Різноманітність функцій, які виконуються цим складним «колективом», забезпечується двома факторами: тим, як клітини з'єднані між собою, і тим, як влаштовані «стики» між клітинами.
Що таке синапс
Отже, від клітини до клітини сигнал передається через контакт «терміналь - дендрит» або «терміналь - тіло клітини». Цей контакт і називається синапсом. Термін «синапс» був введений у фізіологію знаменитим англійським вченим Ч. Шеррингтоном.
У місці контакту не спайка. а розрив
Якщо говорити про технічному пристрої, то в місці контакту двох ділянок електричної схеми нічого особливого не відбувається: два проводочки з'єднуються один з одним - найпростіше їх спаяти.
Серед біологів, які вивчали нервову систему, довгий час існувало уявлення, що мозок - це безперервна мережу, так що всі нервові клітини мають загальну протоплазму, тобто з'єднані так, як судини кровоносної системи. Вважалося, що, наприклад, клітини шкіри або м'язів - це окремі клітини, а мозок - єдина мережа.
Але ось в 1875 році італійський вчений, професор гістології університету в Павії К. Гольджі придумав новий спосіб забарвлення клітин - сріблення. При сріблення з тисяч лежать поруч клітин забарвлюється одна-єдина, але зате повністю з усіма своїми відростками.
Метод Гольджі сильно допоміг вивчення будови нервових клітин. Його використання показало, що, незважаючи на те, що в мозку клітини упаковані надзвичайно щільно і їх відростки переплутані, все ж кожна клітина чітко відділяється від іншої, тобто мозок, як і інші тканини, складається з окремих, не об'єднаних в загальну мережу клітин. Цей висновок був зроблений іспанським гистологом С. Рамон і Кахаля, який тим самим поширив клітинну теорію на нервову систему.
Відмова від уявлення про єдину мережі означав, що в нервовій системі сигнал переходить з клітки на клітки не через прямий електричний контакт, як в електричній схемі, а навпаки, через розрив.
Коли в біології став використовуватися електронний мікроскоп, ці уявлення про наявність розриву отримали пряме підтвердження. Виявилося, що і терміналь аксона, і тіло клітини-мішені мають свої власні мембрани в місці контакту. Між мембранами є щілину, ширина якої становить приблизно 20 нм.
Як же передається сигнал через цей розрив?
Які бувають синапси. Знову «велика суперечка»
На той час, як було виявлено наявність таких розривів у ланцюгу «живий сигналізації», було вже досить очевидно, що у вирішенні питання про те, як проходить сигнал через цей розрив, вибирати доводиться між двома способами: електричним і хімічним. У дискусії про те, який з цих способів реалізується в природі, брали участь вже знайомі нам Дюбуа-Реймон і його учень Герман. І з цього питання їх думки виявилися різними. Герман вважав, що одна клітина впливає на іншу за допомогою місцевих струмів, а Дюбуа-Реймон віддавав перевагу хімічним механізмом.
Пояснимо, в чому суть розбіжностей, використовуючи сучасні знання про будову синапсів.
Хімічна гіпотеза може бути викладена так. Імпульс, що приходить по аксону, викликає в кінці термінали виділення хімічної речовини, яка дифундує через синаптичну щілину і досягає мембрани до льотки-мішені. В результаті змінюється проникність цієї мембрани і виникає струм, який тече через синаптичну щілину і через мембрану тіла клітини.
Отже, якими ж є синапси: «електричними» або «хімічними»?
Перші досить прямі експерименти говорили на користь хімічної гіпотези. Отто Леві, дратуючи блукаючий нерв жаби * зібрав позаклітинне рідина, що омиває серце, на яке діяв цей нерв, і подіяв цією рідиною на серце іншої жаби. І ось без всякого роздратування нерва серце другий жаби теж стало битися рідше. Правда, в даному випадку мова йшла не про синапсах між двома нервовими клітинами, а про синапсі між нервом і серцевим м'язом. Але, провівши в Казані подібний по ідеї досвід на нервовому ганглії, А.В. Кібяков показав, що і між нервовими клітинами існує хімічна передача. Такий досвід свідчив, що з закінчень раздражаемого нерва виділяється якась речовина, яка сама по собі може діяти на інші нейрони або на м'яз.
Отже, хімічна теорія тріумфувала. Деякі медіатори, які спочатку були настільки ж гіпотетична, як клітинна мембрана, були виділені в чистому вигляді і їх хімічну будову було визначено. За допомогою мікроелектродів, введених в клітку і аксон, було з'ясовано, що час, що витрачається на виділення медіатора з терміналі і його дифузію через щілину, становить приблизно 0,6-0,8 мс у теплокровних тварин.
Здавалося, що хімічна передача в синапсах доведена, а електрична не знаходила ніяких підтверджень. Але як можна було знайти електричний синапс? Треба було показати, що є синапси, які не володіють істотними ознаками хімічних.