Wie kommunizieren Neuronen miteinander?

Das Nervensystem von Tieren besteht aus Milliarden von Neuronen. Neuronen sind elektrisch anregbare Zellen, die Nervenimpulse im gesamten Nervensystem übertragen. Eine als Synapse bekannte Verbindung kann jedoch zwischen Neuronen identifiziert werden. Neuronen kommunizieren miteinander durch Synapsen. Zwei Arten von Synapsen können basierend auf dem Mechanismus der Übertragung der Nervenimpulse identifiziert werden. Sie sind chemische Synapsen und elektrische Synapsen. Die meisten Synapsen sind chemische Synapsen. Die Übertragung der Nervenimpulse erfolgt mit Hilfe von Botenstoffen, sogenannten Neurotransmittern. Bei elektrischen Synapsen werden die Nervenimpulse mittels eines Ionenflusses übertragen.

Wichtige Bereiche

1. Was ist eine Synapse?
     - Definition, Fakten, Typen
2. Wie kommunizieren Neuronen über Synapsen miteinander?
     - Einleitung, Chemische Synaptische Übertragung, Elektrische Synaptische Übertragung

Schlüsselbegriffe: Chemische Synapsen, elektrische Synapsen, Ionenfluss, Neuronen, Neurotransmitter, Synapsen

Was ist eine Synapse?

Eine Synapse ist eine Verbindung zwischen zwei Neuronen. Es dient als Ort des funktionellen Kontakts zwischen den Neuronen und unterstützt die Übertragung von Nervenimpulsen zwischen ihnen. Synapsen werden zwischen zwei Dendriten gefunden, Dendrit / Axon oder Dendrit / Zellkörper eines anderen Neurons. Die Übertragung von Nervenimpulsen durch Neuronen ist in gezeigt Abbildung 1.

Abbildung 1: Übertragung von Nervenimpulsen

Die zwei Arten von Synapsen sind chemische Synapsen und elektrische Synapsen. Die drei Komponenten einer typischen Synapse sind die vorsynaptische Membran, der synaptische Spalt und die nachsynaptische Membran.

Wie kommunizieren Neuronen über Synapsen miteinander?

Neuronen übertragen Nervenimpulse durch Nervenimpulse oder Aktionspotentiale, die auf der Plasmamembran des Axons erzeugt werden. Dieses Aktionspotential sollte durch die Synapse an ein zweites Neuron übertragen werden, um den Nervenimpuls an das Ziel weiterzuleiten. Die Art der Übertragung von Nervenimpulsen durch die Synapse ist jedoch unterschiedlich. Darüber hinaus übertragen die beiden Synapstypen die Aktionspotentiale auf unterschiedliche Weise.

Chemische Synapse: Synaptische Übertragung

Chemische Synapsen sind die Verbindungen, durch die die Aktionspotentiale mittels chemischer Signale übertragen werden. Die meisten Säugerzellverbindungen bestehen aus chemischen Synapsen. Eine beträchtliche Lücke, die als synaptische Spalte bekannt ist, tritt in chemischen Synapsen auf. Der Abstand der Lücke könnte 10 bis 20 nm betragen. Die Übertragung von Nervenimpulsen durch chemische Synapsen erfolgt mit Hilfe von als Neurotransmitter bekannten Botenstoffen. Diese Neurotransmitter werden in synaptischen Vesikeln nahe der vorsynaptischen Membran gespeichert. Wenn ein Aktionspotential den Anschluss des vorsynaptischen Neurons erreicht, wird der spannungsgesteuerte Ca²⁺ Ionenkanäle in der vorsynaptischen Membran werden aktiviert, um das Ca zu erhöhen²⁺ Zufluss in die Zelle. Im Allgemeinen ist Ca²⁺ Die Konzentration ist an der Außenseite der Nervenzelle höher. Die Ca²⁺ Ionen erleichtern die Fusion von synaptischen Vesikeln mit der vorsynaptischen Membran, wobei die Neurotransmitter in den synaptischen Spalt freigesetzt werden. Die synaptische Übertragung einer chemischen Synapse ist in gezeigt Figur 2.

Abbildung 2: Chemische Synapse

Diese Neurotransmitter diffundieren durch den synaptischen Spalt und binden an die Rezeptoren auf der post-synaptischen Membran. Die aktivierten postsynaptischen Rezeptoren bewirken das Öffnen oder Schließen verschiedener Arten von Ionenkanälen bei der Bindung von Neurotransmittern. Dies führt zur Depolarisierung oder Hyperpolarisierung der nachsynaptischen Membran. Die Depolarisation der postsynaptischen Membran verursacht das exzitatorische postsynaptische Potential (EPSP) und erzeugt ein Aktionspotential. Die Hyperpolarisierung der postsynaptischen Membran verursacht das inhibitorische postsynaptische Potential (IPSP), wodurch es weniger wahrscheinlich wird, dass ein Aktionspotential erzeugt wird.

Elektrische Synapse: Synaptische Übertragung

Elektrische Synapsen sind die Verbindungen, durch die Aktionspotentiale mittels eines Ionenflusses übertragen werden, der vom vorsynaptischen zum nachsynaptischen Neuron auftritt. Sie kommen hauptsächlich in unteren Wirbeltieren und Wirbellosen vor. Sie werden auch im Gehirn von Säugetieren gefunden. Im Allgemeinen übertragen elektrische Synapsen Nervenimpulse mit einer höheren Geschwindigkeit als eine chemische Synapse. Elektrische Synapsen enthalten möglicherweise keinen synaptischen Spalt oder einen winzigen synaptischen Spalt. Eine elektrische Synapse wird durch einen Spaltübergang gebildet. Zusätzlich kann die elektrische Synapse Nervenimpulse in beide Richtungen übertragen. Die Wirkung einer elektrischen Synapse wird in gezeigt Figur 3.

Abbildung 3: Elektrische Synapse
A - Vorsynaptisches Neuron, B - Postsynaptisches Neuron, 1 - Mitochondrien, 2 - Ionenkanäle, 3 - Elektrisches Signal

Elektrische Synapsen können jedoch ein EPSP nicht zu einem IPSP oder ein IPSP zu einem EPSP machen, wie dies bei chemischen Synapsen der Fall ist.

Fazit

Neuronen sind die strukturelle und funktionelle Einheit des Nervensystems. Synapsen sind die Lücken zwischen den Neuronen, die für die Übertragung von Nervenimpulsen zwischen den Neuronen verantwortlich sind. Die zwei Arten von Neuronen im Nervensystem sind chemische Synapsen und elektrische Synapsen. Chemische Synapsen übertragen Nervenimpulse mittels chemischer Signale, die als Neurotransmitter bekannt sind. Elektrische Synapsen übertragen Nervenimpulse mittels eines Ionenflusses, der vom vorsynaptischen zum nachsynaptischen Neuron auftritt. 

Referenz:

1. "Die Synapse" Khan Akademie, Hier verfügbar.

Bildhöflichkeit:

1. "Chemisches Synapsenschema beschnitten" Von Benutzer: Looie496 erstellte Datei, US-amerikanische National Institutes of Health, Nationales Institut für Altern (Public Domain) über Commons Wikimedia
2. "Abbildung 35 02 07" von CNX OpenStax - (CC BY 4.0) über Commons Wikimedia
3. "Synapse diag2" (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia