Синапсы связи

Среди многочисленных примеров, указывающих на значение коммуникативных связей, можно привести явление электрического сопряжения клеток. Обычно мембраны клеток обладают очень высоким электрическим сопротивлением, однако в мембранах соприкасающихся клеток имеются участки с низким сопротивлением — по-видимому, области щелевых контактов [49]. Одна из наиболее совершенных форм коммуникативной связи—это синапс, специализированный контакт между нейронами. Нервный импульс, проходящий по мембране одного нейрона, стимулирует выделение кванта химического вещества (медиатора), который проходит через щель синапса и инициирует возникновение нервного импульса во втором нейроне. [c.60]

Синапс между аксоном и волокном мышцы имеет особую форму, известную как нейромышечная концевая пластинка. В нашей центральной нервной системе имеется - 10 синаптических связей между более чем 10 нейронов. Синапсы являются регуляторными центрами нервной системы. Их морфология и биохимия очень хорошо приспособлены к выполнению этих функций. В гл. 8 и 9 мы рассмотрим структуру и функцию синапсов, уделив особое внимание их онтогенезу и возможным механизмам синаптической модификации и. модуляции, а также тому, как синапсы реагируют на сильные факторы воздействия. [c.28]

Главный элемент всех нервных систем — нейрон. Проводником нервного импульса является нейрональная мембрана. Прохождение нервного импульса ускоряется специальной мембранной системой — миелиновой оболочкой. Другие структурные элементы нейрона —это афферентные дендриты, эфферентный аксон, сома, которая интегрирует и регулирует метаболизм клетки с помощью своего клеточного ядра, и синапс, осуществляющий коммуникационную связь как между самими нервными клетками, так и между нейронами и их клетками-мишенями иной природы. [c.34]

Системы пассивного транспорта, называемые далее каналами, не являются единой группой функциональных элементов в мембране. В состоянии покоя каналы закрыты и переходят в проводящее состояние только после их открытия. Открывание, или воротный механизм, запускается электрическим путем, т. е. при изменении мембранного потенциала, или химическим путем — при взаимодействии со специфической молекулой. Химическая природа воротного механизма в тесной связи с биохимией синапса рассмотрена в гл. 8 и 9. Хотелось бы лишь отметить, что воротный механизм также отличается от других транспортных систем по своей фармакологии, ионной селективности и кинетике. [c.132]

Наконец, синапс — это ключ к специфичности нейрональных связей. При функционировании нервной системы схе.ма соединений нейрональной сети определяется не случайным образом, а генетическими и, возможно, некоторыми другими внутренними и внешними факторами, которые и обусловливают то, какие именно клетки соединятся вместе при онтогенезе синаптического контакта. Образование синапсов весьма специфично (например, аксоны находят свои мишени и иннервируют их) и генетически запрограммировано в клетках. [c.188]

Преимущество гипотезы селективной стабилизации перед теорией програм.мирования заключается в том, что в первом случае для образования 10 синапсов требуется меньшее число генов целые группы нейронов могут кодироваться одним геном и их рост до органа-мишени контролироваться одним общим регуляторным механизмом. Такой эпигенетический механизм мог бы производить тонкую настройку связей системы нейронной сети. [c.330]

Очевидно, что все весовые коэффициенты синапсов одного слоя нейронов можно свести в матрицу в которой каждый элемент и ,у задает величину г-й синаптической связи ]-го нейрона. Таким образом, процесс, происходящий в НС, может быть записан в матричной форме [c.706]

Необходимо отметить, что тонкие исследования нервной системы (изучение изменений межнейронных связей, синапсов, рецепторов), а также гистохимические и электронномикроскопические методы исследования позволяют обнаружить ранние изменения начального функционального характера (функциональная морфология), которые могут подтвердить и объяснить функционально-физиологические отклонения в клинике экспериментальных животных (нарушение условных рефлексов, нарушение мышечной возбудимости и др.). [c.141]

Основу нервной системы образуют нервные клетки - нейроны, которые связаны между собой синапсами. Благодаря такому строению нервная система способна передавать нервные импульсы. Нервный импульс - это электрический сигнал, который двигается по клетке пока не достигнет нервного окончания, где под действием электрического сигнала высвобождаются молекулы, называемые нейромедиаторами. Они и переносят сигнал (информацию) через синапс, достигая другой нервной клетки. [c.54]

Нейроны представляют собой клетки с длинными отростками, способные про-водить электрические сигналы. Обычно сигналы воспринимаются дендритами и телом клетки, а затем передаются по аксону в виде потенциалов действия. Связь с другими нейронами осуществляется в синапсах, где сигналы передаются с помощью химического вещества-нейромедиатора. Помимо нейронов нервная ткань всегда содержит различные глиальные клетки, которые выполняют поддерживающую функцию. [c.76]

В мозгу млекопитающих тоже обнаружены синапсы, эффективность которых можно быстро и надолго изменить путем соответствующей стимуляции, хотя изучение механизма этих явлений связано с гораздо большими техническими трудностями. Наиболее четкие примеры относятся к гиппокампу-области мозга, которая, судя по многим данным, каким-то образом участвует в образовании следов памяти. При разрушении гиппокампа утрачивается способность вспоминать совсем недавние события и запоминать новые, хотя ранее существовавшие долговременные следы памяти сохраняются. Видимо, эти долговременные следы хранятся в какой-то другой области, возможно в виде структурных изменений в синапсах коры головного мозга. Есть и другие наблюдения, позволяющие думать, что в основе долговременной и кратковременной памяти лежат разные механизмы. Например, человек, иа какое-то время потерявший сознание в результате сильного удара по голове, придя в себя, не сможет восстановить в памяти события, происшедшие непосредственно перед травмой, но будет помнить о том, чтб случилось, скажем, за полчаса до того. [c.118]

Появление идеи о синапсах связано с именем английского физиолога Шеррингтона. Примерно в 1890 г., когда Кахал и его современники получили анатомические данные в пользу того, что нейрон — это клетка, Шеррингтон только начинал изучать рефлексы спинного мозга. В своей работе он выполнил тщательный анализ анатомии и физиологии спинальных нервов и спинного мозга. Полученные результаты явились основой для всех последующих теоретических представлений о рефлексе как основной единице при анализе функций спинного мозга,, а также других частей нервной системы (этот вопрос будет рассмотрен в гл. 20). [c.105]

Поражение холинергической передачи в периферической нервной системе, в частности нервно-мышечных синапсах, связано с симптомами усталости или слабости мышц. Полагают, что в основе тяжелого заболевания — миастении гравис — лежит аутоиммунный процесс. Организм вырабатывает аутоантитела, которые блокируют функцию холинорецепторов. [c.227]

Типичным тормозным нейромедиатором является глицин. Эта аминокислота, выделяющаяся. в. специальных синапсах, вызывает гнперполяризацию спинальных Мотонейронов путем повышения проводимости мембран для ионов С1". С функционированием глициновых синапсов связано и действие известного конвульсанта. стрихнина, который связывается с рецепторами глицина [c.164]

Пиретр[шы и пиретроиды нарушают процесс передачи нервных импульсов как в аксонах (подобно ДДТ), так и в синапсах, их действие не связано с ингибированием АХЭ и затрагивает периферич. и центр нервную систему. [c.242]

Правило Хебба, основанное на нейрофизиологических наблюдениях если нейроны с обеих сторон синапса активизируются одновременно и регулярно, то сила синаптической связи возрастает, т. е. изменение синаптического веса зависит только от активности нейронов, которые связаны с данным синапсом. Это правило используют для обучения многослойных сетей прямого распространения и сетей Хопфилда. [c.80]

У кролика общее число обонятельных клеток равно приблизительно ста миллипням. Если каждая из этих клеток несет 12 ресничек, или обонятельных волосков, и если эти волоски имеют в длину 100 микронов (0,01 см) и диаметр 0,15 микрона (0,000015 см), то их общая поверхность составит около 600 кв. см. Эта первичная площадь контакта между пахучими молекулами и воспринимающей поверхностью соответствует перистым антеннам насекомого. Примечательно, что эта чувствительная поверхность представляет собой обнаженное вещество самого нерва. В глазе между нервом и внешней средой есть хрусталик, в ухе"— барабанная полость. Когда мы ощущаем запах, мы осуществляем наиболее непосредственный контакт с окружающим миром. Кроме того, между первичной воспринимающей поверхностью обонятельного эпителия и обонятельными центрами мозга только один синапс (в клубочке). Более прямую связь с окружающей средой трудно даже вообразить. [c.122]

Различные бактериальные штаммы продуцируют серологически различные токсины, но все они построены одинаковым образом [16] и образуются из неактивного предшественника (претоксина — белка с М 145 000) посредством протеолитиче-ского расщепления одной из пептидных связей. Получающиеся субъединичные пептиды с М 50 000 и 100 ООО связаны дисуль-фидной связью, восстановительное расщепление которой приводит к потере токсичности [17]. Токсин ботулизма связывается специфично с ганглиозидами, но не с цереброзидами или другими липидами. Прочность связывания возрастает с увеличением числа остатков сиаловых кислот в ганглиозиде (т. е. от Gmi к Gti). Возможно, что токсин может также реагировать с гликопротеинами. Токсин ботулизма in vitro селективно связывается с синаптосомами, а in vivo он блокирует химические синапсы посредством ингибирования пресинаптического высвобождения молекулы медиатора. [c.52]

