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17.2: Sinapsis químicas y eléctricas - Biología

17.2: Sinapsis químicas y eléctricas - Biología


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La sinapsis o "brecha" es el lugar donde se transmite la información de una neurona a otra. Hay dos tipos de sinapsis: química y eléctrica.

Sinapsis química

Cuando un potencial de acción alcanza el terminal del axón, despolariza la membrana y abre Na dependiente de voltaje.+ canales. N / A+ Los iones entran en la célula, despolarizando aún más la membrana presináptica. Esta despolarización causa Ca dependiente de voltaje2+ canales para abrir. Los iones de calcio que ingresan a la célula inician una cascada de señalización que causa pequeñas vesículas unidas a la membrana, llamadas vesículas sinápticas, que contiene moléculas de neurotransmisores para fusionarse con la membrana presináptica. Las vesículas sinápticas se muestran en la Figura 1, que es una imagen de un microscopio electrónico de barrido.

La fusión de una vesícula con la membrana presináptica hace que se libere un neurotransmisor en el hendidura sináptica, el espacio extracelular entre las membranas presináptica y postsináptica, como se ilustra en la Figura 2. El neurotransmisor se difunde a través de la hendidura sináptica y se une a las proteínas receptoras en la membrana postsináptica.

La unión de un neurotransmisor específico hace que se abran canales iónicos particulares, en este caso canales controlados por ligandos, en la membrana postsináptica. Los neurotransmisores pueden tener efectos excitadores o inhibidores sobre la membrana postsináptica. Hay varios ejemplos de neurotransmisores bien conocidos detallados en la Tabla 1. Por ejemplo, cuando la acetilcolina es liberada en la sinapsis entre un nervio y un músculo (llamada unión neuromuscular) por una neurona presináptica, causa Na postsináptico+ canales para abrir. N / A+ entra en la célula postsináptica y hace que la membrana postsináptica se despolarice. Esta despolarización se llama potencial postsináptico excitador (EPSP) y hace que la neurona postsináptica tenga más probabilidades de disparar un potencial de acción. Liberación de neurotransmisor en las causas de las sinapsis inhibitorias potenciales postsinápticos inhibidores (IPSP), una hiperpolarización de la membrana presináptica. Por ejemplo, cuando el neurotransmisor GABA (ácido gamma-aminobutírico) se libera de una neurona presináptica, se une y abre Cl canales. Cl Los iones entran en la célula e hiperpolariza la membrana, lo que hace que la neurona sea menos propensa a disparar un potencial de acción.

Una vez que se ha producido la neurotransmisión, el neurotransmisor debe eliminarse de la hendidura sináptica para que la membrana postsináptica pueda "restablecerse" y esté lista para recibir otra señal. Esto se puede lograr de tres maneras: el neurotransmisor puede difundirse lejos de la hendidura sináptica, puede ser degradado por enzimas en la hendidura sináptica o puede ser reciclado (a veces llamado recaptación) por la neurona presináptica. Varios fármacos actúan en este paso de la neurotransmisión. Por ejemplo, algunos medicamentos que se administran a los pacientes con Alzheimer funcionan inhibiendo la acetilcolinesterasa, la enzima que degrada la acetilcolina. Esta inhibición de la enzima esencialmente aumenta la neurotransmisión en las sinapsis que liberan acetilcolina. Una vez liberada, la acetilcolina permanece en la hendidura y se puede unir y desvincular continuamente de los receptores postsinápticos.

Tabla 1. Neurotransmisores
NeurotransmisorFunciónLocalización
Acetilcolinacontrol muscular, memoriaSNC y / o SNP
Serotoninamovimiento intestinal, regulación del estado de ánimo, sueñointestino, SNC
Dopaminamovimientos musculares voluntarios, cognición, vías de recompensahipotálamo
Noradrenalinarespuesta de lucha o escapemédula suprarrenal
GABAinhibe el SNCcerebro
Glutamatogeneralmente un neurotransmisor excitador, memoriaSNC, SNP

Sinapsis eléctrica

Si bien las sinapsis eléctricas son menos numerosas que las sinapsis químicas, se encuentran en todos los sistemas nerviosos y desempeñan funciones importantes y únicas. El modo de neurotransmisión en las sinapsis eléctricas es bastante diferente al de las sinapsis químicas. En una sinapsis eléctrica, las membranas presinápticas y postsinápticas están muy juntas y en realidad están conectadas físicamente por proteínas de canal que forman uniones gap. Las uniones de separación permiten que la corriente pase directamente de una celda a la siguiente. Además de los iones que transportan esta corriente, otras moléculas, como el ATP, pueden difundirse a través de los grandes poros de la unión gap.

Existen diferencias clave entre las sinapsis químicas y eléctricas. Dado que las sinapsis químicas dependen de la liberación de moléculas de neurotransmisores de las vesículas sinápticas para transmitir su señal, existe un retraso de aproximadamente un milisegundo entre el momento en que el potencial del axón alcanza la terminal presináptica y el momento en que el neurotransmisor conduce a la apertura de los canales iónicos postsinápticos. Además, esta señalización es unidireccional. La señalización en las sinapsis eléctricas, por el contrario, es prácticamente instantánea (lo cual es importante para las sinapsis involucradas en los reflejos clave) y algunas sinapsis eléctricas son bidireccionales. Las sinapsis eléctricas también son más fiables, ya que es menos probable que se bloqueen y son importantes para sincronizar la actividad eléctrica de un grupo de neuronas. Por ejemplo, se cree que las sinapsis eléctricas en el tálamo regulan el sueño de ondas lentas y la interrupción de estas sinapsis puede causar convulsiones.


Sistema nervioso, organización de

VIII.A.1. Sinapsis eléctricas

Las sinapsis eléctricas son uniones entre huecos. Cuando están presentes entre neuronas, son muy diferentes de las sinapsis químicas donde no se cuestiona la separación de las células. Permiten la propagación directa de la corriente de una célula a otra, sin demora ni necesidad de sistemas receptores y decodificadores. Pero la individualidad de las células acopladas se pierde en parte y, por lo tanto, su utilidad se ve disminuida para los grandes sistemas nerviosos con líneas marcadas como las de los mamíferos. Las sinapsis eléctricas son comunes en los sistemas nerviosos de invertebrados y no mamíferos, pero poco frecuentes en los mamíferos, excepto entre las células neurogliales, donde ofrecen el modo principal de comunicación. Sin embargo, se han encontrado entre neuronas de mamíferos y se ha demostrado que se transmiten en algunos casos. En el SNC embrionario, se ven en muchos lugares, incluso en la corteza cerebral, pero su número disminuye a medida que se desarrollan las sinapsis químicas. En el adulto, generalmente se encuentran en grupos de células que disparan potenciales de acción de forma sincrónica, como en el núcleo vestibular lateral, que produce un rápido aumento del tono extensor ipsolateral para el mantenimiento postural, o grupos de influencias que se extienden ampliamente, como las células horizontales del retina. Los estudios demuestran que las sinapsis eléctricas se pueden modular, que pueden tener mecanismos que favorezcan la conducción unidireccional y que las sinapsis eléctricas y químicas tienen importantes influencias recíprocas.


Señalización paracrina

Figura 2. La distancia entre la célula presináptica y la célula postsináptica, llamada brecha sináptica, es muy pequeña y permite una rápida difusión del neurotransmisor. Las enzimas en la hendidura sináptica degradan algunos tipos de neurotransmisores para terminar la señal.

Las señales que actúan localmente entre células cercanas se denominan señales paracrinas. Las señales paracrinas se mueven por difusión a través de la matriz extracelular. Estos tipos de señales suelen provocar respuestas rápidas que duran poco tiempo. Para mantener la respuesta localizada, las moléculas de ligando paracrino normalmente son degradadas rápidamente por las enzimas o eliminadas por las células vecinas. La eliminación de las señales restablecerá el gradiente de concentración de la señal, lo que les permitirá difundirse rápidamente a través del espacio intracelular si se liberan nuevamente.

