Sinapsis
Antecedentes
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Sinapsis químicas son uniones especializadas a través del cual neuronas de la señal entre sí y a las células no neuronales, tales como los de músculos o glándulas. Sinapsis químicas permiten a las neuronas para formar circuitos interconectados dentro de la sistema nervioso central. Son, pues, crucial para los cálculos biológicos que subyacen a la percepción y el pensamiento. Ellos proporcionan los medios por los que el sistema nervioso se conecta y controla los otros sistemas del cuerpo, por ejemplo la sinapsis especializada entre una neurona motora y una célula muscular se denomina una unión neuromuscular.
Los niños pequeños tienen alrededor de 10 16 sinapsis (10 cuatrillones). Este número disminuye con la edad, la estabilización de la edad adulta. Las estimaciones para los adultos varían de 10 15 al 05 × 10 15 (01.05 billones de sinapsis).
La palabra "sinapsis" viene de "synaptein", que sir Charles Scott Sherrington y colegas acuñó del "syn" griego ("juntos") y "haptein" ("para estrechar"). Sinapsis químicas no son el único tipo de sinapsis biológica: eléctricos y existen sinapsis inmunológica también. Sin un partido de clasificación, sin embargo, "sinapsis" se refiere comúnmente a una sinapsis química.
Estructura
Sinapsis químicas pasan la información direccional de una célula presináptica de una célula postsináptica y son por lo tanto asimétricas en su estructura y función. El terminal presináptica, o botón sináptico, es un área especializada dentro de la axón de la célula presináptica que contiene neurotransmisores encerrado en pequeñas esferas unidas a la membrana llamadas vesículas sinápticas. Las vesículas sinápticas están atracados en el presináptica membrana plasmática en regiones llamadas zonas activas (AZ).
Inmediatamente está enfrente de una región de la célula que contiene neurotransmisor postsináptica receptores; para sinapsis entre dos neuronas de la región postsináptica se puede encontrar en la dendritas o el cuerpo celular. Inmediatamente detrás de la membrana postsináptica es un elaborado complejo de proteínas llamado el interrelacionadas densidad postsináptica (PSD).
Las proteínas en el PSD están implicados en el anclaje y el tráfico de receptores de neurotransmisores y la modulación de la actividad de estos receptores. Los receptores y los PSD se encuentran a menudo en protuberancias especializados desde el eje principal dendríticas llamada espinas dendríticas.
Entre las células pre y postsinápticas una brecha sobre 20 nm de ancho llamada la hendidura sináptica . El pequeño volumen de la hendidura permite la concentración de neurotransmisores que se sube y se baja rápidamente. Las membranas de las dos células adyacentes se mantienen unidas por proteínas de adhesión celular.
Señalización través de las sinapsis químicas
La liberación de neurotransmisores
La liberación de un neurotransmisor se desencadena por la llegada de un impulso nervioso (o potencial de acción ) y se produce a través de un inusualmente rápido proceso de secreción celular, también conocido como exocitosis: Dentro de la terminal nerviosa presináptica, vesículas que contienen neurotransmisores sientan "atracado" y listo en la membrana sináptica. El potencial de acción de llegar produce una afluencia de iones de calcio a través dependiente de la tensión, los canales de iones de calcio selectiva en la carrera descendente del potencial de acción (corriente de cola). Los iones de calcio luego desencadenan una cascada bioquímica que resulta en vesículas de fusión con la membrana presináptica y la liberación de su contenido a la hendidura sináptica dentro de 180 microsegundos de la entrada de calcio. La fusión de vesículas es impulsado por la acción de un conjunto de proteínas en la terminal presináptica conocido como SNAREs.
La membrana añadida por esta fusión más tarde se recupera endocitosis y reciclado para la formación de vesículas de neurotransmisores lleno frescas.
Unión al receptor
Los receptores en el lado opuesto de las moléculas neurotransmisoras se unen brecha sináptica y responder mediante la apertura de los canales iónicos cercanos en la membrana celular postsináptica, causando iones precipitarse dentro o fuera y cambiando el local de potencial transmembrana de la célula. El cambio resultante en tensión se llama potencial postsináptico. En general, el resultado es excitatorio, en el caso de despolarizante corrientes, o inhibidora en el caso de corrientes de hiperpolarización. Ya sea una sinapsis es excitatorio o inhibitorio depende de qué tipo (s) de canal de iones realizar la pantalla postsináptica actual (s), que a su vez es una función del tipo de receptores de neurotransmisor y empleadas en la sinapsis.
Terminación
La señal es terminado por cualquiera de desglose de la recaptación de neurotransmisores, o, este último es principalmente en la neurona presináptica para aprovechar el reciclaje del transmisor.
Recaptación
Después de la fusión de las vesículas sinápticas y la liberación de moléculas transmisoras en la hendidura sináptica, pequeños neurotransmisores, tales como glicina, se elimina rápidamente del espacio para el reciclaje de proteínas de membrana especializadas en la membrana presináptica o postsináptica.
Descompostura
Algunos neurotransmisores, por ejemplo, acetilcolina y los grandes, tales como péptidos, se descomponen sin recaptación directa. La colina parte de la acetilcolina, sin embargo, es en gran medida absorbido por la neurona presináptica para el reciclaje. Los péptidos, por otro lado, deben ser resintetizadas de la neurona soma.
