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SINAPSIS: Es lo que posibilita la conexión entre las neuronas, un requisito indispensable para que nuestros impulsos nerviosos viajen por la red neuronal.  #Sinapsis #cerebro #brain #celula #neuroscience #neuronas 

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@nataliavborges
SINAPSIS: Es lo que posibilita la conexión entre las neuronas, un requisito indispensable para que nuestros impulsos nerviosos viajen por la red neuronal. #Sinapsis #cerebro #brain #celula #neuroscience #neuronas
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Para que su información sea relevante las neuronas deben conectarse entre sí formando circuitos que conforman el sistema nervioso.

Se calcula que un cerebro adulto tiene unos 100.000 millones de neuronas, cada una procesa su propia información que luego envía a otras de las que también recibe noticias.

Cada neurona puede conectarse hasta con otras 50.000. ¿Has hecho la multiplicación? Lo sé, impresiona...

Las neuronas se comunican a través de la sinapsis

La sinapsis es un espacio, el que hay entre una neurona y otra célula (neurona o no). Un lugar muy activo en el que continuamente suceden cosas. Físicamente es una separación, funcionalmente una conexión que transfiere la información de una célula a otra.

El primero que vio una sinapsis fue Ramón y Cajal cuando demostró que el tejido nervioso no era un entramado de redes sin solución de continuidad, sino que, como cualquier otro tejido, estaba formado por células: las neuronas , y distinguió sus partes: el cuerpo celular (soma) y las expansiones (axón y dendritas).

También postuló, correctamente, que las corrientes de información fluyen desde las ramificaciones dendríticas hacia el cuerpo de la neurona, donde se procesa la información, y de éste hacia el axón, para "saltar" a través de la sinapsis a otra célula.

El impulso nervioso

Todas las células poseen una carga eléctrica. La concentración de sales de su interior (iones de sodio, potasio, calcio, cloro...) es distinta a la del medio en el que se encuentran y esta diferencia les confiere una carga eléctrica .

La membrana celular separa el interior del exterior de la célula, posbilita que las concentraciónes de sales sean distintas. Si se hace permeable las concentraciones tenderán a igualarse, los iones más abundantes a un lado pasarán como un torrente de agua hacia el otro lado. Como son iones tienen una carga eléctrica y por eso hablamos de corriente eléctrica.

La sinapsis es el lugar en el que se modula el impulso eléctrico

Las neuronas son células especializadas en transmitir electricidad y para ello modifican la permeabilidad de su membrana en el axón, permitiendo la entrada y salida de sales y con ello la transmisión del impulso eléctrico.

Para conseguir una mayor rapidez de propagación el axón está envuelto por una capa "aislante", la vaina de mielina, que facilita que la velocidad del impulso nervioso alcance los 120 m/s.

En el extremo del axón neuronal la vaina desaparece y el impulso eléctrico se encuentra con la sinapsis , una hendidura que debe salvar para pasar o no a la siguiente célula.

La estructura de la sinapsis

El axón neuronal pierde en su extremo la mielina que lo recubre y adopta una forma de bulbo para aumentar el área de transmisión con la membrana de la siguiente célula (la mayoría de veces una dendrita de otra neurona). Es aquí donde tiene lugar la sinapsis por transmisión química . Uno de los mecanismos de transporte celular más complejos.

Al llegar el impulso eléctrico al final del axón, estimula la liberación a la hendidura sináptica de las sustancias químicas elaboradas en el interior de la neurona, llamadas neurotransmisores , que son las que contienen la "información" que transmite la neurona. Existen diferentes tipos de neurotransmisores y cada neurona está especializada en sintetizar un determinado tipo.

Los neurotransmisores serán reconocidos por unas estructuras presentes en la membrana de la célula con la que está contactando, los receptores y actuarán con un mecanismo del tipo llave-cerradura. La apertura de los receptores transmite la información que llevaba la célula anterior y desencadena una serie de procesos basados en dicha información.

Una sinapsis está compuesta por:

axón términal de la neurona presináptica que a su vez contiene las vesículas con neurotransmisores

hendidura o espacio sináptico

receptores de membrana de la célula postsináptica

además hay otras células, la glía, que entre otras funciones aportan energía y ayudan a retirar los neurotransmisores usados.

