المشبك العصبي

📅 آخر تحديث: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 5 صور
الموسوعة الحرة

رسم تخطيطي لوصلة تشابكية كيميائية

في الجهاز العصبي ، تُعدّ المشابك العصبية [ 1 ] بنيةً تسمح للعصبون بتبادل الإشارات (استقبالها أو إرسالها) مع خلية أخرى مجاورة له. تُصنّف المشابك العصبية إلى كيميائية وكهربائية ، وذلك بحسب آلية نقل الإشارات بين العصبونات. في حالة المشابك الكهربائية ، ترتبط العصبونات ببعضها البعض ثنائياً عبر وصلات فجوية ، ولها بيئة سيتوبلازمية متصلة. [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] من المعروف أن هذا النوع من المشابك يُنتج نشاطاً شبكياً متزامناً في الدماغ، [ 5 ] ولكنه قد يُؤدي أيضاً إلى ديناميكيات شبكية معقدة وفوضوية. [ 6 ] [ 7 ] لذلك، لا يُمكن دائماً تحديد اتجاه الإشارة عبر المشابك الكهربائية. [ 8 ]

تُعدّ المشابك العصبية ضرورية لنقل النبضات العصبية من عصبون إلى آخر، [ 9 ] إذ تلعب دورًا محوريًا في تمكين التواصل السريع والمباشر من خلال إنشاء الدوائر العصبية. إضافةً إلى ذلك، يعمل المشبك العصبي كنقطة وصل يتم فيها نقل المعلومات ومعالجتها، مما يجعله وسيلة حيوية للتواصل بين العصبونات. [ 10 ]

في المشبك العصبي، يقترب الغشاء البلازمي للعصبون الناقل للإشارة ( العصبون قبل المشبكي ) من غشاء الخلية المستهدفة ( العصبون بعد المشبكي ). يحتوي كل من الموقعين قبل المشبكي وبعد المشبكي على شبكات واسعة من الآليات الجزيئية التي تربط الغشائين معًا وتُنفذ عملية الإشارة. في العديد من المشابك العصبية، يقع الجزء قبل المشبكي على نهايات المحاور العصبية ، بينما يقع الجزء بعد المشبكي على التغصنات أو جسم الخلية . كما تتبادل الخلايا النجمية المعلومات مع العصبونات، مستجيبةً للنشاط المشبكي، وبالتالي تُنظم النقل العصبي . [ 9 ] تُثبَّت المشابك العصبية (على الأقل المشابك الكيميائية) في موضعها بواسطة جزيئات الالتصاق المشبكي (SAMs).تنشأ هذه الخلايا العصبية من كلٍّ من العصبون قبل المشبكي وبعده، وتلتصق ببعضها عند نقاط التداخل؛ وقد تُسهم أيضًا في تكوين المشابك العصبية ووظائفها. [ 11 ] علاوة على ذلك، تُنسق هذه الخلايا تكوين المشابك العصبية، حيث تعمل أنواعها المختلفة معًا لتحقيق الخصوصية الملحوظة لهذه المشابك. [ 10 ] [ 12 ] في جوهرها، تعمل هذه الخلايا في كلٍّ من المشابك العصبية المُثيرة والمُثبطة ، ومن المُرجح أنها تُؤدي دور الوسيط في نقل الإشارات. [ 10 ]

تعريف

وفقًا للتعريف الكلاسيكي:

المشبك العصبي هو موقع نقل النبضات العصبية الكهربائية بين خليتين عصبيتين (عصبونات) أو بين عصبون وخلية غدية أو عضلية (مؤثر).

يشير هذا إلى أن مصدر الإشارة (الخلية قبل المشبكية ) هو دائمًا عصبون، بينما قد يكون الهدف (الخلية بعد المشبكية ) عصبونًا أو خلية غير عصبية. مع ذلك، توجد مشابك يكون فيها مصدر الإشارة خلية غير عصبية في العديد من الأنظمة الحسية ، مثل الأنظمة السمعية والدهليزية واللمسية ، حيث تنقل خلايا مستقبلة ظهارية متخصصة الإشارات إلى العصبونات. [ 13 ]

تاريخ

اقترح سانتياغو رامون إي كاخال أن الخلايا العصبية ليست متصلة في جميع أنحاء الجسم، ومع ذلك فهي تتواصل فيما بينها، وهي فكرة تُعرف باسم نظرية الخلية العصبية . [ 14 ] وقد استخدم مصطلح "المشبك العصبي" لأول مرة عام 1897 من قِبل عالم وظائف الأعصاب الإنجليزي تشارلز شيرينغتون في كتاب مايكل فوستر " مبادئ علم وظائف الأعضاء" . [ 1 ] وقد واجه شيرينغتون صعوبة في إيجاد مصطلح مناسب يُبرز الاتحاد بين عنصرين منفصلين ، واقترح مصطلح "المشبك العصبي" الباحث الكلاسيكي الإنجليزي آرثر وولغار فيرال ، وهو صديق لفوستر. [ 15 ] [ 16 ] الكلمة مشتقة من الكلمة اليونانية Synapsis ( σύναψις )، وتعني "اقتران"، والتي بدورها مشتقة من Synaptein ( συνάπτειν )، من Syn ( σύν ) "معًا" و haptein ( ἅπτειν ) "يربط". [ 15 ] [ 17 ]

مع ذلك، ورغم أن الفجوة المشبكية ظلت مفهومًا نظريًا، ووُصفت أحيانًا بأنها انقطاع بين نهايات المحاور العصبية المتجاورة والتغصنات أو أجسام الخلايا، فإن الطرق النسيجية باستخدام أفضل المجاهر الضوئية في ذلك الوقت لم تكن قادرة على تحديد المسافة بينها بصريًا، والتي يُعرف الآن أنها تبلغ حوالي 20  نانومترًا. وقد تبيّن أن المجهر الإلكتروني ، الذي لم يُصبح متاحًا إلا في خمسينيات القرن العشرين، ضروري لإظهار البنية الدقيقة للمشبك العصبي بأغشيته وعملياته المنفصلة والمتوازية قبل وبعد المشبك، والشق الفاصل بينهما. [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]

الأنواع

مثال على التشابك الكيميائي هو إطلاق النواقل العصبية مثل الأستيل كولين أو حمض الجلوتاميك

المشابك الكيميائية والكهربائية هما طريقتان لنقل الإشارات العصبية.

