Hur färdas en nervsignal över synapsen?

Synapsens roll i nervsystemets kommunikation

I synapsen – övergången mellan två nervceller – finns ett smalt mellanrum som kallas för det synaptiska gapet eller synapsklyftan. Eftersom nervceller inte är fysiskt sammanfogade behöver signalerna hjälp att ta sig över detta mellanrum. Det sker med hjälp av neurotransmittorer, kemiska budbärare som överför information från en nervcell till nästa.

Här följer en stegvis genomgång av hur en signal färdas över det synaptiska gapet:

1. Aktionspotentialen anländer

När en aktionspotential når den presynaptiska nervcellen (den cell som skickar signalen) depolariseras cellmembranet, vilket startar hela överföringsprocessen.

2. Kalciumjoner strömmar in

Depolariseringen öppnar spänningsstyrda kalciumkanaler i det presynaptiska membranet. Genom dessa kanaler flödar kalciumjoner in i nervcellen – en avgörande händelse för signalöverföringen.

3. Neurotransmittorer frisätts

Inflödet av kalciumjoner utlöser frisättning av neurotransmittorer från specialiserade strukturer som kallas synaptiska vesiklar. Dessa vesiklar smälter samman med det presynaptiska membranet och tömmer sitt innehåll av neurotransmittorer ut i det synaptiska gapet.

4. Neurotransmittorerna binder till receptorer

De frisläppta neurotransmittorerna diffunderar över gapet och binder till specifika receptorer på den postsynaptiska nervcellen (den cell som tar emot signalen).

5. Den postsynaptiska reaktionen

Effekten av bindningen beror på vilken typ av neurotransmittor och receptor som är inblandad. Vanligtvis resulterar det antingen i en exciterande postsynaptisk potential (EPSP) eller en inhibitorisk postsynaptisk potential (IPSP).

• Exciterande postsynaptisk potential (EPSP): Om bindningen leder till att jonkanaler öppnas så att positivt laddade joner (som natrium) kan strömma in i cellen uppstår en EPSP. Detta depolariserar det postsynaptiska membranet, vilket gör det mer sannolikt att cellen når tröskelpotentialen och genererar en ny aktionspotential.
• Inhibitorisk postsynaptisk potential (IPSP): Om bindningen istället öppnar kanaler för negativt laddade joner (som klorid) in i cellen, eller för positivt laddade joner (som kalium) ut ur cellen, uppstår en IPSP. Detta hyperpolariserar membranet, vilket gör det mindre sannolikt att en aktionspotential bildas.

6. Ny aktionspotential bildas – eller hämmas

Den sammantagna effekten av EPSP:er och IPSP:er avgör om den postsynaptiska nervcellen når tröskelpotentialen. Överväger de exciterande signalerna (EPSP:erna) de hämmande (IPSP:erna) kommer cellen att depolarisera och generera en ny aktionspotential, som då fortplantar signalen vidare till nästa cell. Dominerar däremot de hämmande signalerna förblir cellen under tröskelvärdet, och ingen ny aktionspotential bildas.

Sammanfattning

Denna process – där neurotransmittorer frisätts, binder till receptorer och utlöser en respons i den mottagande cellen – gör det möjligt för signaler att passera det synaptiska gapet. På så sätt kan nervceller kommunicera med varandra, vilket utgör grunden för all informationsbearbetning i nervsystemet.