Почему химических синапсов больше чем электрических

Почему химических синапсов больше чем электрических

Область контакта между двумя нейронами называют синапсом.

Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть фото Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть картинку Почему химических синапсов больше чем электрических. Картинка про Почему химических синапсов больше чем электрических. Фото Почему химических синапсов больше чем электрическихВнутреннее строение аксодендритического синапса.

а) Электрические синапсы. Электрические синапсы в нервной системе млекопитающих встречаются редко. Они образованы щелевидными контактами (нексусами) между дендритами или сомами соприкасающихся нейронов, которые соединяются с помощью цитоплазматических каналов диаметром 1,5 нм. Процесс передачи сигнала происходит без синаптической задержки и без участия медиаторов.

Посредством электрических синапсов возможно распространение электротонических потенциалов от одного нейрона к другому. Вследствие тесного синаптического контакта модуляция проведения сигнала невозможна. Задача этих синапсов — осуществление одновременного возбуждения нейронов, выполняющих одинаковую функцию. Примером служат нейроны дыхательного центра продолговатого мозга, которые во время вдоха синхронно генерируют импульсы. Кроме того, примером могут служить нейронные цепи, управляющие саккадами, при которых точка фиксации взора перемещается от одного объекта внимания к другому.

б) Химические синапсы. Большинство синапсов нервной системы — химические. Функционирование таких синапсов зависит от высвобождения медиаторов. Классический химический синапс представлен пресинаптической мембраной, синаптической щелью и постсинаптической мембраной. Пресинаптическая мембрана — часть булавовидного расширения нервного окончания клетки, передающей сигнал, а постсинаптическая мембрана — часть клетки, получающей сигнал.

Медиатор высвобождается из булавовидного расширения посредством экзоцитоза, проходит через синаптическую щель и связывается с рецепторами на постсинаптической мембране. Под постсинаптической мембраной расположена субсинаптическая активная зона, в которой после активации рецепторов постсинаптической мембраны происходят разнообразные биохимические процессы.

В булавовидном расширении расположены содержащие медиаторы синаптические пузырьки, а также большое количество митохондрий и цистерны гладкой эндоплазматической сети. Применение традиционных методик фиксации при исследовании клеток позволяет различить на пресинаптической мембране пресинаптические уплотнения, ограничивающие активные зоны синапса, к которым при помощи микротрубочек направляются синаптические пузырьки.

Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть фото Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть картинку Почему химических синапсов больше чем электрических. Картинка про Почему химических синапсов больше чем электрических. Фото Почему химических синапсов больше чем электрическихАксодендритический синапс.
Срез препарата спинного мозга: синапс между концевым участком дендрита и, предположительно, двигательным нейроном.
Наличие округлых синаптических пузырьков и постсинаптического уплотнения характерно для возбуждающих синапсов.
Срез дендрита проведен в поперечном направлении, о чем свидетельствует наличие множества микротрубочек.
Кроме того, видны некоторые нейрофиламенты. Участок синапса окружен протоплазматическим астроцитом.
Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть фото Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть картинку Почему химических синапсов больше чем электрических. Картинка про Почему химических синапсов больше чем электрических. Фото Почему химических синапсов больше чем электрическихПроцессы, происходящие в нервных окончаниях двух типов.
(А) Синаптическая передача небольших молекул (например, глутамата).
(1) Транспортные пузырьки, содержащие мембранные белки синаптических пузырьков, направляются вдоль микротрубочек к плазматической мембране булавовидного утолщения.
В это же время происходит перенос молекул ферментов и глутамата путем медленного транспорта.
(2) Мембранные белки пузырьков выходят из плазматической мембраны и формируют синаптические пузырьки.
(3) Глутамат погружается в синаптические пузырьки; происходит накопление медиатора.
(4) Пузырьки, содержащие глутамат, подходят к пресинаптической мембране.
(5) В результате деполяризации происходит экзоцитоз медиатора из частично разрушенных пузырьков.
(6) Высвобождающийся медиатор распространяется диффузно в области синаптической щели и активирует специфические рецепторы на постсинаптической мембране.
(7) Мембраны синаптических пузырьков транспортируются обратно в клетку путем эндоцитоза.
(8) Происходит частичный обратный захват глутамата в клетку для повторного использования.
(Б) Передача нейропептидов (например, субстанции Р), осуществляющаяся одновременно с синаптической передачей (например, глутамата).
Совместная передача этих веществ происходит в центральных нервных окончаниях униполярных нейронов, обеспечивающих болевую чувствительность.
(1) Синтезированные в комплексе Гольджи (в области перикариона) пузырьки и предшественники пептидов (пропептиды) транспортируются к булавовидному расширению путем быстрого транспорта.
(2) При их попадании в область булавовидного утолщения завершается процесс формирования молекулы пептида, и пузырьки транспортируются к плазматической мембране.
(3) Деполяризация мембраны и перенос содержимого пузырьков в межклеточное пространство путем экзоцитоза.
(4) Одновременно с этим происходит высвобождение глутамата.

1. Активация рецепторов. Молекулы медиаторов проходят через синаптическую щель и активируют рецепторные белки, расположенные парами на постсинаптической мембране. Активация рецепторов запускает ионные процессы, которые приводят к деполяризации постсинаптической мембраны (возбуждающее постсинаптическое действие) или гиперполяризации постсинаптической мембраны (тормозящее постсинаптическое действие). Изменение электротонуса передается в сому в виде затухающего по мере распространения электротонического потенциала, за счет которого происходит изменение потенциала покоя в начальном сегменте аксона.

Ионные процессы подробно описаны в отдельной статье на сайте. При преобладании возбуждающих постсинаптических потенциалов начальный сегмент аксона деполяризуется до порогового уровня и генерирует потенциал действия.

Наиболее распространенный возбуждающий медиатор ЦНС — глутамат, а тормозной — гамма-аминомасляная кислота (ГАМК). В периферической нервной системе медиатором для двигательных нейронов поперечно-полосатой мускулатуры служит ацетилхолин, а для чувствительных нейронов — глутамат.

Последовательность процессов, происходящих в глутаматергических синапсах, показана на рисунке ниже. При передаче глутамата совместно с другими пептидами высвобождение пептидов осуществляется внесинаптическим путем.

Большинство чувствительных нейронов помимо глутамата выделяет и другие пептиды (один или несколько), высвобождающиеся в различных участках нейрона; однако основная функция этих пептидов — модуляция (повышение или снижение) эффективности синаптической передачи глутамата.

Кроме того, нейротрансмиссия может происходить путем диффузной внесинаптической передачи сигнала, характерной для моноаминергических нейронов (нейронов, использующих биогенные амины для обеспечения нейротрансмиссии). Выделяют две разновидности моноаминергических нейронов. В одних нейронах осуществляется синтез катехоламинов (норадреналина или дофамина) из аминокислоты тирозина, а в других — серотонина из аминокислоты триптофана. Например, дофамин высвобождается как в синаптической области, так и из варикозных утолщений аксона, в которых также происходит синтез этого нейромедиатора.

Дофамин проникает в межклеточную жидкость ЦНС и до момента деградации способен активировать специфические рецепторы на расстоянии до 100 мкм. Моноаминергические нейроны присутствуют во многих структурах ЦНС; нарушение передачи импульса этими нейронами приводит к различным заболеваниям, среди которых выделяют болезнь Паркинсона, шизофрению и глубокую депрессию.

Оксид азота (газообразная молекула) также участвует в диффузной нейропередаче в глутаматергической системе нейронов. Избыточное влияние оксида азота оказывает цитотоксическое действие, особенно в тех участках, кровоснабжение которых нарушено за счет тромбоза артерий. Глутамат также является потенциально цитотоксическим нейромедиатором.

В отличие от диффузной нейротрансмиссии, традиционную синаптическую передачу сигнала ввиду ее относительной стабильности называют «проводниковой».

в) Резюме. Мультиполярные нейроны ЦНС состоят из сомы, дендритов и аксона; аксон образует коллатеральные и терминальные ветви. В соме расположены гладкая и шероховатая эндоплазматическая сети, комплексы Гольджи, нейрофиламенты и микротрубочки. Микротрубочки пронизывают нейрон на всем протяжении, принимают участие в процессе антероградного транспорта синаптических пузырьков, митохондрий и веществ для построения мембран, а также обеспечивают ретроградный транспорт «маркерных» молекул и разрушенных органелл.

Существует три вида химических межнейрональных взаимодействий: синаптическое (например, глутаматергическое), внесинаптическое (пептидергическое) и диффузное (например, моноаминергическое, серотонинергическое).

Химические синапсы классифицируют по анатомическому строению на аксодендритические, аксосоматические, аксоаксональные и дендро-дендритические. Синапс представлен пре- и постсинаптическими мембранами, синаптической щелью и субсинаптической активной зоной.

Электрические синапсы обеспечивают одновременную активацию целых групп нейронов, образуя между ними электрические связи за счет щелевидных контактов (нексусов).

Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть фото Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть картинку Почему химических синапсов больше чем электрических. Картинка про Почему химических синапсов больше чем электрических. Фото Почему химических синапсов больше чем электрическихДиффузная нейротрансмиссия в головном мозге.
Аксоны глутаматергического (1) и дофаминергического (2) нейронов образуют плотные синаптические контакты с отростком звездчатого нейрона (3) полосатого тела.
Дофамин высвобождается не только из пресинаптической области, но и из варикозного утолщения аксона, откуда диффузно распространяется в межклеточное пространство и активирует дофаминовые рецепторы дендритного ствола и стенки перицита капилляра.
Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть фото Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть картинку Почему химических синапсов больше чем электрических. Картинка про Почему химических синапсов больше чем электрических. Фото Почему химических синапсов больше чем электрическихРастормаживание.
(А) Возбуждающий нейрон 1 активирует тормозной нейрон 2, который в свою очередь затормаживает нейрон 3.
(Б) Появление второго тормозного нейрона (2б) оказывает противоположное влияние на нейрон 3, поскольку происходит торможение нейрона 2б.
Спонтанно-активный нейрон 3 генерирует сигналы в условиях отсутствия тормозных влияний.

3. Торможение и растормаживание. Функционирование спонтанно-активных нейронов сдерживается под влиянием тормозных нейронов (обычно, ГАМКергических). Деятельность тормозных нейронов, в свою очередь, может быть ингибирована воздействующими на них другими тормозными нейронами, в результате чего происходит растормаживание клетки-мишени. Процесс растормаживания — важная особенность нейрональной активности в базальных ганглиях.

4. Редкие виды химических синапсов. Выделяют два типа аксоаксональных синапсов. В обоих случаях булавовидное утолщение образует тормозной нейрон. Синапсы первого типа образуются в области начального сегмента аксона и передают мощное ингибирующее влияние тормозного нейрона. Синапсы второго типа образуются между булавовидным утолщением тормозного нейрона и булавовидными утолщениями возбуждающих нейронов, что приводит к угнетению высвобождения медиаторов. Этот процесс получил название пресинаптического торможения. В этом плане традиционный синапс обеспечивает постсинаптичсекое торможение.

Дендро-дендритические (Д-Д) синапсы образуются между дендритными шипиками дендритов смежных шипиковых нейронов. Их задача — не генерирование нервного импульса, а изменение электротонуса клетки-мишени. В последовательных Д-Д-синапсах синаптические пузырьки располагаются только в одном дендритном шипике, а в реципрокном Д-Д-синапсе— в обоих. Возбуждающие Д-Д-синапсы изображены на рисунке ниже. Тормозные Д-Д-синапсы широко представлены в переключающих ядрах таламуса.

Кроме того, выделяют немногочисленные сомато-дендритические и сомато-соматические синапсы.

Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть фото Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть картинку Почему химических синапсов больше чем электрических. Картинка про Почему химических синапсов больше чем электрических. Фото Почему химических синапсов больше чем электрическихАксоаксональные синапсы коры головного мозга.
Стрелками указано направление проведения импульсов.
Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть фото Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть картинку Почему химических синапсов больше чем электрических. Картинка про Почему химических синапсов больше чем электрических. Фото Почему химических синапсов больше чем электрических(1) Пресинаптическое и (2) постсинаптическое торможение спинномозгового нейрона, направляющегося к головному мозгу.
Стрелками указано направление проведения импульсов (возможно торможение переключательного нейрона под действием тормозных влияний).
Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть фото Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть картинку Почему химических синапсов больше чем электрических. Картинка про Почему химических синапсов больше чем электрических. Фото Почему химических синапсов больше чем электрическихВозбуждающие дендро-дендритические синапсы. Изображены дендриты трех нейронов.
Реципрокный синапс (справа). Стрелками указано направление распространения электрото-нических волн.

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 11.11.2018

Источник

Сравнительная характеристика химического и электрического синапсов

Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть фото Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть картинку Почему химических синапсов больше чем электрических. Картинка про Почему химических синапсов больше чем электрических. Фото Почему химических синапсов больше чем электрических

Всё познаётся в сравнении. Поэтому, чтобы лучше понять физиологические свойства каждого из типов синуса, сравним их.

Прежде всего, из морфологических особенностей бросается в глаза разная толщина синаптической щели. В химическом синапсе она равна примерно 50 нм (т.е. в 5 раз больше толщины биомембраны), в электрическом – 2 нм (т.е. 5 раз больше тоньше биомембраны).

Где находится генератор постсинаптического тока?

В химическом синапсе (рис. ) – на постсинаптической мембране.

В электрическом синапсе – на пресинаптической мембране.

Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть фото Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть картинку Почему химических синапсов больше чем электрических. Картинка про Почему химических синапсов больше чем электрических. Фото Почему химических синапсов больше чем электрических

Наличие синаптической задержки? Каково быстродействие синапсов?

В химическом синапсе – до 0,5 мс.

В электрическом синапсе – отсутствует.

В быстродействии значительно превосходят химические синапсы.

Какова надёжность передачи возбуждения?

Значительно выше у электрических. В химическом синапсе химические и физические факторы влияющие на освобождение, действие, разрушение медиатора будут оказывать существенное воздействие на межклеточный контакт.

Направление проведения возбуждения?

В химическом синапсе – одностороннее (ортодромное). Структурная асимметрия обуславливает функциональную асимметрию.

В электрическом синапсе – двустороннее (часто между нейронами с одинаковыми функциями) и одностороннее (часто между нейронами с разными функциями, например, сенсорными и моторными).

Выраженность следовых эффектов?

Электрические синапсы имеют большую площадь контакта.

Только химическим синапсам приписывают следующие свойства:

2. эффект облегчения (увеличение выделения квантов медиатора пропорционально частоте приходящих импульсов[Б52] ),

Учитывая, широкое распространение в организме нексусов (щелевых контактов), кажется удивительным, почему в нервной системе они не используются повсеместно для синаптической передачи. Видимо, сложнее организованные химические синапсы обеспечивают настолько более высокую специфичность и регулируемость межклеточной коммуникации, что в значительной степени вытеснили электрические синапсы.

Основная

Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть фото Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть картинку Почему химических синапсов больше чем электрических. Картинка про Почему химических синапсов больше чем электрических. Фото Почему химических синапсов больше чем электрических

Физиология человека / Под редакцией

Медицина, 2003 (2007) г. С. 69-74.

Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть фото Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть картинку Почему химических синапсов больше чем электрических. Картинка про Почему химических синапсов больше чем электрических. Фото Почему химических синапсов больше чем электрических

Физиология человека: Учебник / В двух томах. Т.I / В.М.Покровский, Г.Ф.Коротько, В.И.Кобрин и др.; Под ред. В.М.Покровского, Г.Ф.Коротько.— М.: Медицина, 1998.— [Б54] С.66-71, 90-91.

Дополнительная

3. Физиология человека / Под ред. Г.И.Косицкого.- 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Медицина, 1985.- С.92-102, 74-81,[Б57] 82-84.

6. Кузнецов Атлас по гистологии С.111-113

Приложение 1. Межнейрональные синапсы.

Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть фото Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть картинку Почему химических синапсов больше чем электрических. Картинка про Почему химических синапсов больше чем электрических. Фото Почему химических синапсов больше чем электрических

Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть фото Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть картинку Почему химических синапсов больше чем электрических. Картинка про Почему химических синапсов больше чем электрических. Фото Почему химических синапсов больше чем электрических

Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть фото Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть картинку Почему химических синапсов больше чем электрических. Картинка про Почему химических синапсов больше чем электрических. Фото Почему химических синапсов больше чем электрических

Приложение 2. Биохимия медиаторов

Ацетилхолин. Ацетилхолин является уксуснокислым эфиром холина, т.е. относится к простым эфирам. Он образуется при ацетилировании холина, причем этот процесс происходит при участии фермента ацетилхолинтрансферазы. Особенностью ацетилхолина как медиатора является быстрое его разрушение после высвобождения из пресинапти­ческих окончаний с помощью фермента ацетилхолинэстеразы.

Серотонин. Подобно катехоламинам, серотонин относится к группе моноаминов, синтезируется из аминокислоты триптофана.

Нейтральные аминокислоты. Две основные дикарбоксильные кислоты L-глутамат и L-аспартат. L-глутаминовая кислота представляет собой дикарбоновую аминокислоту, входя­щую в состав многих белков и пептидов. Она плохо проходит через гематоэнцефалический барьер и поэтому не поступает в мозг из крови, образуясь в самой нервной ткани (главным образом из глюкозы).

Кислые аминокислоты. К этой группе аминокислот относятся ГАМК и глицин. ГАМК представляет собой продукт декарбоксилирования L-глутаминовой кислоты. Эта реак­ция катализируется декарбоксилазой глутаминовой кислоты. Отмечено значительное совпадение локализации этого фермента и ГАМК в пределах ЦНС. Другой фермент нервной ткани — трансаминаза — катализирует перенос аминогруппы ГАМК на a-кетоглутаровую кислоту, в результате чего последняя превращается в семиальдегид янтарной кислоты.

Под названием «вещество Р» подразумевается группа агентов, впервые экстрагиро­ванных из кишечника.

Приложение 3. Холинергические синапсы

Этот тип синапсов, особенно мионевральный хорошо изучены.

Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть фото Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть картинку Почему химических синапсов больше чем электрических. Картинка про Почему химических синапсов больше чем электрических. Фото Почему химических синапсов больше чем электрических

Рис. 3.3. Локализация действия ацетилхолина на модели н-холинорецептора.

Фармакологически было показано, что в одних структурах холинорецепторы (ХР) активируются по­мимо ацетилхолина(АХ), также и никотином, другие же рецепторы, помимо ацетилхолина способные активироваться мускарином (алка­лоид ряда грибов, в том числе мухомора).

Все М-ХР блоки­руются атропином (алкалоид из растения белладонна, или красавка обыкновенная). Эти рецепторы имеются в централь­ных холинергических синапсах, а также в окончаниях постганглионарных парасимпатических волокон.

В целом, синапсы на этом основании можно делить на н‑холинергические и м‑хо­лин­ер­гические.

Приложение 4. Адренергические синапсы

Наиболее полно они изучены в окончаниях постганглионарных волокон симпати­ческой нервной системы. Они осуществляют возбуждение (сердечная мышца) или, наоборот, торможение (ГМК желудочно-кишечного трак­та и бронхов).

Эффект выделения НА зависит от того, какой вид рецептора находится на постсинаптической мембране. Считается, что при взаимо­действии НА с альфа-1-АР происходит деполяризация постси­наптической мембраны (образуется ВПСП) и возбуждение эффектора. Альфа-1-АР обычно много в ГМК сосудов кожи и желудочно-кишечного тракта, в нейронах головного мозга. Альфа-2-АР много на пресинаптической мембране адренергического синапса, благодаря чему НА оказывает тормозной антидромный эффект (тормозит выделение очередной порции НА из синапса). Бета-1-адренорецепторы в основном пред­ставлены в миокарде, благодаря чему НА вызывает активиза­цию этих структур. Бета‑2‑адренорецепторы в основном рас­положены в ГМК сосудов скелетных мышц, коронаров, в ГМК бронхов, матки; при их активации возникает торможе­ние активности соответствующих структур.

Приложение 5. Термины

Аксошипиковый транзиторный синапс ++421+ С.302

Методические указания

[1] Материал лекции важен для будущих врачей, поскольку основные лечебные воздействия связаны с влиянием лекарственных средств на химические синапсы.

[3] См. лекцию «Физиология мышечного сокращения».

[4] Необходимо знать ХОРОШО общий план строения. С деталями строения Вы познакомитесь на занятиях по гистологии.

[5] Необходимо знать ОЧЕНЬ ХОРОШО!

[6] Знать ОЧЕНЬ ХОРОШО!

[7] Знать ОЧЕНЬ ХОРОШО!

[8] Знать ОЧЕНЬ ХОРОШО!

[9] Для ознакомления. Однако отличникам желательно понять суть происходящих процессов. Эти знания пригодятся при изучении раздела, посвященного нервно-мышечному синапсу, а именно миниатюрному потенциалу концевой пластинки.

[11] Знать. Уметь объяснить суть опыта О.Леви.

[12] Ознакомиться. Знать не обязательно.

[13] Материал справочного, фактологического характера. Запоминание и воспроизведение не обязательно.

[14] Понять принцип. Уметь объяснить!

[15] Понять принцип. Уметь объяснить!

[16] Ознакомиться. Воспроизводить не обязательно.

[17] Знать. Воспроизводить (пересказывать) материал раздела.

[18] Знать. Воспроизводить (пересказывать) материал раздела.

[19] Понять принцип работы метаботропных синапсов. Уметь объяснить!

[20] Необходимо иметь хорошие знания о функции G‑белков. Подробно вопрос должен быть изучен при изучении биохимии. Мы вернемся к этому вопросу ещё не раз. Например, при изучении гормонов. В этом случае роль первого посредника (лиганда, агониста) будет выполнять не медиатор, а гормон.

[21] Материал о Гилмане и Родбелле представлен только для ознакомления в качестве дополнительной информации.

[22] Материал представлен для ознакомления. Но знать цикл G-белка весьма полезно.

[25] Материал представлен для ознакомления. Но будет изучен при знакомстве с вопросами частной физиологии синапсов автономной нервной системы.

[26] Материал представлен только для ознакомления.

[27] Материал представлен только для ознакомления.

[28] Знать ОЧЕНЬ ХОРОШО основные вопросы раздела!

[30] Запомнить НАВСЕГДА!

[31] При изображении НМС не следует увлекаться излишней детализацией.

[32] Для ознакомления.

[33] Только для ознакомления.

[34] Понимать. Воспроизводить.

[35] Понимать. Воспроизводить.

[36] Понимать. Воспроизводить материал раздела в пределах объёма, представленного в учебнике.

[37] Понимать. Воспроизводить.

[Мф10]++597+ C.864 nexus щелевой контакт

[A12]Щель между мембранами составляет 10 – 20 нм. В этом месте происходит передача импульса от мембраны волокна к мембране саркоплазматического ретикулюма.

[Мф13]После того как концепция химической синаптической передачи стала общепринятой, примерно между 1930 и 1950 гг., к большому удивлению специалистов выяснилось, что межклеточная передача возбуждения может осуществляться и электрическим способом [Мф13].

[Б15]Согласно Шеперду, можно также различать реципрокные синапсы, по­следовательные синапсы и синаптические гломерулы (различ­ным способом соединенные через синапсы клетки).

[Мф17]++634+ С.103 рис. 4-31

[Б18]нервномышечный, нейросекреторный синапс вегетативной нервной системы

[A19]courtesy of DM McDonald.)

Источник

Химические синапсы – ячейки оперативной памяти

Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть фото Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть картинку Почему химических синапсов больше чем электрических. Картинка про Почему химических синапсов больше чем электрических. Фото Почему химических синапсов больше чем электрических

Любопытная концепция оперативной памяти:

Всем известно, что головной мозг состоит из огромного количества нейронов, на каждый из которых поступает большое количество входных сигналов через дендриты и тоже большое количество выходит выходных сигналов через аксон. Один нейрон может иметь связи со многими (до 20 тысяч) другими нейронами. И все это к тому же переплетено как клубок проводов. Конечно, так просто разобраться и понять принцип работы такой сложной конструкции очень сложно.
Первое, что пришло на ум биологам так это теория нейронных сетей. Когда все нейроны работают одновременно и на часть из них поступают входные сигналы, а на других появляются результаты.

В данной концепции работы мозга используется предположение о том, что головной мозг содержит небольшие структуры, состоящие из нескольких нейронов, работающие как единое целое, называемые далее узлами. И процесс мышления, происходит путем последовательного прохождения от одного узла к другому. В каждом узле происходит обработка сигналов, она может быть как простой, так и сложной. По результатам обработки в узле происходит переход по необходимой связи к следующему узлу и т.д.
Под сложной обработкой, подразумевается обработка на основе опыта и выбора наилучшего варианта из нескольких возможных и отсеивание вариантов неприемлемых по разным причинам.

Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть фото Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть картинку Почему химических синапсов больше чем электрических. Картинка про Почему химических синапсов больше чем электрических. Фото Почему химических синапсов больше чем электрических

Нейроны коры головного мозга структурированы в виде колонок. Названные по имени первооткрывателя – колонки Маунткасла. Каждая такая колонка состоит примерно из 80-120 нейронов и образует модуль коры головного мозга. Таких модулей у нас примерно чуть меньше миллиарда.
Только на основе функциональности этих модулей можно объяснить работу мозга.

