Recientes estudios han estimado que el ser humano presenta en su encéfalo, aproximadamente, 100.000 millones de neuronas, es decir, 10^11 cuerpos celulares especializados en la transmisión de señales eléctricas únicamente en el cerebro, el equivalente a 14 veces la población mundial.
No es de extrañar, por tanto, que se estime que el cerebro consume unas 300 kilocalorías cada 24 horas simplemente funcionando, lo que supone el 17% de nuestra ingesta energética diaria, a pesar de representar solo el 2% del peso de nuestro cuerpo. Sin duda, pensar cuesta energía, esfuerzo y dedicación continuada en el tiempo.
Todos estos datos nos ayudan a circunscribir al cerebro desde un punto de vista funcional, pero, ¿cómo llega la información a este órgano y cuál es el método de transmisión de la misma? Hoy venimos a responder esta pregunta a fondo, pues te contamos todo lo que debes saber sobre la sinapsis neuronal. No te lo pierdas.
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¿Qué es la sinapsis neuronal?
La sinapsis se define como el punto de comunicación entre dos neuronas o entre una neurona y una célula blanco, como un tejido muscular que debe realizar un movimiento “comandado” por el cerebro, o una glándula, que debe secretar una hormona concreta al torrente sanguíneo. Para que dos entes puedan comunicarse, debe haber un emisor y un receptor, ¿verdad?
Por tanto, conocemos como “neurona presináptica” a aquella que envía el impulso, mientras que la célula (sea neurona o parte de otro tejido) “postsináptica” es la que recibe la señal. En este punto, es necesario destacar que existen dos tipos de señales sinápticas. Te las contamos a grandes rasgos.
1. Actividad sináptica de pervivencia
Esta se desarrolla en los siguientes contextos:
- Comunicación entre dos neuronas: el estímulo es transportado por neurotransmisores de tipo aminoácido, que son las unidades funcionales formadoras de las proteínas.
- Comunicación entre una neurona y una célula muscular: para propiciar la contracción de un músculo, participan los neurotransmisores de tipo éster.
- Comunicación entre una neurona y una célula secretora: para que una glándula secrete una sustancia hormonal, se requieren transmisores de tipo neuropéptido, es decir, uniones de 3 o más aminoácidos que actúan sobre el sistema nervioso.
2. Actividad sináptica de supervivencia
La actividad sináptica de supervivencia se desarrolla en los siguientes contextos:
- En la actividad neuroprocreadora.
- En la actividad de consumo e ingesta de alimentos.
- En la actividad de conservación homeostática extrema, es decir, la regulación del equilibrio interno a niveles metabólicos.
Así pues, podemos ver que se tratan de dos caras de la misma moneda. La actividad sináptica de pervivencia hace referencia a los mecanismos “microscópicos” que suceden en la comunicación celular, mientras que la de supervivencia engloba aquellas actividades que nos mantienen supervivientes, valga la redundancia, como la regulación de la temperatura/fluidos corporales (homeostasis) o la ingesta de alimentos.
Tipos de sinapsis
Si bien hemos asentado las bases de las conexiones sinápticas de forma somera, no hemos explorado su tipología química básica. Te contamos los dos grandes tipos de sinapsis a continuación.
1. Sinapsis eléctrica
Quizá la más conocida a nivel divulgativo. En la sinapsis eléctrica, las membranas de las células “pre-” y “post-” están unidas por una unión tipo gap o comunicantes, insertos donde son contiguas dos células y, alineados con precisión, la luz de uno se continua con la del otro. Gracias a estos “micropuentes”, entre ambas neuronas existe un canal de comunicación a través del cual pueden fluir las corrientes iónicas de una célula a otra de forma directa.
La sinapsis eléctrica es la más común en vertebrados menos complejos y, además, se puede observar en algunas partes del cerebro de los mamíferos. Este tipo de comunicación celular presenta 2 ventajas importantes:
- Posee una transmisión bidireccional, es decir, los canales se comunican “de ida y vuelta”. Esto posibilita la sincronización entre neuronas para que mantengan un ritmo acoplado.
- La comunicación es más rápida en la sinapsis eléctrica que en la química. Los potenciales de acción pasan a través de los canales sin necesidad de neurotransmisores.