La investigación en sinapsis

La sinapsis es un lugar fascinante en continua actividad y esencial para el buen funcionamiento del sistema nervioso. He intentado explicaros su estructura y funcionamiento de forma esquemática, pero como bien imagináis es mucho más compleja.

Su estudio es fundamental para conocer mejor el funcionamiento del sistema nervioso y el mecanismo de las enfermedades neurológicas. Este conocimiento permite diseñar mejores fármacos para tratarlas.

Recientemente un grupo de investigación de la Universidad de Goöttingen en Alemania, liderado por el Profesor Silvio O. Rizzoli, ha conseguido realizar por primera vez un modelo en 3D de una sinapsis que muestra con precisión el número, localización y tamaño de los cientos de miles de proteínas que la componen. Con este modelo se podrá observar y estudiar los diferentes fenómenos que suceden en la sinapsis.

Os invito a maravillaros con el siguiente vídeo [2min:36s]

¿Qué os ha parecido? ¿no os parece impresionante la delicadeza y precisión de nuestras células? Espero vuestros comentarios.

_________________________↬ 2014 © mj mas
<sobre esta información>

Relacionados:

Bibliografía:

Richard S. Snell. Neurobiología de la Neurona y de la Neuroglia en Neuroanatomía clínica. Editorial Panamericana (5ª ed.) 2011.

Gráfico de la sinapsis y de potencial de acción: © mj mas.

Vídeo: Compsition of isolated synaptic boutons reveals the amounts of vesicle trafficking proteins en Science Magazine.

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Sinapsis: ¿sabes como se conectan tus neuronas?

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Para que su información sea relevante las neuronas deben conectarse entre sí formando circuitos que conforman el sistema nervioso. Se calcula que un cerebro adulto tiene unos 100.000 millones de neuronas, cada una procesa su propia información que luego envía a otras de las que también recibe noticias.

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Puntos más importantes

Las neuronas se comunican entre sí en las uniones llamadas sinapsis. En una sinapsis, una neurona envía un mensaje a una neurona blanco: otra célula.

La mayoría de las sinapsis son químicas, las cuales se comunican con mensajeros químicos. Otras sinapsis son eléctricas, en ellas los iones fluyen directamente entre células.

En una sinapsis química, un potencial de acción provoca que la neurona presináptica libere neurotransmisores. Estas moléculas se unen a receptores en la célula postsináptica y modifican la probabilidad de que esta dispare un potencial de acción.

Introducción

¡Una sola neurona, o célula nerviosa, puede hacer mucho! Puede mantener un potencial de reposo o voltaje a través de la membrana; puede disparar impulsos nerviosos, o potenciales de acción; y puede llevar a cabo los procesos metabólicos necesarios para seguir viva.

Sin embargo, la señalización en una neurona es mucho más emocionante cuando consideramos sus interacciones con otras neuronas. Las neuronas individuales hacen conexiones con neuronas blanco y estimulan o inhiben su actividad, lo que forma circuitos que pueden procesar la información entrante y producir una respuesta.

¿Cómo se "hablan" las neuronas entre sí? La acción sucede en la sinapsis, el punto de comunicación entre dos neuronas o entre una neurona y una célula blanco, como un músculo o una glándula. En la sinapsis, el disparo de un potencial de acción en una neurona -la neurona presináptica, o emisora- provoca la transmisión de una señal a otra neurona -la neurona postsináptica, o receptora-, lo que aumenta o disminuye la probabilidad de que la neurona postsináptica dispare su propio potencial de acción.

En este artículo, veremos la sinapsis más de cerca y los mecanismos que usan las neuronas para enviar señales a través de ella. Para aprovechar al máximo este artículo, tal vez primero quieras aprender sobre la estructura de la neurona y los potenciales de acción.

¿Transmisión eléctrica o química?

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

Algunas personas pensaban que en señalización de la sinapsis participa el flujo directo de iones de una neurona a otra, o transmisión eléctrica.

