Sinapsis neuronal: tipos de sinapsis

Las sinapsis neuronales son estructuras especializadas que permiten la comunicación entre las neuronas, las células fundamentales del sistema nervioso. La sinapsis es el punto de contacto y de intercambio de información entre dos neuronas, y es fundamental para el procesamiento y la transmisión de señales eléctricas y químicas en el cerebro y en todo el sistema nervioso.

¿Cómo funciona la sinapsis neuronal?

El término sinapsis significa ‘conexión’ y fue introducido por Charles Sherrington en 1897. Había sido descrito por Ramón y Cajal, que las visualizó al microscopio óptico por primera vez.

La sinapsis en realidad se trata de un pequeño espacio que separa las neuronas y consta de:

1. Una terminación presináptica que contiene neurotransmisores, mitocondrias y otros orgánulos celulares
2. Una terminación postsináptica que contiene receptores para neurotransmisores
3. Una hendidura sináptica o espacio entre las terminaciones presináptica y postsináptica.

Para que se produzca la comunicación entre las neuronas, un impulso eléctrico debe viajar por un axón hasta la terminal sináptica.

En general, las sinapsis sólo dejan pasar la información en un solo sentido. Por ello, en cualquier sinapsis hay una neurona presináptica y una neurona postsináptica. El espacio que queda entre las dos neuronas se llama espacio sináptico.

A continuación, se describe el funcionamiento básico de la sinapsis neuronal, centrándonos en las sinapsis químicas, que son más comunes en el sistema nervioso:

1. Potencial de acción: Todo comienza cuando una neurona se activa y genera un impulso eléctrico llamado potencial de acción. El potencial de acción se propaga a lo largo del axón, la extensión larga y delgada de la neurona que transmite señales eléctricas.
2. Liberación de neurotransmisores: Cuando el potencial de acción llega al extremo del axón, llamado terminal presináptica, provoca la apertura de canales de calcio voltaje-dependientes. El ingreso de iones de calcio al interior de la terminal presináptica desencadena la liberación de vesículas que contienen neurotransmisores (moléculas químicas que transmiten información entre las neuronas) hacia el espacio sináptico.
3. Difusión y unión a receptores: Los neurotransmisores liberados en el espacio sináptico (la brecha entre la neurona presináptica y la postsináptica) se difunden a través de este espacio y se unen a receptores específicos en la membrana de la neurona postsináptica.
4. Activación de receptores: La unión de los neurotransmisores a sus receptores puede provocar cambios en la permeabilidad de la membrana de la neurona postsináptica, lo que permite el flujo de iones a través de canales iónicos. Dependiendo del tipo de receptor y neurotransmisor, esto puede resultar en la excitación (depolarización) o inhibición (hiperpolarización) de la neurona postsináptica.
5. Generación de potenciales postsinápticos: La actividad en los canales iónicos de la neurona postsináptica conduce a la generación de potenciales postsinápticos, que pueden ser excitatorios (potenciales postsinápticos excitatorios, o EPSP) o inhibitorios (potenciales postsinápticos inhibitorios, o IPSP). Estos potenciales pueden sumarse y, si alcanzan un umbral específico, pueden generar un potencial de acción en la neurona postsináptica, lo que lleva a la propagación de la señal a lo largo de esa neurona.
6. Terminación de la señal: La señal sináptica se termina mediante la recaptación de neurotransmisores por la neurona presináptica, la degradación enzimática de los neurotransmisores o la difusión de los neurotransmisores lejos del espacio sináptico.

Tipos de sinapsis neuronal

Hay dos tipos principales de sinapsis: eléctricas y químicas.

1. Sinapsis eléctricas: Estas sinapsis permiten la transferencia directa de corriente eléctrica entre dos neuronas a través de canales llamados uniones gap. La comunicación en las sinapsis eléctricas es rápida y bidireccional, lo que significa que puede ocurrir en ambos sentidos entre las neuronas.
2. Sinapsis químicas: Estas sinapsis son más comunes en el sistema nervioso y funcionan a través de la liberación de moléculas llamadas neurotransmisores. Cuando una neurona se activa, libera neurotransmisores en el espacio sináptico, que es el espacio estrecho entre las neuronas. Los neurotransmisores se unen a receptores específicos en la neurona postsináptica, lo que puede resultar en la excitación o inhibición de esa neurona, dependiendo del tipo de neurotransmisor y receptor.

Las sinapsis neuronales son cruciales para el aprendizaje, la memoria y el funcionamiento general del sistema nervioso, ya que permiten la interacción y el procesamiento de información entre las células nerviosas.

Según los efectos postsinápticos

• Sinapsis excitadoras: Estas sinapsis tienen neurorreceptores que son canales de sodio. Cuando los canales se abren, los iones positivos fluyen hacia adentro, causando una despolarización local y haciendo que un potencial de acción sea más probable. Los neurotransmisores típicos son la acetilcolina, el glutamato o el aspartato.
• Sinapsis inhibidoras: Estas sinapsis tienen neurorreceptores que son canales de cloruro. Cuando los canales se abren, los iones negativos fluyen provocando una hiperpolarización local y haciendo menos probable un potencial de acción. Con estas sinapsis, un impulso en una neurona puede inhibir un impulso en la siguiente. Los neurotransmisores típicos son glicina o GABA.