Электрические синапсы сравнительно редки, и их роль в центральной нервной системе высших организмов пока неясна. Фершпан и Поттер открыли их в брюшном нерве краба, а позднее их обнаружили в многочисленных организмах моллюсках,, членистоногих и млекопитающих. В противоположность химическому синапсу, где прохождение импульса несколько задерживается из-за высвобождения и диффузии медиатора, сигнал через электрический синапс передается быстро. Физиологическая важность таких синапсов может, следовательно, быть связана с необходимостью быстрого сопряжения специфических клеток. [c.189]

Биохимических исследований структуры и механизма действия электрических синапсов до сих пор не проводилось. Однако щелевыми контактами связаны не только нервные клетки, но также и клетки печени, эпителия, мышц и многих других тканей. Из них удалось выделить и охарактеризовать биохимическими методами и электронной микроскопией мембранные фрагменты, которые определенно сохраняли зоны межклеточных контактов. Электронные микрофотографии показывают упорядоченные структуры частиц, которые Гудинаф назвал коннексонами [1] и которые образуют каналы между клетками, отстоящими друг от друга на 2 нм. Из этих мембран были выделены два полипептида с М 25 000 и 35 000, названные коннексинами. Возможно, что два коннексона соседних клеток посредством дпме-ризации могут образовать канал (рис. 8.1). Показано, что этот канал пропускает не только ионы щелочных металлов, но п молекулы с М 1000—2000. Таким образом, коннексоны, кроме электрического сопряжения, обеспечивают для клеток возможность обмена метаболитами. Проницаемость таких каналов могут регулировать ионы кальция. [c.189]

Цитоплазма нейрона находится в постоянном движении. Это движение, называемое аксональным транспортом, осуществляет функциональную связь между телом клетки и ее ядром, с одной стороны, и нервным окончанием, с другой стороны, часто находящемся на расстоянии 1 м и даже более. Аксональный транспорт обусловливает рост и функциональную активность аксона, его регенерацию после очаговых поражений и адаптацию синаптической активности. Различают антеро- и ретроградный аксональный транспорт, так что различные компоненты могут проходить не только от тела клетки к синапсу, но и в обратном направлении. Существует медленный аксональный поток (1— 4 мм/сут), промежуточный (15—50 мм/сут) и быстрый (200— 400 мм/сут). Каждый вид молекул переносится с характерной для него скоростью. Тубулин, субъединицы нейрофиламентов, актин и миозин транспортируются медленно митохондрии с промежуточной скоростью мембранные белки, гликопротеины, гликолипиды, ферменты синтеза медиаторов и медиаторы — быстро. ДНК, РНК н ганглиозиды не транспортируются. Ретроградный транспорт удаляет продукты деградации синапсов, переносит ферменты, а также субстраты, поглощенные пресинаптической мембраной, например фактор роста нервов, токсин столбняка и нейротропные вирусы. [c.316]

Фактор как долго может определяться са.мопроизвольно с помощью молекулярного механизма транскрипции и трансляции ДНК для нас же особый интерес представляют факторы сколько и где . Если сайт (т. е. клеточное окружение развивающейся козетки на пути от нервной пластинки к специализированному органу-мишени) влияет на экспрессию гена, то это предполагает ограничение генетической детерминированности организма. В самом деле, имеются доказательства того, что клетки влияют друг на друга в период развития. Это происходит либо при прямом контакте, молекулярный механизм которого не вполне ясен, либо при выделении химических сигналов, называемых факторами роста нервов. Последние мы будем обсуждать в связи с термином трофизм, а механизм прямого контакта будет показан на примере образования и стабилизации синапсов. Следует отметить, что не только генетическая программа определяет окончательную структуру нейрональной сети, существенно также положение отдельной клетки в пространстве и времени. Именно последнее и помогло сделать следующий вывод геном человека содержит >10 генов, а число синапсов >10 (10 ° нейронов, каждый из которых имеет 10 синапсов, см. выше), так что маловероятно (хотя и нельзя считать совсем невозможным вследствие огромного разнообразия антител, продуцируемых ограниченным числом генов), чтобы специфичность каждого отдельного синапса программировалась определенным участком гена. Мы еще вернемся к этому важному вопросу при рассмотрении синаптогенеза, т. е. процесса образования и стабилизации специфических синапсов. Представляется вполне допустимым, что развитие нервной системы контролируется несколькими факторами генетическим, трофи- [c.319]