Un ejemplo de señalización paracrina es la transferencia de señales a través de las sinapsis entre las células nerviosas. Una célula nerviosa consta de un cuerpo celular, varias extensiones cortas y ramificadas llamadas dendritas que reciben estímulos y una extensión larga llamada axón, que transmite señales a otras células nerviosas o células musculares. La unión entre las células nerviosas donde ocurre la transmisión de señales se llama sinapsis. A señal sináptica es una señal química que viaja entre las células nerviosas. Las señales dentro de las células nerviosas se propagan mediante impulsos eléctricos de movimiento rápido. Cuando estos impulsos llegan al final del axón, la señal continúa hacia una dendrita de la siguiente célula mediante la liberación de ligandos químicos llamados neurotransmisores por la célula presináptica (la célula que emite la señal). Los neurotransmisores se transportan a través de distancias muy pequeñas entre las células nerviosas, que se denominan sinapsis químicas (Figura 2). La pequeña distancia entre las células nerviosas permite que la señal viaje rápidamente, lo que permite una respuesta inmediata, como, ¡Quite la mano de la estufa!

Cuando el neurotransmisor se une al receptor en la superficie de la célula postsináptica, el potencial electroquímico de la célula diana cambia y se lanza el siguiente impulso eléctrico. Los neurotransmisores que se liberan en la sinapsis química se degradan rápidamente o son reabsorbidos por la célula presináptica para que la célula nerviosa receptora pueda recuperarse rápidamente y estar preparada para responder rápidamente a la siguiente señal sináptica.


Introducción

Las sinapsis eléctricas son frecuentes en muchas regiones del cerebro, como el tálamo, el hipotálamo, el cerebelo y la neocorteza [1-3]. A diferencia de las sinapsis basadas en neurotransmisores, las sinapsis eléctricas son un modo de comunicación intracelular que transmite señales casi instantáneamente y sin inactivar. Debido a que las señales atraviesan dos membranas celulares, el efecto neto de una sinapsis eléctrica es el de un filtro de paso bajo [3-5]: los picos están muy atenuados, mientras que los eventos más largos o más lentos, como ráfagas, ritmos subumbrales y despolarizaciones que conducen a picos, se comparten más fácilmente entre las células. Además, debido a que la señal entregada es proporcional a la diferencia con signo entre los potenciales de membrana de las neuronas acopladas, las sinapsis eléctricas pueden ejercer efectos inhibidores o excitadores en un vecino acoplado, aumentando la fuga en reposo o transmitiendo actividad como hiperpolarizaciones o despolarizaciones posteriores al pico. o espiguillas en cualquier dirección. Un creciente cuerpo de trabajo ha demostrado formas en las que las sinapsis eléctricas pueden ser moduladas o moduladas por formas sinápticas [6-11] o picos [12, 13] de actividad neuronal.

Las funciones de las sinapsis eléctricas en el procesamiento de las señales neuronales se han explorado principalmente en términos de sus contribuciones o la regulación de la sincronía de las oscilaciones en curso [14-20]. Los estudios que se centran en la influencia de las sinapsis eléctricas en las señales transitorias a medida que atraviesan el cerebro son menos, pero apuntan a roles específicos y potencialmente poderosos. Por ejemplo, la propagación de picos después de hiperpolarizaciones a través de sinapsis eléctricas actúa para restablecer y desincronizar el disparo regular en las neuronas de Golgi del cerebelo acopladas [21]. Las sinapsis eléctricas aceleran la sincronización de los picos provocados cerca del umbral en vecinos reticulares talámicos acoplados en decenas de milisegundos [22, 23]. En las células en cesta del cerebelo acopladas, las sinapsis eléctricas mejoran y aceleran el reclutamiento de entradas coincidentes o secuenciales [24]. Las uniones axonales entre las neuronas en el flujo visual de la mosca ayudan a codificar eficazmente el eje de rotación [25]. Nuestro trabajo anterior se centró en el impacto de las sinapsis eléctricas en las señales transitorias en el circuito de relé talamacortical, mostrando que el acoplamiento eléctrico entre neuronas inhibidoras conduce a una mayor separación de entradas de tiempo dispar al mismo tiempo que facilita la fusión de entradas de tiempo cercano [26].

