ออโตแนปส์คือ ไซแนปส์ ทางเคมีหรือไฟฟ้าจากเซลล์ประสาทไปยังตัวมันเอง^{[ 1 ] [ 2 ]}นอกจากนี้ยังสามารถอธิบายได้ว่าเป็นไซแนปส์ที่เกิดขึ้นจากแอกซอน ของเซลล์ประสาท บนเดนไดรต์ของมันเองทั้งในร่างกายหรือในหลอดทดลอง

คำว่า "autapse" ถูกบัญญัติขึ้นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2515 โดย Van der Loos และ Glaser ซึ่งสังเกตเห็น autapse ในการเตรียม Golgi ของเปลือกสมองส่วนท้ายทอยของ กระต่าย ขณะที่กำลังทำการวิเคราะห์เชิงปริมาณของวงจรneocortex ^{[ 3 ]}นอกจากนี้ ในช่วงทศวรรษ พ.ศ. 2513 ยังมีการอธิบาย autapse ในเปลือกสมอง^ของ สุนัข และ หนู ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]} neostriatumของลิง[ ^{7 ]}และไขสันหลัง^ของ แมว [ ^{8 ]}

ในปี 2000 มีการสร้างแบบจำลองออแทปส์เป็นครั้งแรกเพื่อสนับสนุนความคงอยู่ในการทำงานของเครือข่ายประสาทแบบวนซ้ำ^{[ 1 ]}ในปี 2004 มีการสร้างแบบจำลองออแทปส์เพื่อแสดงพฤติกรรมการสั่นซึ่งไม่มีอยู่ในเซลล์ประสาทแบบจำลองเดียวกันที่ไม่มีออแทปส์^{[ 9 ]}โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เซลล์ประสาทจะสั่นระหว่างอัตราการยิงสูงและการระงับการยิง ซึ่งสะท้อนถึง พฤติกรรม การระเบิด ของสไปค์ ที่พบได้ทั่วไปในเซลล์ประสาทในสมอง ในปี 2009 ออแทปส์ถูกเชื่อมโยงกับการกระตุ้นอย่างต่อเนื่องเป็นครั้งแรก ซึ่งเสนอหน้าที่ที่เป็นไปได้ของออแทปส์กระตุ้นภายในวงจรประสาท^{[ 10 ]}ในปี 2014 ออแทปส์ไฟฟ้าแสดงให้เห็นว่าสามารถสร้างคลื่นเป้าหมายและคลื่นเกลียว ที่เสถียร ใน เครือ ข่ายแบบจำลองประสาท^{[ 11 ]}ซึ่งบ่งชี้ว่าพวกมันมีบทบาทสำคัญในการกระตุ้นและควบคุมพฤติกรรมโดยรวมของเซลล์ประสาทในเครือข่าย ในปี 2016 มีการนำเสนอแบบจำลองของเรโซแนนซ์^{[ 12 ]}

ออแทปส์ถูกใช้เพื่อจำลองสภาวะ "เซลล์เดียวกัน" เพื่อช่วยให้นักวิจัยทำการเปรียบเทียบเชิงปริมาณ เช่น การศึกษาว่าสารต้านตัว รับ N -methyl-D-aspartate (NMDAR) ส่งผลต่อ NMDAR ในไซแนปส์และนอกไซแนปส์ อย่างไร ^{[ 13 ]}

เมื่อเร็วๆ นี้ มีการเสนอว่าออแทปส์อาจเกิดขึ้นได้อันเป็นผลมาจากการปิดกั้นการส่งสัญญาณประสาท เช่น ในกรณีของการบาดเจ็บของแอกซอนที่เกิดจากการได้รับสารพิษหรือการขัดขวางช่องไอออน^{[ 14 ]}เดนไดรต์จากโซมานอกเหนือจากแอกซอนเสริม อาจพัฒนาเพื่อสร้างออแทปส์เพื่อช่วยแก้ไขการส่งสัญญาณของเซลล์ประสาท

ออแทปส์สามารถปล่อยกลูตาเมต (กระตุ้น) หรือปล่อย GABA (ยับยั้ง) ได้เช่นเดียวกับไซแนปส์แบบดั้งเดิม^{[ 15 ]}ในทำนองเดียวกัน ออแทปส์สามารถมีลักษณะเป็นไฟฟ้าหรือเคมีได้^{[ 2 ]}

โดยทั่วไปแล้ว การตอบสนองเชิงลบในออโตแอพส์มักจะยับยั้งเซลล์ประสาทที่ตื่นตัวได้ ในขณะที่การตอบสนองเชิงบวกสามารถกระตุ้นเซลล์ประสาทที่สงบนิ่งได้^{[ 16 ]}

