Synapse (Basiswissen)

Bei einer chemischen Synapse findet die Informationsweitergabe über Botenstoffe (Neurotransmitter) statt. Bei einer elektrischen Synapse kommt es zu einer direkten Übertragung der Erregung durch elektrische Signale.

Exzitatorische Potenziale, kurz EPSPs, verringern das Membranpotenzial und machen die Entstehung eines Aktionspotenzials wahrscheinlicher, sie wirken daher erregend. Inhibitorische Potenziale, kurz IPSPs, erhöhen das Membranpotenzial und wirken somit der Entstehung eines Aktionspotenzials durch eine hemmende Wirkung entgegen.

Bei der räumlichen Summation werden im Neuron eintreffende erregende und hemmende Potenziale unterschiedlicher Synapsen summiert. Bei Erreichen eines bestimmten Schwellenwerts wird ein Aktionspotenzial generiert.

Bei der zeitlichen Summation werden im Neuron zu unterschiedlichen Zeitpunkten eintreffende erregende und hemmende Potenziale einer einzigen Synapse aufsummiert. Auch hier kann ein Aktionspotenzial entstehen, wenn ein bestimmter Schwellenwert erreicht wird.

Mit räumlicher Summation ist also die Summierung der gleichzeitig auftretenden Potenziale mehrerer verschiedener Synapsen gemeint, mit zeitlicher Summation die Summierung hintereinander auftretender Potenziale über einen gewissen Zeitraum hinweg.

Wenn ein Aktionspotenzial die Präsynapse erreicht, kommt es zu einer Spannungsänderung. Dadurch werden die Calciumkanäle geöffnet und Calciumionen können in das Endknöpfchen einströmen. Es kommt zur sogenannten Depolarisation der Membran.
Mit Neurotransmittern gefüllte Vesikel bewegen sich jetzt zur Präsynapse und verschmelzen dort mit ihr. Daraufhin werden Neurotransmitter in den synaptischen Spalt freigegeben und diffundieren dann zur Postsynapse. Dort binden sie an Rezeptoren von Ionenkanälen der postsynaptischen Membran. Dadurch öffnen sich die Ionenkanäle und zum Beispiel Natriumionen strömen ein.
Es kommt zu einer Depolarisation der postsynaptischen Membran und es entsteht wieder ein Aktionspotenzial, das weitergeleitet wird. Anschließend werden die Neurotransmitter enzymatisch inaktiviert und dann erneut in die Präsynapse aufgenommen.

Eine Erregung entsteht immer am Axonhügel der Nervenzelle. Sie wird in Form eines Aktionspotenzials (elektrische Spannungsänderung) entlang des Axons weitergeleitet. Diese elektrischen Impulse aus dem Axon werden an der Synapse in chemische Signale (Freisetzung von Neurotransmittern) umgewandelt. Bei chemischen Synapsen ist also die Informationsweiterleitung im Axon rein elektrisch, am synaptischen Spalt hingegen chemisch.
Einige Synapsen leiten jedoch auch direkt elektrische Impulse weiter – man nennt sie elektrische Synapsen.

Es ist sehr wichtig, dass der Botenstoff wieder abgebaut und zurück in das präsynaptische Endknöpfchen aufgenommen wird. Andernfalls findet eine dauerhafte Erregung der Postsynapse statt und dies kann beispielsweise zu starren Lähmungen und Krämpfen im Körper führen.
Einige psychoaktive Substanzen setzen in ihrer Wirkung jedoch genau hier an. Auch bei Medikamenten kann der kontrollierte Effekt einer gehemmten Wiederaufnahme genutzt werden, zum Beispiel bei Medikamenten zur Behandlung gegen Depressionen.

Die synaptische Übertragung an einer chemischen Synapse kann nur in eine Richtung (unidirektional) stattfinden, da hierfür Botenstoffe (Neurotransmitter) ausgeschüttet werden müssen, die mit leichter Verzögerung an der Postsynapse ein Aktionspotenzial auslösen. Hinzu kommt eine Refraktärzeit, in der die Nervenzelle sich gewissermaßen regeneriert, ihr ursprüngliches Membranpotenzial wiederherstellt und keine neuen Potenziale generieren oder empfangen kann.

Teilt man die Anzahl der Synapsen durch jene der Nervenzellen, erhält man als Ergebnis etwa ${3\,333}$ Synapsen pro Nervenzelle.

Bei einer Strecke von $80~\text{cm} = 0{,}8~\text{m}$ und einer Nervenleitgeschwindigkeit von $120\,\frac{\text{m}}{\text{s}}$ benötigt ein elektrischer Impuls von der Fingerspitze bis zum Rückenmark eine Zeit $t = 0{,}8~\text{m} : 120\,\frac{\text{m}}{\text{s}} = 0{,}00667~\text{s}$.

Ein Aktionspotenzial erreicht die Präsynapse und es kommt zu einer Spannungsänderung. Dadurch werden Calciumkanäle geöffnet und Calciumionen strömen in das Endknöpfchen. Es kommt zur Depolarisation der Membran.
Mit Neurotransmittern gefüllte Vesikel bewegen sich nun zur Präsynapse und verschmelzen dort mit ihr. Daraufhin werden die Neurotransmitter in den synaptischen Spalt freigegeben und diffundieren zur Postsynapse. Dort binden sie an Rezeptoren von Ionenkanälen der postsynaptischen Membran.
Durch die nun geöffneten Ionenkanäle strömen zum Beispiel Natriumionen ein und es kommt zu einer Depolarisation der postsynaptischen Membran. Dadurch entsteht wieder ein Aktionspotenzial, das weitergeleitet wird.
Anschließend werden die Neurotransmitter enzymatisch inaktiviert und wieder in die Präsynapse aufgenommen.

Eine motorische Endplatte ist eine spezielle chemische Synapse. Hier findet die Reizübertragung von Nervenfasern auf Muskelfasern statt. Bestandteile sind dabei das Endknöpfchen der Nervenzelle, ein synaptischer Spalt und ein Membranabschnitt der Muskelzelle.
Die Signalübertragung wird verstärkt durch eine prä- und postsynaptische Oberflächenvergrößerung. Acetylcholin ist hier der häufigste Neurotransmitter, der erregend wirkt. Ein sogenanntes Endplattenpotenzial entsteht und breitet sich aus. Dies löst dann eine (gewünschte) Muskelkontraktion aus.

Synapsen funktionieren als Kontaktstellen zwischen Nervenzellen oder einer Nervenzelle und einer anderen Körperzelle, z. B. einer Muskelzelle. An ihnen findet die Informationsweiterleitung mittels chemischer oder elektrischer Übertragung auf eine andere Zelle statt.

Eine Synapse überträgt Reize von einer Nervenzelle zu einer anderen Zelle. Dabei kann die Weiterleitung der Potenziale mittels chemischer oder elektrischer Übertragung stattfinden.

Eine Synapse stellt immer die Verbindung zwischen einer Nervenzelle und einer weiteren Zelle dar. Die drei wichtigsten Bestandteile einer Synapse sind der präsynaptische Teil, der synaptische Spalt und der postsynaptische Teil.

Eine hemmende Synapse löst Potenziale aus, die das Entstehen einer Hyperpolarisation an der postsynaptischen Membran bewirken (IPSP). Einer der bekanntesten Neurotransmitter bei hemmenden Synapsen ist beispielsweise GABA.

Synapsengifte können unterschiedliche Wirkungen haben.
Sie können zum Beispiel postsynaptische Rezeptoren blockieren oder die Ausschüttung der Neurotransmitter in den synaptischen Spalt verhindern.
Das bekannte Synapsengift Botulinumtoxin verhindert beispielsweise die Ausschüttung des Neurotransmitters Acetylcholin in den synaptischen Spalt, indem es an der präsynaptischen Membran die Exozytose der synaptischen Vesikel mit der Membran blockiert. Folglich werden weniger bis keine Neurotransmitter mehr freigesetzt. Dadurch können keine Aktionspotenziale mehr weitergeleitet werden und es kommt zur Lähmung der Muskulatur.

Die Aufgabe einer Synapse ist es, als Kontaktstelle zwischen Nervenzellen oder einer Nervenzelle und einer anderen Körperzelle, z. B. einer Muskelzelle, zu fungieren. An ihr findet Informationsverarbeitung und -weiterleitung mittels chemischer oder elektrischer Übertragung auf eine andere Zelle statt.

Die chemische Synapse ist eine Art der Synapse, bei der die Weiterleitung des Signals mittels chemischer Botenstoffe, sogenannter Neurotransmitter, geschieht.

An einer Synapse werden Informationen von einer Nervenzelle an eine andere Zelle über Aktionspotenziale weitergegeben.

Die drei wichtigsten Bestandteile einer Synapse sind der präsynaptische Teil, der synaptische Spalt und der postsynaptische Teil.

Die Bezeichnung Synapse kommt aus dem Griechischen und bedeutet wörtlich übersetzt zusammenfassen. In der Neurologie ist eine Synapse die Kontaktstelle zwischen einer Nervenzelle und einer anderen Zelle.

Synapsen sind Verbindungsstellen. Man kann sie in drei Bereiche einteilen:

1. das synaptische Endknöpfchen mit der präsynaptischen Membran (Präsynapse),
2. den synaptischen Spalt und
3. die postsynaptische Membran mit den entsprechenden Rezeptoren (Postsynapse).

Es gibt chemische und elektrische Synapsen.
Chemische Synapsen kommen in überwiegender Zahl im menschlichen Nervensystem vor. Sie sind in ihrer Übertragung allerdings langsamer als elektrische Synapsen.
Elektrische Synapsen, auch gap junctions genannt, arbeiten schneller. Sie kommen beispielsweise zwischen Neuronen der Retina oder zwischen den Zellen des Herzmuskels vor.

Die Übertragung an der elektrischen Synapse funktioniert schneller, auch wenn sie seltener im Nervensystem vorkommt. Bei einer elektrischen Synapse (auch gap junction genannt) gibt es eine direkte und schnellere Übertragung des elektrischen Signals als über Ionenkanäle einer chemischen Synapse zwischen den Nervenzellen.

Synapsengifte sind chemische Substanzen, die die Funktion der Synapsen erheblich einschränken oder komplett stoppen. Dazu gehören viele Alkaloide. Drei der bekanntesten Synapsengifte sind:

• Botulinumtoxin, das die Ausschüttung von Botenstoffen in den synaptischen Spalt verhindert und somit eine schlaffe Lähmung bewirkt;
• Alpha-Latrotoxin (Spinnengift), das die Calciumkanäle dauerhaft öffnet und somit die fortlaufende Ausschüttung von Neurotransmittern in den synaptischen Spalt auslöst. Hier entstehen Krämpfe und dadurch auch eine Lähmung.
• Atropin, das eine Depolarisation wirksam verhindert, indem es die postsynaptischen Rezeptoren blockiert wie Acetylcholin, jedoch ohne an der Membran eine Wirkung zu erzielen. Die Pupillen weiten sich und die Muskulatur erschlafft ebenfalls.

Eine Synapse sieht ein bisschen aus wie ein Gelenk zwischen zwei Zellen, auch wenn es viel, viel kleiner ist. Es gibt ein Endknöpfchen, das zur Nervenzelle gehört und über den synaptischen Spalt an eine zweite Zelle andockt. Dies kann eine weitere Nervenzelle sein oder zum Beispiel eine Muskelzelle.

Drogen können unterschiedliche Wirkungen an der Synapse erzielen. Gewünscht sind zumeist aufputschende, erregende Effekte, aber auch Entspannung.
In Cannabis ist zum Beispiel der rauschauslösende Stoff THC enthalten. Dieser erzeugt eine Hemmung der Transmitterwirkung auf die Postsynapse und löst daher bei den meisten Menschen Entspannung, Gleichgültigkeit, aber auch übersteigerte Esslust aus.
Amphetamine bewirken dagegen, dass Serotonin und Dopamin länger im synaptischen Spalt bleiben und schlechter wieder in die Präsynapse aufgenommen werden können. Dies führt zu Motivation, Bewegungsdrang, aber auch zu übersteigerten Glücksgefühlen und dem sogenannten „high“.

Synapsen sind überall dort im Körper zu finden, wo eine schnelle Reizweiterleitung notwendig ist. Das bedeutet, sie kommen in hoher Dichte im Nervensystem vor. Sie bilden jedoch auch die Verbindungsstellen zwischen Nervenzellen und anderen Zellen wie Muskelzellen oder Sinneszellen.

Der synaptische Spalt befindet sich zwischen dem Endknöpfchen einer Nervenzelle und einer weiteren Zelle, an die die Nervenzelle Signale weitergibt. Er ist flüssigkeitsgefüllt, sodass Ionen, Enzyme und Botenstoffe darin diffundieren können.

Eine erregende Synapse löst Potenziale aus, die das Entstehen einer Depolarisation an der postsynaptischen Membran bewirken (EPSP).
Dabei werden Neurotransmitter ausgeschüttet, die eine Öffnung der Natriumkanäle bewirken. Natriumionen strömen in die Postsynapse ein. Dadurch entsteht die Depolarisation und der Impuls wird weitergeleitet. Einer der bekanntesten Neurotransmitter erregender Synapsen ist Glutamat.