Transmisión a través de una sinapsis

¿Qué ocurre en el proceso de transmisión a través de una sinapsis?

Cuando el potencial de acción (carga eléctrica que se dispara a lo largo del axón) llega a la terminal del axón, se liberan neurotransmisores en la hendidura sináptica. A continuación, éstos se unen a los receptores, que permiten la entrada de iones cargados sólo negativamente o sólo positivamente en la célula siguiente y la despolarizan o hiperpolarizan .

¿Qué hacen los neurotransmisores en una sinapsis química?

Cada sinapsis suele estar especializada en un tipo de neurotransmisor. Se trata de moléculas mensajeras específicas producidas en el cuerpo celular y transportadas a lo largo del citoesqueleto (una red de cuerdas y tubos de proteínas que actúan como un andamiaje para la célula) hasta el extremo del axón. Este proceso se denomina transporte axonal. Una vez que llegan al terminal del axón, se envuelven en sacos de membrana llamados vesículas y se reúnen en el extremo presináptico del axón, listos para ser liberados de la membrana presináptica.

¿Qué son los receptores?

Un receptor es una molécula proteica de la membrana celular postsináptica que reacciona ante un neurotransmisor, una hormona u otras moléculas específicas. Puedes pensar en ella como en una puerta que se abre cuando la abre una molécula determinada, lo que se denomina el principio de la cerradura y la llave. Cuando un neurotransmisor se une a un receptor, el canal iónico se abre para dejar entrar otras moléculas específicas, ya sean iones con carga positiva o negativa.

¿Qué es la transmisión sináptica excitatoria e inhibitoria?

Dependiendodel neurotransmisor liberado, la transmisión sináptica que utiliza neurotransmisores que abren canales iónicos puede ser excitatoria o inhibitoria. El impulso que se recibe en la membrana postsináptica se denomina potencial postsináptico excitatorio (EPSP) o potencial postsináptico inhibitorio (IPSP), dependiendo de si el neurotransmisor tiene un efecto excitatorio o inhibitorio.

Excitatorio

Excitatorio significa que las puertas abiertas por los neurotransmisores dejan entrar en la célula iones positivos como Na+ (sodio) o K+ (potasio), lo que provoca la despolarización de la membrana celular (el interior de la célula se carga positivamente). Este proceso aumenta la probabilidad de que se produzca un potencial de acción.

Inhibitorio

Inhibitorio significa que las puertas abiertas por estos neurotransmisores dejan entrar en la célula iones negativos como el Cl- (cloruro), lo que provoca la hiperpolarización de la membrana celular (el interior de la célula se carga aún más negativamente de lo normal). Así es menos probable que se produzca un potencial de acción.

¿Qué son las sinapsis no canalizadas?

Una tercera posibilidad es que el neurotransmisor liberado no abra un canal iónico, sino que desencadene una reacción en cadena de proteínas que tiene consecuencias a más largo plazo, implicadas en los procesos de memoria y aprendizaje. Se denominan cascadas de proteínas g o cascadas de segundos mensajeros. Estas reacciones en cadena suelen ser complejas e implican a muchas moléculas y mecanismos celulares diferentes. Las sinapsis que desencadenan este tipo de reacciones también se denominan sinapsis no canalizadas.

¿Por qué es importante el proceso de transmisión sináptica?

La transmisión sináptica es importante porque permite el viaje unidireccional, la suma y la integración.

Recorrido unidireccional

La transmisión sináptica permite que los impulsos eléctricos viajen unidireccionalmente. Los neurotransmisores se liberan en un lado y los receptores se sitúan en el otro, haciendo que la dirección del impulso sea precisa. Esto es importante porque permite "programar" los reflejos y otras respuestas automáticas en el cableado de nuestro sistema nervioso.

Sumación

La suma es el acto de producir un potencial de acción con la entrada de múltiples células presinápticas.

La razón por la que la suma es esencial es que permite al sistema nervioso filtrar la información que no es importante. Supongamos que un estímulo se presenta una y otra vez, como la sensación del ratón contra la mano mientras te desplazas por Internet. En ese caso, el tiempo que tarda tu cuerpo en reponer los neurotransmisores hace que te desensibilices a los estímulos repetidos; esto te permite centrarte en la nueva información que llega, como las siguientes palabras que estás a punto de leer.

La recapitulación explica cómo los seres humanos pueden centrar la atención y filtrar la información importante de la masa de estímulos en un momento dado.

Integración de la información

El potencial de acción de una neurona presináptica puede generar potencial postsináptico en múltiples células, haciendo posible la dispersión y la creación de patrones fijos de disparos neuronales. Viceversa, también permite integrar la información procedente de diversas fuentes y estímulos en una neurona.

