Synapse deutsch

Las neuronas son la unidad más fundamental del sistema nervioso y, sin embargo, los investigadores apenas están empezando a comprender cómo realizan los complejos cálculos que subyacen a nuestro comportamiento. Le pedimos a Boaz Barak, antes postdoctorando en el laboratorio de Guoping Feng en el Instituto McGovern y ahora profesor titular en la Facultad de Ciencias Psicológicas y la Facultad Sagol de Neurociencia de la Universidad de Tel Aviv, que nos explicara los fundamentos de la comunicación neuronal.

“Las neuronas se comunican entre sí mediante señales eléctricas y químicas”, explica Barak. “La señal eléctrica, o potencial de acción, va desde la zona del cuerpo celular hasta los terminales del axón, a través de una fina fibra llamada axón. Algunos de estos axones pueden ser muy largos y la mayoría son muy cortos. La señal eléctrica que recorre el axón se basa en el movimiento de los iones. En la velocidad de transmisión de la señal influye una capa aislante llamada mielina”, explica.

La mielina es una capa grasa formada, en el sistema nervioso central de los vertebrados, por una envoltura concéntrica de procesos celulares oligodendrocitarios alrededor de los axones. El término “mielina” fue acuñado en 1854 por Virchow (cuya afición al griego y a nombrar nuevas estructuras también dio lugar a los términos amiloide, leucemia y cromatina). En imágenes más modernas, la vaina de mielina se aprecia perfectamente como espirales concéntricas que rodean el “tubo” del propio axón. Las neuronas del sistema nervioso periférico también están mielinizadas, pero las células responsables de la mielinización son las células de Schwann, en lugar de los oligodendrocitos.

¿Qué es la comunicación neuronal?

Las células nerviosas (es decir, las neuronas) se comunican mediante una combinación de señales eléctricas y químicas. Dentro de la neurona, las señales eléctricas impulsadas por partículas cargadas permiten una rápida conducción de un extremo a otro de la célula.

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¿Cuál es la diferencia entre neurona y sinapsis?

Las neuronas están especializadas en transmitir señales a células diana individuales, y las sinapsis son el medio por el que lo hacen. En una sinapsis, la membrana plasmática de la neurona que transmite la señal (la neurona presináptica) se aproxima a la membrana de la célula diana (postsináptica).

¿Qué es una sinapsis y cuál es su función en la comunicación neuronal?

Las sinapsis forman parte del circuito que conecta los órganos sensoriales, como los que detectan el dolor o el tacto, en el sistema nervioso periférico con el cerebro. Las sinapsis conectan las neuronas del cerebro con las del resto del cuerpo y de éstas con los músculos.

Función de las sinapsis

Una vez vistos los componentes del tejido nervioso y la anatomía básica del sistema nervioso, hay que entender cómo el tejido nervioso es capaz de comunicarse dentro del sistema nervioso. Las neuronas se comunican con otras neuronas, músculos o glándulas mediante la generación y conducción de impulsos nerviosos. Estos impulsos nerviosos representan cambios en las propiedades eléctricas de la membrana celular neuronal. Todas las células tienen una carga eléctrica asociada a su membrana. Sin embargo, las neuronas y otras células son capaces de cambiar su carga eléctrica moviendo iones a través de la membrana. En esta sección, veremos los fundamentos de la comunicación neuronal, centrándonos principalmente en la conducción del impulso nervioso.

La velocidad de un potencial de acción depende del diámetro del axón y de su mielinización. Cuanto mayor sea el diámetro del axón, más rápido se conducirá el potencial de acción. Los axones mielinizados son capaces de conducir potenciales de acción más rápidamente que los axones no mielinizados. Como se ha comentado en la sección anterior, las células mielinizantes (oligodendrocitos en el SNC y células de Schwann en el SNP) envuelven los axones formando la mielina. Los nodos de Ranvier son huecos entre segmentos de mielina. Las cargas eléctricas del potencial de acción pueden “saltar” de un hueco a otro, permitiendo así una mayor velocidad del potencial de acción. Esta progresión del impulso nervioso se denomina conducción saltatoria. Sin embargo, en los axones no mielinizados, un lado del axón no está cubierto por mielina y las cargas eléctricas se desplazan a lo largo de toda la membrana axonal, por lo que tardan más en alcanzar su objetivo. Esta progresión del impulso nervioso se denomina conducción continua. Una vez que el potencial de acción alcanza el terminal del axón, se transporta en forma de carga eléctrica a la célula siguiente o se transforma en una señal química, dependiendo del tipo de sinapsis que el bulbo terminal sináptico esté formando con su objetivo.

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Transmisión sináptica

Ahora que ya conocemos las estructuras básicas de la neurona y el papel que desempeñan en la comunicación neuronal, veamos más de cerca la señal en sí: cómo se mueve a través de la neurona y luego salta a la neurona siguiente, donde se repite el proceso.

Empezaremos por la membrana neuronal. La neurona existe en un entorno fluido: está rodeada de líquido extracelular y contiene líquido intracelular (es decir, citoplasma). La membrana neuronal mantiene separados estos dos fluidos, una función crítica porque la señal eléctrica que pasa a través de la neurona depende de que los fluidos intra y extracelulares sean eléctricamente diferentes. Esta diferencia de carga a través de la membrana, denominada potencial de membrana, proporciona energía para la señal.

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La carga eléctrica de los fluidos está causada por moléculas cargadas (iones) disueltas en el fluido. La naturaleza semipermeable de la membrana neuronal restringe en cierta medida el movimiento de estas moléculas cargadas y, como resultado, algunas de las partículas cargadas tienden a concentrarse más dentro o fuera de la célula.

Sinapsis química

Las neuronas son esencialmente dispositivos eléctricos. En la membrana celular (el límite entre el interior y el exterior de una célula) hay muchos canales que permiten que los iones positivos o negativos entren y salgan de la célula.

Normalmente, el interior de la célula es más negativo que el exterior; los neurocientíficos dicen que el interior está en torno a -70 mV con respecto al exterior, o que el potencial de membrana en reposo de la célula es de -70 mV.

Este potencial de membrana no es estático. Sube y baja constantemente, dependiendo sobre todo de las entradas procedentes de los axones de otras neuronas. Algunas entradas hacen que el potencial de membrana de la neurona sea más positivo (o menos negativo, por ejemplo, de -70 mV a -65 mV), y otras hacen lo contrario.

Estas entradas se denominan respectivamente excitatoria e inhibitoria, ya que favorecen o inhiben la generación de potenciales de acción (la razón por la que algunas entradas son excitatorias y otras inhibitorias es que los distintos tipos de neuronas liberan neurotransmisores diferentes; el neurotransmisor utilizado por una neurona determina su efecto).