  • في المشبك الكيميائي ، يتحول النشاط الكهربائي في العصبون قبل المشبكي (عبر تنشيط قنوات الكالسيوم ذات البوابات الفولتية ) إلى إطلاق مادة كيميائية تُسمى الناقل العصبي، والتي ترتبط بمستقبلات موجودة في الغشاء البلازمي للخلية بعد المشبكية. قد يُحفز الناقل العصبي استجابة كهربائية أو مسارًا ثانويًا للرسائل، مما قد يُثير أو يُثبط العصبون بعد المشبكي. تُصنف المشابك الكيميائية وفقًا للناقل العصبي المُطلق إلى: غلوتاماتية (غالبًا ما تكون مُثيرة)، وغاباوية (غالبًا ما تكون مُثبطة)، وكولينية (مثل الوصلة العصبية العضلية في الفقاريات )، وأدرينالية (تُطلق النورأدرينالين ). نظرًا لتعقيد عملية نقل الإشارة عبر المستقبلات ، قد يكون للمشابك الكيميائية تأثيرات مُعقدة على الخلية بعد المشبكية.
  • في المشبك الكهربائي ، تتصل أغشية الخلايا قبل المشبكية وبعد المشبكية بقنوات خاصة تُسمى الوصلات الفجوية ، وهي قادرة على تمرير التيار الكهربائي، مما يُحدث تغيرات في الجهد الكهربائي في الخلية قبل المشبكية، والتي بدورها تُحدث تغيرات في الجهد الكهربائي في الخلية بعد المشبكية. [ 21 ] [ 22 ] في الواقع، تُسهّل الوصلات الفجوية التدفق المباشر للتيار الكهربائي دون الحاجة إلى النواقل العصبية، أو حتى جزيئات صغيرة مثل الكالسيوم. [ 23 ] وبالتالي، فإن الميزة الرئيسية للمشبك الكهربائي هي النقل السريع للإشارات من خلية إلى أخرى. [ 21 ]
  • المشابك الكيميائية الكهربائية المختلطة هي مواقع تشابكية تتميز بوجود وصلة فجوية وإطلاق ناقل عصبي. [ 24 ] [ 25 ] يسمح هذا المزيج للإشارة بأن تحتوي على مكون سريع (كهربائي) ومكون بطيء (كيميائي).

يبدو أن تكوين الدوائر العصبية في الجهاز العصبي يعتمد بشكل كبير على التفاعلات الحاسمة بين المشابك الكيميائية والكهربائية. وبالتالي، تتحكم هذه التفاعلات في توليد النقل المشبكي. [ 22 ] يختلف التواصل المشبكي عن الاقتران الإيفابتيكي ، حيث يحدث التواصل بين الخلايا العصبية عبر مجالات كهربائية غير مباشرة. المشبك الذاتي هو مشبك كيميائي أو كهربائي يتشكل عندما يتشابك محور خلية عصبية مع تفرعات شجيرية لنفس الخلية العصبية.

مثير ومثبط

  1. المشبك الاستثاري: يعزز احتمالية إزالة الاستقطاب في الخلايا العصبية بعد المشبكية وبدء جهد الفعل.
  2. المشبك المثبط: يقلل من احتمالية إزالة الاستقطاب في الخلايا العصبية بعد المشبكية وبدء جهد الفعل.

يؤدي تدفق أيونات الصوديوم (Na +) الناتج عن النواقل العصبية المُحفِّزة إلى فتح قنوات الكاتيونات، مما يُزيل استقطاب الغشاء بعد المشبكي باتجاه عتبة جهد الفعل. في المقابل، تُقلل النواقل العصبية المُثبِّطة من إزالة استقطاب الغشاء بعد المشبكي عن طريق فتح قنوات الكلوريد (Cl- ) أو البوتاسيوم ( K +) ، مما يُقلل من إطلاق جهد الفعل. وبحسب موقع إطلاقها، والمستقبلات التي ترتبط بها، والظروف الأيونية التي تواجهها، يُمكن أن تكون النواقل العصبية مُحفِّزة أو مُثبِّطة. على سبيل المثال، يُمكن للأستيل كولين أن يُحفِّز أو يُثبِّط اعتمادًا على نوع المستقبلات التي يرتبط بها. [ 26 ] فعلى سبيل المثال، يعمل الغلوتامات كناقل عصبي مُحفِّز، على عكس حمض غاما-أمينوبيوتيريك (GABA) الذي يعمل كناقل عصبي مُثبِّط. بالإضافة إلى ذلك، يُعد الدوبامين ناقلًا عصبيًا ذا تأثيرات مزدوجة، حيث يُظهر تأثيرات مُحفِّزة ومُثبِّطة من خلال الارتباط بمستقبلات مُختلفة. [ 27 ]

