Arten von Synapsen: Neuronale Kommunikation

20 Dezember, 2019
Eine chemische Synapse hat sehr spezifische Eigenschaften, wie beispielsweise eine hohe Plastizität. Mit anderen Worten, Synapsen, die aktiver sind, können Informationen leichter übertragen und sind somit wichtig für die neuronale Kommunikation.
 

Unsere kognitiven Fähigkeiten sind durch die neuronale Kommunikation möglich. Diese Wechselwirkungen werden als Synapsen bezeichnet. Aber wie genau verbinden sie sich und wie viele Arten von Synapsen gibt es?

Grundsätzlich gibt es zwei Hauptformen der synaptischen Übertragung: elektrische und chemische. Meist findet die Signalübertragung zwischen dem Ende des Axons (dem längsten Teil) des Neurons, das eine Nachricht sendet, und dem Soma des Neurons statt, das sie empfängt.

Überraschend ist dabei, dass es keinen direkten Kontakt gibt. Es gibt eine winzige Lücke zwischen den Neuronen, die auch als synaptische Spalte bezeichnet wird. Lies hier weiter, um mehr über beiden Synapsenarten zu erfahren. Sie sind beide Neuron-zu-Neuron-Verbindungen mit spezifischen Eigenschaften.

Eine digitale Illustration, die eine der Synapsenarten zeigt, bei der sich zwei Neuronen mit Partikeln verbinden, die zwischen ihnen ausgetauscht werden.

Chemisch Synapsen

In einer chemischen Synapse werden Informationen über Neurotransmitter gesendet. Deshalb nennen wir sie „chemische Synapse“, weil die Neurotransmitter chemische Substanzen sind, die Nachrichten senden.

Ein interessanter Aspekt dieser Synapsen ist, dass sie asymmetrisch sind. Dies bedeutet, dass sie nicht genau auf die gleiche Weise zwischen einem Neuron und einem anderen auftreten. Sie sind auch unidirektional: Das postsynaptische Neuron, das die Nachricht empfängt, kann keine Informationen an das präsynaptische Neuron senden, welches die Nachricht sendet.

 

Eine chemische Synapse hat auch sehr spezifische Eigenschaften, wie beispielsweise eine hohe Plastizität. Das bedeutet, dass aktivere Synapsen Informationen leichter übertragen können. Diese Plastizität bedeutet auch, dass sich die Synapsen an Veränderungen in ihrer Umgebung anpassen können. Unser Nervensystem ist intelligent und veränderbar. So konzentriert es sich auf die Wege, die wir am häufigsten benutzen.

Diese Art der Synapse hat den Vorteil, die Impulsübertragung modulieren zu können. Aber wie? Nun, sie kann dies tun, weil es in der Lage ist, die folgenden Pegel zu regulieren:

  • Neurotransmitter
  • Übertragungsrate
  • Impulsintensität

Die chemische Übertragung zwischen Neuronen erfolgt über modifizierbare Neurotransmitter. Bevor wir uns jedoch den elektrischen Synapsen zuwenden, schauen wir uns die Prozesse an, die an einer chemischen Synapse beteiligt sind.

Der Prozess der chemischen Synapsen

  • Zunächst synthetisiert dein Gehirn den Neurotransmitter und speichert ihn in einem Vesikel.
  • Als Nächstes überflutet das Aktionspotential die präsynaptische Membran.
  • Durch die Depolarisation des präsynaptischen Axonterminals öffnen sich dann die Kalziumkanäle (die Breite hängt von der Spannung ab).
  • Kalzium beginnt durch die Kanäle einzuströmen.
  • Dieses Kalzium bewirkt, dass das Vesikel mit der präsynaptischen Membran verschmilzt.
  • Dann setzt es den Neurotransmitter durch Exozytose in den synaptischen Spalt frei.
 
  • Der Neurotransmitter bindet sich an die Rezeptoren in der postsynaptischen Membran an.
  • Dann öffnen oder schließen sich die postsynaptischen Potentiale.
  • Danach bewirkt der postsynaptische Strom entweder ein inhibitives oder ein exzitatorisches postsynaptisches Potential, das das Erregbarkeitsniveau der postsynaptischen Zelle verändert.
  • Zuletzt versiegelt sich die Vesikelmembran in der Plasmamembran des Neurons wieder.
Chemische Synapsen.

Elektrische Synapsen

Eine elektrische Synapse überträgt Informationen über lokale Ströme. Diese Art von Synapsen hat keine synaptische Verzögerung (Zeit, die vergeht, bis eine synaptische Verbindung hergestellt ist).

Diese Art von Synapse steht ganz im Gegensatz zu einer chemischen Synapse. Das heißt, elektrische Synapsen sind symmetrisch, bidirektional und haben eine geringe Plastizität. Dieses letzte Merkmal bedeutet, dass sie Informationen immer auf genau dieselbe Weise senden. Wenn also ein Aktionspotential in einem Neuron aktiviert wird, repliziert es sich im nächsten Neuron.

Existieren beide Synapsenarten bei der Neuronalen Kommunikation gleichzeitig?

Jetzt wissen wir, dass sowohl chemische als auch elektrische Synapsen in der Mehrzahl der Lebewesen und Gehirnstrukturen nebeneinander existieren. Wir müssen jedoch noch viel über ihre Eigenschaften und die Verteilung des Gehirns lernen.

 

Die meisten Forschungen haben sich auf die Untersuchung der Funktionsweise chemischer Synapsen konzentriert. Wir wissen viel, viel weniger über elektrische Synapsen. Tatsächlich dachte man lange, dass nur wirbellose und kaltblütige Wirbeltiere elektrische Synapsen hätten. Das änderte sich, als entdeckt wurde, dass es eine riesige Menge davon im Gehirn von allen Säugetieren gibt.

Aktuelle Forschungsergebnisse legen nahe, dass beide Arten von Synapsen (chemisch und elektrisch) die ganze Zeit zusammenarbeiten und interagieren. Es scheint auch Zeiten zu geben, in denen sich die Geschwindigkeit elektrischer Synapsen mit der Plastizität chemischer Synapsen verbindet, was uns hilft, Entscheidungen zu treffen oder unterschiedliche Reaktionen auf dieselben Reize zu unterschiedlichen Zeiten zu erzielen.

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