Según el tipo de células involucradas

• Neurona-neurona: tanto la célula presináptica como la postsináptica son neuronas. Son las sinapsis del sistema nervioso central.
• Neurona-célula muscular: también conocida como unión neuromuscular. Una célula muscular (célula postsináptica) es inervada por una motoneurona (célula presináptica).
• Neurona-célula secretora: la célula presináptica es una neurona y la postsináptica secreta algún tipo de sustancia, como hormonas. Un ejemplo sería la inervación de las células de la médula suprarrenal, que provocaría la liberación de adrenalina en el torrente sanguíneo.

Según el sitio de contacto

Se puede dar cualquier combinación entre las tres regiones de la neurona (axón, soma y dendritas), pero las más frecuentes son las siguientes:

• Sinapsis axosomáticas: tienen un axón hace sinapsis sobre el soma de la neurona postsináptica. Frecuentemente son inhibidoras.
• Sinapsis axodendríticas: en este caso hay un axón que hace sinapsis sobre una dendrita postsináptica. La sinapsis se puede dar a la rama principal de la dendrita o en zonas especializadas de entrada, las espinas dendríticas. Frecuentemente son excitadoras.
• Sinapsis axoaxónicas: el axón hace sinapsis sobre un axón postsináptico. Suelen ser moduladoras de la cantidad de neurotransmisor que liberará el axón postsináptico sobre una tercera neurona.

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Organización de las conexiones sinápticas

El cerebro humano contiene alrededor de 100 mil millones de neuronas (o células nerviosas) y muchas más neuroglias (o células gliales) que sirven para apoyar y proteger a las neuronas. Cada neurona puede estar conectada hasta a 10.000 neuronas, transmitiéndose señales entre sí a través de hasta 1.000 billones de conexiones sinápticas, lo que equivale, según algunas estimaciones, a una computadora con un procesador de 1 billón de bits por segundo. Se cree que la capacidad de memoria del cerebro humano varía de entre 1 a 1,000 terabytes.

Hay más sinapsis en nuestro encéfalo que estrellas en la Vía Láctea.

Las conexiones sinápticas en el sistema nervioso están organizadas de manera compleja y altamente específica para permitir el procesamiento y la transmisión de información. La organización de las conexiones sinápticas varía según la región del cerebro y la función que desempeñan. Algunas características generales de la organización de las conexiones sinápticas son las siguientes:

1. Redes neuronales: Las neuronas se organizan en redes interconectadas, donde cada neurona puede estar conectada con muchas otras a través de sinapsis. Estas redes neuronales son la base de la comunicación y el procesamiento de información en el cerebro y el sistema nervioso.
2. Convergencia y divergencia: Las conexiones sinápticas a menudo exhiben patrones de convergencia y divergencia. La convergencia se refiere a la situación en la que múltiples neuronas presinápticas se conectan con una única neurona postsináptica, lo que permite la integración de información de varias fuentes. La divergencia ocurre cuando una única neurona presináptica se conecta con múltiples neuronas postsinápticas, lo que permite la distribución de información a diferentes áreas del cerebro o del sistema nervioso.
3. Plasticidad sináptica: La organización y la fuerza de las conexiones sinápticas no son estáticas, sino que cambian a lo largo del tiempo en respuesta a la experiencia y el aprendizaje. Este fenómeno se conoce como plasticidad sináptica y es fundamental para la adaptación y el aprendizaje en el sistema nervioso. La plasticidad sináptica puede incluir cambios en la cantidad y la eficiencia de las sinapsis, así como la formación de nuevas sinapsis y la eliminación de las antiguas.
4. Jerarquía y organización topográfica: Las conexiones sinápticas en el cerebro suelen estar organizadas de manera jerárquica y topográfica. La organización jerárquica implica que las áreas cerebrales están conectadas en una secuencia de procesamiento de información, desde áreas sensoriales primarias hasta áreas de asociación de alto nivel. La organización topográfica se refiere a la disposición espacial de las conexiones sinápticas, que a menudo refleja la organización espacial del mundo exterior (por ejemplo, la representación de la retina en la corteza visual primaria).
5. Especificidad de las conexiones: Las conexiones sinápticas son altamente específicas, lo que significa que las neuronas forman sinapsis con otras neuronas específicas en función de factores moleculares, genéticos y de actividad. Esta especificidad asegura que las conexiones sinápticas sean adecuadas para la función que desempeñan en el procesamiento y la transmisión de información.

Clasificación de las neuronas según función y estructura

Referencias

• Delgado, J.M.; Ferrús, A.; Mora, F.; Rubia, F.J. (eds) (1998). Manual de Neurociencia. Madrid: Síntesis.
• Diamond, M.C.; Scheibel, A.B. i Elson, L.M. (1996). El cerebro humano. Libro de trabajo. Barcelona: Ariel.
• Guyton, A.C. (1994) Anatomía y fisiología del sistema nervioso. Neurociencia básica. Madrid: Editorial Médica Panamericana.
• Kandel, E.R.; Shwartz, J.H. i Jessell, T.M. (eds) (1997) Neurociencia y Conducta. Madrid: Prentice Hall.
• Martin, J.H. (1998) Neuroanatomía. Madrid: Prentice Hall.
• Nolte, J. (1994) El cerebro humano: introducción a la anatomía funcional. Madrid: Mosby-Doyma.