Para generalizar el papel de las sinapsis eléctricas y las variaciones en su fuerza en el procesamiento de la información neuronal, aquí consideramos el microcircuito canónico, en el que dos neuronas principales, conectadas por una sinapsis excitadora, también están conectadas por inhibición de retroalimentación disináptica (Figura 1A).1) [27]. Este motivo de circuito reaparece a través del cerebro en áreas que van desde las neuronas piramidales CA1 del hipocampo [28], las neuronas corticales somatosensoriales L4 que reciben impulsos del complejo ventrobasal [29] y los circuitos inhibidores translaminares corticales [30] (Fig. 1A).2-4). Comenzando con un circuito canónico, expandimos progresivamente modelos y análisis de un solo circuito a una red compuesta por circuitos canónicos. Proporcionamos a estos modelos entradas muy cronometradas, con el fin de determinar cómo las conexiones sinápticas inhibidoras y eléctricas integradas entre las interneuronas influyen en la integración subumbral y las estadísticas de picos en la etapa de salida del modelo. Nuestras simulaciones demuestran que las sinapsis eléctricas permiten un alto grado de especificidad y diversidad de procesamiento de señales transitorias tanto para la actividad subumbral como para la actividad de la red. Debido a que las sinapsis eléctricas están muy extendidas por todo el cerebro de los mamíferos, esperamos que estos sean principios que se apliquen ampliamente al procesamiento neuronal de la información recién entrante a medida que pasa por el cerebro.

A: El modelo de circuito de tres células utilizado en este documento (A1) con inhibición disináptica de alimentación directa entre las neuronas de la fuente excitadora (Src) y la diana (Tgt). Este modelo canónico representa los que se encuentran, por ejemplo, en (A2) el circuito hipocampal, entre la circunvolución dentada (DG) y las células CA1 [28] (A3) desde las neuronas de retransmisión del VB del tálamo hasta las células puntiagudas regulares en el circuito talamocortical somatosensorial [29] y (A4) el circuito inhibidor translaminar cortical [30]. B: Ejemplo de potencial de membrana postsináptico subumbral compuesto (PSP) en la neurona Tgt después de un pico en Src, y las cuantificaciones (pico de PSP, ventana de integración y área bajo la curva de PSP (AUC)) utilizadas en todo el texto. C: Efecto de diferentes fuerzas inhibitorias GGABA → Tgt en el compuesto PSP en Tgt GAMPA → Tgt fue de 3 nS. D: Efecto de G variadaAMPA → Tgt en el compuesto PSP de Tgt GGABA → Tgt fue de 6 nS. Tanto para C como para D, la barra de escala es 1 mV, 5 ms la línea recta vertical y la línea discontinua marcan los tiempos de pico de Src e Int, respectivamente. P.EJ: Efectos combinados de las fuerzas sinápticas excitadoras e inhibidoras hacia el pico, la duración de la ventana de integración y el AUC de la porción positiva del compuesto PSP en Tgt.


Sinapsis: cómo se comunican las neuronas entre sí

Las neuronas se comunican entre sí sinapsis. Cuando un potencial de acción alcanza la terminal presináptica, hace que se libere un neurotransmisor de la neurona al hendidura sináptica, una brecha de 20 a 40 nm entre preterminal del axón sináptico y el correodendrita sináptica (a menudo una columna).

Después de viajar a través de la hendidura sináptica, el transmisor se adherirá a los receptores de neurotransmisores en el lado postsináptico y, dependiendo del neurotransmisor liberado (que depende del tipo de neurona que lo libera), particularmente positivo (por ejemplo, Na +, K +, Ca + ) o iones negativos (por ejemplo, Cl -) viajarán a través de los canales que atraviesan la membrana.

Se puede pensar que las sinapsis convierten una señal eléctrica (el potencial de acción) en una señal química en forma de liberación de neurotransmisores y luego, al unirse el transmisor al receptor postsináptico, la señal vuelve a cambiar a una forma eléctrica, como Los iones cargados entran o salen de la neurona postsináptica.

