رها می شوند، به غشای سلول های پس سیناپسی می رسند.

٭ با متصل شدن این انتقال دهنده های عصبی به گیرنده های غشای پس سیناپسی، باز شدن آن ها اتفاق می افتد.

٭ روی نورون های پس سیناپسی، اثرات تحریک آمیز انجام می شود.

٭ در مرحله آخر، آنزیم ها موجب تجزیه انتقال دهنده های عصبی در فضای سیناپسی شده و یا این که این انتقال دهنده ها، دوباره توسط پایانه های پیش سیناپسی جذب می شوند.

۵- انواع سیناپس های شیمیایی :

سیناپس تحریکی و سیناپس بازداری دو نوع سیناپس شیمیایی هستند.

۱-۵- سیناپس تحریکی :

نوروترانسیمیترها در سیناپس های شیمیایی تحریکی منجر به ورود سدیم به داخل سلول های پس سیناپسی، از طریق باز شدن دریچه های آن می شوند. پتانسیل عمل در سلول های پس سیناپسی با ورود سدیم انجام می شود.

۲-۵- سیناپس بازداری :

سیناپس های بازداری دارای دو نوع هستند.

۱-۲-۵- سیناپس های بازداری پس سیناپسی :

تحریک در غشای سلول پس سیناپسی در سیناپس های بازداری پس سیناپسی کمتر است. اما روش رهاکردن نوروترانسیمتر در سیناپس های پس سیناپسی بازداری و تحریکی مشابه هم است. انتقال دهنده های عصبی در این سیناپس ها منجر به ورود کلر به داخل سلول ها از طریق باز کردن دریچه های آن می شود. باز شدن دریچه های پتاسیم توسط این ناقل ها و خروج پتاسیم باعث زیاد شدن پتانسیل آرامش می شود. اسید آمینه گلیسین انتقال دهنده های عصبی بازداری در سلول های عصبی – حرکتی است.

۲-۲-۵- سیناپس های بازداری پیش سیناپسی :

در سیناپس های بازداری پیش سیناپسی، رها کردن نوروترانسمیترها در انتهای پیش سیناپسی تحریکی کم  شده و عمل فرایند بازداری را انجام می دهد. در این سیناپس ها تحریک غشای پس سیناپسی تغییر نمی کند. گابا، انتقال دهنده عصبی در سیناپس های بازداری پیش سیناپسی است.

۶- سیناپس الکتریکی :

در سیناپس های الکتریکی ارتباط بین دو سلول بدون وصل شدن آن ها به هم و از غشای آن ها و توسط کانال هایی است که در این غشاها وجود دارد، انجام می شود. این کانال ها در جهت یکدیگر بوده و در غشای سلول های عصبی پیش سیناپسی و پس سیناپسی وجود دارند. در محل ارتباط این نورون ها با هم، روزنه هایی وجود دارد که بین سیتوپلاسم این سلول ها ارتباط برقرار می کنند. وجود این روزنه است که انتقال یون ها و مولکول ها را بین سلول ها امکان پذیر می کند. با جابجایی یون ها و ایجاد اختلاف پتانسیل بین سلول ها، سلولی که غلظت کمتری از یون را دارد، با دریافت آن فعال می شود. فاصله بین نورون ها در این سیناپس ها، ۲۰۰ تا ۳۰۰ آنگستروم است.

در این سیناپس ها انتقال یون ها با لایه های چربی موجود در غشاها صورت نمی گیرد. بلکه کانکسون ها که مجاری پروتئینی هستند و دارای شش دریچه به نام کانکسین هستند، این انتقال انجام پذیر می شود. سیناپس های الکتریکی فقط حالت تحریکی داشته و دریچه های کانکسین آن با ایجاد تحریک باز و با عدم تحریک، بسته می شوند. در این انتقال جریان الکتریکی در سلول دوم مقدار کمتری نسبت به سلول اول دارد. اما سرعت انتقال جریان ها و پیام های عصبی در سیناپس های الکتریکی زیاد و زمان این انتقال خیلی کوتاه است.

۷- تفاوت بین سیناپس الکتریکی و شیمیایی :

میان سیناپس های الکتریکی و شیمیایی اختلافاتی وجود دارد که در اینجا به برخی از آن ها اشاره می کنیم.

٭ یکی از این تفاوت ها، وجود فضای سیناپسی در سیناپس های شیمیایی و عدم وجود آن در سیناپس های الکتریکی است. در سیناپس های الکتریکی فاصله کمی بین نورون ها وجود دارد.

٭ پیام های عصبی در سیناپس های الکتریکی به شکل دو طرفه ولی در سیناپس های شیمیایی به صورت یک طرفه منتقل می شود. در سیناپس های شیمیایی همیشه ترشح و خروج انتقال دهنده های عصبی را از سلول عصبی پیش سیناپسی داریم.

نکته :

در انتقال پیام های عصبی به شکل آکسون به آکسون، به صورت دو طرفه است.

٭ خستگی در سیناپس های الکتریکی دیده نمی شود ولی در سیناپس های شیمیای این خستگی سیناپسی دیده می شود.

٭ چون انتقال پیام های عصبی به شکل مستقیم به سلول های پس سیناپسی در سیناپس های الکتریکی است، به همین دلیل این سیناپس ها دارای سرعت بالا و زمان انتقال کوتاه هستند. ولی در سیناپس های شیمیایی، این انتقال در مدت زمان زیاد و با تاخیر انجام می شود.

٭ سیناپس های الکتریکی فقط و فقط تحریکی، ولی سیناپس های شیمیایی تحریکی و بازداری هستند.

۸- خستگی سیناپسی چیست؟

با تحریک سیناپس های تحریکی به طور مداوم و پشت هم و همچنین با سرعت های بالا، نورون های پس سیناپسی تعداد تخلیه های نورون پس سیناپسی زیادی خواهند داشت. اما با گذشت زمان، در ثانیه های بعدی تخیله با سرعت های کمتری انجام می شود. به این پدیده خستگی سیناپسی می گویند. این موضوع در زمان تحریک های زیادی که ممکن است در برخی از قسمت های دستگاه عصبی انجام شود، اهیمت پیدا می کند. زیرا در زمان بروز چنین موردی، خستگی سیناپسی باعث کاهش تعداد تحریکات در این بخش ها می شود. خستگی سیناپسی زمانی اتفاق می افتد که در پایانه های پیش سیناپسی، تعداد انتقال دهنده های عصبی کاهش و به طور کلی تمام شود. در زمان خستگی سیناپسی، انتقال سیناپسی با بیشتر شدن زمان تحریک، کمتر می شود.