Struktura synapsy.

Układ nerwowy składa się z neuronów. Te specjalne komórki są zdolne do odbierania, przechowywania i przetwarzania informacji; są odpowiedzialne za komunikację organizmu ze światem zewnętrznym oraz za funkcjonowanie wszystkich układów organizmu. Pamięć, uwaga, myślenie, wyobraźnia, kreatywność itp. są wynikiem pracy neuronów. Tak więc wszystkie te różne działania nie mogłyby się odbywać bez tak ważnego elementu, jakim jest synapsa w neuronie. W pewnym stopniu to właśnie synapsy, a nie same neurony, stanowią podstawę układu nerwowego.

Definicja synapsy.

Najprościej rzecz ujmując, synapsa to miejsce, w którym spotykają się dwie komórki nerwowe. Synapsa to dość skomplikowane urządzenie, które umożliwia prawidłowe działanie całego mechanizmu gromadzenia i przetwarzania informacji. To właśnie synapsa pozwala nam przekształcać najprostsze sygnały i odruchy w bardziej złożone wzorce aktywności myślowej: reprezentacje, idee, obrazy, dzieła sztuki, teorie naukowe.

Budowa synapsy.

Wszystkie komórki nerwowe mają dużą liczbę procesów. Z wyjątkiem jednego z tych procesów, dendryty są krótkimi, silnie rozgałęzionymi strukturami przeznaczonymi do odbierania informacji od innych neuronów. To, co pozostaje po tym długim procesie, nazywa się aksonem; jest on odpowiedzialny za przekazywanie informacji z jednej komórki nerwowej do następnej.

Połączone ze sobą za pomocą rozgałęzień komórki nerwowe tworzą złożoną sieć, przez którą sygnały rozchodzą się w różnych kierunkach. Rozproszone sygnały z obwodowego układu nerwowego docierają do ośrodkowego układu nerwowego, gdzie organizm wykorzystuje je do stworzenia spójnego obrazu świata, decyduje, co robić dalej, i wysyła sygnały do potrzebnych narządów. Akson komórki nerwowej może mieć długość do 1,5 metra. I to tylko u ludzi. U żyraf aksony rdzenia kręgowego mogą sięgać nawet pięciu metrów. Wydaje się, że większe wymarłe zwierzęta, takie jak dinozaury, miały jeszcze dłuższe aksony komórek nerwowych w rdzeniu kręgowym. Wydaje się, że komórki nerwowe są największymi komórkami w organizmie.

Jednak przez większość czasu sygnał nie może przejść bezpośrednio z jednej komórki nerwowej do drugiej, ponieważ przestrzeń między dendrytami a aksonem jest wypełniona substancją międzykomórkową. Aby informacje nerwowe mogły przechodzić z jednej komórki nerwowej do drugiej, musi zostać zbudowany specjalny most. Takie mostki nazywane są neuroprzekaźnikami, powstają w wyniku reakcji biochemicznych i są cząsteczkami białkowymi.

Same komórki nerwowe są bardzo małe: największa z nich ma zwykle nie więcej niż 100 mikrometrów długości. Procesy neuronalne mają zatem mikroskopijne rozmiary. Jednak nawet na tak mikroskopijnym poziomie struktura synaps jest dość skomplikowana. Składa się z trzech części.
1. Na końcu aksonu znajduje się zgrubienie, które nazywa się błoną presynaptyczną i jest niezbędne do powstawania neuroprzekaźników.
2. Podobne zgrubienie znajduje się na końcu dendrytu, który służy do odbierania sygnałów neuroprzekaźników.
3. Pomiędzy nimi znajduje się trzeci przedział — szczelina synaptyczna, w której powstają neuroprzekaźniki.

Struktura synaps nie ogranicza się jednak tylko do tego. W zgrubieniu aksonu znajdują się specjalne twory — pęcherzyki synaptyczne, które zawierają neuroprzekaźnik chroniący je przed zniszczeniem enzymatycznym. W zgrubieniach dendrytów znajdują się receptory, które odbierają sygnały z poszczególnych neuroprzekaźników.

Taka struktura synapsy jest charakterystyczna dla typu chemicznego. Ponadto istnieją synapsy elektryczne o nieco innej strukturze. Nie tworzą one neuroprzekaźników, ponieważ sygnały elektryczne przechodzą swobodnie przez substancję międzykomórkową. Jednocześnie odległość między błonami w synapsie elektrycznej jest znacznie mniejsza niż w synapsie chemicznej, co sprawia, że ciśnienie substancji międzykomórkowej jest słabsze. Błony są także połączone przez tzw. łączniki, czyli specjalne formacje białkowe.

Ponadto istnieją synapsy mieszane, w których czynnikiem wzmacniającym transmisję sygnału elektrycznego jest wiązanie chemiczne. Najbardziej powszechne są synapsy chemiczne, które są typowym rodzajem. Ich funkcja jest szczególnie ważna w układzie nerwowym ssaków.

Jak wiadomo, synapsy służą do łączenia komórek nerwowych i przenoszenia między nimi sygnałów chemicznych i elektrycznych. Synapsy tworzą obwody neuronowe, które połączone ze sobą tworzą złożone sieci neuronowe. Trudno sobie wyobrazić ilość informacji, które krążą w układzie nerwowym człowieka.

Obecnie uważa się, że sam mózg zawiera około 100 miliardów komórek nerwowych, z których każda ma do dziesięciu tysięcy synaps, czyli połączeń z innymi komórkami. Komórki wymieniają sygnały z prędkością 100 metrów na sekundę. Mózg ludzki jest więc niesamowitym superkomputerem, o możliwościach większych niż cała przestrzeń internetowa naszej planety. Naukowcy przeprowadzili symulację jednej sekundy aktywności mózgu na jednym z najpotężniejszych superkomputerów na świecie, podczas gdy w rzeczywistości sekunda ta trwała aż czterdzieści minut. Wygląda więc na to, że sztuczna inteligencja nie zastąpi w najbliższym czasie naturalnego ludzkiego mózgu.

W rzeczywistości poziom inteligencji ludzi i innych zwierząt zależy w dużej mierze nie od objętości mózgu i liczby zawartych w nim neuronów, ale od liczby połączeń między neuronami. Nie jest zatem zaskakujące, że zwierzęta o znacznie mniejszym mózgu wykazują niekiedy większą aktywność intelektualną niż zwierzęta o większej objętości mózgu. Na przykład zachowanie mrówek wydaje się czasem porównywalne z zachowaniem ludzi, choć one, podobnie jak inne owady, nie mają prawdziwego mózgu. Jaszczurki, z drugiej strony, mają prawdziwy mózg, ale ich inteligencja jest znacznie skromniejsza. Tajemnica polega na tym, że mrówki oprócz wewnętrznego układu nerwowego mają także osobliwy zewnętrzny układ nerwowy: każda mrówka w społeczności może być przedstawiona jako konkretny meganeuron połączony z innymi, podobnymi do niej mrówkami, co daje początek unikalnemu intelektowi grupowemu.

Aksony i dendryty nie tworzą się od razu w komórkach nerwowych. To właśnie akson jako pierwszy zaczyna intensywnie rosnąć i przedostawać się do otaczającej go przestrzeni. W ten sposób rozpoczyna się wzrost komórek nerwowych. W końcu akson styka się z dendrytami innych komórek nerwowych i tworzy z nimi synapsę.