Небольше известно и о пластичности зрелой нервной системы, о привыкании и условных рефлексах, об обучаемости и памяти. Кроме всего прочего, синапс обсуждается как участок пластичности. Обучаемость не зависит от синтеза ДНК, но сопряжена с синтезом РНК и белков. Долговременная и кратковременная память различаются в экспериментах с использованием антибиотиков только в случае долговременной памяти необходим синтез белка. Подобным образом, антисыворотка против S-100 и некоторые белки, специфичные для мозга, блокируют способность к обучению. Нет специальных молекул памяти в основном белковый синтез обеспечивает обычный рост нервной клетки или ее синапсов, активированных при обучении., Из всех нейромедиаторов только катехоламины и ацетилхолин (но не серотонин) имеют отношение к обучаемости, причем гормон гипофиза АСТН в этой связи играет особую роль. [c.350]

Основу каждой НС составляют относительно простые, в большинстве случаев — однотипные элементы (ячейки). Далее под нейроном будет подразумеваться искусственный нейрон, то есть ячейка НС (рис. 19.1). Каждый нейрон характеризуется своим текущим состоянием по аналогии с нервными клетками головного мозга, которые могут быть возбуждены или заторможены. Он обладает группой синапсов — однонаправленных входных связей, соединенных с выходами других нейронов, а также имеет аксон — выходную связь данного нейрона, с которой сигнал (возбуждения или торможения) поступает на синапсы следующих нейронов. Каждый синапс характеризуется величиной синаптической связи или ее весом и ,, который по физическому смыслу эквивалентен электрической проводимости. [c.704]

Самый простой способ передачи сигнала от нейрона к нейрону-это прямое электрическое взаимодействие через щелевые контакты. Такие электрпескк сшишсы между нейронами встречаются в некоторых участках нервной системы у многих животных, в том числе и у позвоночных. Главное преимущество электрических синапсов состоит в том, что сигнал передается без задержки. С другой стороны, эти синапсы не приспособлены к выполнению некоторых функций и не могут так тонко регулироваться, как химические синапсы, через которые осуществляется большинство связей между нейронами. Электрическая связь через щелевые контакты была рассмотрена в главе [c.93]

Синапсы, через которые дендриты передают стимулы другой клетке, играют важную роль в связи между нейронами, расположенньпчи друг от друга на расстоянии нескольких миллиметров или ближе. На такие расстояния электрические сигналы могут передаваться по дендриту пассивным путем [c.110]

Образование или разрушение синапса-это событие, последствия которого могут сказываться в течение всей жнзни. На примере нервно-мышечного соедннення видно, что образование синапсов может регулироваться электрической активностью. Хотя изучение центральной нервной системы связано с гораздо большими трудностями, есть основания думать, что здесь действуют те же самые принципы (некоторые данные в пользу этого будут рассмотрены в конце главы в связи с проблемой развития нервных структур). По-вндимому, синаптическим связям как центральной, так и периферической нервной системы свойственна пластичность индивидуальный опыт может влиять на синапсы путем стимуляции или подавления электрической активности и тем самым вызывать стойкие изменения в поведении особн. Благодаря этому нервная система приобретает долговременную па.мять. Хотя и общепризнано. [c.115]

ЧТО в основе памяти лежат синаптические изменения, до сих пор не ясно, какова здесь роль изменений на клеточном уровне, когда перестраиваются нервные структуры, видимые в микроскоп, н более тонких модификаций, влияющих на эффективность синаптической передачи без изменения геометрии синапсов. Имеются четкие примеры пластичности на том и другом уровне. Структурные изменения, несомненно, важны для закрепления некоторых долговременных эффектов, но они происходят слищком медленно, чтобы на их основе можно было объяснить кратковременную память, следы которой сохраняются лищь несколько минут или часов. Как полагают, кратковременные эффекты связаны с регуляцией ионных каналов. Молекулярные основы этого явления выяснены только в нескольких случаях, один из которых мы сейчас рассмотрим. [c.116]

Любой сигнал, получаемый нервной системой, должен прежде всего преобразоваться в электрический. Значение электрического сигнала будет зависеть от устройства, осушествившего этот перевод из одной формы в другую-от так называемого преобразователя. Каждый преобразователь реагирует на внешние факторы (или события) определенного рода, такие как свет, температура, химическое вешество, механическая сила или перемешение. В одних случаях преобразователь представляет собой часть нейрона, прово-дяшего импульсы, в других-это часть сенсорной клетки, специально приспособленной для преобразования сигналов, но не участвующей в осуществлеини дальней связи такая клетка передает затем свои сигналы близлежащему нейрону через синапс. [c.119]

