Comunicación Neuronal: Sinapsis Química.


Las neuronas se comunican por medio de impulsos eléctricos o potenciales que se generan en el cuerpo celular de la neurona pre-sináptica y viajan a través del axón hasta llegar a los botones axónicos, donde por medio de la sinapsis son transportados hasta las dendritas de la neurona post-sináptica.
Representación gráfica de un potencial de acción
Representación gráfica de un potencial de acción


Existen dos tipos de impulsos eléctricos: potencial de acción y potencial graduado. La principal diferencia radica en que los potenciales de acción se generan en el cuerpo celular de la neurona pre-sináptica, debido a que se hay una despolarización (entrada masiva de sodio) de la misma. Es necesario que para que se produzca un potencial de acción el impulso eléctrico sobrepase el umbral, lo que los caracterizan como impulsos “todo o nada”. A diferencia de los potenciales graduados que se generan en la neurona post-sináptica y que necesitan de una sumación de potenciales para superar el valor umbral y así generar un potencial de acción que continúe con el proceso.

Existen dos tipos de sinapsis: química y eléctrica. Se tratará únicamente la sinapsis química, debido a que esta es la más abundante en el sistema nervioso.

Sinapsis química

La sinapsis química se caracteriza porque es unidireccional, lo que quiere decir que la información viaja en una sola dirección (desde los botones axónicos de la neurona pre-sináptica hasta las dendritas de la neurona post-sináptica). Esta información se transmite por medio de mensajeros químicos, conocidos como neurotransmisores liberados por vesículas pre-sinápticas, posteriormente estos se adhieren a los receptores post-sinápticos generando la apertura de los canales de sodio o potasio/cloro (dependiendo de si es un potencial excitatorio o inhibitorio) que producirán el potencial graduado.

SQ.jpg
Sinapsis química


En síntesis, el proceso de la sinapsis química se reduce a cuatro pasos:

1. El potencial de acción viaja a través del axón de la neurona hasta llegar el botón axónico de la célula pre-sináptica.
2. El impulso eléctrico abre los canales por los que entra el calcio y el sodio que ocasionan que las vesículas pre-sinápticas liberen los neurotransmisores al espacio sináptico.
3. Los neurotransmisores se adhieren a los receptores post-sinápticos, generando la apertura de los canales de sodio o potasio/cloro, que generan el potencial graduado.
4. Posteriormente, los neurotransmisores son reabsorbidos a través de la membrana pre-sináptica o son degradados por enzimas.



Los neurotransmisores actúan en la membrana post-sináptica de dos formas diferentes: directa e indirectamente.

IONYMETA.jpg
Sistema ionotrópico y metabotrópico

  • Directo: el neurotransmisor se adhiere a un receptor ionotrópico, lo que quiere decir que el neurotransmisor actúa directamente la proteína canal.
  • Indirecto: el neurotransmisor se adhiere a un receptor metabotrópico, lo que quiere decir que actúa en una proteína G que posteriormente envía un segundo mensajero que abre la proteína canal.

Potenciales post-sinápticos


Los potenciales post-sinápticos pueden ser tanto despolarizantes (excitatorios), como hiperpolarizantes (inibitorios). El carácter del potencial sináptico no está determinado por los neurotransmisores sino por los receptores post-sinápticos, en concreto, por el tipo específico del canal iónico que abren.

PEPYPIP.jpg
Representación gráfica de los potenciales post-sinápticos

El canal de sodio que es controlado por un neurotransmisor es principalmente la fuente de los potenciales excitatorios. Los transportadores de sodio-potasio son los que mantienen al sodio fuera de la célula, en espera de que las fuerzas de difusión y de presión electrostática le empujen hacia el exterior. Cuando los canales de sodio se abren hay una despolarización, produciendo un potencial excitatorio post-sináptico (PEP).

En muchas sinapsis, los neurotransmisores inhibitorios abren canales de cloro en lugar de canales de potasio. EL efecto de abrir canales de cloro depende del potencial de membrana de la neurona. Si la membrana se halla en potencial de reposo, no ocurrirá nada, ya que las fuerzas de difusión o presión electrostática se contrarrestan perfectamente en cuanto al ión de cloro. Sin embargo, si el potencial de membrana ya ha sido despolarizado por actividad de sinapsis excitatoria que se da en lugares cercanos, entonces la apertura de canales de cloro permitirá al cloro entrar en la célula. Esta afluencia de aniones llevara de nuevo al potencial de membrana a su estado normal de reposo. Así la apertura de canales de cloro sirve para neutralizar los PEPs.
Los transportadores de sodio-potasio también mantienen un pequeño excedente de iones de potasio dentro de la célula. Si los canales de potasios se abren, algunos de estos cationes se moverán a favor de este gradiente y saldrán de la célula. Como el potasio esta cargado negativamente, su salida hiperpolarizará la membrana, produciendo un potencial inhibitorio post-sináptico (PIP).



Sumación de los potenciales

Debido a que los potenciales post-sinápticos son graduados y por lo tanto solo aumentan o disminuyen la probabilidad (dependiendo de si es un PEP o un PIP) de que se genere un potencial de acción, es necesario que se produzca una sumación de los distintos impulsos que llegan a la neurona. Ya que estos impulsos pueden provenir de una o varios botones axónicos, existen dos tipos de sumación: temporal y espacial.

  • Sumación temporal: Suma de varios potenciales provenientes de un solo botón pre-sináptico.
STEMP.jpg
Representación gráfica de las dos posibles combinaciones de sumación temporal


  • Sumación espacial: Se suman los potenciales que ocurren en distintos botones pre-sinápticos. Es decir que más de una contacto pre-sináptico aumenta la probabilidad de que se genere un potencial de acción.
SESP.jpg
Representación gráfica de las tres posibles combinaciones de sumación espacial


Entonces, cuando se produce una sumación temporal o espacial excitatoria se produce un potencial de acción que sigue con el proceso de transmisión de información neuronal. Mientras, que si por el contrario se produce una sumación espacial o temporal inhibitoria se reducen las probabilidades de que se produzca un potencial de acción.

Referencias


Carlson, N.R (2006) Fisiología de la conducta. Madrid: Pearson educación.

Pinel, J. (2007). Biopsicología. España: Pearson educación.