Sinapsis: Definición, Tipos, Potenciales Postsinápticos, Terminación de la Señal y Transmisión en las Sinapsis Químicas y Eléctricas

que es la sinapsis axoaxonica

Es una región donde los impulsos nerviosos se transmiten y reciben, que abarca el terminal axónico de una neurona que libera neurotransmisores en respuesta a un impulso.

Sinapsis químicas vs. eléctricas

Puntos clave

  • Las neuronas se comunican entre sí en cruces llamados sinapsis. En una sinapsis, una neurona envía un mensaje a una neurona objetivo: otra célula.
  • La mayoría de las sinapsis son químicas; estas sinapsis se comunican usando mensajeros químicos. Otras sinapsis son eléctricas; en estas sinapsis, los iones fluyen directamente entre las células.
  • En una sinapsis química, un potencial de acción activa la neurona presináptica para liberar neurotransmisores. Estas moléculas se unen a receptores en la célula postsináptica y hacen que sea más o menos probable que disparen un potencial de acción.
  • Una sola neurona, o célula nerviosa, puede hacer mucho. Puede mantener un potencial de reposo-voltaje a través de la membrana. Puede disparar impulsos nerviosos o potenciales de acción. Y puede llevar a cabo los procesos metabólicos necesarios para mantenerse con vida.
  • Sin embargo, la señalización de una neurona es mucho más emocionante cuando se consideran sus interacciones con otras neuronas. Las neuronas individuales establecen conexiones con las neuronas objetivo y estimulan o inhiben su actividad, formando circuitos que pueden procesar la información entrante y llevar a cabo una respuesta.

¿Cómo se comunican las neuronas entre sí?

La acción ocurre en la sinapsis, el punto de comunicación entre dos neuronas o entre una neurona y una célula objetivo, como un músculo o una glándula.

En la sinapsis, el disparo de un potencial de acción en una neurona (la neurona presináptica o emisora) causa la transmisión de una señal a otra neurona (la neurona postsináptica o receptora) que hace que la neurona postsináptica sea más o menos probable disparar su propio potencial de acción.

Esquema de transmisión sináptica

Un potencial de acción viaja por el axón de la célula emisora presináptica y llega al terminal del axón. El terminal del axón es adyacente a la dendrita de la célula receptora postsináptica. Este punto de conexión cercana entre el axón y la dendrita es la sinapsis.

En este artículo, se examinará más de cerca la sinapsis y los mecanismos que utilizan las neuronas para enviar señales a través de ella. Para sacar el máximo provecho de este artículo, es posible que desee conocer primero la estructura de las neuronas y los potenciales de acción.

¿Transmisión eléctrica o química?

A fines del siglo XIX y principios del siglo XX, hubo mucha controversia sobre si la transmisión sináptica era eléctrica o química.

  • Algunas personas pensaron que la señalización a través de una sinapsis involucraba el flujo de iones directamente de una neurona a otra: la transmisión eléctrica.
  • Otras personas pensaban que dependía de la liberación de un químico de una neurona, lo que causaba una respuesta en la transmisión neuronal-química receptora.
  • Ahora sabemos que la transmisión sináptica puede ser eléctrica o química, en algunos casos, ambas en la misma sinapsis.

La transmisión química es más común y más complicada que la transmisión eléctrica. Entonces, se echará un vistazo a la transmisión química primero.

Descripción de la transmisión en las sinapsis químicas

La transmisión química implica la liberación de mensajeros químicos conocidos como neurotransmisores. Los neurotransmisores transportan información desde la neurona de envío presináptica a la célula receptora postsináptica.

Las sinapsis generalmente se forman entre terminales nerviosas (terminales de axones) en la neurona emisora y el cuerpo celular o las dendritas de la neurona receptora.

Esquema de transmisión sináptica

Un potencial de acción viaja por el axón de la célula emisora presináptica y llega a múltiples terminales de axón que se bifurcan desde el axón. El terminal del axón está adyacente a la dendrita de la célula receptora postsináptica. Este punto de conexión cercana entre el axón y la dendrita es la sinapsis.

Un solo axón puede tener múltiples ramas, lo que le permite hacer sinapsis en varias células postsinápticas. De manera similar, una sola neurona puede recibir miles de entradas sinápticas de muchas neuronas de envío presináptico diferentes.

Dentro del terminal del axón de una célula emisora hay muchas vesículas sinápticas. Estas son esferas con membranas llenas de moléculas de neurotransmisores.

