SINAPSIS NEURONAL: ESTRUCTURA, TIPUS I COM FUNCIONA - GEOGRAFÍA - 2026

La sinapsis neuronal consisteix en la unió dels botons terminals de dues neurones amb l'objectiu de transmetre informació. En aquesta connexió una neurona envia el missatge, mentre que una part de l'altra el rep.

Així, la comunicació sol donar-se en una direcció: des del botó terminal d'una neurona o cèl·lula fins a la membrana de l'altra cèl·lula, tot i que és cert que hi ha algunes excepcions. Una sola neurona pot rebre informació de centenars de neurones.

Parts d'una neurona. Font: Júlia anavel pintat cordova / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Cada única neurona rep informació dels botons terminals d'altres cèl·lules nervioses, i al seu torn els botons terminals d'aquestes últimes fan sinapsis amb altres neurones.

conceptes principals

El botó terminal es defineix com un petit engruiximent a l'extrem d'un axó, que envia informació a la sinapsis. Mentre que, un axó és una espècie de "cable" allargat i fi que condueix missatges des del nucli de la neurona fins a la seva botó terminal.

Els botons terminals de les cèl·lules nervioses poden establir sinapsis amb la membrana de el soma o de les dendrites.

Esquema d'una neurona

El soma o cos cel·lular conté el nucli de la neurona; posseeix mecanismes que possibiliten el manteniment de la cèl·lula. En canvi, les dendrites són ramificacions de la neurona semblants a un arbre que parteixen de l'soma.

Quan un potencial d'acció viatja a través de l'axó d'una neurona, els botons terminals alliberen substàncies químiques. Aquestes substàncies poden tenir efectes excitatoris, o bé inhibitoris sobre les neurones amb la qual es connecten. A la fi de tot el procés, els efectes d'aquestes sinapsis donen lloc a la nostra conducta.

Un potencial d'acció és producte de processos de comunicació a l'interior d'una neurona. En ell es donen un conjunt d'alteracions en la membrana de l'axó que provoquen l'alliberament de substàncies químiques o neurotransmissors.

Les neurones intercanvien neurotransmissors en les seves sinapsis com una forma d'enviar-informació entre elles.

Estructura de la sinapsi neuronal

Procés de transmissió sinàptica en neurones

Les neurones es comuniquen mitjançant sinapsis, i es transmeten missatges mitjançant l'alliberament de neurotransmissors. Aquestes substàncies químiques es difonen en l'espai líquid existent entre els botons terminals i les membranes que estableixen les sinapsis.

Neruona presinàptica

La neurona que allibera els neurotransmissors a través del seu botó terminal s'anomena neurona presinàptica. Mentre que la que rep la informació, és la neurona postsinàptica.

Neurona presinátptica (a dalt) i neurona postsinàptica (a baix). L'espai presinàptic es troba entre les dues

Quan aquesta última capta els neurotransmissors, es produeixen els anomenats potencials sinàptics. És a dir, són alteracions en el potencial de la membrana de la neurona postsinàptica.

Per comunicar-se, les cèl·lules han de segregar substàncies químiques (neurotransmissors) que siguin detectades per receptors especialitzats. Aquests receptors consisteixen en molècules proteiques especialitzades.

Aquests fenòmens es diferencien senzillament per la distància que hi ha entre la neurona que allibera la substància i els receptors que la capten.

neurona postsinàptica

Així, els neurotransmissors s'alliberen pels botons terminals de la neurona presinàptica i es detecten a través de receptors situats a la membrana de la neurona postsinàptica. Les dues neurones han de localitzar-se a curta distància perquè passi aquesta transmissió.

espai sinàptic

No obstant això, a l'contrari del que pot pensar-se, les neurones que fan sinapsis químiques no s'uneixen físicament. De fet, entre elles hi ha un espai conegut com l'espai sinàptic o esquerda sináptica.

Aquest espai sembla variar d'una sinapsis a una altra, però generalment és d'uns 20 nanòmetres d'ample. Hi ha un entramat de filaments en l'esquerda sináptica que manté a les neurones pre i postsinàptiques alineades.

Potencial d'acció

A. Vista esquemàtica d'un potencial d'acció ideal. B. Registre real d'un potencial d'acció. Font: en: Memenen / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

Perquè es produeixi un intercanvi d'informació entre dues neurones o sinapsis neuronal, en primer lloc, s'ha de donar un potencial d'acció.

Aquest fenomen ocorre en la neurona que envia els senyals. La membrana d'aquesta cèl·lula posseeix una càrrega elèctrica. En realitat, les membranes de totes les cèl·lules del nostre organisme tenen càrrega elèctrica, però només els axons poden provocar potencials d'acció.