Otras personas pensaban que dependía de la liberación de sustancias químicas de parte de una neurona, lo que causaba una respuesta en la neurona receptora; es decir transmisión química.

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. Por lo tanto, primero veremos la transmisión química.

Panorama de la transmisión en las sinapsis químicas

En la transmisión química ocurre la liberación de mensajeros químicos conocidos como neurotransmisores. Los neurotransmisores llevan información de la neurona presináptica o emisora, a la célula postsináptica o receptora.

Como tal vez recuerdes del artículo sobre estructura y función de la neurona, las sinapsis generalmente se forman entre las terminales nerviosas -terminales axónicas- de la neurona emisora y el cuerpo celular o las dendritas de la neurona receptora.

Un solo axón puede tener múltiples ramificaciones, lo que le permite hacer sinapsis con varias células postsinápticas. Del mismo modo, una sola neurona puede recibir miles de entradas sinápticas de muchas neuronas presinápticas o emisoras diferentes.

Dentro de la terminal axónica de una célula emisora hay muchas vesículas sinápticas. Estas son esferas membranosas llenas de moléculas de neurotransmisor. Hay un pequeño espacio entre la terminal axónica de la neurona presináptica y la membrana de la célula postsináptica, este espacio se llama espacio sináptico.

Cuando un potencial de acción, o impulso nervioso, llega a la terminal axónica, acciona canales de calcio activados por voltaje en la membrana celular. El , que está mucho más concentrado fuera de la neurona que dentro, entra a la célula. El permite que las vesículas sinápticas se fundan con la membrana de la terminal axónica, con lo que se liberan los neurotransmisores en el espacio sináptico.

Las moléculas de neurotransmisor se difunden por el espacio sináptico y se unen a las proteínas receptoras en la célula postsináptica. La activación de los receptores postsinápticos provoca la apertura o cierre de canales iónicos en la membrana celular. Esto puede ser despolarizante -el interior de la célula se vuelve más positivo- o hiperpolarizante -el interior de la célula se vuelve más negativo- según qué iones participen.

En algunos casos, estos efectos sobre el comportamiento del canal son directos: el receptor es un canal iónico activado por iones, como en el diagrama anterior. En otros casos, el receptor no es un canal iónico, pero activa canales iónicos mediante una vía de señalización. Revisa el artículo sobre neurotransmisores y receptores para obtener más información.

Potenciales postsinápticos excitatorios e inhibitorios

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

En algunos casos, el cambio provoca que la célula blanco sea más propensa a disparar su propio potencial de acción. En este caso, el cambio en el potencial de membrana se llama potencial excitatorio postsináptico o PEPS.

En otros casos, el cambio provoca que la célula blanco sea menos propensa a disparar su propio potencial de acción y se llama potencial inhibitorio postsináptico o PIPS.

Un PEPS es despolarizante: hace que el interior de la célula sea más positivo, y acerca el potencial de membrana a su umbral de disparo de un potencial de acción. A veces, no es suficiente un PEPS aislado para llevar a la neurona al umbral, pero puede sumarse junto con otros PEPS para desencadenar un potencial de acción.

Los PIPS tienen el efecto contrario. Es decir, tienden a mantener el potencial de membrana de la neurona postsináptica por debajo del umbral de disparo de un potencial de acción. Los PIPS son importantes porque pueden contrarrestar, o cancelar, el efecto excitatorio de los PEPS.

Suma espacial y temporal

¿Cómo interactúan los PEPS y los PIPS? Básicamente, una neurona postsináptica suma, o integra, todas las señales inhibitorias y excitatorias que recibe y "decide" si disparar o no un potencial de acción.

La integración de potenciales postsinápticos que ocurren en diferentes lugares pero casi al mismo tiempo se conoce como suma espacial.

La integración de potenciales postsinápticos que ocurren en el mismo lugar pero en momentos ligeramente diferentes se llama suma temporal.