La modulación de la transmisión sináptica
La transmisión sináptica puede ser modulada por la desensibilización por ejemplo, homotrópico y modulación heterotropic:
La desensibilización
La desensibilización de los receptores postsinápticos es una disminución en la respuesta al mismo estímulo neurotransmisor. Esto significa que la fuerza de una sinapsis puede, en efecto, disminuir a medida que un tren de potenciales de acción llega en rápida sucesión - un fenómeno que da lugar a la llamada dependencia de la frecuencia de las sinapsis. El sistema nervioso se aprovecha esta propiedad para fines de cálculo, y puede sintonizar sus sinapsis a través de medios tales como la fosforilación de las proteínas implicadas.
Modulación homotrópico
Homotrópico modulación es una modulación de la neurona presináptica por sus propios neurotransmisores, es decir, una forma de señalización autocrina. La modulación puede incluir el tamaño, número y tasa de reposición de vesículas. A menudo es inhibitorio, con el efecto de la inhibición presináptica, haciendo que el neurotransmisor auto-regulación.
Un ejemplo son las neuronas de la sistema nervioso simpático (SNS), que liberan noradrenalina, que, además de afectar a los receptores postsinápticos, también afectan receptores α2-adrenérgicos, inhibiendo la liberación adicional de noradrenalina. Este efecto se utiliza con clonidina para realizar efectos inhibitorios sobre el SNS.
Modulación heterotropic
Modulación heterotropic es una modulación de las terminales presinápticas de las neuronas cercanas. Una vez más, la modulación puede incluir tamaño, el número y la tasa de reposición de vesículas.
Un ejemplo son de nuevo neuronas de la sistema nervioso simpático, que liberan noradrenalina, que, además, generar el efecto inhibitorio sobre las terminales presinápticas de neuronas de la sistema nervioso parasimpático.
La intervención farmacológica
Por ejemplo, una clase de fármacos conocidos como serotonina o inhibidores de la recaptación ISRS afectan ciertas sinapsis mediante la inhibición de la recaptación de los neurotransmisores serotonina. En contraste, un importante neurotransmisor excitatorio, acetilcolina, se rompe primero abajo en de etilo y colina por la enzima acetilcolinesterasa antes de retirarlos de la sinapsis.
Integración de entradas sinápticas
En general, si una sinapsis excitatoria es fuerte, un potencial de acción en la neurona presináptica se disparará otra en la célula postsináptica, mientras que, en una sinapsis débil, el potencial postsináptico excitatorio ("PEPS") no alcanzará el umbral de actuación potencial iniciación. En el cerebro, sin embargo, cada neurona forma sinapsis con muchos otros, y, asimismo, cada uno recibe entradas sinápticas de muchos otros. Cuando potenciales de acción fuego simultáneamente en varias neuronas que débilmente sinapsis en una sola célula, pueden iniciar un impulso en esa célula a pesar de que las sinapsis son débiles. Este proceso se conoce como la suma. Por otro lado, una neurona presináptica la liberación de un neurotransmisor inhibitorio como GABA puede causar potencial postsináptico inhibitorio en la neurona postsináptica, disminuyendo su excitabilidad y por lo tanto disminuyendo la probabilidad de que la neurona de disparar un potencial de acción. De esta manera, la salida de una neurona puede depender de la entrada de muchos otros, cada uno de los cuales puede tener un grado diferente de influencia, dependiendo de la fuerza de su sinapsis con esa neurona. John Carew Eccles realizó algunos de los importantes experimentos pioneros de la integración sináptica, por la que recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1963. Complejo de entrada / salida de relaciones constituyen la base de cálculos en transistor basado en computadoras , y se cree que la figura de manera similar en los circuitos neuronales.
La fuerza sináptica
La fuerza de una sinapsis se define por el cambio en el potencial transmembrana resultante de la activación de los receptores postsinápticos de neurotransmisores. Este cambio en el voltaje se conoce como un potencial postsináptico, y es un resultado directo de iónica corrientes que fluyen a través de los canales de iones postsináptica. Los cambios en la fuerza sináptica pueden ser a corto plazo y sin cambios estructurales permanentes en los mismos, segundo duraderas a minuto neuronas - o largo plazo ( potenciación a largo plazo, o LTP), en la que repiten o activación sináptica continua puede resultar en moléculas de segundos mensajeros que iniciaron la síntesis de proteínas, lo que resulta en la alteración de la estructura de la propia sinapsis. Aprendizaje y la memoria se cree que son el resultado de cambios a largo plazo en la fuerza sináptica, a través de un mecanismo conocido como la plasticidad sináptica.
Relación con las sinapsis eléctricas
Una sinapsis eléctrica es una mecánica y eléctricamente enlace conductora entre dos colindantes neuronas que se forma en un espacio estrecho entre los pre y postsinápticos células conocidas como una brecha de la salida. En los cruces brecha, las células se acercan dentro de aproximadamente 3,5 nm de cada otro, en lugar de la distancia de 20 a 40 nm que separa las células en las sinapsis químicas. A diferencia de las sinapsis químicas, el potencial postsináptico en las sinapsis eléctricas no es causada por la apertura de los canales iónicos por transmisores químicos, pero por acoplamiento eléctrico directo entre ambas neuronas. Sinapsis eléctricas son, por tanto, más rápido y más fiable que las sinapsis químicas. Sinapsis eléctricas se encuentran en todo el sistema nervioso, pero son menos comunes que las sinapsis químicas.