Электрические синапсы преобладают в примитивных биологических существах. И чем более высокоорганизованное животное, в том числе и человек, то подавляющее большинство синапсов являются химическими. При этом химические синапсы, являясь вроде бы «новшеством» природы, обладают и рядом сомнительных характеристик. Они работают на порядок медленнее и подвержены химической утомляемости (т.е заканчивается нейромедиатор при интенсивном использовании).

Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть фото Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть картинку Почему химических синапсов больше чем электрических. Картинка про Почему химических синапсов больше чем электрических. Фото Почему химических синапсов больше чем электрических

Почему природа придумала для высокоорганизованных организмов такой механизм, который работает хуже прежнего?

Может у химического синапса совершенно другая функция, не просто передать сигнал от одного нейрона к другому, а создать связь, которая будет существовать некоторое время, пока не рассосутся выделившиеся нейромедиаторы.
В компьютере информация хранится в виде заряда и периодически приходится этот заряд обновлять. В мозге человека информация запоминается в виде выделившихся нейромедиаторов, которые тоже приходится периодически снова выделять, что бы что-то долго удерживать в памяти.
Природа не зря добавила этот новый механизм в нервную систему высокоорганизованных животных. И их количество прямо пропорционально умственной способности животных. Теперь становится понятно, почему некоторые химические вещества, влияющие на работу химических синапсов, так же сильно влияют на умственную деятельность. Если организм не может в достаточном количестве производить и выделять нейромедиаторы (а они могут и заканчиваться) при работе химических синапсов, то ни о какой сосредоточенной умственной деятельности не может быть и речи.

Вот почему чашка кофе помогает нам собраться. Кофеин стимулирует выброс нейромедиаторов, которые дольше поддерживают связи между нейронами, пока мы со всех сторон обдумываем некоторую задачу. Удерживая в поле внимания больше параметров. И на оборот, при недостатке нейромедиаторов, мы не становимся глупее, мы все понимаем, значит сигналы проходят между нейронами, но все тут же расплывается. В поле внимания остается не полная картина и мы не можем принять оптимальное решение.

В данной концепции, ячейкой оперативной памяти является переход межу нейронами, а именно химические синапсы, которые обеспечивают на некоторое время хранение информации.
Кроме того оперативная память может быть многоступенчатой. Т.е. чтобы установить некоторую связь между некоторыми ячейками памяти используется не один переход между нейронами, а несколько.
На срезе кора головного мозга имеет послойную структуру, похоже что некоторые слои просто выполняют функцию транзитных соединений. Наружные слои коры выполняют роль ячеек памяти, а более глубокие слои транзитные. И если необходимо установить соединение с ячейкой находящейся поблизости, то используется только следующий слой после наружного. А если необходимо соединиться с ячейкой, находящейся далеко, то приходится задействовать и более глубокие слои коры.

Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть фото Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть картинку Почему химических синапсов больше чем электрических. Картинка про Почему химических синапсов больше чем электрических. Фото Почему химических синапсов больше чем электрических

Мы описали работу оперативной памяти человека. Работа долговременной памяти соответствует стандартной теории – это установление новых или разрушение не нужных связей между нейронами, но это происходит не так быстро и часто как предполагалось. На протяжении нескольких дней и недель новая информация хранится в оперативной памяти, постепенно очищаясь от неважной информации. И только очень небольшая часть входного потока в конечном итоге перейдет в постоянную память.

Если Вы попытаетесь как-то зафиксировать этапы вашего мышления при принятии решения, то вы сумеете почувствовать, как на разных этапах у вас всплывают возможные варианты решения, потом идет оценка каждого на предмет возможности, безопасности и цены и потом выбор наилучшего варианта по критерию цена-качество. Так что Ваш мозг это не нейронная сеть, а структурированная система узлов, хранение информации между которыми происходит перемещение при помощи связей между ними. И для того чтобы найти необходимую нам информацию, необходимо последовательно пройти от узла к узлу по определенным связям.

Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть фото Почему химических синапсов больше чем электрических. Смотреть картинку Почему химических синапсов больше чем электрических. Картинка про Почему химических синапсов больше чем электрических. Фото Почему химических синапсов больше чем электрических
/Источник №1//Источник №2/

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *