神経シナプス：構造、タイプ、およびそれがどのように機能するか - ジオグラフィア - 2025

ニューロンのシナプスは、送信情報のために2個のニューロンの端末ボタンの組合から成ります。これに関連して、ニューロンはメッセージを送信しますが、他の一部はメッセージを受信します。

したがって、いくつかの例外があることは事実ですが、通信は通常、一方向で発生します。ニューロンまたは細胞の末端ボタンから他の細胞の膜へ。1つのニューロンが数百のニューロンから情報を受け取ることができます。

ニューロンの一部。出典：Julia Anavel Painted Cordova / CC BY-SA（https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0）

各単一ニューロンは他の神経細胞の末端ボタンから情報を受け取り、後者の末端ボタンは他の神経細胞とシナプスを作ります。

主なコンセプト

端末ボタンは、軸索の終わりにある小さな肥厚として定義され、シナプスに情報を送信します。一方、軸索は、ニューロンの核からその端子ボタンにメッセージを運ぶ一種の細長い「ワイヤー」です。

神経細胞の終末ボタンは、体細胞または樹状突起の膜とシナプスすることができます。

ニューロンのスキーム

体細胞または細胞体にはニューロンの核が含まれています。細胞の維持を可能にするメカニズムがあります。代わりに、樹状突起は、体細胞から始まるニューロンのツリー状の枝です。

活動電位がニューロンの軸索を通過すると、端子ボタンが化学物質を放出します。これらの物質は、それらが接続するニューロンに興奮性または抑制性の影響を与える可能性があります。プロセス全体の終わりに、これらのシナプスの影響が私たちの行動を引き起こします。

活動電位は、ニューロン内の通信プロセスの産物です。その中には、軸索膜に一連の変化があり、化学物質または神経伝達物質の放出を引き起こします。

ニューロンは、互いに情報を送信する方法として、シナプスで神経伝達物質を交換します。

神経シナプスの構造

ニューロンのシナプス伝達プロセス

ニューロンはシナプスを介して通信し、メッセージは神経伝達物質を放出することによって送信されます。これらの化学物質は、シナプスを確立する端子ボタンと膜の間の液体空間に拡散します。

シナプス前ネルオン

端末ボタンを介して神経伝達物質を放出するニューロンは、シナプス前ニューロンと呼ばれます。一方、情報を受け取るのはシナプス後ニューロンです。

シナプス前ニューロン（上）とシナプス後ニューロン（下）。シナプス前空間は2つの間にあります

後者が神経伝達物質を捕捉すると、いわゆるシナプス電位が生成されます。つまり、それらはシナプス後ニューロンの膜電位の変化です。

伝達するために、細胞は特殊な受容体によって検出される化学物質（神経伝達物質）を分泌する必要があります。これらの受容体は、特殊なタンパク質分子で構成されています。

これらの現象は、物質を放出するニューロンとそれを捕捉する受容体の間の距離によって単純に区別されます。

シナプス後ニューロン

したがって、神経伝達物質はシナプス前ニューロンのターミナルボタンによって解放され、シナプス後ニューロンの膜にある受容体を介して検出されます。この伝達が発生するには、両方のニューロンが近接して配置されている必要があります。

シナプス空間

しかし、考えられることとは逆に、化学シナプスを作るニューロンは物理的に結合しません。実際、それらの間には、シナプス空間またはシナプス裂と呼ばれる空間があります。

この空間はシナプスによって異なるようですが、一般的には幅が約20ナノメートルです。シナプス間隙にはフィラメントのネットワークがあり、シナプス前ニューロンとシナプス後ニューロンを整列させています。

活動電位

A.理想的な活動電位の概略図。B.活動電位の実際の記録。出典：en：Memenen / CC BY-SA（http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/）

2つのニューロンまたはニューロンのシナプス間で情報の交換を行うには、最初に活動電位を発生させる必要があります。

この現象は、信号を送るニューロンで発生します。この細胞の膜は電荷を帯びています。実際には、私たちの体のすべての細胞の膜は帯電していますが、軸索だけが活動電位を引き起こすことができます。

ニューロン内部と外部の電位差を膜電位と呼びます。

ニューロンの内側と外側の間のこれらの電気的変化は、ナトリウムやカリウムなどの既存のイオン濃度によって媒介されます。

膜電位が非常に急速に逆転すると、活動電位が発生します。それは、軸索がニューロンの体細胞または核から端子ボタンに伝導する短い電気インパルスで構成されています。

活動電位が発生するためには、膜電位が特定の励起閾値を超えている必要があることを追加する必要があります。この電気インパルスは、ターミナルボタンから放出される化学信号に変換されます。

シナプスはどのように機能しますか？

多極ニューロン。ソース：ブルースブラウス

ニューロンには、シナプス小胞と呼ばれる嚢が含まれています。すべての端子ボタンには、内部に神経伝達物質分子を運ぶ小さな小胞があります。

小胞は、ゴルジ装置と呼ばれる相馬にある機構で生産されます。その後、端末ボタンの近くに輸送されます。ただし、「リサイクルされた」素材を使用して端子ボタンで製造することもできます。

活動電位が軸索に沿って送信されると、シナプス前細胞の脱分極（興奮）が発生します。結果として、ニューロンのカルシウムチャネルが開かれ、カルシウムイオンが入ることができます。

活動電位の到着後、シナプス前ニューロンは脱分極し、カルシウムチャネルが開き、イオンに入ります

これらのイオンは、端末ボタンにあるシナプス小胞の膜上の分子に結合します。前記膜は壊れ、端子ボタンの膜と合流する。これにより、神経伝達物質がシナプス空間に放出されます。

細胞の細胞質は膜の残りの部分を捕捉し、それらを貯水槽に運びます。そこでそれらはリサイクルされ、それらと一緒に新しいシナプス小胞を作り出します。

シナプス前ニューロンからの神経伝達物質の放出とシナプス後ニューロンの受容体への結合

シナプス後ニューロンには、シナプス空間にある物質を捕捉する受容体があります。これらはシナプス後受容体として知られており、活性化されるとイオンチャネルを開きます。

化学シナプスのイラスト。十分なナトリウムチャネルが開かれると、シナプス後細胞が脱分極し、活動電位がニューロンを介して継続します。

これらのチャネルが開くと、特定の物質がニューロンに入り、シナプス後電位を引き起こします。これは、開かれたイオンチャネルのタイプに応じて、細胞に興奮性または抑制性の影響を与える可能性があります。

通常、興奮性シナプス後電位は、ナトリウムが神経細胞に浸透すると発生します。一方、抑制剤はカリウムの排出または塩素の流入によって生成されます。

カルシウムがニューロンに入ると、興奮性シナプス後電位が発生しますが、この細胞で生理学的変化を引き起こす特殊な酵素も活性化します。たとえば、それはシナプス小胞の変位と神経伝達物質の放出を引き起こします。

また、学習後のニューロンの構造変化を促進します。

シナプスの完成

シナプス後電位は通常非常に短く、特別なメカニズムによって終結します。

それらの1つは、アセチルコリンエステラーゼと呼ばれる酵素によるアセチルコリンの不活性化です。神経伝達物質分子は、シナプス前膜にあるトランスポーターによる再取り込みまたは再吸収によってシナプス空間から削除されます。

したがって、シナプス前ニューロンとシナプス後ニューロンの両方には、周囲の化学物質の存在を捕捉する受容体があります。

ニューロンが放出または合成する神経伝達物質の量を制御する自己受容体と呼ばれるシナプス前受容体があります。

シナプスの種類

電気シナプス

電気シナプスのイラスト。活動電位は高く評価されています

それらの中で電気的神経伝達が起こります。2つのニューロンは、「ギャップ結合」またはギャップ結合として知られるタンパク質構造を介して物理的に接続されています。

これらの構造により、1つのニューロンの電気的特性の変化が他のニューロンに直接影響し、その逆も可能です。このようにして、2つのニューロンは1つのニューロンのように動作します。

化学シナプス

化学シナプスのスキーム。出典：Thomas Splettstoesser（www.scistyle.com）

化学神経伝達は化学シナプスで発生します。シナプス前ニューロンとシナプス後ニューロンは、シナプス空間によって分離されています。シナプス前ニューロンの活動電位は、神経伝達物質の放出を引き起こします。

これらはシナプス間隙に達し、シナプス後ニューロンに影響を与えることができます。

興奮性シナプス

興奮性ニューロンシナプスの例は、私たちが燃え尽きるときの離脱反射です。感覚ニューロンは、その樹状突起を刺激するため、熱い物体を検出します。

このニューロンは、その軸索を介して脊髄にある端末ボタンにメッセージを送信します。感覚ニューロンの端子ボタンは、神経伝達物質として知られている化学物質を放出し、それがシナプスを作動させるニューロンを興奮させます。具体的には、介在ニューロン（感覚ニューロンと運動ニューロンの間を仲介するニューロン）へ。

これにより、介在ニューロンはその軸索に沿って情報を送信します。次に、介在ニューロンの端子ボタンは、運動ニューロンを興奮させる神経伝達物質を分泌します。

このタイプのニューロンは、軸索に沿ってメッセージを送信します。軸索は、神経に付着してターゲットの筋肉に到達します。神経伝達物質が運動ニューロンの末端ボタンから解放されると、筋肉細胞が収縮して熱い物体から離れます。

抑制性シナプス

このタイプのシナプスは、やや複雑です。次の例で示します。非常に高温のトレイをオーブンから取り出したとします。やけどをしないようにミトンを着用しますが、やや薄手で熱が乗り越えます。トレイを床に落とす代わりに、表面に置くまで少し熱に耐えようとします。

痛みを伴う刺激に対する私たちの体の引きこもり反応は、物体を手放すことになったでしょう。それでも、私たちはこの衝動を制御しました。この現象はどのようにして発生しますか？

トレイからの熱が感知され、運動ニューロンの興奮性シナプスの活動が増加します（前のセクションで説明したとおり）。ただし、この興奮は、別の構造、つまり脳からくる抑制によって打ち消されます。

トレイを落とすと大災害になる可能性があるという情報を送信します。したがって、撤退反射を防ぐメッセージが脊髄に送信されます。

これを行うには、脳のニューロンからの軸索が脊髄に到達し、そこでその末端ボタンが抑制性介在ニューロンとシナプスを形成します。それは、運動ニューロンの活動を低下させる抑制性神経伝達物質を分泌し、離脱反射をブロックします。

重要なのは、これらは単なる例です。プロセスは非常に複雑で（特に抑制プロセス）、何千ものニューロンが関与しています。

発生場所に応じたシナプスクラス

-Axodendritic synapses：このタイプでは、端末ボタンは樹状突起の表面に接続します。または、一部の種類のニューロンの樹状突起にある小さな突起である樹状突起棘を使用します。

-軸索シナプス：これらの中で、終末ボタンはニューロンの体細胞または核とシナプスします。

-軸索軸索シナプス：シナプス前細胞の末端ボタンは、シナプス後細胞の軸索に接続します。これらのタイプのシナプスは、他の2つのシナプスとは機能が異なります。その機能は、端末ボタンによって解放されている神経伝達物質の量を減少または増加させることです。したがって、それはシナプス前ニューロンの活動を促進または阻害します。

樹状突起シナプスも発見されていますが、神経伝達におけるそれらの正確な役割は現在知られていません。

神経シナプスで放出される物質

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