Por ejemplo, supongamos que en dos diferentes dendritas de la misma neurona postsináptica se producen sinapsis excitatorias, como se muestra a continuación. Ninguna de las dos sinapsis puede producir un PEPS lo suficientemente grande como para llevar el potencial de membrana al umbral en el cono axónico o lugar donde se dispara el potencial de acción (dentro de un recuadro en la siguiente figura). Sin embargo, si ambos PEPS se produjeron al mismo tiempo, podrían sumarse, para llevar el potencial de membrana hacia el umbral.

Por otro lado, si ocurrió un PIPS junto con los dos PEPS, el primero podría impedir que el potencial de membrana alcanzara el umbral y evitaría que la neurona disparara un potencial de acción. Estos son ejemplos de suma espacial.

¿Qué sucede con la suma temporal? Un punto clave es que los potenciales postsinápticos no son instantáneos; por el contrario, duran un ratito antes de disiparse. Si una neurona presináptica se dispara rápidamente dos veces seguidas, y causa dos PEPS, el segundo PEPS puede llegar antes de que el primero se disipe, lo que lleva el potencial hacia el umbral de membrana. Este es un ejemplo de suma temporal.

Terminación de la señal

Una sinapsis solo puede funcionar con eficacia si hay alguna manera de "apagar" la señal una vez que se envió. La terminación de la señal permite a la célula postsináptica regresar a su potencial de reposo normal, lista para recibir nuevas señales.

Para poder terminar la señal, el espacio sináptico debe limpiarse del neurotransmisor. Hay varias maneras diferentes de lograr esto. El neurotransmisor puede ser degradado por una enzima, la neurona presináptica lo puede reabsorber, o simplemente puede difundirse hacia otro lado. En algunos casos, las células gliales cercanas también pueden "limpiar" el neurotransmisor (no se muestra en el siguiente diagrama).

Cualquier cosa que interfiera con los procesos que terminan la señal sináptica puede tener importantes efectos fisiológicos. Por ejemplo, algunos insecticidas matan a los insectos mediante la inhibición de una enzima que degrada el neurotransmisor acetilcolina. En una nota más positiva, se utilizan fármacos que interfieren con la recaptación del neurotransmisor serotonina en el cerebro humano como antidepresivos, como el Prozac por ejemplo.

Las sinapsis químicas son flexibles

Si ya sabes acerca de los potenciales de acción, tal vez recuerdes que el potencial de acción es una respuesta de todo o nada. Es decir, o sucede con toda su fuerza, o no sucede en lo absoluto.

La señalización sináptica, por el contrario, es mucho más flexible. Por ejemplo, una neurona emisora puede "subir" o "bajar" la cantidad de neurotransmisor que libera en respuesta a la llegada de un potencial de acción. Del mismo modo, una célula receptora puede alterar el número de receptores que pone en su membrana y la facilidad con que responde a la activación de los 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 según su estado interno o por señales que reciben de otras células. Este tipo de plasticidad, o capacidad de cambio, hace que la sinapsis sea un sitio clave en la modificación de la intensidad de los circuitos neurales y desempeña un papel en el aprendizaje y la memoria. La plasticidad sináptica también participa en la adicción.

Además, las distintas células presinápticas y postsinápticas producen diferentes neurotransmisores y receptores de neurotransmisores, con diferentes interacciones y efectos en la célula postsináptica. Para más información, revisa el artículo sobre neurotransmisores y receptores.

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 en hendidura, que permite que la corriente -los iones- fluyan directamente de una célula a otra.

Las sinapsis eléctricas transmiten señales con mayor velocidad que las sinapsis químicas. Algunas sinapsis son eléctricas y 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 decir algo, 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 corriente en ambas direcciones, de forma que la despolarización de la neurona postsináptica producirá la despolarización de la neurona presináptica. ¡Esto parece que modifica un poco las definiciones de pre- y postsináptico!

¿Cuáles son las desventajas de las sinapsis eléctricas? A diferencia de las sinapsis químicas, las sinapsis eléctricas no pueden convertir una señal excitatoria de una neurona en una señal inhibitoria en otra. En términos más generales, carecen de la versatilidad, flexibilidad y capacidad de modulación de señales que vemos en las sinapsis químicas.

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La sinapsis (artículo) | Biología humana | Khan Academy

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