La diferència entre el potencial elèctric que hi ha dins de la neurona ia l'exterior, es diu potencial de membrana.

Aquests canvis elèctrics entre l'interior i l'exterior de la neurona estan mediats per les concentracions existents d'ions, com sodi i potassi.

Quan es dóna una inversió molt ràpida de l'potencial de membrana, es produeix un potencial d'acció. Consisteix en un breu impuls elèctric, que l'axó condueix des del soma o nucli de la neurona fins als botons terminals.

Cal afegir que el potencial de membrana ha de superar cert llindar d'excitació perquè es produeixi el potencial d'acció. Aquest impuls elèctric es tradueix en senyals químics que s'alliberen a través del botó terminal.

Com funciona una sinapsis?

Neurona multipolar. Font: BruceBlaus

Les neurones contenen uns sacs anomenats vesícules sinàptiques, que poden ser grans o petites. Tots els botons terminals posseeixen vesícules petites que porten en el seu interior molècules de neurotransmissors.

Les vesícules es produeixen en un mecanisme situat al soma anomenat aparell de Golgi. Després es transporten prop de el botó terminal. No obstant això, també es poden produir en el botó terminal amb material "reciclat".

Quan s'envia un potencial d'acció al llarg de l'axó, es produeix una despolarització (excitació) de la cèl·lula presinàptica. Com a conseqüència, s'obren els canals de calci de la neurona permetent que entrin ions de calci en ella.

Després de l'arribada de l'potencial d'acció, la neurona presinàptica es despolaritza i s'obren els canals de calci, entrant els ions

Aquests ions s'uneixen a molècules de les membranes de les vesícules sinàptiques que estan en el botó terminal. Aquesta membrana es trenca, fusionant-se amb la membrana de el botó terminal. Això produeix l'alliberament de l'neurotransmissor a l'espai sinàptic.

El citoplasma de la cèl·lula captura els trossos de membrana sobrants i els porten a les cisternes. Allà es reciclen, creant-se amb ells noves vesícules sinàptiques.

Alliberament de neurotransmissors de la neurona presinàptica i unió amb receptors de la neurona postsinàptica

La neurona postsinàptica posseeix receptors que capten les substàncies que estan en l'espai sinàptic. Aquests es coneixen com a receptors postsinàptics, i quan s'activen, produeixen l'obertura dels canals iònics.

Il·lustració de sinapsis química. Quan s'obren suficients canals de sodi, la cèl·lula postsinàptica es despolaritza i el potencial d'acció continua per la neurona

A l'obrir-se aquests canals entren certes substàncies dins de la neurona, provocant un potencial postsinàptic. Aquest pot tenir efectes excitatoris o inhibitoris en la cèl·lula depenent de el tipus de canal iònic que s'hagi obert.

Normalment, els potencials postsinàptics excitatorios ocorren quan penetra sodi dins de la cèl·lula nerviosa. Mentre que els inhibitoris es produeixen per la sortida de potassi o l'entrada de clor.

L'entrada de calci en la neurona provoca potencials excitatoris postsinàptics, encara que també activa enzims especialitzades que produeixen canvis fisiològics en aquesta cèl·lula. Per exemple, desencadena el desplaçament de les vesícules sinàptiques i l'alliberament de neurotransmissors.

També facilita canvis estructurals en la neurona després d'un aprenentatge.

Finalització de la sinapsis

Els potencials postsinàptics normalment són molt breus i finalitzen a través de mecanismes especials.

Un d'ells és la inactivació de l'acetilcolina per un enzim anomenat acetilcolinesterasa. Les molècules de l'neurotransmissor s'eliminen de l'espai sinàptic recaptándose o reabsorbiéndose per transportadors que són a la membrana presinàptica.

Així, tant les neurones presinàptiques com postsinápticas posseeixen receptors que capten la presència de substàncies químiques al seu voltant.

Hi ha uns receptors presinàptics anomenats autorreceptores que controlen la quantitat de neurotransmissor que allibera o sintetitza la neurona.

Tipus de sinapsis

sinapsis elèctriques

Il·lustració d'una sinapsis elèctrica. S'aprecia el potencial d'acció

En elles es produeix una neurotransmissió elèctrica. Les dues neurones es connecten físicament a través d'estructures proteíniques conegudes com "gap junctions" o unió en esquerda.

Aquestes estructures permeten que els canvis en les propietats elèctriques d'una neurona influeixin directament en l'altra i a l'inrevés. D'aquesta manera, les dues neurones actuarien com si fossin una de sola.

sinapsis químiques

Esquema d'una sinapsis química. Font: Thomas Splettstoesser (www.scistyle.com)

En les sinapsis químiques ocorre una neurotransmissió química. Les neurones pre i postsinàptiques estan separades per l'espai sinàptic. Un potencial d'acció en la neurona presinàptica provocaria l'alliberament de neurotransmissors.