La integración de la información es esencial porque da una explicación biológica al aprendizaje. También puede explicar nuestro subconsciente y nuestros instintos, porque la información convergente puede integrarse en nuestra biología antes de hacerse consciente en nuestros pensamientos.

¿Cuándo desemboca la transmisión sináptica en un potencial de acción?

Los potenciales de acción o el impulso eléctrico que viaja a lo largo del axón sólo pueden iniciarse si se alcanza un determinado umbral de tensión (normalmente -60 mV). Encontrarás más información en nuestro artículo sobre el potencial de acción.

Los potenciales de acción siguen el principio de todo o nada y sólo viajan en una dirección. Pero para iniciar el potencial de acción que comienza la transmisión a la siguiente célula a través del axón, un impulso entrante no suele ser suficiente. Es necesaria la suma de varias señales entrantes. Este proceso se denomina suma.

Dos tipos de sumación pueden provocar despolarización/potencial de acción:

• La sumaespacial se produce cuando llegan a una célula suficientes impulsos excitatorios desde distintos lugares.
• La sumatemporal se produce cuando llegan a una célula suficientes impulsos excitatorios procedentes de otra célula en rápida sucesión.

¿Cuáles son los pasos de la transmisión a través de una sinapsis?

En la transmisión sináptica, la carga eléctrica se convierte en sustancias químicas que tienden un puente entre las dos células. Estas sustancias químicas reaccionan con la membrana celular para crear una carga eléctrica en la célula receptora.

Transmisión a través de una sinapsis colinérgica

Veamos paso a paso cómo funciona el proceso de transmisión sináptica a través de una sinapsis colinérgica (recuerda: las sinapsis colinérgicas liberan el neurotransmisor acetilcolina):

1. El potencial de acción (corriente eléctrica) llega a la terminal del axón desde el cuerpo celular.
2. La carga eléctrica abre ${\mathrm{Ca}}^{2+}$(calcio) en el terminal del axón. Estos canales de calcio están activados por voltaje, lo que significa que se abren en respuesta a la corriente eléctrica. El calcio es más abundante fuera de la célula y se ve atraído por la carga negativa de la célula, por lo que en cuanto se abren las compuertas, el calcio se precipita al interior de la célula.
3. ${\mathrm{Ca}}^{2+}$entra en la terminal del axón, permitiendo la exocitosis. Esto significa que la membrana de las vesículas que contienen los neurotransmisores se fusiona con la membrana presináptica.
5. Las vesículas se abren y las moléculas del neurotransmisor acetilcolina se liberan en la hendidura sináptica.
6. Las moléculas de acetilcolina se difunden por la hendidura sináptica y se unen a los receptores colinérgicos de la membrana postsináptica.
7. Los canales iónicos se abren y los iones positivos entran en la célula si se trata de unreceptor nicotínico (nAChR) (un receptor que responde a la acetilcolina).
8. La enzima acetilcolinesterasa descompone los neurotransmisores restantes y las partes se reciclan en la célula presináptica.

Efectos de los fármacos en las sinapsis

Muchos fármacos pueden afectar al sistema nervioso central (SNC) de distintas maneras. Pueden alterar el modo en que las personas se comportan, sienten o piensan al influir en la transmisión a través de las sinapsis. Algunos ejemplos de fármacos son los anestésicos, los relajantes musculares y los estimulantes del SNC.

Fármacos que imitan a los neurotransmisores

Los fármacos pueden imitar a los neurotransmisores y unirse a los receptores en su lugar. Se denominan antagonistas. Los analgésicos (más concretamente, los opiáceos), como la morfina y la codeína, se unen a los receptores, lo que hace que la persona sienta alivio del dolor. Imitan a las endorfinas naturales (también conocidas como mensajeros químicos).

Otro ejemplo, la marihuana, que imitará a los neurotransmisores cannabinoides (que intervienen en el apetito, el estado de ánimo, la memoria y la sensación de dolor) llamados anandamida.

Fármacos que interaccionan con componentes moleculares

Estos tipos de drogas interaccionan con distintos componentes moleculares del organismo. Por ejemplo, la cocaína se une a la molécula que transporta la dopamina. Esto no permite que el transportador de dopamina entre en la neurona. Empezará a acumularse en la sinapsis, y los receptores que reciben la dopamina se estimularán en mayor medida.

Fármacos que alteran la estimulación de los receptores

Algunos fármacos pueden modificar la cantidad de receptores que se estimulan. Por ejemplo, el Valium (también conocido como diazepam) hará que te sientas relajado al aumentar la respuesta de la neurona cuando el GABA (un neurotransmisor que bloquea determinadas señales cerebrales y disminuye la actividad del sistema nervioso al unirse a los receptores inhibidores del GABA). El GABA produce un efecto calmante por sí mismo al disminuir la ansiedad y el estrés; con el Valium, se inducirá esta sensación.