จุดประสานประสาทไฟฟ้า

ไซแนปส์ไฟฟ้า (อังกฤษ: electrical Synapse) เป็นไซแนปส์ชนิดที่ไม่ได้ใช้สารเคมีในการสื่อสารระหว่างไซแนปส์เช่นในไซแนปส์เคมี (chemical synapse)

แกป จังชั่น

โครงสร้างและการทำงาน

ไซแนปส์ไฟฟ้ามีโครงสร้างและการทำงานที่ไม่ซับซ้อนโดยเกิดจากการเคลื่อนย้ายกระแสไฟฟ้าระหว่างเซลล์ที่อยู่ติดกันผ่านทางแกปจังชั่น (Gap junction) ที่บริเวณแกปจังชั่นนี้โปรตีนที่ทำให้เกิดเป็นช่องให้ไอออนไหลผ่านเรียกว่า คอนเน็กซิน (connexin) และระยะห่างระหว่างเยื่อหุ้มเซลล์ของเซลล์ที่เกิดไซแนปส์ไฟฟ้ามีเพียงประมาณ 3 นาโนเมตร โปรตีนคอนเน็กซิน 6 โมเลกุลรวมตัวกันเป็นช่อง (channel) เรียกว่า คอนเน็กซอน (connexon) เซลล์ที่หนึ่งส่งคอนเน็กซอนรวมกับเซลล์ที่สองซึ่งคอนเน็กซอนสองอันของเซลล์ที่เกิดไซแนปส์ไฟฟ้ารวมกันเรียกว่า ช่องแกปจังชั่น (Gap junction channel) ช่องแกปจังชั่นมีความกว้างประมาณ 1-2 นาโนเมตรซึ่งกว้างพอที่ไอออนชนิดต่างๆ ที่ละลายอยู่ไหนไซโตพลาสซึมสามารถแพร่ผ่านช่องนี้ไปได้โดยตรง

การนำกระแสประสาท

เนื่องจากกระแสไอออนสามารถเคลื่อนตัวผ่านช่องแกปจังชั่นได้อิสระระหว่างสองเซลล์ทำให้กระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นได้ทั้งสองทิศทางซึ่งต่างจากไซแนปส์เคมีที่เกิดได้เพียงทิศทางเดียว คือ จากเซลล์ประสาทก่อนไซแนปส์ (presynaptic neuron) ไปยังเซลล์ประสาทหลังไซแนปส์ (postsynaptic neuron) การมีกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นได้ทั้งสองทิศทางนี้เรียกว่าเกิด electrically coupled การส่งสัญญาณประสาทระหว่างไซแนปส์ไฟฟ้าเกิดได้เร็วมากกล่าวคือเมื่อเกิดแอกชั่นโพเทนเชียล (action potential) ในเซลล์ประสาทก่อนไซแนปส์ก็สามารถกระตุ้นการเกิดแอกชั่นโพเทนเชียลในเซลล์ประสาทหลังไซแนปส์ได้ทันที ไซแนปส์ไฟฟ้านี้มีประโยชน์มากในสัตว์ที่ไม่มีกระดูกสันหลัง เช่น crayfish ซึ่งอาจพบไซแนปส์ไฟฟ้าได้ระหว่างเซลล์ประสาทรับสัมผัส (sensory neuron) กับเซลล์ประสาทสั่งการ (motor neuron) ในวิถีการนำประสาทรีเฟล็กซ์ที่ช่วยในการหนีภายเมื่อถูกคุกคามจากศัตรู

ผลต่อศักย์ไฟฟ้าหลังไซแนปส์

การศึกษาเมื่อไม่หลายปีมานี้พบว่ามีไซแนปส์ไฟฟ้าทั่วไปในระบบประสาทส่วนกลางของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม เมื่อเซลล์ประสาทก่อนไซแนปส์เกิดแอกชั่นโพเทนเชียลขึ้นก็ทำให้เกิดการไหลผ่านของไอออนผ่านช่องแกปจังชั่นไปยังเซลล์ประสาทอื่นๆ กระแสไฟฟ้านี้ทำให้เซลล์ประสาทตัวที่สองเกิด ศักย์ไฟฟ้าหลังไซแนปส์ (postsynaptic potential; PSP) เนื่องจากไซแนปส์ไฟฟ้าทำให้กระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นได้ทั้งสองทิศทางโดยเมื่อเซลล์ประสาทตัวที่สองเกิดแอกชั่นโพเทนเชียลแล้วก็สามารถเหนี่ยวนำให้เซลล์ประสาทตัวที่แรกเกิดศักย์ไฟฟ้าหลังไซแนปส์ได้เช่นกัน ศักย์ไฟฟ้าหลังไซแนปส์ที่เกิดจากไซแนปส์ไฟฟ้าเพียงตำแหน่งเดียวมีค่าต่ำประมาณ 1 มิลลิโวลต์ หรือน้อยกว่านี้ ซึ่งไม่เพียงพอที่จะทำให้เซลล์ประสาทเกิดแอกชั่นโพเทนเชียลขึ้นได้ แต่โดยทั่วไปเซลล์ประสาทมักเกิดไซแนปส์ไฟฟ้าหลายตำแหน่งกับเซลล์ประสาทหลายเซลล์ที่อยู่รอบข้าง ดังนั้นค่าศักย์ไฟฟ้าหลังไซแนปส์ที่เกิดขึ้นพร้อมกันหลายตำแหน่งรวมกันจึงสูงพอที่จะทำให้เซลล์ประสาทเกิดแอกชั่นโพเทนเชียลขึ้นได้ ซึ่งคุณสมบัติสำคัญของเซลล์ประสาทในการรวมสัญญาณที่เกิดขึ้นหลังไซแนปส์นี้เราเรียกว่า การรวมกันของสัญญาณผ่านไซแนปส์หรือไซแนปติกอินทิเกรชั่น (synaptic integration)

ความสำคัญในระยะตัวอ่อน

บทบาทหน้าที่ของไซแนปส์ไฟฟ้าแตกต่างกันไปในสมองแต่ละบริเวณซึ่งส่วนใหญ่พบไซแนปส์ไฟฟ้าได้ในสมองส่วนที่มีการกระตุ้นการทำงานของเซลล์ประสาทเป็นกลุ่มพร้อมๆ กัน ในช่วงการเจริญพัฒนาของตัวอ่อน (เอ็มบริโอ) ในระยะต่างๆ นั้นไซแนปส์ไฟฟ้ามีส่วนสำคัญในการสื่อสารระหว่างเซลล์ โดยสัญญาณไฟฟ้าและสัญญาณเคมีจะถูกส่งผ่านช่องแกปจังชั่นเพื่อช่วยสื่อสารการทำงานของเซลล์ประสาทในกระบวนการเจริญพัฒนาของสมอง นอกจากนี้แกปจังชั่นยังสามารถพบได้ในเซลล์ที่ไม่ใช่เซลล์ประสาท เช่น เซลล์เกลีย เซลล์เอพิทีเลียม เซลล์กล้ามเนื้อเรียบและกล้ามเนื้อหัวใจ เซลล์ตับ และเซลล์ในต่อมต่างๆ เป็นต้น

อ้างอิง

• Mark Bear, Mark F. Bear, Barry W. Connors, Michael A. Paradiso (2001). Neuroscience: Exploring the Brain. Hagerstown, MD: Lippincott Williams & Wilkins. ISBN 0-7817-3944-6
• Eric R. Kandel, James H. Schwartz, Thomas M. Jessell (2000). Principles of Neural Science, 4th edition, New York: McGraw-Hill. ISBN 0-8385-7701-6