Кіріспе
Нейрондар арасындағы байланыс түрі. Электрлік синапс – механикалық және электр тогын өткізгіш синапс, екі жақын нейронның функционалдық байланысы. Синапс пре- және постсинаптикалық нейрондар арасындағы тар кеңістікте қалыптасады, бұл кеңістік – жасушааралық қосылыс. Жасушааралық қосылыстардағы жасушалар бір-біріне шамамен 3,8 нм-ге жуықтап келеді, бұл химиялық синапстағы жасушаларды бөлетін 20-40 нанометрден әлдеқайда аз қашықтық. Көптеген жануарларда электрлік синапқа негізделген жүйелер химиялық синапстармен қатар бар. Химиялық синаптармен салыстырғанда электрлік синаптар жүйке импульстарын жылдам өткізеді, бірақ химиялық синапстар сияқты күшейту эффектісі болмайды – постсинаптикалық нейрондағы сигнал бастапқы нейроннан кем немесе тең болады. Электрлік синапсты қабылдаудың негізгі факторы – екі нейрон арасындағы кеңістікте орналасқан коннексондар. Электрлік синаптар көбінесе қорғаныс рефлекстері сияқты ең жылдам жауапты талап ететін жүйке жүйелерінде кездеседі. Электрлік синапстардың маңызды ерекшелігі – олардың көбінесе екітарапты болуы, импульстарды екі бағытта да өткізуге мүмкіндік береді.
An electrical synapse is a mechanical and electrically conductive synapse, a functional junction between two neighboring neurons. The synapse is formed at a narrow gap between the pre and postsynaptic neurons known as a gap junction. At gap junctions, such cells approach within about 3.8 nm of each other, a much shorter distance than the 20 to 40 nanometer distance that separates cells at a chemical synapse. In many animals, electrical synapse based systems co exist with chemical synapses. Compared to chemical synapses, electrical synapses conduct nerve impulses faster, but, unlike chemical synapses, they lack gain—the signal in the postsynaptic neuron is the same or smaller than that of the originating neuron. The fundamental bases for perceiving electrical synapses comes down to the connexons that are located in the gap junction between two neurons. Electrical synapses are often found in neural systems that require the fastest possible response, such as defensive reflexes. An important characteristic of electrical synapses is that they are mostly bidirectional, allowing impulse transmission in either direction.
Құрылымы
Әрбір аралық түйісу (кейде некс деп аталады) екі жасушаның плазмалық мембраналарын кесіп өтетін көптеген аралық түйісу арналарын қамтиды. Шамамен 1,2–2,0 нм люмен диаметрімен, аралық түйісу арнасының тесігі иондарға және тіпті сигналдық молекулалар сияқты орташа өлшемді молекулаларға бір жасушадан екіншісіне өтуге және екі жасушаның цитоплазмасын байланыстыруға жеткілікті кең. Осылайша, бір жасушаның мембраналық потенциалы өзгере қалса, иондар бір жасушадан екіншісіне өтіп, оң зарядты алып, постсинаптикалық жасушаны деполяризациялай алады. Аралық түйісу арналары омыртқалы жануарларда коннексон деп аталатын екі гемиканалдан тұрады, олардың біреуі синапстағы әрбір жасушадан шығады. Коннексондар ұзындығы 7,5 нм, мембрана арқылы төрт рет өтетін алты суббұрыштан құралған, олар бір-бірімен толық сәйкес немесе аздап ерекше болуы мүмкін. Химиялық хабаршыларды тануға рецепторлардың қажеті болмағандықтан, электрлік синапстарда сигнал беру химиялық синапстардағыдан, яғни нейрондар арасындағы басым түйісулерден гөрі жылдам жүреді. Химиялық берілісте синапстық кешігу байқалады – кальмардың синапстары мен бақаның нейромышелік түйіспелерінде 0,5–4,0 миллисекундтік кешігу тіркелген, ал электрлік беріліс дерлік кешігусіз жүзеге асады. Дегенмен, химиялық және электрлік синапстар арасындағы жылдамдық айырмашылығы сүтқоректілерде салқынқанды жануарлардағыдай айқын емес. Электрлік синапстардың салыстырмалы жылдамдығы көптеген нейрондардың синхронды түрде оқуына мүмкіндік береді. Жылдам берілуінің арқасында электрлік синапстар қашу механизмдерінде және жылдам жауапты талап ететін басқа процестерде кездеседі, мысалы, теңіз қояны Аплисияның қауіпке жауап беруі, ол жаулардың көруін жабу үшін көп мөлшерде сіяны жылдам шығарады. Электрлік синапстар орталық нерв жүйесінің бойымен кездеседі және олар омыртқалы жануарлардың неокортексінде, гиппокампта, таламиялық тор ядросында, локус коерулеус, төменгі оливарлық ядросында, тригеминальды нервтің мезенцефальды ядросында, иіс сезу түйіршігінде, торлы қабықта және омыртқалық жүйкесінде арнайы зерттелген. In vivo анықталған функционалдық аралық түйісулердің басқа мысалдары – стриатум, мишақша және супрахиазматикалық ядролар.
Тарих
Тікелей өзара байланысқан жасушалардың торлы желісі моделі – 20-шы ғасырдың басында жүйке жүйесінің ұйымдастырылуы туралы алғашқы гипотезалардың бірі болды. Бұл ретикулярлық гипотеза, қазіргі кезде басымдыққа ие болған нейрондық доктринамен тікелей қайшылықта деп есептелді, онда оқшауланған, жеке нейрондар синаптық кеңістіктер арқылы бір-біріне химиялық сигналдар жібереді. Бұл екі модель 1906 жылғы физиология немесе медицина саласындағы Нобель сыйлығының табыс беру салтанатында қарым-қатынасқа келді, онда сыйлық ретикулярист және танымал жасуша биологы Камилло Голджи мен нейрондық доктринаның жақтаушысы, қазіргі заманғы нейроғылымның әкесі Сантьяго Рамон и Кахалға бірлесіп берілді. Голджи Нобель лекциясын бірінші болып оқыды, онда жүйке жүйесінің торлы моделіне қатысты дәлелдерді егжей-тегжейлі баяндады. Содан кейін Рамон и Кахал трибунаға шығып, лекциясында Голджидің қорытындыларын жоққа шығарды. Дегенмен, химиялық және электрлік синапстардың бірдей қатар өмір сүруін қазіргі заманғы түсінік көрсетіп тұр, екі модельдің де физиологиялық маңызы бар. Нобель комитеті сыйлықты бірлесіп беру арқылы болашақты көре білгендігін айтуға болады. 20-шы ғасырдың алғашқы онжылдықтарында нейрондар арасындағы ақпараттың химиялық немесе электрлік жолмен берілуі туралы көп пікірталас болды, бірақ Отто Лоуидің нейрондар мен жүрек бұлшық еті арасындағы химиялық байланысты көрсеткеннен кейін химиялық синаптық беріліс жалғыз жауап ретінде қарастырылды. Сондықтан электрлік байланыстың табылуы таң қалдырды. Электрлік синапстар алғаш рет 1950 жылдардың соңында ракушқадағы қашуға байланысты алып нейрондар арасында анықталды, ал кейіннен омыртқалы жануарларда да кездесті.