Comunicación neuronal : Sinapsis

Última actualización el 14/03/2022

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Introducción

La característica esencial del sistema nervioso es la capacidad de remitirse información unas células a otras. Esta propiedad no es un proceso pasivo de entrega de mensajes cerrados, sino que en cada paso se realiza un análisis del mensaje, procesándole y perfilando con exactitud sus contenidos.

El trasvase informativo entre las neuronas se produce a nivel de una unión especializada denominada sinapsis. A través de ella, la actividad eléctrica de una neurona, denominada neurona presináptica, influencia la actividad de una segunda denominada neurona postsináptica. Si la sinapsis se establece entre una neurona y un efector, sea músculo o glándula, se llama unión neuromuscular o neuroglandular.

La sinapsis es una aproximación (funcional) intercelular especializada entre  neuronas , ya sean entre dos neuronas de asociación, una neurona y una célula receptora o entre una neurona y una célula efectora (casi siempre glandular o muscular).  En  estos contactos se lleva a cabo la transmisión del impulso nervioso

Cada neurona establece un promedio de unas 1000 conexiones sinápticas y probablemente sobre ella recaen unas 10 veces más. Se ha estimado que si en el encéfalo existen unas 10 11 neuronas, habrá unas 10 14 sinapsis

Las sinapsis que recibe una neurona se localizan en su mayor parte a nivel de las dendritas, sinapsis axo-dendríticas, en menor medida a nivel del soma, sinapsis axo-somáticas y en algunos casos en el axón, sinapsis axo-axónicas. Independientemente de donde se localicen, desde el punto de vista funcional existen dos mecanismos de transmisión sináptica:  la transmisión eléctrica y química

1) Sinapsis eléctrica. En la sinapsis eléctrica las membranas de las células pre y postsinápticas están unidas por una unión tipo gap, o unión comunicante. Esta unión deja en su centro un canal de comunicación a través del cual fluye la corriente iónica de una célula a otra de forma directa.

Figura 1.  Sinapsis química  (modificado  de  1 ).  1 Se transfiere información entre las células por medio de transporte de iones .   2.  A través de canales directos  

2) Sinapsis química (modificado  de  1. No hay continuidad entra las neuronas, la transmisión de información se produce cuando la neurona presináptica libera una sustancia química o neurotransmisor, que se une a receptores localizados en la membrana postsináptica. La unión neurotransmisor-receptor desencadena cambios en la permeabilidad de la membrana que producirán un potencial graduado, el potencial postsináptico o, sencillamente, el potencial sináptico.

Figura 2. Sinapsis química. 1. La transferencia de información se realiza mediante la secreción de vesículas.  2. Neurotransmisores almacenados en vesículas.   3.  Exocitosis de las vesículas .  4. Unión del neurotransmisor a su receptor específico

 

 

Contenido del artículo

Generalidades

  • Las señales nerviosas se transmiten de una neurona a otra a través de una forma de comunicación intercelular llamada sinapsis. La neurona que transmite el mensaje es la presináptica y la que lo recibe, la postsináptica.
  • Las sinapsis  se pueden clasificar teniendo en cuenta diversos criterios

Localización de las sinapsis dependiendo de la zona de contacto 

  • La sinapsis es una aproximación (funcional) intercelular especializada entre  neuronas , ya sean entre dos neuronas de asociación, una neurona y una célula receptora o entre una neurona y una célula efectora (casi siempre glandular o muscular).. Por ello, pueden  clasificarse  dependiendo de la zona de contacto en:

Figura  1 .Localización de las  sinapsis dependiendo de la zona de contacto .  Las sinapsis más frecuentes son las que se producen entre el axón de una neurona y las dendritas de otra

 

1.-Axodendríticas: Es el tipo que más se conoce. Detalladamente, lo que sucede es que existe un impulso electroquímico que se traslada hasta llegar al extremo de la membrana, llamado botón presináptico o terminal, en donde se hallan unas vesículas que se encuentran cargadas con neurotransmisores. Al excitarse, éstas se abren liberando los neurotransmisores antes mencionados, hacia lo que se conoce con el nombre de hendidura sináptica, hacen ese traslado, uniéndose a los receptores postsinápticos de una dendrita o espina dendrítica dando como resultado la transmisión del impulso nervioso a la membrana postsináptica. Es así que se produce lo que se denomina sinapsis.

