Alhaalla on esitetty aivojen paikat, joissa akso-aksonisia synapseja esiintyy eri eläimillä.
PikkuaivokuoriEdit
Aksoaksoninen synapsi pikkuaivokuoressa esiintyi alun perin yhdessä Santiago Ramón y Cajalin piirroksessa hänen vuonna 1909 julkaistussa kirjassaan. Myöhemmin elektronimikroskopian avulla vahvistettiin, että korisolun aksoni projisoituu kissojen ja muiden nisäkkäiden pikkuaivokuoren Purkinje-solujen aksonikumpareelle muodostaen akso-aksonisia synapseja. Ensimmäinen sähköfysiologinen karakterisointi Purkinje-soluihin muodostuneesta aksonaalisesta synapsista tehtiin vuonna 1963, jolloin havaittiin, että presynaptiset korisolujen aksonit estävät postsynaptisten Purkinje-solujen terminaalista ulostuloa aksonaalisen synapsin kautta. Verkkotason tutkimus osoitti, että Purkinje-soluja aktivoivat jyvässolut (eli rinnakkaiset kuidut) aktivoivat myös korisoluja, jotka sittemmin estivät Purkinje-solujen vaikutuksen alempana olevaan verkkoon.
AivokuoriMuutos
Aksoaksonisia synapseja esiintyy nisäkkäiden näköaivokuorella (V1:ssä ja V2:ssa), ja niitä on tutkittu hyvin kissoilla, rotilla ja kädellisillä, kuten apinoilla. Synapsi muodostuu pyramidisolujen aksonien alkusegmentteihin useissa näköaivokuoren kerroksissa. Näiden synapsien projisoivat neuronit tulevat keskushermoston ja aivokuoren eri osista. Vastaavasti akso-aksonisia synapseja on motorisella aivokuorella, subiculumissa ja piriformisella aivokuorella. Kuten Golgin menetelmä ja elektronimikroskopia osoittivat, raidallisella aivokuorella muodostuu jopa viisi akso-aksonista synapsia yhteen pyramidisoluun. Aivokuoressa inhiboivilla akso-aksonisilla synapseilla voi olla laaja rooli verkkotason toiminnassa mahdollistamalla pyramidisolujen synkronoidun laukaisun, lähinnä moduloimalla näiden solujen ulostulon kynnystä. Näitä synapseja löytyy myös somatosensorisen aivokuoren pyramidisolujen aksonien alkusegmenteistä ja primaarisesta hajuaivokuoresta, joiden on todettu olevan inhiboivia. Tutkittaessa akso-aksonisten synapsien sijainteja primaarisessa hajuaivokuoressa tutkijat ovat esittäneet, että akso-aksonisilla synapseilla voi olla ratkaiseva merkitys hajuaistia tukevien värähtelyjen synkronoinnissa piriformisessa aivokuoressa (hajuaivokuoressa). Akso-aksonisia synapseja löytyy myös hippokampuksesta. Näiden synapsien havaitaan muodostuvan pääasiassa stratum oriensissa ja stratum pyramidalessa sijaitseviin pääsoluihin ja harvoin stratum radiatumiin; ne saavat yleisesti projektioita GABAergisista paikallisista interneuroneista. Horisontaalisilla interneuroneilla on laminaarinen dendriittijakauma, ja ne osallistuvat aksoaksonisiin synapseihin hippokampuksessa, joka saa suoria synaptisia syötteitä CA1-pyramidisoluista. Yleisesti ottaen nämä tutkimukset viittaavat siis siihen, että akso-aksoniset synapsit voivat tarjota tiedonkäsittelyn perusmekanismin aivokuorella.
BasaaligangliotMuutos
Striatumissa tehdyt mikroskooppitutkimukset viittasivat aiemmin akso-aksonisten synapsien harvinaiseen esiintymiseen yksittäisissä osissa. Topologisista tiedoista tehdyt ekstrapolaatiot viittaavat tällaisten synapsien paljon suurempiin lukumääriin striatumissa, jossa akso-aksonisten synapsien terapeuttinen rooli skitsofrenian hoidossa on aiemmin postuloitu. Tässä tutkimuksessa kirjoittajat tutkivat 4 811 synapsia rottien striatumin leikkauksissa, ja 15 niistä todettiin olevan akso-aksonisia synapseja. Nämä akso-aksoniset synapsit muodostuvat dopaminergisistä inhibitorisista interneuroneista (presynaptisella puolella), jotka projisoituvat rotan striatumissa olevien glutamatergisten kortikostriataalisten kuitujen aksoneihin.
AivorunkoMuokkaa
Akso-aksoniset synapsit löytyvät selkärangan kolmoistiehyiden ytimessä aivorungossa. Kissan aivorungon elektronimikroskooppitutkimuksissa kvantifioitiin akso-aksonisten synapsien synaptogeneesiä spinaalisessa kolmoisterminaalisessa ytimessä aivojen eri kehitysvaiheissa. Kirjoittajat tunnistivat synapsit laskemalla synaptiseen rakoon vapautuneet vesikkelit, jotka voidaan havaita mikrokuvissa. Akso-aksonisten kontaktien osoitetaan lisääntyvän johdonmukaisesti koko kehityskauden ajan, alkaen 3 tunnin iästä 27 päivän ikään asti kissanpennuilla. Eniten synaptogeneesiä tapahtuu ensimmäisten 3-6 vuorokauden aikana, jonka päätyttyä kissanpennun selkäytimen kolmoistrikulaarisessa ytimessä on lähes puolet aikuisilla kissoilla esiintyvistä akso-aksonisista synapseista. Myöhemmin, 16-27 päivän iässä, aksonaalinen synaptogeneesi lisääntyy uudelleen. Aksoaksonisia synapseja havaitaan myös yksinäisessä ytimessä (tunnetaan myös nimellä solitary nucleus of the solitary tractus) ainutlaatuisesti kommissuraalisessa osassa neuroanatomisissa tutkimuksissa, joissa käytettiin 5-hydroksidopamiinia aksoaksonisten synapsien merkitsemiseen. Axo-axoniset synapsit muodostuvat baroreseptorin päätepisteisiin presynaptisista adrenergisistä kuiduista, ja niillä ehdotetaan olevan merkitystä barorefleksissä.
SelkäydinEdit
Axo-axonisia synapseja löytyy nisäkkäiden selkärangan refleksikaaresta ja Substantia gelatinosa of Rolandosta (SGR). Selkäytimessä akso-aksoniset synapsit muodostuvat sensoristen neuronien päätepisteisiin presynaptisten inhibitoristen interneuronien kanssa. Näitä synapseja tutkitaan ensimmäisen kerran käyttämällä solunsisäisiä nauhoituksia kissojen selkärangan motoneuroneista, ja niiden on osoitettu aiheuttavan presynaptista inhibitiota. Tämä näyttää olevan selkäytimissä yleinen mekanismi, jossa GABAergiset interneuronit estävät presynaptista aktiivisuutta aistineuroneissa ja lopulta ohjaavat toimintaa motoneuroneissa, mikä mahdollistaa lihasten valikoivan hallinnan. Kun pyrittiin kvantifioimaan akso-aksonisten synapsien esiintymistä rottien SGR-alueella, 54 tällaista synapsia löytyi tutkittujen 6 045 synapsin joukosta. Näissä 54:ssä akso-aksonisissa synapsissa osoitettiin olevan joko agranulaarisia vesikkeleitä tai suuria granulaarisia vesikkeleitä.
Vestibulaarinen järjestelmäMuutos
Akso-aksonisia synapseja löytyy rottien lateraalisesta vestibulaarisesta ytimestä. Akso-aksoniset synapsit muodostuvat interneuronien pienistä aksoneista suurten aksonien aksoniterminaaleihin, jotka ovat ylävirtaan päädendriittivarteen nähden. Mielenkiintoista on, että kirjoittajat väittivät, että aksoaksonisia synapseja, joita on runsaasti rotilla, ei ole kissojen lateraalisessa vestibulaarisessa ytimessä. He toteavat, että kissoilla tunnistetut ja kuvatut aksoniterminaalityypit löytyvät kaikki rotilta, mutta päinvastoin, koska akso-aksonisia synapseja muodostavat aksonit puuttuvat kissoilta. Näiden synapsien ehdotetaan mahdollistavan monimutkaisen neuraalisen laskennan vestibulaarisen refleksin aikaansaamiseksi rotilla.
HindbrainEdit
Axo-axonisia synapseja löytyy kultakalan mauthner-soluista. Mauthner-solujen aksonikumpu ja aksonin alkusegmentit saavat päätepisteitä erittäin hienojakoisista myelinisoimattomista kuiduista, jotka peittävät aksonikumpua kierteisillä ulokkeilla. Näitä mauthner-soluja ympäröiviä kierteisiä ulokkeita kutsutaan myös aksonin suojaksi. Aksonien aksonisynapsien ja muiden mauthner-solujen synapsien välinen ero on se, että dendriittien ja sooman synapsit saavat myelinoituneita kuituja, kun taas aksonit saavat myelinoitumattomia kuituja. Mauthnerin solut ovat suuria neuroneja, jotka osallistuvat kalojen nopeisiin pakoreflekseihin. Näin ollen nämä aksonaaliset synapsit voisivat valikoivasti lamauttaa pakoverkon ohjaamalla mauthner-solujen vaikutusta alempana sijaitsevaan hermoverkkoon. Mauthner-solujen aksonaalisten synapsien morfologisen vaihtelun tutkiminen mauthner-solujen aksonikukkulassa viittaa siihen, että evolutiivisesti nämä synapsit ovat uudempia kuin mauthner-solut. Vastaus säikähdykseen voidaan kartoittaa fylogeneettisesti, mikä vahvistaa, että basaaliset aktinopterygian kalat, joilla on vain vähän tai ei lainkaan aksoaksonisia synapseja mauthner-soluissa, osoittavat huonompaa pakovastetta kuin kalat, joilla on aksoaksonisia synapseja.
Neuromuskulaarinen liitosMuokkaa
Inhiboivia aksoaksonisia synapseja löytyy äyriäisten hermo-muskulaarisista liitoksista, ja niitä on tutkittu laajalti rapujen osalta. Akso-aksoniset synapsit muodostuvat eksitatorisiin aksoneihin postsynaptisena neuronina presynaptisen puolen motoneuroneista. Motoneuronit, jotka ovat rapujen raajojen sulkijoissa ja raajojen lisäliikkujien taivuttajissa yleinen inhibiittori, muodostavat rapujen lihasten kanssa neuromuskulaarisen liitoksen lisäksi akso-aksonisia synapseja. Nämä synapsit havaittiin ensimmäisen kerran vuonna 1967, jolloin niiden todettiin aiheuttavan presynaptista inhibitiota rapujen ja rapujen jalkalihaksissa. Myöhemmissä tutkimuksissa havaittiin, että akso-aksonisia synapseja esiintyi vaihtelevasti sen mukaan, missä jalkalihakset sijaitsivat hermostosta. Esimerkiksi proksimaalisilla alueilla on kolminkertainen määrä akso-aksonisia synapseja verrattuna keskialueisiin. Näiden synapsien ehdotetaan toimivan rajoittamalla hermovälittäjäaineiden vapautumista jalkojen hallittujen liikkeiden aikaansaamiseksi.