Sinapsis eléctrica - Electrical synapse

Sinapsis eléctrica
Gap cell junction-en.svg
Diagrama de una unión gap
Identificadores
Malla D054351
TH H1.00.01.1.02024
FMA 67130
Terminología anatómica

Una sinapsis eléctrica es un enlace mecánico y eléctricamente conductor entre dos neuronas vecinas que se forma en un espacio estrecho entre las neuronas presinápticas y postsinápticas conocido como unión gap . En las uniones gap, estas células se acercan a una distancia de aproximadamente 3,8 nm entre sí, una distancia mucho más corta que la distancia de 20 a 40 nanómetros que separa las células en la sinapsis química . En muchos animales , los sistemas eléctricos basados ​​en sinapsis coexisten con sinapsis químicas .

En comparación con las sinapsis químicas , las sinapsis eléctricas conducen los impulsos nerviosos más rápidamente, pero, a diferencia de las sinapsis químicas, carecen de ganancia: la señal en la neurona postsináptica es la misma o más pequeña que la de la neurona originaria. Las bases fundamentales para percibir las sinapsis eléctricas se reducen a las conexiones que se encuentran en la unión gap entre dos neuronas. Las sinapsis eléctricas se encuentran a menudo en sistemas neuronales que requieren la respuesta más rápida posible, como los reflejos defensivos. Una característica importante de las sinapsis eléctricas es que son en su mayoría bidireccionales (permiten la transmisión de impulsos en cualquier dirección).

Estructura

Cada unión gap (también conocida como unión nexo) contiene numerosos canales de unión gap que atraviesan las membranas plasmáticas de ambas células. Con un diámetro de luz de aproximadamente 1,2 a 2,0 nm, el poro de un canal de unión gap es lo suficientemente ancho como para permitir que los iones e incluso moléculas de tamaño mediano, como moléculas de señalización, fluyan de una célula a la siguiente, conectando así el citoplasma de las dos células . Así, cuando cambia el potencial de membrana de una célula, los iones pueden pasar de una célula a la siguiente, llevando consigo una carga positiva y despolarizando la célula postsináptica.

Los embudos de unión gap están compuestos por dos hemicanales llamados conexiones en vertebrados, uno contribuido por cada célula en la sinapsis . Las conexiones están formadas por seis subunidades proteicas que atraviesan la membrana de cuatro pasos y 7,5 nm de longitud, llamadas conexinas , que pueden ser idénticas o ligeramente diferentes entre sí.

Una autapsis es una sinapsis eléctrica (o química) que se forma cuando el axón de una neurona hace sinapsis con sus propias dendritas.

Efectos

Es muy raro en el sistema neuronal humano, pero aún se puede encontrar en ciertas regiones como el cristalino del ojo. La simplicidad de las sinapsis eléctricas da como resultado sinapsis que son rápidas, pero solo pueden producir comportamientos simples en comparación con las sinapsis químicas más complejas .

  • Sin la necesidad de que los receptores reconozcan a los mensajeros químicos, la transmisión de señales en las sinapsis eléctricas es más rápida que la que ocurre a través de las sinapsis químicas, el tipo predominante de uniones entre neuronas. La transmisión química presenta un retraso sináptico (las grabaciones de las sinapsis de los calamares y las uniones neuromusculares de la rana revelan un retraso de 0,5 a 4,0 milisegundos) mientras que la transmisión eléctrica se produce casi sin retraso. Sin embargo, la diferencia de velocidad entre las sinapsis químicas y eléctricas no es tan marcada en los mamíferos como en los animales de sangre fría.
  • Debido a que las sinapsis eléctricas no involucran neurotransmisores, la neurotransmisión eléctrica es menos modificable que la neurotransmisión química.
  • La respuesta es siempre el mismo signo que la fuente. Por ejemplo, la despolarización de la membrana presináptica siempre inducirá una despolarización en la membrana postsináptica y viceversa para la hiperpolarización .
  • La respuesta en la neurona postsináptica es, en general, de menor amplitud que la fuente. La cantidad de atenuación de la señal se debe a la resistencia de la membrana de las neuronas presinápticas y postsinápticas.
  • Se pueden observar cambios a largo plazo en las sinapsis eléctricas. Por ejemplo, los cambios en las sinapsis eléctricas en la retina se observan durante las adaptaciones de luz y oscuridad de la retina.

