ケミカルと電気シナプスの違い

化学的および電気的シナプスは、神経系における特殊な生物学的構造で、神経細胞同士をつなぎ、信号を伝達する。化学シナプスと電気シナプスの大きな違いは、信号の伝達方法です。化学シナプスは神経伝達物質という化学分子の形で信号を伝達し、電気シナプスは分子を使わず電気信号の形で信号を伝達します。また、化学的シナプスと電気的シナプスは、その作用機序によって構造が若干異なる。

目次1. 概要と主な違い2. シナプスとは3. 化学シナプスとは4. 電気シナプスとは5. 横並びの比較 - 化学シナプスと電気シナプス6. まとめ

シナプスは何ですか？

シナプスは、あるニューロンから近隣のニューロンへの信号伝達を媒介する構造として定義されることができる。神経系にはシナプスがあります。電気信号と化学信号のいずれかを伝達することができる。この信号の種類によって、シナプスは電気シナプスと化学シナプスの2種類に大別される。シナプスでは、信号を正確かつ効率的に伝達するために、通信している2つの神経細胞を細胞膜に逆らって接近させる。信号を送る神経細胞がシナプスの前端を構成し、信号を受け取る神経細胞がシナプスの後端を構成している。これらの末端は、それぞれ軸索と樹状突起／糸状突起に見られる。

化学シナプスは何ですか？

化学シナプスとは、図01に示すように、2つの神経細胞間、あるいは神経細胞と非神経細胞間に存在し、化学伝達物質を介して相互に連絡することを主機能とする生体構造である。これらの化学伝達物質は、神経伝達物質と呼ばれています。神経伝達物質は、シナプス小胞と呼ばれる小胞の中で生成され、パッケージングされています。シナプス小胞は神経伝達物質で満たされ、シナプス前細胞の末端に蓄積されます。シナプス前細胞の膜の活動電位が変化すると、これらの神経伝達物質が細胞質分裂によってシナプス間隙と呼ばれる空間に放出される。これらの神経伝達物質は、シナプスの隙間に入ると、シナプス後神経細胞の表面にある特定の受容体に結合し、情報を提供します。これは、化学シナプスで起こる化学信号のようなもので、神経系を破綻なくつなぐために必要不可欠な構造です。化学シナプスを介して伝達される信号は一方向のみである。

生物の神経系には、多数の化学シナプスが存在する。成人の中枢神経系には、1000兆から500兆の化学シナプスが存在すると言われています。この数値は年齢によって変化します。

図1：化学シナプス

電気シナプスは何ですか？

電気シナプスは、化学物質の影響を受けずに、2つの神経細胞が電気信号で通信できる構造である。電気シナプスでは、図2に示すように、シナプス前とシナプス後の神経細胞膜が非常に接近しており、ギャップジャンクションと呼ばれるチャネルを形成してつながっています。そして、イオン電流の形で信号がギャップ結合を受動的に流れ、信号の伝達が可能になる。ギャップ結合は、リンカーと呼ばれるタンパク質のチャネルを介して形成される。リンカーとは、2つの神経細胞の間を通るチューブ状のタンパク質のことです。

図2：リンカーとリンカー蛋白質の構造

ケミカルと電気シナプスの違い

概要 - ケミカル vs. 電気シナプス

シナプスには、化学的シナプスと電気的シナプスの2種類があります。化学シナプスは、神経伝達物質と呼ばれる化学物質を用いて、神経細胞に沿って信号を伝達し、一方向の伝達を円滑にします。電気シナプスは、イオン電流を利用して信号を神経細胞に沿って伝達し、双方向の伝達を促進する。化学シナプスにおける2つの神経細胞の間の大きな空間をシナプスギャップと呼ぶ。神経伝達物質は、シナプスの隙間から拡散して、特定の受容体を見つける。電気シナプスの2つの神経細胞はギャップ結合によって相互接続されているため、小さな空間が存在します。

参考文献：1.Purvis, Dale."ケミカル・シナプス", 神経科学.第2版 米国国立医学図書館、1970年1月1日。レチクル.2017年2月6日.パービス、デール"電気シナプス", 神経科学.第2版 米国国立医学図書館、1970年1月1日。レチクル.2017年2月6日.Nichols, J.G., and D. Purves. A comparison of chemical and electrical synaptic transmission between individual sensory cells and motor neurons in leech central nervous system〉, Journal of Physiology.u, U.S. National Library of Medicine, September 1972.レティキュラータ.2017年2月6日.