Hieronder staan de hersenlocaties waar axo-axonische synaps bij verschillende dieren worden aangetroffen.
Cerebellaire cortexEdit
De axo-axonale synaps in de cerebellaire cortex kwam oorspronkelijk voor op een van de tekeningen van Santiago Ramón y Cajal in zijn boek dat in 1909 verscheen. Later werd met behulp van elektronenmicroscopie bevestigd dat het axon van de korfcel projecteert op de axonheuvel van Purkinjecellen in de cerebellaire cortex bij katten en andere zoogdieren, waarbij axo-axonische synapsen worden gevormd. De eerste elektrofysiologische karakterisering van een axo-axon synaps gevormd op Purkinje cellen werd gedaan in 1963, waar de presynaptische korfcel axonen werden gevonden om de terminal output van postsynaptische Purkinje cellen te remmen via de axo-axon synaps. Studie op netwerkniveau toonde aan dat de granule cellen (alias de parallelle vezels) die Purkinje cellen activeerden, ook de korfcellen activeerden die vervolgens het effect van Purkinje cellen op het stroomafwaartse netwerk remden.
Cerebrale cortexEdit
Axo-axonische synapsen komen voor in de visuele cortex (in V1 en V2) bij zoogdieren, en zijn goed bestudeerd bij katten, ratten en primaten zoals apen. De synaps wordt gevormd op de beginsegmenten van de axonen van piramidale cellen in verschillende lagen in de visuele cortex. De projecterende neuronen voor deze synapsen zijn afkomstig uit verschillende delen van het centrale zenuwstelsel en de neocortex. Op dezelfde wijze worden axo-axonische synapsen aangetroffen in de motorische cortex, in het subiculum en in de piriforme cortex. In de gestreepte cortex worden, zoals de Golgimethode en de elektronenmicroscopie aantoonden, wel vijf axo-axonische synapsen gevormd op een enkele piramidale cel. In de hersenschors kunnen remmende axo-axonische synapsen een wijdverspreide rol spelen in de activiteit op netwerkniveau door gesynchroniseerd vuren van piramidale cellen mogelijk te maken, in wezen door de drempel voor output van deze cellen te moduleren. Deze synapsen worden ook gevonden op de eerste segmenten van axonen in piramidale cellen in de somatosensorische cortex, en in de primaire olfactorische cortex die van de remmende soort blijken te zijn. Bij het bestuderen van de locaties van axo-axonische synapsen in de primaire olfactorische cortex, hebben onderzoekers gesuggereerd dat axo-axonische synapsen een cruciale rol kunnen spelen bij het synchroniseren van oscillaties in de piriform cortex (in de olfactorische cortex), hetgeen de reukzin bevordert. De axo-axonische synapsen worden ook aangetroffen in de hippocampus. Deze synapsen worden hoofdzakelijk gevormd op hoofdcellen in het stratum oriens en het stratum pyramidale en zelden op het stratum radiatum; zij ontvangen gewoonlijk projecties van GABA-erge lokale interneuronen. De horizontale interneuronen vertonen een laminaire verdeling van dendrieten en zijn betrokken bij axo-axonische synapsen in de hippocampus, die directe synaptische inputs krijgen van CA1 piramidale cellen. In het algemeen geven deze studies dus aan dat axo-axonische synapsen een basismechanisme van informatieverwerking in de hersenschors kunnen vormen.
Basale gangliaEdit
Microscopie studies in het striatum suggereerden eerder het zeldzame voorkomen van axo-axonische synapsen in individuele secties. Extrapolaties van de topologische gegevens suggereren veel hogere aantallen van dergelijke synapsen in het striatum, waar de therapeutische rol van de axo-axonic synapsen in de behandeling van schizofrenie is eerder gepostuleerd. In deze studie onderzochten de auteurs 4.811 synapsen in ratten striatum secties, en 15 van hen bleken de axo-axon synapsen te zijn. Deze axo-axonische synapsen worden gevormd door dopaminerge remmende interneuronen (aan de presynaptische kant) die projecteren op de axonen van glutamaterge cortico-striatale vezels in het rat striatum.
HersenstamEdit
Axo-axonische synapsen worden gevonden in de spinale trigeminuskern in de hersenstam. Elektronenmicroscopie studies op de kitten hersenstam gekwantificeerd synaptogenese van axo-axonic synapsen in de spinale trigeminus nucleus op verschillende ontwikkelingsleeftijden van de hersenen. De auteurs identificeerden de synapsen door het tellen van vesikels die vrijkomen in de synaptische spleet, die kan worden waargenomen in de microfoto’s. Axo-axonische contacten blijken consistent toe te nemen gedurende de gehele ontwikkelingsperiode, vanaf de leeftijd van 3 uur tot de leeftijd van 27 dagen bij kittens. De hoogste snelheid van synaptogenese vindt plaats gedurende de eerste 3 tot 6 dagen, aan het einde waarvan de spinale trigeminuskern van het kitten bijna de helft van de axo-axonische synapsen bevat die aanwezig zijn bij volwassen katten. Later, tussen 16 en 27 dagen leeftijd, is er een nieuwe golf van axo-axon synaptogenese. Axo-axonische synapsen worden ook waargenomen in de solitaire kern (ook bekend als nucleus van de solitaire tractus), uniek in het commissurale gedeelte in de neuro-anatomische studies, die 5-hydroxydopamine gebruikten om axo-axonische synapsen te labelen. Axo-axonische synapsen worden gevormd op baroreceptor terminals door de presynaptische adrenerge vezels, en worden voorgesteld om een rol te spelen in de baroreflex.
