Términos biológicos

LA SINAPSIS

           

           

            Cuando el potencial de acción llega al extremo de la fibra, debe pasar a la siguiente neurona. Primeramente se pensaba que la fibras de unas neuronas se continuaban con las fibras de otras, de manera que la señal podía pasar directamente de la una a la otra. Pero cuando el sistema nervioso se estudió con más detalle, se vio que el final de una fibra estaba separado de la siguiente por un pequeño espacio, así que era preciso algún mecanismo para que la señal “saltara” ese espacio y pasara a la siguiente neurona. Hoy sabemos que las señales “saltan” el espacio mediante una señal química. Cuando el potencial de acción llega al extremo de la fibra, hace que esta libere una sustancia química, que se denomina neurotransmisor, el neurotransmisor se une a la membrana de la siguiente neurona, y puede hacer que se produzca un potencial de acción en la siguiente neurona. Esta conexión entre una neurona y otra mediante la liberación de un neurotransmisor, se denomina sinapsis.

Grandes momentos de la Fisiología

EL SUEÑO DE OTTO LOEWI Después de observar que en la sinapsis existía una separación física entre las membranas de las dos neuronas, durante muchos años resultó un misterio como se podía transmitir a través de ella el potencial de acción. En los años 20, el farmacólogo alemán Otto Loewi estaba estudiando este problema. Una noche soñó con un experimento que podría resolverlo, pero a la mañana siguiente, aunque se levantó con la sensación de haber soñado algo muy importante, no podía recordar que era. Afortunadamente, la noche siguiente volvió a tener el mismo sueño. Esta vez se levantó inmediatamente, y en plena noche se fue al laboratorio a montar el experimento que había soñado. El experimento consistía en preparar dos corazones de rana aislados (el corazón sigue latiendo mucho tiempo después de sacarlo del cuerpo). Cuando se producía un estímulo en el nervio vago, el latido en ese corazón se enlentecía. Esto ya era conocido, pero entonces tomó en líquido que bañaba ese corazón y lo pasó al otro corazón, y observó que el otro corazón también se enlentecía aunque no había sido estimulado directamente. Evidentemente, el nervio vago había liberado alguna sustancia, que podía recogerse del baño y que era la que realmente producía el enlentecimiento del corazón. Más tarde se comprobó que la sustancia liberada era la acetilcolina. Así fue como se descubrió que en las sinapsis la señal se transmite mediante la liberación de una sustancia química.

En la terminal de la fibra existen vesículas que contienen moléculas del neurotransmisor. Cuando el potencial de acción llega al terminal, hace que las vesículas se fusionen con la membrana plasmática y se libere el neurotransmisor al exterior. Este se une a receptores, que son moléculas en la membrana de la siguiente neurona. Al unirse el neurotransmisor con su receptor produce cambios, que pueden ser por ejemplo, que se abra un canal para el paso de iones. Esto puede hacer que se produzca otro potencial de acción en la siguiente neurona. En otros casos, sin embargo la unión del neurotransmisor puede producir otros efectos, por ejemplo, dificultar que se produzca el potencial de acción.

El receptor tiene en su superficie un lugar donde se une la molécula del neurotransmisor, de manera que solo el neurotransmisor para el que está diseñado se une a ese receptor, porque otros neurotransmisores no “encajan” en el lugar de unión. El resultado es que cada neurotrasnsmisor produce unos efectos determinados, dependiendo de a qué receptores se una. Tras activar el receptor, el neurotransmisor se separa del mismo y es eliminado rápidamente, para evitar que siga haciendo efecto durante demasiado tiempo. En algunos casos el neurotransmisor es destruido por enzimas, otras veces es vuelto a captar por la terminación de la fibra nerviosa y encerrado en vesículas para ser utilizado de nuevo

¿Sabía que...?