La velocidad relativa de las sinapsis eléctricas también permite que muchas neuronas se activen sincrónicamente. Debido a la velocidad de transmisión, las sinapsis eléctricas se encuentran en los mecanismos de escape y otros procesos que requieren respuestas rápidas, como la respuesta al peligro de la liebre marina Aplysia , que libera rápidamente grandes cantidades de tinta para oscurecer la visión de los enemigos.

Normalmente, la corriente transportada por iones podría viajar en cualquier dirección a través de este tipo de sinapsis. Sin embargo, a veces las uniones son sinapsis rectificadoras , que contienen canales iónicos activados por voltaje que se abren en respuesta a la despolarización de la membrana plasmática de un axón y evitan que la corriente viaje en una de las dos direcciones. Algunos canales también pueden cerrarse en respuesta a un aumento de calcio ( Ca2+
) o hidrógeno ( H+
) concentración de iones, para no propagar el daño de una célula a otra.

También hay evidencia de " plasticidad " en algunas de estas sinapsis, es decir, que la conexión eléctrica que establecen puede fortalecerse o debilitarse como resultado de la actividad o durante cambios en la concentración intracelular de magnesio.

Las sinapsis eléctricas están presentes en todo el sistema nervioso central y se han estudiado específicamente en la neocorteza , hipocampo , núcleo reticular talámico , locus coeruleus , núcleo olivar inferior , núcleo mesencefálico del nervio trigémino , bulbo olfatorio , retina y médula espinal de vertebrados . Otros ejemplos de uniones gap funcionales detectadas in vivo se encuentran en el cuerpo estriado , el cerebelo y el núcleo supraquiasmático .

Historia

El modelo de una red reticular de células directamente interconectadas fue una de las primeras hipótesis para la organización del sistema nervioso a principios del siglo XX. Se consideró que esta hipótesis reticular entraba en conflicto directamente con la doctrina de las neuronas ahora predominante , un modelo en el que las neuronas aisladas e individuales se envían señales químicamente entre sí a través de huecos sinápticos. Estos dos modelos entraron en fuerte contraste en la ceremonia de entrega del Premio Nobel de Fisiología o Medicina 1906 , en la que el premio recayó en conjunto para Camillo Golgi , reticularista y biólogo celular ampliamente reconocido, y Santiago Ramón y Cajal , el campeón de la neurona. doctrina y el padre de la neurociencia moderna. Golgi pronunció su conferencia Nobel primero, en parte detallando la evidencia de un modelo reticular del sistema nervioso. Ramón y Cajal subió luego al podio y refutó las conclusiones de Golgi en su conferencia. Sin embargo, la comprensión moderna de la coexistencia de sinapsis químicas y eléctricas sugiere que ambos modelos son fisiológicamente significativos; se podría decir que el comité del Nobel actuó con gran previsión al otorgar el premio de manera conjunta.

Hubo un debate sustancial sobre si la transmisión de información entre neuronas era química o eléctrica en las primeras décadas del siglo XX, pero la transmisión sináptica química fue vista como la única respuesta después de la demostración de Otto Loewi de la comunicación química entre neuronas y músculo cardíaco. Por tanto, el descubrimiento de la comunicación eléctrica fue sorprendente.

Las sinapsis eléctricas se demostraron por primera vez entre neuronas gigantes relacionadas con el escape en cangrejos de río a fines de la década de 1950, y luego se encontraron en vertebrados.

Ver también

Referencias

Otras lecturas