Cérebro: trabalho de Synapses

O fisiologista diz sobre o trabalho de neurotransmitters, a atividade cerebral e os princípios químicos da operação de synapses.

Cérebro - isto é uma máquina muito complexa, que se localiza na nossa caveira. Dentro do cérebro pode distinguir muitos departamentos: o tálamo, hypothalamus, cerebelo, córtex cerebral. Mas se cavamos mais profundo, vemos que lá, no interior, há células de nervo que compõem a rede. Para células de nervo (ou neurônios) são muito característicos da presença de processos, chamam-nos axons e dendrites. Dendrites - estes são processos que absorvem a informação. Tendem a ser quase tudo, e formam algo como uma pequena antena de chapas. Mais destes processos, maior o fluxo de informações toma e processa o seguinte neurônio. Um axon - é o processo de transmitir o sinal da célula de nervo as seguintes células: neurônios e células de músculo ou células de órgãos internos. É a parte da célula de nervo, que se localiza na saída.

Consequentemente, os neurônios não funcionam sozinhos. Trabalham, reunindo-se em cadeias e redes. Já que tal rede se formou, é necessário que o axon da obtenção à seguinte célula e entrasse em contato. Estes contatos chamam-se synapses, que em grego significa 'a conexão'. E synapses - uma unidade funcional e estrutural do sistema nervoso. Isto é, de fato, a unidade básica do cérebro não é um neurônio e synapse. Ocorre no momento dos processos de informação básica synapse e os sinais transmitem-se. Consequentemente, enquanto a informação afasta a célula de nervo, quando se move em pulsos elétricos. Estes impulsos chamaram potenciais de ação e o potencial de ação - um estouro curto da corrente elétrica, ficando em frente, então, o que se chama positivo. E o potencial de ação dura em algum lugar milésimo de um segundo. E este potencial de ação examina a membrana da célula de nervo, através da membrana do axon, consegue o synapse, e mais princípio de transmissão elétrico substitui-se por um princípio químico. Isto é, em vez do pulso pulado diretamente à seguinte célula de nervo, o agente químico lança-se dos fins axon, e a substância tem o seguinte efeito sobre a célula.

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Assim, a informação transmite-se dentro de neurônios na forma elétrica, e entre neurônios - o produto químico. Esta substância, que transmite o sinal da célula à seguinte célula, desempenha um grande papel no cérebro no nosso corpo. As substâncias nesta categoria chamam-se neurotransmitters. A palavra "mediador" significa 'o mediador'. É a substância - o mediador entre o neurônio e alguma seguinte célula. Consequentemente, a ideia que há synapses, os contatos entre neurônios e células depois do aparecido no último XIX século e cedo XX século muito discute-se ativamente. Houve dois dos maiores histologist - Santiago Ramón y Cajal, espanhóis, e Camillo Golgi, um italiano. Arranjaram uma discussão muito aquecida. Golgi acreditou que os neurônios diretamente se uniram ao neurônio, acende o sistema como se tenha uma tomada, insere-o na fenda, o sinal transmite-se continuamente. Cajal y acreditou que ainda há uma fenda entre células de nervo, e no fim teve razão. Embora synapses só se vejam no meio do XX século, quando inventado o microscópio de elétrons.

Ao mesmo tempo houve uma ideia que os sinais no synapses transmitido à forma química - na forma de um mediador, e, novamente, há dois grandes cientistas de fisiologista, dois grandes nomes - é Otto Loewi e Henry Dale, que recebeu o Prêmio de Nobel pelos seus estudos de princípios químicos synapses trabalho. Agora apresentamos o funcionamento do synapse é bastante detalhe, e realmente começa com o fato que o impulso elétrico "recurso" no fim do axon. Este fim chama-se os terminais presynaptic. Isto já é o fim do pronto é um neurotransmitter que se empacota em umas vesículas de membrana especiais. Estas bolhas chamaram vesículas. Para veio lá, naturalmente, tem de sintetizar primeiro. Por isso, o primeiro passo no que se chama o ciclo de vida de um mediador, é a síntese. Isto é, faça precisa de um mediador. Tipicamente, o mediador ocorre sintetizado diretamente em terminais presynaptic, estes terminais axon e para ele surgiram, é necessário, em primeiro lugar, um precursor de substância e, em segundo lugar, certa enzima, que é uma substância para transformar um mediador de molécula.