يمنع جهد الغشاء دخول أيونات الكلوريد ( Cl⁻ ) إلى الخلية، حتى عندما يكون تركيزها خارج الخلية أعلى بكثير من تركيزها داخلها. ويكون جهد انعكاس أيونات الكلوريد في العديد من الخلايا العصبية سالبًا للغاية، ويكاد يساوي جهد الراحة . يميل فتح قنوات الكلوريد إلى تخفيف جهد الغشاء، ولكن هذا التأثير يتلاشى عندما يبدأ الغشاء في إزالة الاستقطاب، مما يسمح بدخول المزيد من أيونات الكلوريد سالبة الشحنة إلى الخلية . ونتيجة لذلك، يصبح من الصعب إزالة استقطاب الغشاء وتحفيز الخلية عندما تكون قنوات الكلوريد مفتوحة. وتنتج تأثيرات مماثلة عن فتح قنوات البوتاسيوم ( K⁺ ) . وتتضح أهمية النواقل العصبية المثبطة من تأثيرات السموم التي تعيق نشاطها. فعلى سبيل المثال، يرتبط الستريكنين بمستقبلات الجلايسين، مما يمنع عمل الجلايسين ويؤدي إلى تشنجات عضلية واختلاجات وموت. [ 26 ]

واجهات

يمكن تصنيف المشابك العصبية حسب نوع التراكيب الخلوية التي تُشكل المكونات قبل المشبكية وبعد المشبكية. تُشكل المشابك المحورية-التغصنية الكلاسيكية (حيث يتشابك المحور العصبي مع التغصن) الغالبية العظمى من المشابك في الجهاز العصبي للثدييات، إلا أن هناك أنواعًا أخرى متنوعة. وتشمل هذه الأنواع، على سبيل المثال لا الحصر، المشابك المحورية -المحورية ، والتغصنية-التغصنية، والمحورية-الإفرازية، والمحورية-الهدبية، [ 28 ] والجسمية-التغصنية، والتغصنية-الجسمية، والجسمية-الجسمية.

في الواقع، يمكن للمحور العصبي أن يتشابك مع التغصن، أو مع جسم الخلية، أو مع محور عصبي آخر أو نهاية محور عصبي، وكذلك مع مجرى الدم أو بشكل منتشر في الأنسجة العصبية المجاورة.

تحويل المواد الكيميائية إلى إشارات كهربائية

النواقل العصبية جزيئات إشارة دقيقة تُخزَّن في حويصلات متشابكة محاطة بغشاء، وتُفرَز عبر الإخراج الخلوي. في الواقع، يُحفِّز تغير الجهد الكهربائي في الخلية قبل المشبكية إطلاق هذه الجزيئات. من خلال الارتباط بقنوات أيونية مُفعَّلة بالناقل، يُحدث الناقل العصبي تغيرًا كهربائيًا في الخلية بعد المشبكية، وينتشر بسرعة عبر الشق المشبكي. بمجرد إطلاقه، يُزال الناقل العصبي بسرعة، إما عن طريق امتصاصه من قِبَل الطرف العصبي الذي أنتجه، أو امتصاصه من قِبَل الخلايا الدبقية المجاورة، أو تحلله بواسطة إنزيمات مُحدَّدة في الشق المشبكي. تعمل العديد من بروتينات نقل النواقل العصبية المعتمدة على أيونات الصوديوم على إعادة تدوير النواقل العصبية، مما يُمكِّن الخلايا من الحفاظ على معدلات إطلاق سريعة.

في المشابك الكيميائية، تلعب قنوات الأيونات المُفعَّلة بالناقل العصبي دورًا حيويًا في تحويل النبضات الكيميائية خارج الخلوية بسرعة إلى إشارات كهربائية. تقع هذه القنوات في غشاء البلازما للخلية بعد المشبكية في منطقة المشبك، وتُفتح مؤقتًا استجابةً لارتباط جزيء الناقل العصبي، مما يُسبب تغييرًا لحظيًا في نفاذية الغشاء. إضافةً إلى ذلك، تُعد القنوات المُفعَّلة بالناقل العصبي أقل حساسيةً لجهد الغشاء مقارنةً بالقنوات المُفعَّلة بالجهد، ولهذا السبب لا تستطيع توليد إثارة ذاتية التضخيم بمفردها. مع ذلك، تُؤدي هذه القنوات إلى تغيرات متدرجة في جهد الغشاء نتيجةً للنفاذية الموضعية، والتي تتأثر بكمية الناقل العصبي المُفرَز في المشبك ومدة إفرازه. [ 26 ]

في الآونة الأخيرة، تبين أن التوتر الميكانيكي، وهي ظاهرة لم يُعتقد قط أنها ذات صلة بوظيفة المشابك العصبية، ضروري لكي تعمل تلك الموجودة على الخلايا العصبية في الحصين. [ 29 ]

إطلاق النواقل العصبية

ترتبط النواقل العصبية بمستقبلات أيونية على الخلايا العصبية بعد المشبكية، مما يؤدي إما إلى فتحها أو إغلاقها. [ 27 ] قد تلعب الاختلافات في كميات النواقل العصبية المُفرزة من الخلية العصبية قبل المشبكية دورًا في تنظيم فعالية النقل المشبكي. في الواقع، يُشارك تركيز الكالسيوم في السيتوبلازم في تنظيم إطلاق النواقل العصبية من الخلايا العصبية قبل المشبكية. [ 30 ]

تتضمن عملية انتقال المواد الكيميائية عدة عمليات متسلسلة:

  1. توليف النواقل العصبية داخل العصبون قبل المشبكي.
  2. تحميل النواقل العصبية في الحويصلات الإفرازية.
  3. التحكم في إطلاق النواقل العصبية في الشق المشبكي.
  4. ارتباط النواقل العصبية بالمستقبلات بعد المشبكية.
  5. إيقاف نشاط النواقل العصبية المفرزة. [ 31 ]

الاستقطاب المشبكي

تعتمد وظيفة الخلايا العصبية على استقطابها . يسمح التركيب المميز للخلايا العصبية بانتقال جهد الفعل في اتجاه محدد (من التغصنات إلى جسم الخلية عبر المحور)، ثم استقبال هذه الإشارات ونقلها بواسطة الخلايا العصبية بعد المشبكية أو بواسطة الخلايا المستجيبة. لطالما استُخدمت الخلايا العصبية كنماذج لدراسة استقطاب الخلايا، وتُعد الآليات الكامنة وراء التموضع المستقطب للجزيئات المشبكية ذات أهمية خاصة. يلعب مسار إشارات PIP2، الذي ينظمه إنزيم IMPase، دورًا أساسيًا في استقطاب المشابك العصبية.