2. Sinapsis química
Avanzamos un poco en complejidad, pues en este caso hay un espacio físico literal que las células deben solventar para comunicarse. En este tipo de sinapsis, las neuronas están separadas por un espacio de unos 20-30 nanómetros: la hendidura sináptica. Para salvar este espacio, la neurona presináptica libera un agente transportador de la información: el neurotransmisor. Para que se produzca exitosamente esta transmisión, la maquinaria debe contar con los siguientes elementos:
- Elemento presináptico: la parte terminal de la neurona, el axón, contiene vesículas sinápticas que almacenan a los neurotransmisores (10.000 a 50.000 por vesícula).
- La hendidura sináptica, este espacio que suele oscilar entre los 20 y los 50 nm.
- Elemento postsináptico: la célula receptora debe presentar receptores para los neurotransmisores, que modificarán su potencial de acción.
Entonces, si este evento es más complejo y costoso que la sinapsis eléctrica, ¿por qué está más extendido en los animales evolutivamente complejos? La respuesta es simple: plasticidad. El potencial eléctrico de transmisión directa es un todo o nada, un interruptor de encendido y apagado: o sucede o no sucede.
Por otro lado, la sinapsis química se puede modular, pues la cantidad del neurotransmisor liberada puede “subir” o “bajar” en base a la llegada de un potencial concreto. Del mismo modo, una célula post-sináptica puede alterar el número de receptores de su membrana y la facilidad con la que estos interaccionan con los neurotransmisores. Estos cambios pueden debilitar o fortalecer una sinapsis en particular, un rango de variación que va mucho más allá de un simple “encendido/apagado”.
¿Cómo se produce la sinapsis neuronal?
Si nos fijamos en la especie humana, tiene mucho más interés biológico describir la sinapsis química, pues es la que se produce en la mayoría de nuestro cuerpo a la hora de hablar de transmisión de señales. Te explicamos este proceso de forma rápida y sencilla.
Aunque a veces la liberación de los neurotransmisores puede darse de forma espontánea, en la mayoría de los casos se requiere de un estímulo en forma de un potencial de acción. Cuando un impulso nervioso recorre la neurona (el axón, la “cola”), se produce una entrada masiva de iones calcio en su interior, los cuales propician que las vesículas sinápticas se unan a la membrana del terminal axónico, liberando así los neurotransmisores a la hendidura sináptica.
El neurotransmisor difunde por la hendidura de forma muy rápida y parte del mismo se une con los receptores postsinápticos de la nueva célula. Dentro de estos receptores, existen 2 sistemas básicos:
- Los receptores activan directamente los canales iónicos.
- Los receptores activan los canales iónicos de forma indirecta mediante una serie de mecanismos de transducción y segundos mensajeros.
Sea como fuere, la llegada del neurotransmisor a la célula post-sináptica modifica las propiedades de su membrana, permitiendo que los iones fluyan dentro o fuera de la misma, lo que genera la respuesta sináptica propiamente dicha.
Curiosidades finales
Si hemos dicho que existen unas 10^11 neuronas en el encéfalo, se estima que habrán unas 10^14 sinapsis repartidas por nuestro cuerpo. Para que te hagas una idea de la magnitud de estos procesos, se calcula que cada una de nuestras neuronas establece un promedio de unas 1000 conexiones sinápticas.
Por otro lado, también es esencial conocer que la transmisión de la señal eléctrica se realiza a una velocidad vertiginosa. Los axones, recubiertos de mielina, facilitan una velocidad de transmisión que alcanza los 120 metros por segundo. Sin duda, estas “autopistas” eléctricas nos permiten responder con rapidez y eficacia a los estímulos ambientales.
Resumen
Como habrás podido observar, el mundo de la sinapsis neuronal es bastante complejo si se analiza a fondo, pero sencillo de entender a grandes rasgos. Si queremos que te quedes con una idea, esta es la siguiente: los cambios en las membranas de las células facilitan la entrada/salida de iones de la misma, lo que genera potenciales que se transmiten de un extremo a otro de la neurona. Cuando el impulso nervioso alcanza el final de dicha neurona, se liberan los neurotransmisores (sinapsis química) o se transmite de forma directa (sinapsis eléctrica) a otro cuerpo celular.
Gracias a este mecanismo, una señal que se interpreta en nuestro cerebro puede traducirse en una respuesta mecánica en el dedo gordo del pie. Las sinapsis neuronales nos permiten responder con rapidez, eficacia y exactitud ante los cambios ambientales.