NEUROTRANSMISORES En el sistema nervioso existen docenas o probablemente cientos de neurotransmisores distintos. Cada uno tiene unas funciones muy concretas y determinadas. Existen muchas sustancias que modifican la acción de estos neurotransmisores, pueden impedir que el neurotransmisor ejerza su efecto, uniéndose al receptor correspondiente e inactivándolo, o bien pueden aumentar su efecto, por ejemplo impidiendo que sea destruido o retirado. Estas sustancias modifican el funcionamiento del sistema nervioso de muchas maneras distintas. Algunas de ellas son fármacos que se administran para tratar alguna alteración del sistema nervioso, otras son drogas que se toman con el fin de experimentar sus efectos. Algunos ejemplos de estas sustancias, y su forma de actuar son: ·        ALCOHOL: aumenta el efecto del neurotransmisor GABA. Este neurotransmisor es inhibidor, es decir, dificulta la producción del potencial de acción de las neuronas, por ese motivo el alcohol disminuye la actividad del sistema nervioso, y produce entorpecimiento del pensamiento, trastornos en los movimientos, y en cantidades mayores pérdida del conocimiento y coma. ·        ANTIDEPRESIVOS: (p.ej. Prozac) aumentan el efecto del neurotransmisor serotonina impidiendo que sea recaptado por la terminación de la fibra nerviosa, con lo que permanece más tiempo unido al receptor y hace más efecto. Aunque la causa de la depresión es todavía muy poco conocida, de alguna manera el aumento de los efectos de la serotonina mejora el estado de ánimo de los pacientes. ·        ANTIPSICÓTICOS: se utilizan para tratar los síntomas de los pacientes con esquizofrenia, y actúan bloqueando el receptor del neurotransmisor dopamina. Parece que en la esquizofrenia existe un exceso de activación de este receptor. ·        CAFEÍNA: bloquea el receptor del neurotransmisor adenosina, que es uno de los varios neurotransmisores que intervienen en la producción del sueño. Por eso la cafeína tiene el efecto de “mantenernos despiertos”. ·        CANABIS: En la planta cannabis sativa existe una sustancia (llamada delta-9-tetrahidrocannabinol) activadora del receptor de un neurotransmisor denominado anandamida, que funciona en distintos aspectos de la memoria, la atención y la percepción. ·        COCAÍNA: Aumenta el efecto del neurotransmisor noradrenalina, impidiendo que sea recaptado. Esto produce excitación, euforia y disminución de la sensación de fatiga. ·        NICOTINA: la nicotina activa a uno de los varios tipos de receptores a los que se une el neurotransmisor acetilcolina. Esto, a su vez, activa la producción del neurotransmisor dopamina, uno de cuyos efectos es producir adicción. La nicotina es una de las sustancias más adictivas que se conocen. ·        OPIOIDES: (p.ej. morfina o heroína) Activan el receptor de un grupo de neurotransmisores denominados endorfinas y encefalinas, que sirven para interrumpir la transmisión del dolor. ·        TRANQUILIZANTES: (p.ej. Valium) aumentan el efecto del neurotransmisor GABA disminuyendo la actividad del sistema nervioso.

Las sinapsis pueden ser excitadoras o inhibidoras

 La sinapsis no son simples repetidores que transmiten la señal de una célula a otra. Son más bien como interruptores que permiten el paso de la señal, o no lo permiten, según estén abiertos o cerrados. Si la sinapsis deja pasar el potencial de acción, la señal llega a su objetivo, y se produce una respuesta. Si la sinapsis no deja pasar la señal, la respuesta no se produce. Algunas sinapsis dejan pasar el potencial de acción, y son equivalentes a un interruptor cerrado. Otras sinapsis, en cambio dificultan el paso de la señal, es como si abrieran el interruptor.

            Estas sinapsis que dejan pasar o no las señales nerviosas, son las responsables de todas las respuestas del sistema nervioso. Por ejemplo, cuando tocamos un objeto caliente, retiramos la mano inmediatamente. Esto es un ejemplo muy sencillo de un comportamiento, en que un estímulo (el calor) produce una respuesta (el quitar la mano). El calor produce potenciales de acción en las fibras nerviosas que hay en la piel, estos potenciales se propagan por la fibra hasta la médula espinal. Allí el potencial de acción pasa a través de varias neuronas, y finalmente vuelve por la fibra del nervio motor al músculo que produce el movimiento de retirar la mano. Pero si hacemos un esfuerzo de voluntad, podemos mantener inmóvil la mano sin retirarla. En este caso, las fibras que vienen del cerebro forman sinapsis inhibidoras que interrumpen la transmisión de la señal que viene de la piel, de manera que esta señal no llega al músculo y no se produce el movimiento.

¿Sabía que...?

EL REFLEJO ROTULIANO Una  de las maniobras más características de la exploración médica es la del reflejo patelar o rotuliano, en que el médico golpea con un martillito de goma debajo de la rodilla. La respuesta normal es una extensión de la pierna. Puede provocar fácilmente ese reflejo en sí mismo de la siguiente manera: siéntese en un lugar alto y cruce una pierna por encima de la otra de manera que aquella quede colgando y pueda oscilar libremente. Dé un golpe suave con el canto de la mano debajo del hueso de la rodilla (puede necesitar varios intentos hasta que encuentre el lugar exacto) y la pierna se extenderá, en un movimiento involuntario. Este reflejo es en realidad una manifestación secundaria de un mecanismo muy importante para mantener la postura del cuerpo. En los músculos hay unos órganos que miden la longitud del músculo, y que se activan si este es estirado. Si una fuerza externa trata de modificar la postura (por ejemplo, forzarnos a flexionar la pierna) se estira el músculo correspondiente, este envía señales al médula avisando del cambio de posición, y la médula automáticamente envía órdenes para que el mismo músculo que ha sido estirado se contraiga, con lo que se vuelve a la posición inicial. Cuando se golpea debajo de la rodilla se tira del tendón correspondiente al músculo que extiende la pierna, ese tirón estira el músculo y desencadena la contracción del mismo. La exploración de este reflejo proporciona información muy importante al médico, porque si existe una lesión en los nervios que vienen de la pierna o van a ella, o en la parte de la médula espinal que controla estos músculos, el reflejo no se producirá. En cambio si la lesión está en otro lugar del sistema nervioso (por ejemplo, en el cerebro), el reflejo seguirá produciéndose.