الفوسفاتيديل إينوزيتيدات ( PIP1 ، PIP2، و PIP3 ) جزيئات ثبت أنها تؤثر على استقطاب الخلايا العصبية. [ 32 ] تم تحديد جين ( ttx-7 ) في دودة Caenorhabditis elegans يُشفّر إنزيم أحادي فوسفاتاز الميو -إينوزيتول (IMPase)، وهو إنزيم يُنتج الإينوزيتول عن طريق إزالة الفوسفات من فوسفات الإينوزيتول . أظهرت الكائنات الحية التي تحمل جينات ttx-7 طافرة عيوبًا سلوكية وموضعية، تم علاجها عن طريق التعبير عن IMPase. أدى ذلك إلى استنتاج أن IMPase ضروري للتوضع الصحيح لمكونات البروتين المشبكي. [ 33 ] [ 34 ] يُشفّر جين egl -8 نظيرًا لإنزيم فوسفوليباز C β (PLCβ)، وهو إنزيم يشطر PIP2. عندما احتوت طفرات ttx-7 أيضًا على جين egl-8 طافر ، تم عكس العيوب الناجمة عن جين ttx-7 المعيب إلى حد كبير. تشير هذه النتائج إلى أن إشارات PIP2 تُرسّخ التموضع القطبي للمكونات المشبكية في الخلايا العصبية الحية. [ 33 ]

التعديل قبل المشبكي

يُعدّ تعديل إطلاق النواقل العصبية بواسطة مستقبلات البروتين المقترن بـ G (GPCRs) آليةً بارزةً قبل المشبكية لتنظيم النقل المشبكي . إذ يُمكن لتنشيط مستقبلات GPCRs الموجودة في الطرف قبل المشبكي أن يُقلل من احتمالية إطلاق النواقل العصبية. ويتضمن هذا التثبيط قبل المشبكي تنشيط بروتينات G من النوع Gi/o التي تتوسط آليات تثبيطية مختلفة، بما في ذلك تثبيط قنوات الكالسيوم ذات البوابات الفولتية ، وتنشيط قنوات البوتاسيوم ، والتثبيط المباشر لعملية اندماج الحويصلات .

تشارك الإندوكانابينويدات ، التي تُصنّع وتُطلق من العناصر العصبية بعد المشبكية ومستقبلاتها الخاصة ، بما في ذلك مستقبل CB1 (المقترن بالبروتين ج) الموجود في الطرف قبل المشبكي، في هذا التعديل من خلال عملية إشارات رجعية ، حيث تُصنّع هذه المركبات وتُطلق من العناصر العصبية بعد المشبكية وتنتقل عائدةً إلى الطرف قبل المشبكي لتؤثر على مستقبل CB1 مُسببةً تثبيطًا مشبكيًا قصيرًا أو طويل الأمد، مما يؤدي إلى انخفاض قصير أو طويل الأمد في إطلاق الناقلات العصبية. [ 35 ]

تأثيرات الأدوية على قنوات الأيونات المرتبطة بالليجاند

لطالما اعتُبرت الأدوية أهدافًا أساسية لقنوات الأيونات التي تُفعَّل بواسطة النواقل العصبية. تعمل غالبية الأدوية المستخدمة لعلاج الفصام والقلق والاكتئاب والأرق على المشابك الكيميائية، ويعتمد عمل العديد من هذه الأدوية على الارتباط بقنوات تُفعَّل بواسطة النواقل العصبية. على سبيل المثال، ترتبط بعض الأدوية، مثل الباربيتورات والمهدئات، بمستقبلات GABA، مما يعزز التأثير المثبط لناقل GABA العصبي. وبالتالي، فإن انخفاض تركيز GABA يسمح بفتح قنوات Cl⁻ .

علاوة على ذلك، قد تستهدف الأدوية المؤثرة على الحالة النفسية العديد من مكونات آلية الإشارات المشبكية الأخرى. في الواقع، تُطلق العديد من النواقل العصبية بواسطة ناقلات مدفوعة بأيونات الصوديوم ، ثم تُزال من الشق المشبكي. ومن خلال تثبيط هذه الناقلات، تتعزز الإشارات المشبكية مع إطالة مدة عمل الناقل العصبي. على سبيل المثال، يُعد البروزاك دواءً مضادًا للاكتئاب يعمل عن طريق منع امتصاص الناقل العصبي السيروتونين. كما تعمل مضادات الاكتئاب الأخرى عن طريق تثبيط إعادة امتصاص كل من السيروتونين والنورأدرينالين. [ 26 ]

التكوين الحيوي

في النهايات العصبية، تُنتَج الحويصلات المشبكية بسرعة لتعويض استنزافها السريع أثناء إطلاق الناقلات العصبية. تتضمن عملية تكوينها فصل بروتينات غشاء الحويصلات المشبكية عن البروتينات الخلوية الأخرى، وتعبئة هذه البروتينات المتميزة في حويصلات ذات حجم مناسب. إضافةً إلى ذلك، تتضمن هذه العملية عملية البلعمة الخلوية لبروتينات غشاء الحويصلات المشبكية من الغشاء البلازمي. [ 36 ]

يشير مصطلحا "التكوين المشبكي" و "التحلل المشبكي" إلى أنشطة تكوين المشابك العصبية وإزالتها ضمن سلسلة الإشارات الكيميائية الحيوية. ويرتبط هذا المصطلح ببروتوكول بريديسن لعلاج مرض الزهايمر ، الذي يُعرّف الزهايمر بأنه خلل في التوازن بين هاتين العمليتين. وحتى أكتوبر 2023، لا تزال الدراسات المتعلقة بهذا البروتوكول محدودة، ولم تُحرز سوى نتائج قليلة ضمن إطار تحكم معياري.