Фоторецепторы передают свою информацию через синапсы в систему нейронов, находящуюся в среднем слое сетчатки. Этот слой состоит из биполярных, горизонтальных и амакриновых клеток (рис. 18-52). Нейроны всех этих трех классов настолько малы, что могут проводить сигналы путем пассивного распространения потенциалы действия в них не возникают. У горизонтальных и амакриновых клеток (рнс. 18-53) отросткн направлены в стороны, параллельно плоскости сетчатки, тогда как у биполярных клеток они ориентированы перпендикулярно и обеспечивают прямую связь со следующим слоем-с ганглиозными клетками сетчатки. Ганглиозные клетки посылают аксоны к мозгу, кодируя зрительную информацию в форме потенциалов действия. У млекопитающих информация, воспринимаемая глазом, поступает главным образом в первичную зрительную зону коры головного мозга (илн, как говорят ради краткости, в зрительную кору) через синапсы мозговой передаточной станции , называемой латеральным коленчатым ядром (рис. 18-51). В зрительной коре, которая состоит из нескольких слоев нейронов, зрительная информация вновь переходит от слоя к слою в направлении, более или менее перпендикулярном к поверхности коры мозга. Из первичной зрительной зоны нервные волокна передают информацию другам областям коры. (Картина усложняется тем, что информация от правого н от левого глаза поступает в одну и ту же область зрительной коры, но мы отложим рассмотрение этого обстоятельства до конца главы.) [c.126]

Само строение сетчатки наводит на мысль об определенных способах обработки зрительной информации. Как показано на рис 18-52, отдельная биполярная клетка принимает сигналы от нескольких смежных фоторецепторов и передает свой ответ нескольким смежным ганглиозным клеткам в организации связей мы находим как конвергенцию, так и дивергенцию. Кроме того, наряду с биполярными клетками, передающими сигналы в направлении, перпендикулярном плоскости сетчатки, есть еще горизонтальные и амакриновые клетки, реализующие латеральное взаимодействие между соседними биполярными и ганглиозными клетками. Несмотря на сложность электрофи-зиологических деталей, основные принципы довольно просты. При соответствующем распределении тормозных и возбуждающих синапсов по вертикальным и латеральным связям можно передавать ганглиозным клеткам сигналы противоположного смысла. Например, свет, падающий на данный фоторецептор, может возбудить ганглиозную клетку, лежащую непосредственно под ним, но вызовет латеральное торможение окружающих ганглиозных клеток (рис. 18-57). Свет, падающий на соседний фоторецептор, [c.128]

Рис. 18-58. Эта гипотетическая схема показывает, как сигналы от группы клеток, расположенных вдоль прямой линии и имеющих круглые рецептивные поля, могли бы совместно воздействовать на нейрон более высокого уровня (вроде простой кортикальной клетки, показанной на рис. 18-56) таким образом, чтобы этот нейрон избирательно реагировал иа стимулы в виде полосы с определенной ориентащкй. Полагают, что в действительности характер связей более сложен, чем это показано на схеме, и важную рояь в специфических ответах кортикальных клеток играют тормозные синапсы.

Специальные преобразователи переводят сенсорные стимулы в форму нервных сигналов. Например, в рецепторе растяжения мышцы окончание сенсорного нерва деполяризуется при растяжении и величина деполяризации-рецепторный потенциал-для дальнейшей передачи перекодируется в частоту импульсного разряда. Слуховые волосковые клетки, избирательно реагирующие на звуки определенной частоты, сами не посылают импульсов, а передают сигналы о величине рецетпорного потенциала соседним нейронам через химические синапсы. Таким же образом действуют фоторецепторы глаза. В фоторецепторах свет вызывает конформационное изменение молекул родопсина, и это благодаря участию внутриклеточного второго посредника ведет к закрытию натриевых каналов в плазматической мембране, к ее гиперполяризации и в результате-к уменьшению количества высвобождаемого медиатора. Далее вставочные нейроны передают сигнал ганглиозным клеткам сетчатки, которые пересылают его в мозг в виде потенциалов действия. Проходя череъ нейронную сеть с конвергентными, дивергентными и тормозными латеральными связями, информация подвергается обработке, благодаря которой клетки высших уровней зрительной системы могут выявлять более сложные особенности пространственного распределения световых стимулов. [c.130]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология