Sinapsis neuronal: estructura, tipos y cómo funciona
La sinapsis neuronal consiste en la unión de los botones terminales de dos neuronas con el objetivo de transmitirse información. En esta conexión una neurona envía el mensaje, mientras que una parte de la otra lo recibe.
Así, la comunicación suele darse en una dirección: desde el botón terminal de una neurona o célula hasta la membrana de la otra célula, aunque es cierto que existen algunas excepciones. Una sola neurona puede recibir información de cientos de neuronas.
Cada única neurona recibe información de los botones terminales de otras células nerviosas, y a su vez los botones terminales de estas últimas hacen sinapsis con otras neuronas.
Índice del artículo
- 1 Conceptos principales
- 2 Estructura de la sinapsis neuronal
- 3 Potencial de acción
- 4 ¿Cómo funciona una sinapsis?
- 5 Tipos de sinapsis
- 6 Sustancias liberadas en la sinapsis neuronal
- 7 Referencias
El botón terminal se define como un pequeño engrosamiento en el extremo de un axón, que envía información en la sinapsis. Mientras que, un axón es una especie de “cable” alargado y fino que conduce mensajes desde el núcleo de la neurona hasta su botón terminal.
Los botones terminales de las células nerviosas pueden establecer sinapsis con la membrana del soma o de las dendritas.
El soma o cuerpo celular contiene el núcleo de la neurona; posee mecanismos que posibilitan el mantenimiento de la célula. En cambio, las dendritas son ramificaciones de la neurona semejantes a un árbol que parten del soma.
Cuando un potencial de acción viaja a través del axón de una neurona, los botones terminales liberan sustancias químicas. Dichas sustancias pueden tener efectos excitatorios, o bien inhibitorios sobre las neuronas con la que se conectan. Al final de todo el proceso, los efectos de estas sinapsis dan lugar a nuestra conducta.
Un potencial de acción es producto de procesos de comunicación en el interior de una neurona. En él se dan un conjunto de alteraciones en la membrana del axón que provocan la liberación de sustancias químicas o neurotransmisores.
Las neuronas intercambian neurotransmisores en sus sinapsis como una forma de enviarse información entre ellas.
Las neuronas se comunican mediante sinapsis, y se transmiten mensajes mediante la liberación de neurotransmisores. Estas sustancias químicas se difunden en el espacio líquido existente entre los botones terminales y las membranas que establecen las sinapsis.
La neurona que libera los neurotransmisores a través de su botón terminal se denomina neurona presináptica. Mientras que aquella que recibe la información, es la neurona postsináptica.
Cuando esta última capta los neurotransmisores, se producen los llamados potenciales sinápticos. Es decir, son alteraciones en el potencial de la membrana de la neurona postsináptica.
Para comunicarse, las células deben segregar sustancias químicas (neurotransmisores) que sean detectadas por receptores especializados. Estos receptores consisten en moléculas proteicas especializadas.
Estos fenómenos se diferencian sencillamente por la distancia que hay entre la neurona que libera la sustancia y los receptores que la captan.
Así, los neurotransmisores se liberan por los botones terminales de la neurona presináptica y se detectan a través de receptores situados en la membrana de la neurona postsináptica. Ambas neuronas deben localizarse a corta distancia para que ocurra esta transmisión.
Sin embargo, al contrario de lo que puede pensarse, las neuronas que hacen sinapsis químicas no se unen físicamente. De hecho, entre ellas existe un espacio conocido como el espacio sináptico o hendidura sináptica.
Este espacio parece variar de una sinapsis a otra, pero generalmente es de unos 20 nanómetros de ancho. Existe un entramado de filamentos en la hendidura sináptica que mantiene a las neuronas pre y postsinápticas alineadas.
Para que se produzca un intercambio de información entre dos neuronas o sinapsis neuronal, en primer lugar, debe darse un potencial de acción.
Este fenómeno ocurre en la neurona que envía las señales. La membrana de esta célula posee una carga eléctrica. En realidad, las membranas de todas las células de nuestro organismo tienen carga eléctrica, pero solo los axones pueden provocar potenciales de acción.
La diferencia entre el potencial eléctrico que hay dentro de la neurona y en el exterior, se llama potencial de membrana.
Estos cambios eléctricos entre el interior y el exterior de la neurona están mediados por las concentraciones existentes de iones, como sodio y potasio.
Cuando se da una inversión muy rápida del potencial de membrana, se produce un potencial de acción. Consiste en un breve impulso eléctrico, que el axón conduce desde el soma o núcleo de la neurona hasta los botones terminales.
Cabe añadir que el potencial de membrana debe superar cierto umbral de excitación para que se produzca el potencial de acción. Este impulso eléctrico se traduce en señales químicas que se liberan a través del botón terminal.
Las neuronas contienen unos sacos llamados vesículas sinápticas, que pueden ser grandes o pequeñas. Todos los botones terminales poseen vesículas pequeñas que llevan en su interior moléculas de neurotransmisores.
Las vesículas se producen en un mecanismo situado en el soma llamado aparato de Golgi. Luego se transportan cerca del botón terminal. Sin embargo, también se pueden producir en el botón terminal con material “reciclado”.
Cuando se envía un potencial de acción a lo largo del axón, se produce una despolarización (excitación) de la célula presináptica. Como consecuencia, se abren los canales de calcio de la neurona permitiendo que entren iones de calcio en ella.
Estos iones se unen a moléculas de las membranas de las vesículas sinápticas que están en el botón terminal. Dicha membrana se rompe, fusionándose con la membrana del botón terminal. Esto produce la liberación del neurotransmisor al espacio sináptico.
El citoplasma de la célula captura los trozos de membrana sobrantes y los llevan a las cisternas. Allí se reciclan, creándose con ellos nuevas vesículas sinápticas.
La neurona postsináptica posee receptores que captan las sustancias que están en el espacio sináptico. Estos se conocen como receptores postsinápticos, y cuando se activan, producen la apertura de los canales iónicos.
Al abrirse esos canales entran ciertas sustancias dentro de la neurona, provocando un potencial postsináptico. Este puede tener efectos excitatorios o inhibitorios en la célula dependiendo del tipo de canal iónico que se haya abierto.
Normalmente, los potenciales postsinápticos excitatorios ocurren cuando penetra sodio dentro de la célula nerviosa. Mientras que los inhibitorios se producen por la salida de potasio o la entrada de cloro.
La entrada de calcio en la neurona provoca potenciales excitatorios postsinápticos, aunque también activa enzimas especializadas que producen cambios fisiológicos en esta célula. Por ejemplo, desencadena el desplazamiento de las vesículas sinápticas y la liberación de neurotransmisores.
También facilita cambios estructurales en la neurona después de un aprendizaje.
Los potenciales postsinápticos normalmente son muy breves y finalizan a través de mecanismos especiales.
Uno de ellos es la inactivación de la acetilcolina por una enzima llamada acetilcolinesterasa. Las moléculas del neurotransmisor se eliminan del espacio sináptico recaptándose o reabsorbiéndose por transportadores que están en la membrana presináptica.
Así, tanto las neuronas presinápticas como postsinápticas poseen receptores que captan la presencia de sustancias químicas a su alrededor.
Existen unos receptores presinápticos llamados autorreceptores que controlan la cantidad de neurotransmisor que libera o sintetiza la neurona.
En ellas se produce una neurotransmisión eléctrica. Las dos neuronas se conectan físicamente a través de estructuras proteínicas conocidas como “gap junctions” o unión en hendidura.
Dichas estructuras permiten que los cambios en las propiedades eléctricas de una neurona influyan directamente en la otra y al revés. De esa forma, las dos neuronas actuarían como si fueran una sola.
En las sinapsis químicas ocurre una neurotransmisión química. Las neuronas pre y postsinápticas están separadas por el espacio sináptico. Un potencial de acción en la neurona presináptica provocaría la liberación de neurotransmisores.
Estos llegan a la hendidura sináptica, estando disponibles para que ejerzan sus efectos en las neuronas postsinápticas.
Un ejemplo de sinapsis neuronal excitatoria sería el reflejo de retirada cuando nos quemamos. Una neurona sensorial detectaría el objeto caliente, ya que este estimularía sus dendritas.