Un potencial de acción, o pico, hace que se liberen neurotransmisores a través de la hendidura sináptica, provocando una señal eléctrica en la neurona postsináptica. (Imagen: Por Thomas Splettstoesser / CC BY-SA 4.0)


Describe la estructura y función de una sinapsis química.

Una sinapsis actúa como una unión entre las células, ya sea entre neuronas o entre una neurona y un músculo o una glándula.

Aunque las neuronas transmiten información a través de señales eléctricas, las sinapsis transmiten información rápidamente a través de sustancias químicas, a las que se les llama neurotransmisores.

Cuando un potencial de acción llega al final de una neurona (llamado presináptico neurona) - llamado el término del axón - el cambio de potencial a través de la membrana plasmática de la célula estimula la apertura de los canales de calcio (Ca 2+) dependientes de voltaje, lo que hace que el calcio se precipite hacia el extremo del axón.

Esto a su vez desencadena la fusión de vesículas sinápticas, que transportan las moléculas del neurotransmisor, con la membrana de la célula plasmática; esto libera el neurotransmisor en el espacio (llamado shendidura sináptica) vía exocitosis (la palabra elegante para transportar 'cosas' como proteínas fuera de una célula).

Las moléculas del neurotransmisor luego viajan a través del espacio y se unen a receptores en la membrana plasmática del célula postsináptica. Esta unión luego desencadena la entrada de iones, normalmente sodio (Na +) en la célula postsináptica. Si esta cantidad de sodio alcanza el potencial umbral de la neurona, se establecerá un potencial de acción en esta célula.


Neurotransmisores clave

El primer neurotransmisor descubierto fue una pequeña molécula llamada acetilcolina. Desempeña un papel importante en el sistema nervioso periférico, donde es liberado por neuronas motoras y neuronas del sistema nervioso autónomo. También juega un papel importante en el sistema nervioso central en el mantenimiento de la función cognitiva. El daño a las neuronas colinérgicas del SNC está asociado con la enfermedad de Alzheimer.

Glutamato es el principal transmisor excitador del sistema nervioso central. Por el contrario, un importante transmisor inhibidor es su derivado ácido γ-aminobutírico (GABA), mientras que otro neurotransmisor inhibitorio es el aminoácido llamado glicina, que se encuentra principalmente en la médula espinal.

Muchos neuromoduladores, como dopamina, son monoaminas. Hay varias vías de dopamina en el cerebro, y este neurotransmisor está involucrado en muchas funciones, incluido el control motor, la recompensa y el refuerzo y la motivación.

Noradrenalina (o norepinefrina) es otra monoamina y es el neurotransmisor principal del sistema nervioso simpático, donde actúa sobre la actividad de varios órganos del cuerpo para controlar la presión arterial, la frecuencia cardíaca, la función hepática y muchas otras funciones.

Neuronas que usan serotonina (otra monoamina) se proyecta a varias partes del sistema nervioso. Como resultado, la serotonina está involucrada en funciones como el sueño, la memoria, el apetito, el estado de ánimo y otras. También se produce en el tracto gastrointestinal en respuesta a los alimentos.

Histamina, la última de las principales monoaminas, interviene en el metabolismo, el control de la temperatura, la regulación de diversas hormonas y el control del ciclo sueño-vigilia, entre otras funciones.


Estructura de la neurona

Aunque hay diferentes tipos de neuronas en el cerebro, la estructura básica de todas las neuronas es siempre la misma. En esta sección, hablaremos sobre la estructura básica de las neuronas que se encuentran en el cerebro.

Una neurona se puede dividir en tres partes básicas: cuerpo celular o pericarion, axones y dendritas.

Cuerpo de la célula

El cuerpo celular de una neurona sirve como centro sintético o trófico de toda la célula. Es la región que contiene el núcleo y el citoplasma circundante. Los orgánulos principales también están presentes en el cuerpo celular o pericarion. Estos incluyen el aparato de Golgi y el retículo endoplásmico.