Houve um mediador, logo tal como nas vesículas de bolha que não pode adquirir lá, porque a membrana que rodeia a vesícula, embora fino (haja duas camadas do lipídio), mas bastante denso. E à substância entra as vesículas precisam de uma proteína de transporte especial. A proteína tais grupos chama-se bombas de proteína. E a bomba de proteína toma do cytoplasm do terminal presynaptic e o mediador transporta dentro das vesículas. As vesículas podem comparar-se com uma embalagem de armazenamento e lançamento posterior de mediadores. Além disso, este pacote tem um tamanho regularmente padrão, isto é vesículas presynaptic em cada fim, geralmente fixavam mais ou menos o diâmetro, e cada um é uma média de 7.8, possivelmente milhares do mediador de moléculas 10. Acumulamos estas vesículas, e estão no terminal presynaptic no pronto, para transmitir um sinal, se vem o potencial de ação. Vem o potencial de ação e a necessidade de continuar o fenômeno elétrico, o movimento do pulso elétrico para transformar-se em um movimento do mediador.

O mediador neste processo é íons de cálcio. Quando vem à ação os canais de cálcio potenciais, especiais abrem-se na membrana do terminal presynaptic. Isto é outra categoria da proteína - alimentos de proteína. Os canais parecem a tais moléculas de proteína cilíndricas para passar no interior. E esta passagem, esta porta abre-se no terminal presynaptic no momento da chegada de um potencial de ação. Há uma válvula especial, abre-se e uma quantidade de íons de cálcio inclui-se no terminal presynaptic, unido à proteína motora e específica que fornece o movimento das vesículas. As vesículas movem-se para o fim do axon e estouram, e o mediador está em um espaço intercelular muito estreito entre o axon e a seguinte célula. Este espaço estreito chamou a racha de synaptic.

É muito pequeno, porque o mediador é o mais rápido possível para conseguir a seguinte célula para transmitir a informação o mais rápido possível. Como qualquer pensamento insignificante que surge no nosso cérebro - é uma sequência da operação de dezenas de synapses. E imagine se cada synapse trabalhou muito tempo, longo tempo para transmitir um sinal. Então teríamos pensado até mais devagar do que pensamos agora mesmo, portanto a velocidade em todos estes processos é muito importante. E cálcio importante. A propósito, um dos modos de ativar o cérebro - acrescenta o cálcio no ambiente extracelular. Por isso, provavelmente, muitas pessoas sabem que um pouco mais cálcio na dieta - é útil para muitos sistemas diferentes do corpo: para imunidade, e para o coração, e o sistema nervoso e função cerebral. Aqui, por exemplo, magnésio, o cálcio no sistema mexe, portanto sais de magnésio, por exemplo o magnésio, de modo inverso, inibe o cérebro e o funcionamento de synapses têm um efeito inibitivo claro.

Assim, o mediador destacou-se do fim do axon do terminal presynaptic, então consegue a seguinte membrana de célula depois da célula. Esta membrana chama-se a membrana postsynaptic. Isto é a segunda parte do synapse. O axon, synaptic racha, postsynaptic membrana. Na membrana postsynaptic do protagonista - receptores de proteína. A proteína sensível desta oferta especial, que se sintoniza à molécula de mediador. Ainda é outra categoria da proteína. Em geral, a proteína é essencial para o cérebro para trabalhar synapse. Já mencionei bombas de proteína, alimentos de proteína, mas até proteína de receptor. Consequentemente, o receptor de proteína - é um rolo molecular, que na estrutura 3D tem uma covinha. Este buraco chama-se o sítio ativo, e o mediador inclui-se no sítio ativo, como uma chave em uma fechadura. Chama-se - "chave - fechadura - a interação".

