Sinapsi elettriche: come sono e come funzionano nel sistema nervoso

La caratteristica principale del nostro sistema nervoso è la sua capacità di trasmettere informazioni da una cellula all'altra. Questa comunicazione intercellulare avviene in diversi modi e uno di questi è attraverso sinapsi elettriche, piccole fessure che permettono il passaggio della corrente elettrica.

Sebbene questo tipo di sinapsi sia più tipico degli animali invertebrati e dei vertebrati inferiori, è stato osservato anche in alcune aree del sistema nervoso dei mammiferi, compreso l'uomo.

Negli ultimi anni, le sinapsi elettriche hanno perso importanza a favore di sinapsi chimiche più numerose e complesse. In questo articolo vedremo come sono queste sinapsi elettriche e cosa le caratterizza.

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Cosa sono le sinapsi elettriche?

Il trasferimento di informazioni tra i neuroni avviene a livello di una giunzione specializzata nota come sinapsi. In questo spazio sinaptico, i neuroni comunicano e utilizzano principalmente due percorsi: la sinapsi chimica, quando la trasmissione di informazioni avviene attraverso il rilascio di sostanze o neurotrasmettitori, e la elettrico.

Nelle sinapsi elettriche, le membrane dei neuroni pre e postsinaptici sono unite da una giunzione gap o giunzione gap. attraverso il quale la corrente elettrica scorre da una cella all'altra e direttamente.

Questi canali di giunzione gap hanno una bassa resistenza (o un'alta conduttanza), cioè il passaggio di corrente elettrica, o ioni caricato positivamente o negativamente, fluisce dal neurone presinaptico a quello postsinaptico, generando depolarizzazione o iperpolarizzazione.

iperpolarizzazione e depolarizzazione

A riposo, un neurone ha un potenziale di riposo (potenziale attraverso la membrana) compreso tra -60 e -70 millivolt. Questo implica che l'interno della cella è caricato negativamente rispetto all'esterno.

In una sinapsi elettrica, si verifica un'iperpolarizzazione quando il potenziale di membrana diventa più negativo in un particolare punto di membrana neuronale, mentre la depolarizzazione si verifica quando il potenziale di membrana diventa meno negativo (o più positivo).

Sia il iperpolarizzazione come la depolarizzazione si verificano quando i canali ionici (proteine ​​che consentono il passaggio di ioni specifici attraverso il membrana cellulare) della membrana aperta o chiusa, che altera la capacità di alcuni tipi di ioni di entrare o uscire dalla cellula. cellula.

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Differenze con le sinapsi chimiche

Da un punto di vista funzionale, la comunicazione tra i neuroni attraverso le sinapsi elettriche differisce sostanzialmente da quella che avviene nelle sinapsi chimiche. La differenza principale è la velocità: in quest'ultima c'è un ritardo sinaptico da quando il potenziale d'azione raggiunge il terminale presinaptico fino al rilascio del neurotrasmettitore, mentre alle sinapsi elettriche il ritardo è virtualmente inesistente.

Questa comunicazione intercellulare ad una velocità così elevata permette l'accoppiamento funzionale simultaneo (una sincronizzazione) di reti di neuroni che sono collegate da sinapsi elettriche.

Un'altra differenza tra sinapsi elettriche e chimiche risiede nella loro regolazione.. Quest'ultimo deve seguire un complesso processo in più fasi, soggetto a numerosi punti di controllo, che alla fine portano al rilascio e al legame del neurotrasmettitore al recettore. Tutto ciò contrasta con la semplicità delle sinapsi elettriche, dove i canali intercellulari consentono il flusso bidirezionale di ioni e piccole molecole in quasi tutte le situazioni.

Vantaggi delle sinapsi elettriche rispetto alle sinapsi chimiche

sinapsi elettriche sono i più comuni negli animali vertebrati meno complessi e in alcune aree del cervello dei mammiferi. Sono più veloci delle sinapsi chimiche ma meno plastiche. Tuttavia, questo tipo di sinapsi ha diversi vantaggi molto notevoli:

Bidirezionalità

sinapsi elettrica ha una trasmissione bidirezionale dei potenziali d'azione. La chimica, tuttavia, può comunicare solo in un modo.

capacità di coordinamento

La sincronizzazione dell'attività neuronale è generata nelle sinapsi elettriche, ciò che rende le cellule nervose in grado di coordinarsi tra loro.

Velocità

Per quanto riguarda la velocità di comunicazione, è più veloce nelle sinapsi elettriche, a causa dei potenziali d'azione viaggiare attraverso il canale ionico senza dover rilasciare alcuna sostanza chimica.

Svantaggi

Le sinapsi elettriche hanno anche degli svantaggi rispetto alle sinapsi chimiche. Principalmente, che non possono convertire un segnale eccitatorio da un neurone in un segnale inibitorio in un altro. Cioè, mancano della flessibilità, versatilità e capacità di modulare i segnali che possiedono le loro controparti chimiche.

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Proprietà di questo tipo di sinapsi

La maggior parte dei canali intercellulari che formano sinapsi elettriche sono dipendenti dalla tensione; cioè la sua conduttanza (o, al contrario, la sua resistenza al passaggio della corrente elettrica) varia in funzione della differenza di potenziale su entrambi i lati delle membrane che formano la giunzione.

In alcuni sindacati, infatti, questa sensibilità alla tensione del canale consente di condurre le correnti depolarizzanti in una sola direzione (ciò che è noto come rettificare le sinapsi elettriche).

Succede anche che la maggior parte dei canali di comunicazione siano chiusi in risposta alla diminuzione del pH intracellulare o a causa di un aumento del calcio citoplasmatico (nel citoplasma molti dei processi metabolici del cellula).

È stato ipotizzato che queste proprietà svolgano un ruolo protettivo favorendo il disaccoppiamento delle cellule danneggiate da parte di altre cellule, poiché nel In primo luogo, vi sono aumenti significativi del calcio e dei protoni citoplasmatici che potrebbero influenzare le cellule adiacenti se attraversassero i canali. comunicatori.

connettività neurale

Numerose indagini hanno potuto verificare che i neuroni non sono collegati anarchicamente tra loro, ma che le relazioni tra diversi centri nervosi seguire linee guida che trascendono una specifica specie animale, essendo caratteristiche del gruppo animale.

Questa connettività tra diversi centri nervosi ha origine durante lo sviluppo embrionale e si perfeziona man mano che cresce e si sviluppa. Il cablaggio di base nei vari animali vertebrati mostra una somiglianza generale, un riflesso dei modelli di espressione genica ereditato da antenati comuni.

Durante la differenziazione di un neurone, il suo assone cresce guidato dalle caratteristiche chimiche delle strutture che si formano. trova nel suo percorso e questi servono come riferimento per sapere come posizionarsi e situarsi all'interno della rete neurale.

Gli studi sulla connettività neuronale hanno anche dimostrato che di solito esiste una corrispondenza prevedibile tra la posizione dei neuroni nel centro di origine e quello dei suoi assoni nel centro di destinazione, potendo stabilire precise mappe topografiche della connessione tra entrambi zone.

Riferimenti bibliografici:

• Waxman, S. (2012). Neuroanatomia clinica. Padova: Piccin.