Existe un pequeño espacio entre el terminal axónico de la neurona presináptica y la membrana de la célula postsináptica, y este espacio se denomina hendidura sináptica.

Los canales de calcio activados por voltaje están en la superficie externa del terminal del axón. A través de la hendidura sináptica, está la superficie celular postsináptica cubierta de receptores (canales iónicos activados por ligando) para el neurotransmisor.

Cuando un potencial de acción, o impulso nervioso, llega al terminal del axón, activa canales de calcio dependientes de voltaje en la membrana celular, que está presente a una concentración mucho mayor fuera de la neurona que adentro, se precipita en la celda.

Él permite que las vesículas sinápticas se fusionen con la membrana del terminal del axón, liberando neurotransmisores en la hendidura sináptica. El neurotransmisor se une a los receptores en la célula objetivo (en este caso, provoca la entrada de iones positivos).

Las moléculas del neurotransmisor se difunden a través de la hendidura sináptica y se unen a las proteínas receptoras en la célula postsináptica. La activación de los receptores postsinápticos conduce a la apertura o cierre de canales iónicos en la membrana celular.

Esto puede ser despolarizante, hacer que el interior de la célula sea más positivo o hiperpolarizante, hacer que el interior de la célula sea más negativo, dependiendo de los iones involucrados.

En algunos casos, estos efectos sobre el comportamiento del canal son directos: el receptor es un canal iónico controlado por ligando, como en el diagrama anterior.

En otros casos, el receptor no es un canal de iones en sí mismo, sino que activa los canales de iones a través de una vía de señalización.

Potenciales postsinápticos excitadores e inhibidores

Cuando un neurotransmisor se une a su receptor en una célula receptora, causa que los canales iónicos se abran o cierren. Esto puede producir un cambio localizado en el voltaje potencial de la membrana a través de la membrana de la celda receptora.

  • En algunos casos, el cambio hace que la celda objetivo sea más propensa a disparar su propio potencial de acción. En este caso, el cambio en el potencial de membrana se denomina potencial postsináptico excitador o EPSP.
  • En otros casos, el cambio hace que la célula objetivo tenga menos probabilidades de disparar un potencial de acción y se denomina potencial inhibitorio postsináptico o IPSP.

Un EPSP se está despolarizando: hace que el interior de la celda sea más positivo, acercando el potencial de la membrana a su umbral para disparar un potencial de acción.

A veces, un solo EPSP no es lo suficientemente grande como para llevar la neurona al umbral, pero puede sumarse junto con otros EPSP para activar un potencial de acción.

Los IPSP tienen el efecto opuesto. Es decir, tienden a mantener el potencial de membrana de la neurona postsináptica por debajo del umbral para disparar un potencial de acción. Los IPSP son importantes porque pueden contrarrestar o anular el efecto excitador de los EPSP.

Suma espacial y temporal

¿Cómo interactúan EPSPs e IPSP?

Básicamente, una neurona postsináptica suma, o integra, todos los estímulos excitatorios e inhibitorios que recibe y «decide» si se activa un potencial de acción.

  • La integración de potenciales postsinápticos que ocurren en diferentes lugares, pero aproximadamente al mismo tiempo, se conoce como suma espacial.
  • La integración de potenciales postsinápticos que ocurren en el mismo lugar, pero en tiempos ligeramente diferentes, se denomina suma temporal.

Una neurona tiene dos sinapsis en dos dendritas diferentes, las cuales son excitatorias. Ninguna sinapsis produce un potencial postsináptico excitatorio lo suficientemente grande, EPSP, cuando indica generar un potencial de acción en el montículo, el lugar donde el axón se une al cuerpo celular y donde se inicia el potencial de acción.

Sin embargo, cuando las sinapsis se disparan casi al mismo tiempo, los EPSP se suman para producir una despolarización por encima del umbral, lo que desencadena un potencial de acción.

Este proceso se muestra en un gráfico de voltaje en milivoltios frente al tiempo en milisegundos. El gráfico monitorea el potencial de membrana-voltaje-en el montículo del axón.

Inicialmente, está a -70 mV, el potencial de reposo. Luego, una sinapsis dispara, lo que resulta en una pequeña despolarización a aproximadamente -60 mV. Esto no es suficiente para alcanzar el umbral de -55 mV. Sin embargo, solo un poco más tarde, la otra sinapsis se dispara y se «agrega» a la primera despolarización.

