Электрические синапсы и их особенности
Синапсы являются специализированными функциональными контактами, которые размещены между возбудимыми клетками. Они передают и преобразуют различные сигналы. Синапсы предстают в виде утолщений на концах нервных волокон. С их помощью нервные импульсы распространяются на соседние клетки. Основной функцией синапса является межклеточная передача нервных импульсов.
Классификация и краткая характеристика
В соответствии с типом проведения импульсов существуют смешанные, химические и электрические синапсы. Химическая передача проводит сигнал в одну сторону и усиливает его, а также деполяризует или гиперполяризует постсинаптическую сферу. С помощью химических синапсов увеличивается пластичность в передаче сигналов, то есть у человека улучшается память и скорость обучения. В электрической передаче отсутствует синаптическая задержка, а сигнал проводится в двух направлениях. Передача импульса является независимой от воздействия пресинаптической мембраны. Кроме того, электрические синапсы устойчивы к низким температурам, а также некоторым воздействиям со стороны фармакологии. Синапсы смешанного типа имеют одну особенность. Они параллельно ведут химическую и электрическую передачу сигнала.
Что такое электрический синапс?
Электрические синапсы – это межклеточные образования, с помощью которых обеспечивается передача импульса возбуждения. Данный процесс происходит за счет появления электрического тока между двумя отделами под названием пресинаптический и постсинаптический. Нервная система беспозвоночных насчитывает большое количество электрических синапсов, тогда как у млекопитающих их практически нет. Совместно с этим электрические синапсы довольно распространены среди высших животных. В основном они находятся в сердце, печени, мускулах, а также в эпителии и железистой ткани. Синаптическая щель в электрических синапсах значительно уже, чем в химических. Важная особенность данного типа синапсов заключается в том, что между пре- и постсинаптическими мембранами существуют своеобразные мостики из белковых молекул.
Важная работа синапсов электрического типа
Свойства электрических синапсов заключаются в следующем:
- быстрое действие (гораздо превосходит активность в синапсах химического типа);
- слабые следовые эффекты (суммации от последовательных импульсов практически нет);
- надежная передача возбуждения;
- высокая пластичность;
- передача в одну и в обе стороны.
Особенности структуры
Структура электрического импульса начинается с постсинаптической мембраны. Далее проходит узкая синаптическая щель, которая состоит из поперечных канальцев, состоящих из молекул белка. За щелью расположена пресинаптическая мембрана. В середине находится полукруглая синаптическая бляшка. Продолговатое синаптическое окончание – завершающий элемент в структуре электрического синапса. Вследствие наличия каналов из белковых молекул между пре- и постсинаптическими клетками неорганические ионы и наименьшие молекулы способны переходить из одной клетки в другую. Такой синапс обладает очень низким электрическим сопротивлением. В данных условиях пресинаптический ток распространяется на постсинаптические клетки и практически не угасает.
Специфические функциональные свойства
В электрических синапсах существует целый ряд уникальных функциональных особенностей. Синаптической задержки практически нет. Импульс приходит в пресинаптическое окончание, после чего сразу начинается процесс постсинаптического потенциала. Интервал между этими действиями отсутствует. Электрические синапсы обеспечивают передачу единственного процесса – возбуждения. В синапсах данного типа проведение является двусторонним, несмотря на то, что из-за стереометрических особенностей проведение в одном направлении наиболее эффективно. Различные факторы (фармакологические, термические и т.д.) практически не имеют влияния на синапсы электрического типа.
Как передается возбуждение в электрических синапсах? Этапы процесса
Проведение возбуждения (ПД) – главная работа, которую исполняет электрический синапс. Механизм этого процесса в синапсах аналогичен ПД в нервных волокнах. Когда проведение возбуждения переходит в стадию развития, начинается реверсия заряда в пресинаптической мембране. В результате возникает электрический ток, который влияет на постсинаптическую мембрану, раздражает ее и становится причиной генерации в ней ПД. Проведение возбуждения в электрических синапсах является сложным физиологическим процессом, который протекает в несколько этапов. Пресинаптическая мембрана осуществляет трансформацию электрического импульса в химический, который, попадая на постсинаптическую пластину, опять обращается в электрический сигнал.
Некоторые дефекты в работе электрических синапсов
Несмотря на то что электрические синапсы осуществляют довольно простой процесс переноса возбуждения, они имеют несколько больших дефектов. И в этом виноват стереотип их действия. Возможности прямо переносить возбуждение на отдаленные клетки нет. Пре- и постсинаптические клетки, которые соединяются синапсами электрического типа, постоянно находятся в одинаковом возбуждении. Появление торможения невозможно. В результате всех вышеуказанных недостатков в мозгу младенца нет большого количества электрических синапсов, тогда как у взрослого человека их довольно много в сетчатке глаз, стволе головного мозга и корешках вестибулярного аппарата.
Аналогичный, но уже в патологической форме механизм проведения возбуждения появляется в результате заболеваний, которые связаны с дегенерацией границ аксона. Вследствие этого процесса возбуждение «перепрыгивает» из одного аксона на другой, что может привести к возникновению ложных ощущений. Например, появление чувства боли, несмотря на бездействие периферических болевых рецепторов, может возникнуть именно из-за «прыжков» возбуждения.