Aquests arriben a l'esquerda sináptica, estant disponibles perquè exerceixin els seus efectes en les neurones postsinàptiques.

sinapsis excitatorias

Un exemple de sinapsis neuronal excitatoria seria el reflex de retirada quan ens cremem. Una neurona sensorial detectaria l'objecte calent, ja que aquest estimularia els seus dendrites.

Aquesta neurona enviaria missatges a través del seu axó fins als seus botons terminals, ubicats a la medul·la espinal. Els botons terminals de la neurona sensorial s'alliberarien substàncies químiques conegudes com neurotransmissors que s'excitarien a la neurona amb la qual sinapta. En concret, a una interneurona (la que hi ha entre les neurones sensorials i les motores).

Això provocaria que la interneurona enviï informació al llarg de la seva axó. Al seu torn, els botons terminals de la interneurona segregarien neurotransmissors que exciten a la neurona motora.

Aquest tipus de neurona enviaria missatges al llarg de la seva axó, que s'uneix a un nervi per arribar a l'múscul objectiu. Un cop alliberats els neurotransmissors pels botons terminals de la neurona motora, les cèl·lules de l'múscul es contrauen per allunyar-se de l'objecte calent.

sinapsis inhibitòries

Aquest tipus de sinapsis és una mica més complicada. Es donaria en el següent exemple: imagina que treus de l'forn una safata molt calent. Portes unes manyoples per no cremar-te, però, són una mica fines i la calor comença a sobrepassar-. En comptes de tirar la safata a terra, procures suportar una mica la calor fins deixar-la sobre una superfície.

La reacció de retirada del nostre organisme davant un estímul dolorós ens hauria fet deixar anar l'objecte, tot i així, hem controlat aquest impuls. Com es produeix aquest fenomen?

La calor provinent de la safata es percep, augmentant l'activitat de les sinapsis excitatòries sobre les neurones motores (com es va explicar en l'apartat anterior). No obstant això, aquesta excitació es contraresta amb la inhibició que prové d'una altra estructura: el nostre cervell.

Aquest envia informació indicant que, si deixem caure la safata, podria ser un total desastre. Per tant, s'envien missatges a la medul·la espinal que impedeixen el reflex de retirada.

Per a això, un axó d'una neurona de l'encèfal arriba a la medul·la espinal, on els seus botons terminals fan sinapsis amb una interneurona inhibitòria. Aquesta secreta un neurotransmissor inhibitori que redueix l'activitat de la neurona motora, bloquejant el reflex de retirada.

És important destacar que aquests són només exemples. Els processos són realment més complexos (sobretot els inhibitoris), havent milers de neurones implicades en ells.

Classes de sinapsis segons els llocs en què es produeixin

- Sinapsis axodendríticas: en aquest tipus, el botó terminal es connecta amb la superfície d'una dendrita. O bé, amb les espines dendrítiques, que són unes petites protuberàncies situades a les dendrites en alguns tipus de neurones.

- Sinapsis axosomáticas: en aquestes, el botó terminal sinapta amb el soma o nucli de la neurona.

- Sinapsis axoaxónicas: el botó terminal de la cèl·lula presinàptica es connecta amb el axó de la cèl·lula postsinàptica. Aquest tipus de sinapsis funcionen de manera diferent a les altres dues. La seva funció és reduir o reforçar la quantitat de neurotransmissor que està sent alliberat pel botó terminal. Així, promou o inhibeix l'activitat de la neurona presinàptica.

També s'han trobat sinapsis dendrodendríticas, però no es coneix actualment la seva funció exacta en la comunicació neuronal.

Substàncies alliberades en la sinapsi neuronal

1. Carlson, NR (2006). Fisiologia de la conducta 8a Ed. Madrid: Pearson. pp: 32-68.
2. Cowan, WM, Südhof, T. & Stevens, CF (2001). Synapses. Baltirnore, MD: Johns Hopkins University Press.
3. Sinapsis elèctrica. (Sf). Recuperat el 28 de febrer de 2017, de Pontifícia Universitat Catòlica de Xile: 7.uc.cl.
4. Stufflebeam, R. (sf). Neurons, Synapses, Action potentials, and neurotransmissió. Recuperat el 28 de febrer de 2017, de CCSI: mind.ilstu.edu.
5. Nicholls, JG, Martín, A R., Fuchs, P. A, & Wallace, BG (2001). From Neuron to Brain, 4a ed. Sunderland, MA: Sinauer.
6. The Synapse. (Sf). Recuperat el 28 de febrer de 2017, d'University of Washington: faculty.washington.edu.