Esto resulta en una despolarización total que alcanza -55 mV y desencadena una potencial acción de despolarización a +40 mV, seguida de una repolarización e hiperpolarización por debajo de -90 mV, y luego una recuperación gradual a -70 mV, el potencial de membrana en reposo.

Por otro lado, si se produce un IPSP junto con los dos EPSP, podría evitar que el potencial de membrana alcance el umbral y evitar que la neurona active un potencial de acción. Estos son ejemplos de suma espacial.

¿Qué hay de la suma temporal?

Un punto clave es que los potenciales postsinápticos no son instantáneos: en cambio, duran un poco antes de que se disipen.

Si una neurona presináptica dispara rápidamente dos veces seguidas, causando dos EPSP, el segundo EPSP puede llegar antes de que el primero se haya disipado, golpeando el potencial de membrana por encima del umbral. Este es un ejemplo de suma temporal.

Terminación de la señal

Una sinapsis solo puede funcionar efectivamente si hay alguna forma de «apagar» la señal una vez que se ha enviado. La terminación de la señal permite que la célula postsináptica recupere su potencial de reposo normal, lista para que lleguen nuevas señales.

Para que la señal termine, la hendidura sináptica debe eliminarse del neurotransmisor. Hay algunas maneras diferentes de hacer esto.

El neurotransmisor puede ser descompuesto por una enzima, puede ser absorbido por la neurona presináptica o simplemente puede desaparecer.

En algunos casos, el neurotransmisor también puede ser «seccionado» por las células gliales cercanas. Cualquier cosa que interfiera con los procesos que terminan la señal sináptica puede tener efectos fisiológicos significativos.

Por ejemplo, algunos insecticidas matan a los insectos al inhibir una enzima que descompone el neurotransmisor acetilcolina.

En una nota más positiva, los medicamentos que interfieren con la recaptación del neurotransmisor serotonina en el cerebro humano se usan como antidepresivos.

Las sinapsis químicas son flexibles

Si ha aprendido sobre los potenciales de acción, puede recordar que el potencial de acción es una respuesta de todo o nada. Es decir, o sucede con toda su fuerza, o no sucede en absoluto.

La señalización sináptica, por otro lado, es mucho más flexible. Por ejemplo, una neurona emisora puede «marcar» o «disminuir» la cantidad de neurotransmisores que libera en respuesta a la llegada de un potencial de acción.

De manera similar, una célula receptora puede alterar la cantidad de receptores que pone en su membrana y qué tan fácilmente responde a la activación de esos receptores. Estos cambios pueden fortalecer o debilitar la comunicación en una sinapsis particular.

Las células presinápticas y postsinápticas pueden cambiar dinámicamente su comportamiento de señalización en función de su estado interno o las señales que reciben de otras células.

Este tipo de plasticidad, o capacidad de cambio, hace de la sinapsis un sitio clave para alterar la fuerza de los circuitos neuronales y juega un papel en el aprendizaje y la memoria. La plasticidad sináptica también está involucrada en la adicción.

Además, las diferentes células presinápticas y postsinápticas producen diferentes neurotransmisores y receptores de neurotransmisores, con diferentes interacciones y diferentes efectos en la célula postsináptica.

Sinapsis eléctricas

En las sinapsis eléctricas, a diferencia de las sinapsis químicas, existe una conexión física directa entre la neurona presináptica y la neurona postsináptica.

Esta conexión toma la forma de un canal llamado unión gap, que permite que los iones de corriente fluyan directamente de una celda a otra.

Las sinapsis eléctricas transmiten señales más rápidamente que las sinapsis químicas. Algunas sinapsis son tanto eléctricas como químicas. En estas sinapsis, la respuesta eléctrica ocurre antes que la respuesta química.

¿Cuáles son los beneficios de las sinapsis eléctricas?

Por un lado, son rápidas, lo que podría ser importante, por ejemplo, en un circuito que ayuda a un organismo a escapar de un depredador. Además, las sinapsis eléctricas permiten la actividad sincronizada de grupos de células.

En muchos casos, pueden llevar la corriente en ambas direcciones de modo que la despolarización de una neurona postsináptica conduzca a la despolarización de una neurona presináptica. Este tipo de dobla las definiciones de presináptico y postsináptico.

¿Cuáles son los inconvenientes de las sinapsis eléctricas?

A diferencia de las sinapsis químicas, las sinapsis eléctricas no pueden convertir una señal de excitación en una neurona en una señal de inhibición en otra. En términos más generales, carecen de la versatilidad, flexibilidad y capacidad de modulación de la señal que se ve en las sinapsis químicas.