2.-Axosomáticas: Se produce el paso del impulso de la misma forma que en la sinapsis axodendrítica, con la diferencia que el traslado se ocasiona desde el axón en la terminal presináptica o botón hacía el soma de  una neurona presináptica. Esto se origina con frecuencia, ya que un axón puede exhibir varios botones sinápticos, efectuándose de manera simultánea, lo que se designa con el nombre de sinapsis axodendrosomáticas.

3.-Axoaxónicas: Es fruto de la conexión que se produce entre el axón de una neurona presináptica y de la fracción de otro axón, conocido con el nombre de terminal axónica, de una neurona postsináptica, en el comienzo de la vaina de mielina.

4.-Otras : Hay sinapsis entre  una neurona y una célula receptora o entre una neurona y una célula efectora (casi siempre glandular o muscular)

Tipos de sinapsis

  • Según la forma en que se establece la comunicación, las sinapsis se clasifican en dos tipos: 1) Sinapsis eléctricas y 2) Sinapsis químicas.

Tabla 1.  Sinapsis eléctrica y química 

1) Sinapsis eléctrica. 

Las sinapsis eléctricas consisten en el acoplamiento de las células por medio de uniones gap. A través de los conexiones el potencial de acción se propaga directamente de una célula a la otra.
  • En la sinapsis eléctrica las membranas de las células pre y postsinápticas están unidas por una unión tipo gap, o unión comunicante. Esta unión deja en su centro un canal de comunicación a través del cual fluye la corriente iónica de una célula a otra de forma directa.

Figura 2. Sinapsis eléctrica (modificado de 1). 1 Se transfiere información entre las células por medio de transporte de iones.   2.  A través de canales directos  

  • Estas sinapsis son comunes en los invertebrados. En el hombre: 1)  se encuentran en algunas partes del sistema nervioso central ;  2)  no son exclusivas de las neuronas. También se encuentran también en el músculo cardíaco, liso y en los hepatocitos.
  • Los canales de las uniones gap :

Figura 3. Sinapsis eléctrica y uniones GAP

  • Están formados por dos hemicanales de conexinas, unas proteinas especializadas que aparecen en las uniones gap de animales vertebrados. Cada hemicanal recibe el nombre de conexón y está compuesto por seis unidades de conexinas del mismo o distinto tipo, es decir, puede ser un homo o un heterohexámero de conexinas transmembrana.

Figura 4 . Estructrura de los conexones en una unión gap.  Cada canal está formado por 2 hemicanales : uno inserto en la membrana presináptica  y otro en la postsináptica 

Unión gap

  • Permiten que ocurran descargas sincrónicas .  
  • Pueden transmitir segundos mensajeros ( IP3, AMPc) o péptido
  • Tienen 2 conformaciones : abiertos o cerrados  (el cierre de canales por disminución del ph o elevación del calcio) 
  • Tienen una baja resistencia (o una alta conductancia), por lo que el paso de corriente, sea de carga positiva o negativa, fluye desde la neurona presináptica a la postsináptica despolarizándola o hiperpolarizándola. Un potencial local conducido así pasivamente puede propagarse en ambos sentidos haciendo que la sinapsis sea bidireccional.

 

  • Características de las sinpasis eléctricas  :  1) Propagación directa de corriente iónica. ; 2) Continuidad citoplasmática . Las membranas de las 2 células están muy próximas entre sí ; 3) Simétrica. La respuesta postsináptica es proporcional a la presináptica; 4) Rápidas; 5) Bidireccionals ( generalmente). Ambas  células pueden actuar como pre o postsináptica, esto dependerá del sentido de la corriente ; 6) Hay evidencia de que la sinpasis eléctrica tiene cierta plasticidad y también se han observado adaptaciones a largo plazo, por ejemplo cambios en las sinapsis eléctricas de la retina para adaptarse a condiciones de oscuridad o de luminosidad, pero en general la modulación no es tan precisa como con los neurotransmisores.