Un breve detalle de los principales orgánulos que se encuentran en el cuerpo celular es el siguiente.

Núcleo

El núcleo que ocupa está presente en la porción central del cuerpo celular de las neuronas. La mayoría de las neuronas tienen un gran núcleo central esférico que tiene un nucléolo prominente. En la mayoría de las células, el núcleo tiene una tinción pálida que indica la naturaleza eucromática de la cromatina. Los finos hilos de cromatina también se pueden visualizar dentro del núcleo.

Retículo endoplasmático rugoso

El cuerpo celular de las neuronas es responsable de la síntesis de proteínas. Tiene un sistema altamente desarrollado de retículo endoplásmico rugoso para producir proteínas. Un gran número de cisternas paralelas del retículo están presentes cerca del núcleo asociadas con polirribosomas (un grupo de ribosomas unidos a una sola copia de ARNm). Pueden hacer múltiples copias de un polipéptido al mismo tiempo.

El cuerpo celular parece ser altamente basófilo en las regiones que contienen retículo endoplásmico rugoso y polirribosomas asociados. Están presentes en forma de grupos de material basófilo conocido como Sustancia Nissl o Cuerpos Nissl .

Aparato de Golgi

Recuerde que el aparato de Golgi es responsable del empaquetado de las proteínas. En el cuerpo celular de las neuronas, están presentes junto a los cuerpos de Nissl. Contienen las proteínas producidas por este sistema del retículo endoplásmico rugoso.

El aparato de Golgi puede empaquetar proteínas en vacuolas para ser transportadas a otros orgánulos dentro de la neurona o el líquido extracelular. El aparato de Golgi es exclusivo del cuerpo celular y no se encuentra en otras partes de las neuronas.

Mitocondrias

Las mitocondrias sirven como la fuente de energía de las neuronas. Son los responsables de la síntesis de ATP. El ATP es necesario para la conducción de los impulsos nerviosos, así como para otros procesos celulares como el transporte intracelular. Las mitocondrias se encuentran abundantemente en el cuerpo celular de las neuronas. También están presentes en las dendritas y axones de la célula neuronal.

Citoesqueleto

El marco citoesquelético proporciona apoyo estructural al cuerpo celular, así como a los procesos celulares de las neuronas. Esta estructura está formada por filamentos intermedios y microtúbulos. Los filamentos intermedios que se encuentran en las neuronas se denominan neurofilamentos . El filamento puede verse bajo un microscopio óptico como hilos delgados sobre la tinción de plata después del tratamiento con algunos fijadores.

El citoesqueleto no solo mantiene la forma, sino que también es responsable del transporte intracelular de diversas sustancias.

Cuerpos de inclusión

Los cuerpos de inclusión son los cuerpos residuales que quedan en el cuerpo celular después de la degradación lisosomal. Estos aparecen como cuerpos pigmentados dentro del cuerpo celular cuando se observan con un microscopio óptico. Estos cuerpos no son dañinos ya que no interfieren con las funciones celulares de las neuronas.

Dendritas

Estos son los procesos celulares que transportan los impulsos nerviosos hacia el cuerpo celular de las neuronas. Funcionan como una antena de la neurona cuando reciben señales neuronales y las transmiten al cuerpo celular de una neurona.

Las dendritas muestran una ramificación abundante. No tienen un diámetro constante. El diámetro sigue disminuyendo a medida que se dividen en más y más ramas.

El patrón de arborización de las dendritas es específico para diferentes tipos de neuronas. La arborización de las dendritas en forma de árbol se observa en la mayoría de las interneuronas que se encuentran en el cerebro.

Las espinas dendríticas son pequeños procesos romos que emergen de las dendritas en puntos específicos. Estas espinas son los sitios para la formación de sinapsis.

El citoplasma de las dendritas tiene la misma composición que el citoplasma que se encuentra en los cuerpos celulares de las neuronas. Sin embargo, el citoplasma de las dendritas tiene abundantes componentes citoesqueléticos.