Dicha neurona enviaría mensajes a través de su axón hasta sus botones terminales, ubicados en la médula espinal. Los botones terminales de la neurona sensorial liberarían sustancias químicas conocidas como neurotransmisores que excitarían a la neurona con la que sinapta. En concreto, a una interneurona (aquella que media entre las neuronas sensoriales y las motoras).
Esto provocaría que la interneurona envíe información a lo largo de su axón. A su vez, los botones terminales de la interneurona segregarían neurotransmisores que excitan a la neurona motora.
Este tipo de neurona enviaría mensajes a lo largo de su axón, que se une a un nervio para llegar al músculo objetivo. Una vez liberados los neurotransmisores por los botones terminales de la neurona motora, las células del músculo se contraen para alejarse del objeto caliente.
Este tipo de sinapsis es algo más complicada. Se daría en el siguiente ejemplo: imagina que sacas del horno una bandeja muy caliente. Llevas unas manoplas para no quemarte, sin embargo, son algo finas y el calor comienza a sobrepasarlas. En vez de tirar la bandeja al suelo, procuras soportar un poco el calor hasta dejarla sobre una superficie.
La reacción de retirada de nuestro organismo ante un estímulo doloroso nos habría hecho soltar el objeto, aun así, hemos controlado este impulso. ¿Cómo se produce este fenómeno?
El calor proveniente de la bandeja se percibe, aumentando la actividad de las sinapsis excitatorias sobre las neuronas motoras (como se explicó en el apartado anterior). No obstante, esta excitación se contrarresta con la inhibición que proviene de otra estructura: nuestro cerebro.
Este envía información indicando que, si dejamos caer la bandeja, podría ser un total desastre. Por tanto, se mandan mensajes a la médula espinal que impiden el reflejo de retirada.
Para ello, un axón de una neurona del encéfalo llega a la médula espinal, donde sus botones terminales hacen sinapsis con una interneurona inhibitoria. Esta secreta un neurotransmisor inhibitorio que reduce la actividad de la neurona motora, bloqueando el reflejo de retirada.
Es importante destacar que estos son solo ejemplos. Los procesos son realmente más complejos (sobre todo los inhibitorios), habiendo miles de neuronas implicadas en ellos.
– Sinapsis axodendríticas: en este tipo, el botón terminal se conecta con la superficie de una dendrita. O bien, con las espinas dendríticas, que son unas pequeñas protuberancias situadas en las dendritas en algunos tipos de neuronas.
– Sinapsis axosomáticas: en estas, el botón terminal sinapta con el soma o núcleo de la neurona.
– Sinapsis axoaxónicas: el botón terminal de la célula presináptica se conecta con el axón de la célula postsináptica. Este tipo de sinapsis funcionan de manera diferente a las otras dos. Su función es reducir o reforzar la cantidad de neurotransmisor que está siendo liberado por el botón terminal. Así, promueve o inhibe la actividad de la neurona presináptica.
También se han encontrado sinapsis dendrodendríticas, pero no se conoce actualmente su función exacta en la comunicación neuronal.
Durante la comunicación neuronal no solo se liberan neurotransmisores como la serotonina, acetilcolina, dopamina, noradrenalina, etc. También se pueden liberar otras sustancias químicas como los neuromoduladores.
Estos se llaman así porque modulan la actividad de muchas neuronas en un área determinada del cerebro. Se segregan en mayor cantidad y recorren distancias más largas, esparciéndose de forma más amplia que los neurotransmisores.
Otro tipo de sustancias son las hormonas. Estas se liberan por células de las glándulas endocrinas, que se sitúan en distintas partes del cuerpo como el estómago, los intestinos, riñones y cerebro.
Las hormonas se liberan en el líquido extracelular (fuera de las células), y se captan posteriormente por los capilares. Luego se distribuyen por todo el organismo mediante el torrente sanguíneo. Estas sustancias pueden unirse a neuronas que tengan receptores especiales para captarlas.
Así, las hormonas pueden afectar al comportamiento, alterando la actividad de las neuronas que las reciben. Por ejemplo, la testosterona parece incrementar la agresividad en la mayoría de los mamíferos.
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