神經科學/細胞神經生物學/突觸
突觸是指通常存在於神經元、免疫細胞和上皮細胞之間的細胞間相互作用。為了正常運作,一些突觸需要粘附蛋白,例如神經遞質受體。突觸有兩種型別,區別在於訊號如何從一個細胞傳遞到下一個細胞。在電突觸中,一個細胞的胞質溶膠與下一個細胞之間存在連線,而在化學突觸中,動作電位被轉換成化學訊號,然後在突觸後細胞中被轉換成電訊號。
當兩個細胞相遇並在其膜之間形成間隙連線時,就會形成電突觸。間隙連線由稱為連線蛋白的蛋白質亞基形成,六個連線蛋白亞基將形成一個稱為連線子的跨膜蛋白。當兩個連線子連線時,一個來自兩個細胞中的每一個的膜,就會形成一個間隙連線,並且胞質溶膠連線在一起。一個電突觸包含許多這樣的間隙連線。由於這些間隙連線連線了兩個細胞的胞質溶膠,因此細胞之間存在電連續性,這有助於雙向瞬時通訊(儘管有時一個方向更受青睞)。胞質溶膠的連線使突觸萬無一失,並且還使透過電突觸相互傳遞訊號的多個神經元能夠同步快速活動。此外,共享胞質溶膠的細胞(例如,透過兩個電突觸連線的細胞)也可以共享化學訊號,因此一個細胞接收到的細胞生長訊號可能在鄰近細胞中被發現。電突觸在無脊椎動物神經系統中所佔比例最高。它們也遍佈哺乳動物中樞神經系統,但與化學突觸相比,比例較低。
與電突觸的快速電胞質傳遞相反,化學突觸明顯地將兩個細胞的胞質溶膠隔開。到達軸突末梢的動作電位會導致化學訊號的釋放,然後這些化學訊號會導致突觸後膜上的膜電位發生變化。
在軸突末梢,神經遞質首先儲存在一個稱為內體的巨大“池”中。當對神經遞質的需求增加時,內體的膜會出芽形成含有神經遞質量(此數量變化不大)的囊泡。然後,這些囊泡將在突觸中移動到更靠近活性區的區域,即釋放神經遞質的區域,等待使用。一旦一個囊泡被使用,它將被送回內體的膜並再次使用。
突觸前膜上有許多與之結合的囊泡,其中含有準備釋放的神經遞質。當動作電位到達突觸前膜時,電壓門控鈣離子通道開啟,允許鈣離子流入。鈣離子將與囊泡膜上的蛋白質結合,並導致其緊密移動並與突觸前膜融合。隨著這種持續發生,囊泡將開啟,將其內容物釋放到突觸間隙中。當此過程完成後,突觸前膜中囊泡周圍的蛋白質將導致膜在細胞內部出芽,本質上重新形成囊泡並使其返回內體。
在突觸前膜和突觸後膜之間,有一個 20-50 奈米寬的空間,充滿了流體和結構蛋白,它們將兩個突觸膜連線在一起。這是突觸間隙,神經遞質在釋放後透過它擴散以與突觸後膜上的受體結合。
這指的是接收來自突觸前膜的化學訊號的區域。因此,軸突被發現與樹突突觸(即粘附並傳遞訊號),但也與細胞體或其他軸突末梢上的膜突觸。突觸後膜將具有受體,神經遞質可以與之結合。根據受體的型別,一個通道將被快速開啟,或者將生成進一步的化學資訊,在更長的時間內影響突觸。
神經元專門利用突觸進行細胞間相互作用。每當刺激觸發動作電位時,神經元就會透過其突觸將訊號傳遞到下一個神經元。首先,動作電位到達突觸前膜(軸突末梢),其中包含許多包裝在突觸囊泡中的神經遞質。動作電位會觸發神經遞質釋放到突觸中,因為突觸囊泡擴散到細胞膜中。釋放到突觸中的神經遞質會到達位於突觸後膜(樹突末梢)上的神經遞質受體。這會觸發突觸後膜上的動作電位,該動作電位將被傳遞到下一個神經元,依此類推。以下圖表顯示了神經元突觸的整體影像。