Axones

Estos son los procesos celulares que alejan los impulsos nerviosos del cuerpo celular de las neuronas. Estos son los procesos cilíndricos que tienen un diámetro constante en toda su longitud. En el caso de las neuronas motoras presentes en el cerebro, pueden medir hasta un metro.

Los axones se originan en el cuerpo celular a través de una estructura en forma de pirámide llamada montículo de axones. La porción del axón que está justo más allá del montículo del axón se llama segmento inicial. Es donde se procesan los impulsos nerviosos que llegan al cuerpo celular y se toma la decisión de conducir o no el impulso.

El citoplasma presente en los axones se llama axoplasma. Es abundante en mitocondrias y filamentos citoesqueléticos. Sin embargo, los ribosomas y el RER están ausentes. Por lo tanto, depende del cuerpo celular para la síntesis de proteínas. Las vesículas sinápticas que contienen neurotransmisores también están abundantemente presentes en el axoplasma de las neuronas. Estas vesículas se forman en el cuerpo celular y luego se transportan al axón.

Los axones no muestran ramificaciones como se ve en las dendritas. Sin embargo, el extremo terminal de los axones, llamado terminal del axón, forma múltiples ramas llamadas arborización terminal.


3. La sinapsis química y los neurotransmisores

Las neuronas no están en contacto físico directo entre sí, sino que se acercan mucho a una estructura llamada sinapsis. La neurona enviando una señal a la siguiente se llama presináptico neurona y la neurona recepción una señal se llama postsináptico neurona, que se muestra aquí:

La transmisión química implica la liberación de mensajeros químicos conocidos como neurotransmisores. Los neurotransmisores transportan información desde la neurona presináptica (emisora) a la célula postsináptica (receptora). Crédito de la imagen: Khan Academy https://www.khanacademy.org/science/biology/ap-biology/human-biology/neuron-nervous-system/a/the-synapse

Hay una pequeña brecha entre las dos neuronas llamada hendidura sináptica, dónde neurotransmisores son liberados por la neurona presináptica para transmitir la señal a la neurona postsináptica, que se muestra aquí:

Dentro de la terminal del axón de una célula emisora ​​hay muchas vesículas sinápticas. Estas son esferas unidas a 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. Crédito de la imagen: Khan Academy https://www.khanacademy.org/science/biology/ap-biology/human-biology/neuron-nervous-system/a/the-synapse

¿Cómo funciona la transmisión sináptica? Una vez que el potencial de acción llega al final del axón, se propaga a la terminal presináptica donde ocurren los siguientes eventos en secuencia:

  1. El potencial de acción despolariza la membrana y abre canales de Na + dependientes de voltaje. Los iones de Na + entran en la célula, despolarizando aún más la membrana presináptica.
  2. Esta despolarización hace que los canales de Ca 2+ (calcio) dependientes de voltaje se abran en la neurona presináptica, permitiendo que los iones de calcio entren en la neurona presináptica en la sinpasa.
  3. Los iones de calcio que ingresan a la célula de la neurona presináptica inician una cascada de señalización que causa pequeñas vesículas unidas a la membrana, llamadas vesículas sinápticas, para fusionarse con la membrana presináptica. Las vesículas sinápticas contienen moléculas de neurotransmisores.
  4. La fusión de una vesícula con la membrana presináptica hace que el neurotransmisor se libere en la hendidura sináptica, el espacio extracelular entre las membranas presináptica y postsináptica. El neurotransmisor se difunde a través de la hendidura sináptica y se une a las proteínas receptoras en la membrana postsináptica.

