Neuronenkonnektivität – wie sind sie physisch verbunden?

Neuronen sind , wie Sie sagen, in einer extrazellulären Matrix aufgehängt . Gehirngewebe sind etwas spezifischer. Hier zitiere ich einige Zusammenfassungen aus der Literatur, um Ihre grundlegende Frage zu beantworten und Ihnen eine Perspektive zu geben. In Fettdruck hebe ich wichtige Aussagen hervor, die die ECM des Gehirns von der ECM unterscheiden, die anderswo im Körper zu finden ist.

Barros, Franco & Müller, 2011 : Eine erstaunliche Anzahl extrazellulärer Matrix-Glykoproteine ​​wird in dynamischen Mustern im sich entwickelnden und erwachsenen Nervensystem exprimiert. Neurale Stammzellen, Neuronen und Glia exprimieren Rezeptoren, die Wechselwirkungen mit spezifischen extrazellulären Matrixmolekülen vermitteln. Funktionelle Studien in vitround genetische Studien an Mäusen haben den Beweis erbracht, dass die extrazelluläre Matrix praktisch alle Aspekte der Entwicklung und Funktion des Nervensystems beeinflusst. Hier werden wir aktuelle Erkenntnisse zusammenfassen, die Aufschluss über die spezifischen Funktionen definierter extrazellulärer Matrixmoleküle bei so unterschiedlichen Prozessen wie der Differenzierung neuraler Stammzellen, der neuronalen Migration, der Bildung axonaler Bahnen sowie der Reifung und Funktion von Synapsen in der Peripherie und im Zentrum gegeben haben nervöses System.

Ruoslahti, 1996 : Die extrazelluläre Matrix des erwachsenen Gehirngewebes hat eine einzigartige Zusammensetzung. Das auffallende Merkmal dieser Matrix ist die Hervorhebung von Lektika, Proteoglykanen, die eine Lektindomäne und eine Hyaluronsäure-bindende Domäne enthalten. Hyaluronsäure und adhäsive/antiadhäsive Proteine ​​der Tenascin-Familie sind ebenfalls reichlich vorhanden. Matrixproteine, die in anderen Geweben üblich sind, fehlen im erwachsenen Gehirn fast vollständig. Die extrazelluläre Matrix des Gehirns scheint trophische Wirkungen auf neuronale Zellen zu haben und das Neuritenwachstum zu beeinflussen. Die einzigartige Zusammensetzung dieser Matrix kann für die Resistenz des Hirngewebes gegenüber der Invasion durch Tumore nicht-neuronalen Ursprungs verantwortlich sein.

Dityatev et al. 2010 : Die extrazelluläre Matrix (ECM) des zentralen Nervensystems ist als Migrations- und Diffusionsbarriere bekannt, die das Einfangen und Präsentieren von Wachstumsfaktoren an ihren Rezeptoren an der Zelloberfläche ermöglicht.Jüngste Daten unterstreichen die Bedeutung von ECM-Molekülen als synaptische und perisynaptische Gerüste, die die Clusterbildung von Neurotransmitterrezeptoren im postsynaptischen Kompartiment lenken und Barrieren darstellen, um die laterale Diffusion von Membranproteinen weg von Synapsen zu reduzieren. Die ECM trägt auch zur Migration und Differenzierung von Stammzellen in der neurogenen Nische bei und organisiert die polarisierte Lokalisierung von Ionenkanälen und Transportern an Kontakten zwischen Astrozytenfortsätzen und Blutgefäßen. Somit trägt die ECM zur funktionellen Kompartimentierung im Gehirn bei.

Es ist wahr, dass Neuronen im Gehirn innerhalb einer extrazellulären Matrix wirklich spärlich sind. Aber ich möchte sagen, dass es mehrere Arten von Synapsen gibt.

Die erste, auf die Sie sich bezogen haben, ist die chemische Synapse , die den synaptischen Knopf des ersten Neurons mit der postsynaptischen Membran des zweiten Neurons verbindet. In diesem Fall denkt man also nicht, dass es einen direkten Kontakt zwischen prä- und postsynaptischen Membranen gibt, sondern das elektrische Signal wird umgewandelt und als Neurotransmitter durch den synaptischen Spalt übertragen. Zu beachten ist, dass sowohl Axone als auch der synaptische Spalt von anderen Zelltypen "bedeckt" werden, einem bestimmten Typ von Gliazellen, der Schwann-Zelle, die die salzige Natur des elektrischen Signals über das Axon verursacht und auf der Ebene der Synapse der Reihe nach wirkt um die freigesetzten Neurotransmitter wieder aufzunehmen.

Der zweite Typ ist die elektrische Synapse . In diesem sind post- und präsynaptische Kompartimente von Neuronen physikalisch durch Gap Junction verbunden: Diese werden strukturell durch zwei Hemikanäle, sogenannte Connexons, hergestellt und sorgen dafür, dass das Zytoplasma kommuniziert und somit die elektrischen Signale dank dieser Verbindungen weiter diffundieren. In diesem Fall nähert sich die Verbindung zwischen solchen Zellen innerhalb von etwa 3,8 nm voneinander und schafft eine mechanische und elektrische Kontinuität ( Sheriar G. Hormuzdia et al., 2004 )

Wenn Sie also sagen "Neuronen sind nur durch Synapsen verbunden und es gibt keine physische Verbindung", ist das ziemlich simpel. In Wirklichkeit sind auch die chemischen Synapsen mechanisch durch eine große Anzahl von Zelladhäsionsmolekülen "verbunden", die dazu dienen, die Verbindung zwischen Neuronen herzustellen und zu modulieren. Dazu gehören beispielsweise Neurexine und Neuroligine oder Ig-Domänenproteine ​​usw. (Missler M, et al. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2012). In der Tat sind die entscheidenden Unterschiede zwischen elektrischen und chemischen s. ist die Art und Weise, wie neuronale Zellen kommunizieren. Bei letzterem ist der Abstand zwischen prä- und postsynaptischer Membran größer als der elektrische.