Consequentemente, quando o mediador se inclui no centro ativo do receptor, compreende um receptor e um receptor na transdução de sinal já fornece a seguinte célula. Por via de regra, isto é devido à síntese de moléculas adicionais. Isto chama-se a segunda molécula de mensageiro, outro jogador no sistema. Porque é o secundário? Como o intermediário primário é mediador. Um segundo mensageiro - uma molécula que ocorre na célula postsynaptic do cytoplasm. E é dentro do cytoplasm da sinalização de célula postsynaptic continua. São segundos mensageiros importantes: podem transmitir um sinal em enzimas, até no ADN. Mas quanto a realização do synapse é importante que transmitam os canais de sinal à proteína e aos canais não já para o cálcio e, por exemplo, sódio. Lá o axon, toca à seguinte célula, transmite um sinal provocou receptores e abriu-se em volta dos canais synapse do sódio.

Por estes canais incluem o sódio, o sódio postsynaptic entrada pela célula excita-se e tem nisso um pulso elétrico e um sinal pode transmitir-se além disso. É o resultado mais favorável. Se algum bit da informação com sucesso passou o synapse e se transmitir, por via de regra, a sua ocorrência associa-se somente com a entrada de sódio. Então dizemos que a seguinte célula se excita, chamamos esta excitação synapse e um neurotransmitter que causa a abertura de canais de sódio, também chamamos neurotransmitter excitativo. Mas isto é só um de dois resultados possíveis. O fato que o sistema nervoso é importante para a informação, mas é igualmente importante não executar a informação desnecessária. Por isso, aproximadamente a metade dos neurônios e synapses não usa a metade de neurotransmitters excitativo e o freio.

Ele mediadores que, ao contrário, fazem que à célula perca a carga e reduza a probabilidade de gerar o potencial de ação, gerando um impulso elétrico. Para fazer isto, um receptor, que atuou o mediador abre-se na sua vizinhança, ou para canais de potássio ou canais do cloro. Pelo potássio o potássio de canais sai o cytoplasm, a célula perde a sua carga positiva, resultar em carga total nele é mais pequeno, a probabilidade da geração de quedas de pulsos, que é sinais desnecessários não se conduz. Por canais do cloro inclui íons de cloro acusam-se negativamente, novamente, a célula perde a sua carga, e a probabilidade da ocorrência do pulso cai também. Por via de regra, cada célula de nervo axon é conveniente não um, mas centenas e até milhares de, e axons adjacente pode trabalhar com neurotransmitters excitativo e inibitivo. Por via de regra, cada axon individual, cada synapse individual excitação ou frenagem. E consequentemente, a transferência da informação é devido à competição constante de entradas excitativas e inibitivas. Resulta que o neurônio - isto é um computador complexo, que compara os sinais em centenas e milhares de canais.

E finalmente, a etapa última do trabalho de um mediador. Depois agido neurotransmitter proteína de receptor, deve retirar-se disto. De outra maneira, o sinal vai se transmitir demasiado muito tempo e muito. Para isto para acontecer, há um sistema especial, chamam-nos o mediador de inactivation do sistema, e retiram o mediador do receptor. Duas opções principais: faz uma enzima de proteína especial que literalmente "toma uma mordida" mediador com a proteína de receptor ou tenha bombas que devolvem um neurotransmitter no terminal presynaptic, então um mediador pode recarregar-se em vesículas e reutilizar-se. E resulta que o inactivation do sistema - um sistema que apaga a transmissão de sinal no synapse, e se o fizermos com, por exemplo, algumas drogas se quebra, então trabalharemos mais duramente synapse, e também é uma das aproximações farmacológicas mais importantes. Em geral, o estudo de synapse permite selecionar drogas que fazem partes específicas do cérebro para transmitir a informação mais duramente para transmitir a informação mais débil, porque estudo o synapses - a fundação de psychopharmacology moderno.