แม้ว่าการกระตุ้นออแทปส์ยับยั้งจะไม่ทำให้เกิดศักยภาพหลังไซแนปส์ยับยั้งแบบไฮเปอร์โพลาไรซ์ในอินเตอร์นิวรอนของชั้น Vของชิ้นส่วนเปลือกสมองส่วนนีโอคอร์เทกซ์ แต่ก็แสดงให้เห็นว่ามีผลต่อความตื่นตัว^{[ 17 ]}เมื่อใช้สารต้าน GABA เพื่อบล็อกออแทปส์ ความน่าจะเป็นของ ขั้นตอน การลดขั้ว ครั้งที่สองที่ตามมาทันที จะเพิ่มขึ้นหลังจากขั้นตอนการลดขั้วครั้งแรก สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าออแทปส์ทำงานโดยการยับยั้งขั้นตอนการลดขั้วครั้งที่สองจากสองขั้นตอนที่เกิดขึ้นในเวลาใกล้เคียงกัน และด้วยเหตุนี้ พวกมันอาจให้การยับยั้งแบบป้อนกลับไปยังเซลล์เหล่านี้ กลไกนี้อาจอธิบายการยับยั้งแบบชุนติ้งได้ เช่นกัน

ในการเพาะเลี้ยงเซลล์ พบ ว่าออแทปส์มีส่วนช่วยในการกระตุ้นเซลล์ประสาท B31/B32 อย่างต่อเนื่อง ซึ่งมีส่วนสำคัญต่อพฤติกรรมการตอบสนองต่ออาหารในAplysia ^{[ 10 ]}สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าออแทปส์อาจมีบทบาทในการเป็นตัวกลางในการป้อนกลับเชิงบวก ออแทปส์ B31/B32 ไม่สามารถมีบทบาทในการเริ่มต้นกิจกรรมของเซลล์ประสาทได้ แม้ว่าจะเชื่อกันว่ามันช่วยรักษาภาวะดีโพลาไรเซชันของเซลล์ประสาทไว้ก็ตาม ขอบเขตที่ออแทปส์รักษาภาวะดีโพลาไรเซชันยังคงไม่ชัดเจน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากส่วนประกอบอื่นๆ ของวงจรประสาท (เช่น เซลล์ประสาท B63) ก็สามารถให้สัญญาณอินพุตไซแนปส์ที่แข็งแกร่งตลอดช่วงดีโพลาไรเซชันได้เช่นกัน นอกจากนี้ ยังมีข้อเสนอแนะว่าออแทปส์ช่วยให้เซลล์ประสาท B31/B32 สามารถรีโพลาไรซ์ได้อย่าง รวดเร็ว Bekkers (2009) เสนอว่าการปิดกั้นการมีส่วนร่วมของออแทปส์โดยเฉพาะ แล้วประเมินความแตกต่างระหว่างกรณีที่มีหรือไม่มีการปิดกั้นออแทปส์ จะช่วยให้เข้าใจการทำงานของออแทปส์ได้ดียิ่งขึ้น^{[ 18 ]}

เซลล์ประสาทแบบจำลอง Hindmarsh–Rose (HR) แสดงให้เห็นรูปแบบการยิงแบบอลวน การยิง แบบ ปกติ การยิง แบบสงบและ การยิง แบบเป็นช่วงๆ โดยไม่มีออโทแอพส์ ^{[ 19 ]} เมื่อมีการนำออโทแอพส์ไฟฟ้าเข้า มาสถานะแบบเป็นช่วงๆ จะเปลี่ยนไปเป็นสถานะอลวน และแสดงพฤติกรรมสลับกันซึ่งมีความถี่เพิ่มขึ้นตามความเข้มของออโทแอพส์และเวลาหน่วงที่มากขึ้น ในทางกลับกัน ออโทแอพส์ทางเคมีที่กระตุ้นจะช่วยเพิ่มสถานะอลวนโดยรวม สถานะอลวนจะลดลงและถูกระงับในเซลล์ประสาทที่มีออโทแอพส์ทางเคมีที่ยับยั้ง ในเซลล์ประสาทแบบจำลอง HR ที่ไม่มีออโทแอพส์ รูปแบบการยิงจะเปลี่ยนจากสงบไปเป็นแบบเป็นช่วงๆ แล้วไปเป็นแบบอลวนเมื่อกระแส DCเพิ่มขึ้น โดยทั่วไป เซลล์ประสาทแบบจำลอง HR ที่มีออโทแอพส์มีความสามารถในการเปลี่ยนไปใช้รูปแบบการยิงใดๆ ก็ได้ โดยไม่คำนึงถึงรูปแบบการยิงก่อนหน้า

พบว่าเซลล์ประสาทจากหลายบริเวณของสมอง เช่น นีโอคอร์เทกซ์ ซับสแตนเชีย นิกรา และฮิปโปแคมปัส มีออโตแอพเซส^{[ 3 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]}

มีการสังเกตพบว่าออแทปส์มีจำนวนมากขึ้นใน เซลล์ ตะกร้า GABAergic และเซลล์ที่กำหนดเป้าหมายเดนไดรต์ของคอร์เทกซ์การมองเห็นของแมว เมื่อเทียบกับเซลล์สไปนีสเตลเลต เซลล์ดับเบิลบูเกต์และเซลล์พีระมิดซึ่งบ่งชี้ว่าระดับของการสร้างเส้นประสาทด้วยตนเองของเซลล์ประสาทนั้นมีความเฉพาะเจาะจงกับเซลล์^{[ 23 ]}นอกจากนี้ โดยเฉลี่ยแล้ว ออแทปส์ของเซลล์ที่กำหนดเป้าหมายเดนไดรต์จะอยู่ห่างจากโซมามากกว่าออแทปส์ของเซลล์ตะกร้า

ร้อยละ 80 ของเซลล์ประสาทพีระมิด ชั้น V ในเปลือกสมองส่วนหน้าของหนูที่กำลังพัฒนามีการเชื่อมต่อแบบออโทแอพติก ซึ่งส่วนใหญ่อยู่บนเดนไดรต์ฐานและเดนไดรต์ เฉียงส่วนปลาย มากกว่าเดนไดรต์ส่วนปลายหลัก[ 24 ^{]ตำแหน่งเดน}ไดรต์ของการเชื่อมต่อไซแนปส์ของเซลล์ประเภทเดียวกันนั้นคล้ายคลึงกับตำแหน่งของออโทแอพติก ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเครือข่ายออโทแอพติกและเครือข่ายไซแนปส์มีกลไกการก่อตัวร่วมกัน

ในช่วงทศวรรษ 1990 การปล่อยกระแสไฟฟ้าผิดปกติระหว่างช่วงชักแบบพาร์ออกซิสมอลดีโพลาไรซิงชิ่ง (paroxysmal depolarizing shift -type interictal epileptiform discharges) ได้รับการเสนอแนะว่าขึ้นอยู่กับกิจกรรมออโตแอพติก (autaptic activity) เป็นหลักสำหรับเซลล์ประสาทฮิปโปแคมปัสของหนูที่กระตุ้นแบบเดี่ยวที่ปลูกในไมโครคัลเจอร์^{[ 25 ]}

เมื่อไม่นานมานี้ ในเนื้อเยื่อเปลือกสมองส่วนหน้าของมนุษย์ในผู้ป่วยโรคลมชักที่รักษาไม่หายพบว่าออโตแอพเซสเอาต์พุต GABAergic ของ เซลล์ประสาท แบบสไปค์เร็ว (FS) มี การปล่อยแบบอะซิงโครนัส (AR) ที่รุนแรงกว่าเมื่อเทียบกับเนื้อเยื่อที่ไม่เป็นโรคลมชักและไซแนปส์ประเภทอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับเซลล์ประสาท FS ^{[ 26 ]}การศึกษานี้พบผลลัพธ์ที่คล้ายกันโดยใช้แบบจำลองหนูด้วยเช่นกัน การเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของ Ca2+ ที่เหลืออยู่ นอกเหนือจากแอมพลิจูดของศักยภาพการกระทำในเซลล์ประสาท FS ได้รับการเสนอแนะว่าเป็นสาเหตุของการเพิ่มขึ้นของ AR ในเนื้อเยื่อที่เป็นโรคลมชัก ยาต้านโรคลมชักอาจมุ่งเป้าไปที่ AR ของ GABA ที่ดูเหมือนจะเกิดขึ้นอย่างแพร่หลายที่ออโตแอพเซสของเซลล์ประสาท FS

การใช้สื่อเพาะเลี้ยงที่ปรับสภาพด้วยกลิอาในการรักษา ไมโครคัลเจอร์ของเซลล์ ปมประสาทจอประสาทตา ของหนูที่ปราศจากกลิอาและบริสุทธิ์ แสดงให้เห็นว่าสามารถเพิ่มจำนวนออแทปส์ต่อเซลล์ประสาทได้อย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับกลุ่มควบคุม^{[ 27 ]}ซึ่งแสดงให้เห็นว่าปัจจัยที่ละลายได้ซึ่งไว ต่อ โปรตีเนส Kที่ได้จากกลิอาสามารถกระตุ้นการสร้างออแทปส์ในเซลล์ปมประสาทจอประสาทตาของหนูได้