Este proceso se ilustra a continuación:

La comunicación en las sinapsis químicas requiere la liberación de neurotransmisores. Cuando la membrana presináptica se despolariza, los canales de Ca2 + dependientes de voltaje se abren y permiten que el Ca2 + ingrese a la célula. La entrada de calcio hace que las vesículas sinápticas se fusionen con la membrana y liberen moléculas de neurotransmisores en la hendidura sináptica. El neurotransmisor se difunde a través de la hendidura sináptica y se une a los canales iónicos activados por ligando en la membrana postsináptica, lo que produce una despolarización o hiperpolarización localizada de la neurona postsináptica. Crédito de la imagen: Khan Academy https://www.khanacademy.org/science/biology/ap-biology/human-biology/neuron-nervous-system/a/the-synapse

  • Potenciales postsinápticos excitadores (EPSP) hacer una neurona postsináptica más Es probable que dispare un potencial de acción. Por ejemplo, cuando una neurona presináptica libera acetilcolina en la sinapsis entre un nervio y un músculo (llamada unión neuromuscular), se abren los canales postsinápticos de Na +. El Na + entra en la célula postsináptica y hace que la membrana postsináptica se despolarice.
  • Potenciales postsinápticos inhibidores (IPSP) hacer una neurona postsináptica menos Es probable que dispare un potencial de acción. Por ejemplo, cuando el neurotransmisor GABA (ácido gamma-aminobutírico) se libera de una neurona presináptica, se une a los canales de Cl & # 8211 y los abre. Los iones Cl & # 8211 entran en la célula e hiperpolarizan la membrana.

Una vez que se ha producido la neurotransmisión, el neurotransmisor debe eliminarse de la hendidura sináptica para que la membrana postsináptica pueda & # 8220restablecer & # 8221 y esté lista para recibir otra señal. Esto se puede lograr de tres formas:

  • el neurotransmisor puede difundirse lejos de la hendidura sináptica
  • el neurotransmisor puede ser degradado por enzimas en la hendidura sináptica
  • el neurotransmisor puede ser reciclado (a veces llamado recaptación) por la neurona presináptica.

Este video describe el proceso de comunicación de señales a través de una sinapsis química:

Si bien los potenciales de acción son & # 8220-todo o nada & # 8221, como se indicó anteriormente, los EPSP y los IPSP son calificado varían en magnitud de despolarización o hiperpolarización, como se ilustra a continuación:

Los potenciales graduados son cambios temporales en el voltaje de la membrana, cuyas características dependen del tamaño del estímulo. Algunos tipos de estímulos provocan la despolarización de la membrana, mientras que otros provocan hiperpolarización. Depende de los canales iónicos específicos que se activan en la membrana celular. Crédito de la imagen: OpenStax Anatomy & amp Physiology

A menudo, un solo EPSP no es lo suficientemente fuerte como para inducir un potencial de acción en la neurona postsináptica por sí solo, y múltiples entradas presinápticas deben crear EPSP aproximadamente al mismo tiempo para que la neurona postsináptica se despolarice lo suficiente como para disparar un potencial de acción. Este proceso se llama suma y ocurre en el axón loma, como se ilustra a continuación. Además, cada neurona a menudo tiene entradas de muchas neuronas presinápticas, algunas excitadoras y otras inhibidoras, por lo que los IPSP pueden cancelar los EPSP y viceversa. Es el cambio neto en el voltaje de la membrana postsináptica lo que determina si la célula postsináptica ha alcanzado su umbral de excitación necesario para disparar un potencial de acción. Juntos, la suma sináptica y el umbral de excitación actúan como un filtro para que el & # 8220 ruido & # 8221 aleatorio en el sistema no se transmita como información importante.

Una sola neurona puede recibir entradas tanto excitatorias como inhibidoras de múltiples neuronas, lo que da como resultado la despolarización de la membrana local (entrada de EPSP) y la hiperpolarización (entrada de IPSP). Todas estas entradas se suman en el montículo del axón. Si los EPSP son lo suficientemente fuertes como para superar los IPSP y alcanzar el umbral de excitación, la neurona se activará. Crédito de la imagen: OpenStax Biology

Este video, agregado después de que se abrió el IKE, proporciona una descripción general de la suma en el tiempo y el espacio:

Aquí hay dos videos finales para ayudarlo a unir todo esto (de una manera más atractiva que cualquiera de los videos anteriores). Tenga en cuenta que estos videos no brindan ninguna información nueva, pero pueden ayudarlo a integrar mejor toda la información discutida anteriormente:


Ver el vídeo: Pasos de la sinapsis química y eléctrica (Febrero 2023).