Synapsen im Nervensystem

Im Zentralnervensystem ist eine Synapse eine kleine Lücke am Ende eines Neurons, die es einem Signal ermöglicht, von einem Neuron zum nächsten zu gelangen. Synapsen befinden sich dort, wo Nervenzellen mit anderen Nervenzellen verbunden sind.

Synapsen sind der Schlüssel zur Funktion des Gehirns, insbesondere wenn es um das Gedächtnis geht.

Der Begriff Synapse wurde erstmals 1897 vom Physiologen Michael Foster in seinem „Lehrbuch der Physiologie“ eingeführt und leitet sich vom griechischen synapsis ab, was „Konjunktion“ bedeutet.

Was Synapsen bewirken

Wenn ein Nervensignal das Ende des Neurons erreicht, kann es nicht einfach zur nächsten Zelle weitergehen. Stattdessen muss es die Freisetzung von Neurotransmittern auslösen, die den Impuls dann über die Synapse zum nächsten Neuron weiterleiten können.

Hat ein Nervenimpuls die Ausschüttung von Neurotransmittern ausgelöst, passieren diese chemischen Botenstoffe die winzige synaptische Lücke und werden von Rezeptoren auf der Oberfläche der nächsten Zelle aufgenommen.

Diese Rezeptoren wirken ähnlich wie ein Schloss, während die Neurotransmitter ähnlich wie Schlüssel funktionieren. Neurotransmitter können das Neuron, an das sie binden, erregen oder hemmen.

Teile der Synapse

Synapsen bestehen aus drei Hauptteilen:

• Die präsynaptische Endung, die Neurotransmitter enthält
• Der synaptische Spalt zwischen den beiden Nervenzellen
• Das postsynaptische Ende, das Rezeptorstellen enthält

Ein elektrischer Impuls wandert durch das Axon eines Neurons und löst dann die Freisetzung winziger Vesikel aus, die Neurotransmitter enthalten. Diese Vesikel binden dann an die Membran der präsynaptischen Zelle und setzen die Neurotransmitter in die Synapse frei.

Diese chemischen Botenstoffe durchqueren den synaptischen Spalt und verbinden sich mit Rezeptorstellen in der nächsten Nervenzelle, wodurch ein elektrischer Impuls ausgelöst wird, der als Aktionspotential bekannt ist.

Typen

Es gibt zwei Haupttypen von Synapsen:

• Chemische Synapsen
• Elektrische Synapsen

Chemische Synapsen

In einer chemischen Synapse löst die elektrische Aktivität im präsynaptischen Neuron die Freisetzung von chemischen Botenstoffen, den Neurotransmittern, aus.

Die Neurotransmitter diffundieren über die Synapse und binden an die spezialisierten Rezeptoren der postsynaptischen Zelle.

Der Neurotransmitter regt dann entweder das postsynaptische Neuron an oder hemmt es. Die Anregung führt zur Auslösung eines Aktionspotentials, während die Hemmung die Ausbreitung eines Signals verhindert.

Elektrische Synapsen

In elektrischen Synapsen sind zwei Neuronen durch spezialisierte Kanäle verbunden, die als Gap Junctions bekannt sind.

Elektrische Synapsen ermöglichen eine schnelle Übertragung elektrischer Signale von der präsynaptischen Zelle zur postsynaptischen Zelle, wodurch die Signalübertragung schnell beschleunigt wird.

Die speziellen Proteinkanäle, die die beiden Zellen verbinden, ermöglichen es, dass der positive Strom aus dem präsynaptischen Neuron direkt in die postsynaptische Zelle fließt.

Vergleich der Typen

Die Lücke zwischen elektrischen Synapsen ist viel kleiner als die einer chemischen Synapse (etwa 3,5 Nanometer im Vergleich zu 20 Nanometern).

Elektrische Synapsen übertragen Signale viel schneller als chemische Synapsen. Während die Übertragungsgeschwindigkeit bei chemischen Synapsen bis zu mehreren Millisekunden betragen kann, erfolgt die Übertragung bei elektrischen Synapsen nahezu augenblicklich.

Während elektrische Synapsen den Vorteil der Geschwindigkeit haben, nimmt die Stärke eines Signals ab, wenn es von einer Zelle zur nächsten wandert. Wegen dieses Verlusts an Signalstärke erfordert es ein sehr großes präsynaptisches Neuron, um viel kleinere postsynaptische Neuronen zu beeinflussen.

Chemische Synapsen sind zwar langsamer, können aber eine Nachricht ohne Verlust der Signalstärke übertragen. Sehr kleine präsynaptische Neuronen können auch sehr große postsynaptische Zellen beeinflussen.

Wo chemische Synapsen erregend oder hemmend wirken können, sind elektrische Synapsen nur erregend.