RuggenmergEdit
Axo-axonische synapsen worden gevonden in de spinale reflexboog van zoogdieren en in de Substantia gelatinosa van Rolando (SGR). In het ruggenmerg worden axo-axonische synapsen gevormd op de terminals van sensorische neuronen met presynaptische remmende interneuronen. Deze synapsen zijn voor het eerst bestudeerd met intracellulaire opnamen van de spinale motoneuronen bij katten, en er is aangetoond dat ze presynaptische inhibitie veroorzaken. Dit lijkt een algemeen mechanisme te zijn in ruggenmerg, waarbij GABA-erge interneuronen presynaptische activiteit in sensorische neuronen inhiberen en uiteindelijk activiteit in motorische neuronen controleren, waardoor selectieve controle van spieren mogelijk wordt. In pogingen om het voorkomen van axo-axonische synapsen in de SGR regio bij ratten te kwantificeren, werden 54 van dergelijke synapsen gevonden onder de in totaal 6.045 onderzochte synapsen. Deze 54 axo-axonische synapsen bleken ofwel agranulaire vesikels ofwel grote granulaire vesikels te hebben.
Vestibulair systeemEdit
Axo-axonische synapsen worden gevonden in de laterale vestibulaire kern bij ratten. Axo-axonische synapsen worden gevormd vanuit de kleine axonen van interneuronen op de axon terminals van grote axonen, die stroomopwaarts van de belangrijkste dendritische stam liggen. Interessant is dat de auteurs beweren dat axo-axonische synapsen, die overvloedig aanwezig zijn bij ratten, afwezig zijn in de laterale vestibulaire kern bij katten. Zij merken op dat de types axon terminals die geïdentificeerd en beschreven zijn bij katten, alle worden aangetroffen bij ratten, maar dat het omgekeerde niet waar is, omdat de axonen die de axo-axon synapsen vormen, ontbreken bij katten. Deze synapsen worden voorgesteld om complexe neurale computatie mogelijk te maken voor de vestibulaire reflex bij ratten.
HindbrainEdit
Axo-axonische synapsen worden gevonden in de mauthner cellen bij goudvissen. De axonheuvel en de eerste axonsegmenten van mauthnercellen ontvangen terminals van uiterst fijne ongemyeliniseerde vezels, die de axonheuvel met spiraalvormige projecties bedekken. Deze spiraalvormige projecties rond mauthner cellen staan ook bekend als de axon cap. Het verschil tussen de axo-axonische synapsen en andere synapsen op mauthner cellen is dat synapsen op dendrieten en soma gemyeliniseerde vezels ontvangen, terwijl axonen ongemyeliniseerde vezels ontvangen. Mauthner cellen zijn grote neuronen die betrokken zijn bij snelle vluchtreflexen bij vissen. Deze axo-axonische synapsen zouden dus selectief het ontsnappingsnetwerk kunnen uitschakelen door het effect van mauthner cellen op het neurale netwerk verder stroomafwaarts te controleren. Bestudering van de morfologische variatie van de axo-axon synapsen ter hoogte van de axonheuvel in mauthner cellen suggereert dat, evolutionair gezien, deze synapsen recenter zijn dan de mauthner cellen. De reactie op de startle kan fylogenetisch in kaart worden gebracht, hetgeen bevestigt dat basale actinopterygische vissen, met weinig tot geen axo-axon synapsen op mauthner cellen, een slechtere escape respons vertonen dan vissen met axo-axon synapsen.
Neuromusculaire junctieEdit
Inhibitoire axo-axon synapsen worden gevonden in de neuromusculaire juncties van kreeftachtigen en zijn veel bestudeerd bij rivierkreeften. Axo-axonische synapsen worden gevormd op de excitatoire axonen als postsynaptisch neuron door de motorneuronen van de presynaptische kant. Motorneuronen, die de gemeenschappelijke remmer zijn in de ledemaatsluiters van krabben en de accessoire buigspieren van ledematen, vormen axo-axonische synapsen naast de neuromusculaire junctie met de spieren in rivierkreeften. Deze synapsen werden voor het eerst waargenomen in 1967, toen werd vastgesteld dat zij presynaptische inhibitie veroorzaken in beenspieren van rivierkreeften en krabben. Latere studies toonden aan dat axo-axonische synapsen in verschillende aantallen voorkomen, afhankelijk van de plaats van de beenspieren ten opzichte van het zenuwstelsel. Zo hebben proximale regio’s driemaal zoveel axo-axonische synapsen dan de centrale regio’s. Voorgesteld wordt dat deze synapsen functioneren door de afgifte van neurotransmitters te beperken voor gecontroleerde beenbewegingen.