دورها في الذاكرة

التنشيط والتثبيط

من المسلّم به على نطاق واسع أن المشبك العصبي يلعب دورًا محوريًا في تكوين الذاكرة . [ 37 ] قد يستمر استقرار الذاكرة طويلة الأمد لسنوات عديدة؛ ومع ذلك، فإن المشابك العصبية، وهي الأساس العصبي للذاكرة، تتسم بديناميكية عالية. [ 38 ] يعتمد تكوين الروابط المشبكية بشكل كبير على اللدونة المشبكية المعتمدة على النشاط، والتي تُلاحظ في مسارات مشبكية متنوعة. في الواقع، يُتيح الارتباط بين تكوين الذاكرة والتغيرات في فعالية المشابك العصبية تعزيز التفاعلات العصبية بين الخلايا العصبية. عندما تُفعّل النواقل العصبية المستقبلات عبر الشق المشبكي، يتقوى الاتصال بين خليتين عصبيتين عندما تكون كلتاهما نشطتين في الوقت نفسه، نتيجة لآليات الإشارة الخاصة بالمستقبل. يُعتقد أن قوة مسارين عصبيين متصلين تؤدي إلى تخزين المعلومات، مما ينتج عنه الذاكرة. تُعرف عملية تقوية المشابك هذه باسم التقوية طويلة الأمد (LTP) . [ 37 ]

من خلال تغيير إطلاق النواقل العصبية، يمكن التحكم في مرونة المشابك العصبية في الخلية قبل المشبكية. ويمكن تنظيم الخلية بعد المشبكية عن طريق تغيير وظيفة وعدد مستقبلاتها. ترتبط التغيرات في الإشارات بعد المشبكية في أغلب الأحيان بظاهرة تقوية طويلة الأمد (LTP) وتثبيط طويل الأمد (LTD) المعتمدين على مستقبلات حمض N-ميثيل-د-أسبارتيك (NMDAR ) نتيجة لتدفق الكالسيوم إلى الخلية بعد المشبكية، وهما أكثر أشكال المرونة العصبية دراسةً في المشابك العصبية المثيرة. [ 39 ]

آلية عمل بروتين كيناز

علاوة على ذلك، يُعرف بروتين كيناز II المعتمد على الكالسيوم/الكالمودولين (CaMKII) بأدواره في الدماغ، وخاصة في القشرة المخية الحديثة ومنطقة الحصين، لأنه يعمل كوسيط واسع الانتشار لإشارات الكالسيوم الخلوية. يتواجد CaMKII بكثرة في الجهاز العصبي، ويتركز بشكل أساسي في المشابك العصبية. في الواقع، تم تحديد CaMKII بشكل قاطع كمنظم رئيسي للعمليات المعرفية، مثل التعلم واللدونة العصبية. وقد تم تقديم أول دليل تجريبي ملموس على الوظيفة التي طالما افترضت لـ CaMKII في تخزين الذاكرة.

بينما يحفز ارتباط الكالسيوم بالكالمودولين نشاط CaMKII، يمكن أيضًا إنتاج نشاط CaMKII المستقل عن الكالسيوم من خلال عدد من العمليات الأخرى. يصبح CaMKII نشطًا عن طريق الفسفرة الذاتية عند ارتباط الكالسيوم بالكالمودولين. ويظل CaMKII نشطًا ويستمر في فسفرة نفسه حتى بعد انفصال الكالسيوم؛ ونتيجة لذلك، يخزن الدماغ الذكريات طويلة الأمد باستخدام هذه الآلية. ومع ذلك، عندما يُزال الفسفرة من إنزيم CaMKII بواسطة إنزيم الفوسفاتاز، يصبح غير نشط، وتُفقد الذكريات. لذا، يلعب CaMKII دورًا حيويًا في كل من تحفيز وصيانة ظاهرة التنبيه طويل الأمد (LTP). [ 40 ]

النماذج التجريبية

لأسباب فنية، تمت دراسة بنية ووظيفة المشابك العصبية تاريخياً في مشابك نموذجية كبيرة بشكل غير عادي، على سبيل المثال:

المشابك العصبية والأمراض

تعمل المشابك العصبية كمجموعات ضمن شبكات دماغية محددة للتحكم في كمية النشاط العصبي، وهو أمر ضروري للذاكرة والتعلم والسلوك. وبالتالي، قد يكون لاضطرابات المشابك العصبية آثار سلبية. في الواقع، يمكن أن تؤدي التغيرات في الأنظمة الجزيئية الخلوية أو التعديلات في العمليات الكيميائية الحيوية البيئية إلى خلل في وظيفة المشابك العصبية. يُعد المشبك العصبي الوحدة الأساسية لنقل المعلومات في الجهاز العصبي، ويُعد تكوين الاتصال المشبكي الصحيح أثناء النمو ضروريًا لوظيفة الدماغ الطبيعية. بالإضافة إلى ذلك، تم ربط العديد من الطفرات باضطرابات النمو العصبي، ويُعد ضعف الوظيفة في مواقع المشابك العصبية المختلفة سمة مميزة للأمراض التنكسية العصبية.

ترتبط العيوب المشبكية ارتباطًا سببيًا بأمراض عصبية تظهر في مراحل مبكرة، بما في ذلك اضطرابات طيف التوحد، والفصام، والاضطراب ثنائي القطب. من ناحية أخرى، في الأمراض التنكسية التي تظهر في مراحل متأخرة، مثل مرض الزهايمر، ومرض باركنسون، ومرض هنتنغتون، يُعتقد أن اعتلال المشابك العصبية هو النتيجة النهائية الحتمية لسلسلة من التفاعلات المرضية. تتميز هذه الأمراض بفقدان تدريجي للوظائف الإدراكية والسلوكية، وفقدان مستمر لأنسجة الدماغ. علاوة على ذلك، ترتبط هذه التدهورات في الغالب بالتراكم التدريجي لتجمعات البروتين في الخلايا العصبية، والتي قد يختلف تركيبها باختلاف المرض؛ إلا أن جميعها لها نفس التأثيرات الضارة على سلامة الخلايا العصبية. علاوة على ذلك، فإن العدد الكبير من الطفرات المرتبطة ببنية ووظيفة المشابك العصبية، بالإضافة إلى التغيرات في الأشواك التغصنية في الأنسجة بعد الوفاة، قد أدى إلى وجود ارتباط بين العيوب المشبكية واضطرابات النمو العصبي، مثل اضطراب طيف التوحد والفصام، والتي تتميز بأنماط سلوكية أو معرفية غير طبيعية.

ومع ذلك، ونظراً لمحدودية الوصول إلى الأنسجة البشرية في المراحل المتأخرة، وعدم وجود تقييم شامل للمكونات الأساسية للأمراض البشرية في النماذج الحيوانية التجريبية المتاحة، فقد كان من الصعب فهم أصل ودور الخلل الوظيفي المشبكي في الاضطرابات العصبية بشكل كامل. [ 42 ]

صور إضافية

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 فوستر م، شيرينغتون سي إس (1897). كتاب علم وظائف الأعضاء . المجلد  3 (  الطبعة السابعة). لندن: ماكميلان. ص  929. ISBN 978-1-4325-1085-5.{{cite book}}عدم توافق رقم ISBN / التاريخ ( مساعدة )
  2. ↑ بينيت، إم. في. (1966). "فسيولوجيا الوصلات الإلكترونية*" . حوليات أكاديمية نيويورك للعلوم . 137 (2): 509-539 . Bibcode : 1966NYASA.137..509B . doi : 10.1111/j.1749-6632.1966.tb50178.x . ISSN 0077-8923 . PMID 5229812 .  
  3. ^ كاندل إي آر، أد. (2013). مبادئ العلوم العصبية ( الطبعة الخامسة). نيويورك: ماكجرو هيل. رقم ISBN  978-0-07-139011-8.
  4. ↑ بورفيس د، ويليامز إس إم، محرران. (2004). علم الأعصاب ( الطبعة الثالثة). سندرلاند، ماساتشوستس: سيناور أسوشيتس. ISBN  978-0-87893-725-7.
  5. ↑ بينيت إم في، زوكين آر (2004). "الاقتران الكهربائي والتزامن العصبي في دماغ الثدييات" . نيرون . 41 (4): 495-511 . doi : 10.1016/s0896-6273(04)00043-1 . ISSN 0896-6273 . PMID 14980200 .  
  6. ↑ ماكارنكو ف، ليناس ر (22-12-1998). "التزامن الطوري الفوضوي المحدد تجريبياً في نظام عصبي" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 95 (26): 15747-15752 . Bibcode : 1998PNAS...9515747M . doi : 10.1073 / pnas.95.26.15747 . ISSN 0027-8424 . PMC 28115. PMID 9861041 .   
  7. ↑ كورن هـ، وفور ب (2003). "هل توجد فوضى في الدماغ؟ الجزء الثاني: الأدلة التجريبية والنماذج ذات الصلة" . Comptes Rendus. Biologies (بالفرنسية). 326 (9): 787–840 . doi : 10.1016/j.crvi.2003.09.011 . ISSN 1768-3238 . PMID 14694754 .  
  8. ↑ كونورز، ب. و.، ولونغ، م. أ. (21 يوليو/تموز 2004). "التشابكات الكهربائية في دماغ الثدييات" . المراجعة السنوية لعلم الأعصاب . 27 (1): 393-418 . doi : 10.1146/annurev.neuro.26.041002.131128 . ISSN 0147-006X . PMID 15217338 .  
  9. 1 2 بيريا جي، نافاريتي إم، أراك إيه (أغسطس 2009). "المشابك الثلاثية: تعالج الخلايا النجمية المعلومات المشبكية وتتحكم بها". اتجاهات في علم الأعصاب . 32 (8). سيل برس : 421-431 . doi : 10.1016/j.tins.2009.05.001 . PMID 19615761. S2CID 16355401 .  
  10. 1 2 3 سودوف ، تي سي (يوليو 2021). "علم الأحياء الخلوي لتكوين المشابك العصبية" . مجلة علم الأحياء الخلوي . 220 (7) e202103052. doi : 10.1083/jcb.202103052 . PMC 8186004. PMID 34086051 .  
  11. ↑ ميسلر م، سودوف ت.س، بيدرير ت (أبريل 2012). "التصاق الخلايا المشبكية" . وجهات نظر كولد سبرينغ هاربور في علم الأحياء . 4 (4) a005694. doi : 10.1101/cshperspect.a005694 . PMC 3312681. PMID 22278667 .  
  12. ↑ هيل، دبليو دي، سودوف، تي سي، هوغانير، آر إل (يناير 2023). "جزيئات الالتصاق المُهندسة تُحفز تنظيم المشابك العصبية" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 120 (3) e2215905120. Bibcode : 2023PNAS..12015905H . doi : 10.1073/pnas.2215905120 . PMC 9934208. PMID 36638214 .  
  13. ↑ بير م، وآخرون (2020). "الفصل 11: الجهاز السمعي والجهاز الدهليزي". علم الأعصاب: استكشاف الدماغ، الطبعة المحسّنة ( الطبعة الرابعة). بيرلينجتون: جونز وبارتليت ليرنينج، ذ.م.م. رقم ISBN   978-1-284-61874-7.
  14. ↑ إلياس إل جيه، سوسير دي إم (2006). علم النفس العصبي: الأسس السريرية والتجريبية . بوسطن: بيرسون/ألين وبيكون . ISBN 978-0-20534361-4LCCN 2005051341 . OCLC 61131869 .​  
  15. 1 2 هاربر د. "المشبك العصبي" . قاموس أصل الكلمات على الإنترنت .
  16. ↑ تانسي إي إم (1997). " عدم ارتكاب أعمال همجية: شيرينغتون والتشابك العصبي، 1897". نشرة أبحاث الدماغ . 44 (3). إلسيفير : 211-212 . doi : 10.1016/S0361-9230(97)00312-2 . PMID 9323432. S2CID 40333336. ظهر مصطلح التشابك العصبي لأول مرة عام 1897، في الطبعة السابعة من كتاب مايكل فوستر في علم وظائف الأعضاء .  
  17. ↑ σύναψις , συνάπτειν , σύν , ἅπτειν . ليدل، هنري جورج ؛ سكوت، روبرت ؛ معجم يوناني إنجليزي في مشروع بيرسيوس .
  18. ↑ دي روبرتيس إي دي، بينيت إتش إس (يناير 1955). "بعض سمات الشكل المجهري الفرعي للمشابك العصبية في الضفادع ودودة الأرض" . مجلة علم الخلايا الفيزيائي والكيميائي الحيوي . 1 (1): 47-58 . doi : 10.1083/jcb.1.1.47 . PMC 2223594. PMID 14381427 .  
  19. ↑ بالاي إس إل، بالاد جي إي (يناير 1955). " البنية الدقيقة للخلايا العصبية" . مجلة علم الخلايا الفيزيائي والكيميائي الحيوي . 1 (1): 69-88 . doi : 10.1083/jcb.1.1.69 . PMC 2223597. PMID 14381429 .  
  20. ↑ بالاي ، إس. إل. (يوليو 1956). "المشابك العصبية في الجهاز العصبي المركزي" . مجلة علم الخلايا الفيزيائي والكيميائي الحيوي . 2 (4 ملحق): 193-202 . doi : 10.1083/jcb.2.4.193 . PMC 2229686. PMID 13357542 .  
  21. 1 2 سيلفرثورن، د. يو. (2007). علم وظائف الأعضاء البشرية: منهج متكامل ( الطبعة الرابعة). سان فرانسيسكو: بيرسون/بنيامين كامينغز . ص 271. ISBN   978-0-8053-6851-2LCCN 2005056517 . OCLC 62742632 .​  
  22. 1 2 بيريدا ، أ. إي. (أبريل 2014). "المشابك الكهربائية وتفاعلاتها الوظيفية مع المشابك الكيميائية" . مراجعات الطبيعة. علم الأعصاب . 15 (4): 250-263 . doi : 10.1038/nrn3708 . PMC 4091911. PMID 24619342 .  
  23. ↑ كاير إم جيه، ريدي في، فاراكالو إم (2023). "علم وظائف الأعضاء، المشبك العصبي" . ستات بيرلز . تريجر آيلاند (فلوريدا): ستات بيرلز للنشر. PMID 30252303. تاريخ الاسترجاع: 1 يناير 2024 . 
  24. ↑ سوتيلو سي، بالاي إس إل (فبراير 1970). "البنية الدقيقة للنواة الدهليزية المتأخرة في الجرذ. الجزء الثاني: التنظيم المشبكي". أبحاث الدماغ . 18 (1): 93-115 . doi : 10.1016/0006-8993(70)90459-2 . PMID 4313893 . 
  25. ↑ ستراوسفيلد، ن. ج.، وباسيمير ، يو. ك. (ديسمبر 1983). "الخلايا العصبية المرتبطة بالكوبالت في نظام الألياف العملاقة في ذوات الجناحين". مجلة علم الخلايا العصبية . 12 (6): 971-991 . doi : 10.1007/BF01153345 . PMID 6420522. S2CID 19764983 .  
  26. 1 2 3 4 ألبرتس ب، جونسون أ، لويس ج، راف م، روبرتس ك، والتر ب (2002). "قنوات الأيونات والخصائص الكهربائية للأغشية" . البيولوجيا الجزيئية للخلية ( الطبعة الرابعة). جارلاند ساينس . تم الاسترجاع في 20 يناير 2024 . 
  27. 1 2 لاسيكا أ، بروير سي (2023). "الإشارات المشبكية المثيرة والمثبطة" . TeachMePhysiology .
  28. ↑ شيو إس إتش، أوباديايولا إس، دوبوي في، بانغ إس، دينغ إف، وان جيه، وآخرون . (سبتمبر 2022). " يحفز مشبك محوري-هدبي سيروتونيني الإشارات النووية لتغيير إمكانية الوصول إلى الكروماتين" . مجلة Cell . 185 (18): 3390–3407.e18. doi : 10.1016/j.cell.2022.07.026 . PMC 9789380. PMID 36055200. S2CID 251958800 .    
  29. ↑ جوي إم إس، نال دي إل، إيمون بي، لي كي واي، باريشمان إيه، أحمد إم، رحمن إس، سيلفين بي آر، سيف إم تي (26-12-2023). "المشابك العصبية الخالية من التوتر لا تستجيب في شبكة مخبرية من خلايا عصبية في الحصين" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 120 (52) e2311995120. Bibcode : 2023PNAS..12011995J . doi : 10.1073/pnas.2311995120 . ISSN 0027-8424 . PMC 10756289. PMID 38113266 .   
  30. ↑ بيتمان، ر.م. (سبتمبر 1984). "التشابك العصبي متعدد الاستخدامات". مجلة علم الأحياء التجريبي . 112 (1): 199-224 . Bibcode : 1984JExpB.112..199P . doi : 10.1242/jeb.112.1.199 . PMID 6150966 . 
  31. ↑ هولز، ر. و.، وفيشر، س. ك. (1999). "الانتقال المشبكي" . في: سيجل، ج. ج.، وأغرانوف، ب. و.، وألبرز، ر. و.، وفيشر، س. ك.، وأولر، م. د. (محررون). الكيمياء العصبية الأساسية: الجوانب الجزيئية والخلوية والطبية (الطبعة السادسة ). ليبينكوت-رافن . تاريخ الاسترجاع: 4 يناير 2024 . 
  32. ↑ أريمورا ن، كايبوتشي ك (ديسمبر 2005). "منظمات رئيسية في استقطاب الخلايا العصبية" . نيرون . 48 (6). سيل برس: 881-884 . doi : 10.1016/j.neuron.2005.11.007 . PMID 16364893 . 
  33. 1 2 كيماتا ت، تانيزاوا ي، كان ي، إيكيدا س، كوهارا أ، موري إ (يونيو 2012). "تعتمد قطبية المشبك العصبي على إشارات فوسفاتيديل إينوزيتول التي ينظمها أحادي فوسفاتاز ميو-إينوزيتول في دودة Caenorhabditis elegans" . علم الوراثة . 191 (2). جمعية علم الوراثة الأمريكية : 509-521 . doi : 10.1534/genetics.111.137844 . PMC 3374314. PMID 22446320 .  
  34. ↑ تانيزاوا واي، كوهارا إيه، إينادا إتش، كوداما إي، ميزونو تي، موري آي (ديسمبر 2006). "إنزيم فوسفاتاز أحادي الإينوزيتول ينظم تموضع المكونات المشبكية والسلوك في الجهاز العصبي الناضج لديدان C. elegans" . الجينات والتطور . 20 (23). مطبعة مختبر كولد سبرينغ هاربور : 3296-3310 . doi : 10.1101/gad.1497806 . PMC 1686606. PMID 17158747 .  
  35. ↑ لوفينجر، د.م. (2008). "التعديل قبل المشبكي بواسطة الإندوكانابينويدات". في: سودوف، ت.س.، وستارك، ك. (محرران). علم أدوية إطلاق الناقلات العصبية . دليل علم الأدوية التجريبي. المجلد 184. سبرينغر برلين هايدلبرغ. الصفحات 435-477 . doi : 10.1007/978-3-540-74805-2_14 . ISBN   978-3-540-74805-2PMID 18064422​​ 
  36. ↑ ديسنوس سي، كليفت-أوغرادي إل، كيلي آر بي (1995-09-01). "التكوين الحيوي للحويصلات المشبكية في المختبر" . مجلة بيولوجيا الخلية . 130 (5 ) : 1041-1049 . doi : 10.1083/jcb.130.5.1041 . ISSN 0021-9525 . PMC 2120557. PMID 7544795 .   
  37. 1 2 لينش، م. أ. (يناير 2004). "التقوية طويلة الأمد والذاكرة" . المراجعات الفسيولوجية . 84 (1): 87-136 . Bibcode : 2004PhyRv..84...87L . doi : 10.1152/physrev.00014.2003 . PMID 14715912 . 
  38. ↑ يانغ واي، لو جيه، زو واي (ديسمبر 2018). "تغيرات في البنى المشبكية المرتبطة بالتعلم والذاكرة والأمراض" . مجلة علوم الدماغ المتقدمة . 4 (2): 99-117 . doi : 10.26599/BSA.2018.2018.9050012 .
  39. ↑ كروغرز، إتش جيه، تشو ، إم، جويلز، إم، كيندت، إم (11 أكتوبر 2011). "تنظيم المشابك العصبية المثيرة والذكريات المخيفة بواسطة هرمونات التوتر" . مجلة فرونتيرز في علم الأعصاب السلوكي . 5. فرونتيرز ميديا ​​إس إيه : 62. doi : 10.3389/fnbeh.2011.00062 . PMC 3190121. PMID 22013419 .  
  40. ↑ باير، ك. يو.، وشولمان ، هـ. (أغسطس 2019). "كيناز الكالمودولين: لا يزال مُلهمًا في الأربعين" . نيرون . 103 (3): 380-394 . doi : 10.1016/j.neuron.2019.05.033 . PMC 6688632. PMID 31394063 .  
  41. ↑ ستانلي إي إف (1992). "المشبك من نوع الكأس في العقدة الهدبية للدجاج كنموذج لانتقال الكولين السريع". المجلة الكندية لعلم وظائف الأعضاء وعلم الأدوية . 70 (ملحق): S73– S77. doi : 10.1139/y92-246 . PMID 1338300 . 
  42. ↑ توفيق إي، كوروبي جي، زيغوجياني أو، ماتساس آر (5 سبتمبر 2018). "خلل المشابك العصبية في الأمراض التنكسية العصبية والتطورية العصبية: نظرة عامة على نماذج الأمراض القائمة على الخلايا الجذعية المحفزة متعددة القدرات" . علم الأحياء المفتوح . 8 (9) 180138. doi : 10.1098/rsob.180138 . ISSN 2046-2441 . PMC 6170506. PMID 30185603 .