시냅스

시냅스(Synapse) 또는 신경세포접합부(神經細胞接合部)란 한 뉴런에서 다른 뉴런으로 신호를 전달하는 연결 지점이다.

 

시냅스(synapse)라는 단어는 찰스 스콧 셰링턴이 만든 합성어 "synaptein"에서 유래한다. "synaptein"는 그리스어 "syn-"(함께)과 "haptein"(결합하다)의 합성어이다.

시냅스는 뉴런이 작동하는데 있어 중요한 역할을 한다. 뉴런이 신호를 각각의 표적 세포로 전달하는 역할을 한다면, 시냅스는 뉴런이 그러한 역할을 할 수 있도록 하는 도구이다. 시냅스전 (presynaptic) 세포막과 시냅스후 (postsynaptic) 세포막은 가까이에 존재하는데, 시냅스에서 두 세포막을 연결하여 신호를 전달하는 분자적 집합체가 작용한다. 일반적으로 시냅스에서는 시냅스전 축삭 부분과 시냅스후 가지돌기가 만난다.

 

신호 전달

시냅스는 신호를 전달하는 방법에 따라 두 가지 유형으로 나뉩니다. 그것은 보통 화학 신호를 전달합니다.

화학 시냅스 - 시냅스 전 신경세포는 신경전달물질이 시냅스 후 세포막의 수용체에 결합하는 방식으로 신호를 전달하는 신경전달물질이라는 일종의 화학물질을 분비합니다.
전기 시냅스 - 사전-시냅틱 및 사후-시냅틱 세포막은 전류가 통과하는 채널에 의해 연결되므로 사전-시냅틱 뉴런의 전기 신호가 사후-시냅틱 뉴런으로 직접 전송됩니다.
시냅스는 신경전달의 효율성을 극대화하기 위해 끊임없이 소멸, 생성, 대형화 또는 축소 등의 변화를 겪으며, 또한 시냅스의 양은 신경세포의 효율성과도 깊은 관련이 있는 것으로 알려져 있습니다.

 

신경전달물질
시냅스의 화학적 전달에 관여하는 신경전달물질은 일반적으로 분자 크기가 클 때 뉴런의 세포체에서 합성되며, 축삭 말단에서 더 작은 아세틸콜린도 합성됩니다.

 

전기시냅스

 

전기적 시냅스는 시냅스 전 세포와 시냅스 후 세포 사이의 갭 연결로 이루어진 기계적 전기적 연결입니다. 갭 연결이기 때문에 두 세포는 약 3.5 nm 간격으로 [1]개로 화학적 시냅스의 두 세포 사이의 거리인 20~40 nm보다 짧습니다. [2] 한 개체에는 전기적 시냅스와 화학적 시냅스가 공존합니다. 전기적 시냅스는 화학적 시냅스보다 자극을 더 빨리 전달하지만 화학적 시냅스와 달리 신호를 증폭시키지 않습니다. 전기적 시냅스는 신경계에 자주 나타나는데, 이는 방어 반사와 같은 빠른 반응을 요구합니다. 전기적 시냅스의 가장 중요한 특징은 대부분 양방향이라는 것입니다. [3] 그러나 일부 클리어런스 연결은 단방향 전송만 허용합니다.

구조.
각 갭 접합(본딩 접합으로도 알려져 있음)은 두 세포의 막에 걸쳐 많은 갭 접합 채널을 가지고 있습니다 [4]. 채널의 구멍 크기가 1.2~2.0nm[2]이기 때문에 갭 접합의 구멍은 이온이나 신호 분자와 같은 중간 크기의 분자도 한 세포에서 다른 세포로 통과할 수 있을 정도로 충분히 큽니다 [1]. 즉, 두 세포의 세포질을 연결합니다. 따라서 한 세포의 전위가 변하면 이온이 한 세포에서 다른 세포로 이동하여 시냅스 후 세포를 탈분극시킵니다. 척추동물에서 갭 접합은 connecton이라고 불리는 두 개의 반채널로 구성되어 있으며, 시냅스에 각 세포에 하나씩 있습니다 [1]. connexon은 7.5nm 길이의 6개의 막을 네 번 통과하는 connexin이라고 불리는 단백질 단위로 구성되어 있으며, 각 단위는 거의 같거나 약간씩 다릅니다 [5].

공명과 발화
Sean Oé Nuallain and Tom Doris (2004)는 통합 및 공진 음성 뉴런에 대한 자세한 설명이 뉴런이 많은 신호 처리 기능을 수행하는 방법을 설명한다고 말했습니다 [6]. 또한 공진 및 발화 뉴런과 함께 새로운 전기화학적 이야기가 펼쳐질 것이라고 설명했습니다

 

영향
전기 시냅스의 단순성은 빠르지만 화학 시냅스에 비해 더 간단한 효과가 있습니다.

화학적 매개체를 인식하는 수용체가 없으면 전기적 시냅스의 신호전달은 대부분 신경세포 사이의 연결인 화학적 시냅스에서 일어나는 것보다 훨씬 빠릅니다. 전기적 시냅스에서 전송속도는 일반적으로 2 m/s 인 반면, 화학적 시냅스에서 전송속도는 0.2 m/s 입니다. 그러나 화학적 시냅스와 전기적 시냅스 사이의 속도 차이는 포유류의 냉혈동물처럼 뚜렷하지 않습니다 [5].

반응은 항상 원래와 같은 반응을 합니다. 예를 들어, 시냅틱 뉴런의 세포막에서 탈편광은 항상 시냅틱 뉴런의 세포막에서 탈편광되며, 초편광의 경우에도 마찬가지입니다.

전기 시냅스는 신호를 결합할 수 없습니다. 즉, 유도된 반응은 항상 원래 반응보다 작습니다. 또한 반응은 세포의 상대적인 크기에 영향을 받습니다. 작은 사전 시냅스 뉴런은 큰 사후 시냅스 뉴런에 큰 영향을 미칠 수 없습니다. 반면, 상대적인 뉴런의 크기는 화학적 시냅스에서 매우 중요하지 않습니다.

전기 시냅스의 특성을 오랫동안 바꿀 수 있는 메커니즘은 많지 않습니다.

전기 시냅스의 상대적인 속도는 많은 뉴런들이 동시에 작용전위를 점화할 수 있도록 합니다 ([1]. 전달 속도로 인해 전기 시냅스는 탈출 메커니즘 또는 빠른 반응을 필요로 하는 다른 프로세스에서 발견될 수 있습니다. 예를 들어, 전기 시냅스는 미성년자가 위험에 처했을 때 적 시야를 흐리게 하기 위해 많은 양의 잉크를 빠르게 분사하는 것과 같은 반응에 사용됩니다 [1].

일반적으로 이온은 이 시냅스 [2]에서 양방향으로 움직일 수 있습니다. 그러나 때때로 일부 시냅스는 탈분극 동안 열리고 양방향 중 하나의 흐름을 차단하는 전위-감응 채널 [2]를 가지고 있습니다. 칼슘 이온 또는 수소 이온의 농도가 증가하면 일부 채널도 닫히므로 한 뉴런의 손상이 다른 뉴런으로 전달되는 것을 방지합니다 [1].

일부 전기 시냅스가 플라스틱이라는 증거도 있습니다. 즉, 전기적 연결은 활동의 결과로 더 강해지거나 약해질 수 있습니다.

전기 시냅스는 망막 또는 척추동물의 대뇌 피질에 많이 있습니다.

역사
세포가 그물로 직접 연결되어 있다는 모델은 20세기 초 신경계 구조에 대한 초기 가설 중 하나였습니다. 이 그물 가설은 뉴런의 각 세포가 화학적으로 시냅스를 통해 신호를 전달한다는 뉴런 믿음과 상반되는 것으로 생각되는데, 현재 널리 받아들여지고 있습니다. 1906년 노벨 생리의학상에서 두 명의 과학자에게 상이 돌아갈 때 두 모델은 극명한 대조를 이룹니다. 카밀로 골기는 그물 가설을 주장했고, 산티아고 라몬 이 카잘은 현대 신경과학의 아버지로 불리며 뉴런증의 대가였습니다. 골기는 신경 네트워크 모델에 대한 증거를 설명하는 노벨상 강연을 했습니다. 그리고 카할은 강연에서 골기의 결과를 반박하며 시상대를 지켜봤습니다. 하지만 화학적 시냅스와 전기적 시냅스가 동시에 존재한다는 현대적 이해는 두 모델 모두 생리적으로 중요하다는 것을 나타냅니다. 노벨 위원회의 공동 수상자는 탁월한 선견지명을 가졌다고 할 수 있습니다. 20세기 첫 10년 동안 뉴런 간의 정보 전달이 화학적인지 전기적인지에 대한 엄청난 논쟁이 있었고, 오토 뢰위는 화학적 시냅스만이 유일한 답이라고 생각하며 뉴런과 심장 간의 화학적 신호 전달을 증명했습니다. 따라서 전기적 신호 전달의 발견은 큰 충격이었습니다. 전기적 시냅스는 1950년대 후반 가재 탈출과 관련된 거대한 뉴런에서 처음 입증되었습니다. 이후 척추동물에서 발견되었습니다