Figura 5. Sinapsis eléctrica

  • Saber en relación al flujo de corriente :  Incluso cuando la corriente inyectada en la terminal presináptica es subumbral  fluye al  componente postsináptico despolarizándolo o hiperpolarizándolo
  • Cuanto más grande sea la neurona más canales va a tener y por ende ejercerá menor resistencia al pasaje de la corriente 
  • Las sinapsis eléctricas permiten un tipo de transmisión rápida y estandarizada, que sirve para transmitir señales sencillas, pero no para realizar transmisiones muy elaboradas o cambios a largo plazo. La transmisión eléctrica produce una activación rápida y sincronizada de las neuronas, lo cual en determinadas situaciones presenta ventajas adaptativas, ya que permite a las células actuar acopladamente al mismo tiempO
  • Existe un filtrado de información .
  • Comparación con las sinapsis químicas :
    • El espacio sináptico es mucho menor en la sinapsis eléctrica, aproximadamente 3.5 nm, . En una sinapsis química el espacio sináptico suele tener entre 20 y 40 nm.
    • La transmisión del impulso nervioso a través de los conexones es mucho más rápida, sin apenas retraso. En la sinapsis química,  la necesidad de reconocimiento de neurotransmisores , provoca un retraso; . Así, mediciones en ranas han mostrado un retraso entre 0.5 y 4 milisegundos
    • En la sinapsis eléctrica no hay ganancia, la amplitud del impulso eléctrico es generalmente menor, como mucho igual, entre la célula presináptica y la célula postsináptica. Y además es del mismo signo; la despolarización en la neurona presináptica produce despolarización en la neurona postsináptica, y lo mismo ocurre con la hiperpolarización.
La mayor rapidez en la transmisión y la ausencia de retraso hace que un grupo de neuronas puedan ser activadas de forma conjunta, sincronizada y al instante, útil en respuestas que necesitan ser emitidas de forma rápida sin mucha modulación. Por ejemplo, se han identificado en los reflejos de escape de las liebres de mar que expulsan tinta para dificultar la visión de sus enemigos.

2) Sinapsis química 

. La sinapsis química  es una aproximación (funcional) intercelular especializada entre neuronas, ya sea entre dos neuronas de asociación, una neurona y una célula receptora o entre una neurona y una célula efectora (casi siempre glandular o muscular). En estos contactos se lleva a cabo la transmisión del impulso nervioso. Este se inicia con una descarga química que origina una corriente eléctrica en la membrana de la célula presináptica (célula emisora); una vez que este impulso nervioso alcanza el extremo del axón (la conexión con la otra célula), la propia neurona segrega un tipo de compuestos químicos (neurotransmisores) que se depositan en la hendidura o espacio sináptico (espacio intermedio entre esta neurona transmisora y la neurona postsináptica o receptora). Estas sustancias segregadas o neurotransmisores (noradrenalina y acetilcolina entre otros) son los encargados de excitar o inhibir la acción de la otra célula llamada célula post sináptica.
  • No hay continuidad entre las neuronas. La transmisión de información se produce cuando la neurona presináptica libera una sustancia química o neurotransmisor, que se une a receptores localizados en la membrana postsináptica. La unión neurotransmisor-receptor desencadena cambios en la permeabilidad de la membrana que producirán un potencial graduado, el potencial postsináptico o, sencillamente, el potencial sináptico.

Figura 6 . Sinapsis química (  modificado  de  1En una sinapsis química no hay contacto directo entre las células que se comunican. Las membranas de las dos neuronas están separadas por un breve espacio, la hendidura sináptica y la comunicación está mediada por una sustancia química, el neurotransmisor (NT).   1. La transferencia de información se realiza mediante la secreción de vesículas.  2. Neurotransmisores almacenados en vesículas.   3.  Exocitosis de las vesículas .  4. Unión del neurotransmisor a su receptor específico

 

  • Este tipo de sinapsis  son las más abundantes en nuestro organismo 
  • Elementos de una sinapsis química

Figura 7 . Elementos de una sinapsis química