Elektriska synapser: hur de är och hur de fungerar i nervsystemet

Det huvudsakliga kännetecknet för vårt nervsystem är dess förmåga att överföra information från en cell till en annan. Denna intercellulära kommunikation sker på flera sätt, och ett av dem är genom elektriska synapser, små slitsar som tillåter passage av elektrisk ström.

Även om denna typ av synaps är mer typisk för ryggradslösa djur och lägre ryggradsdjur, har den också observerats i vissa områden av däggdjurens nervsystem, inklusive människor.

Under de senaste åren har elektriska synapser tappat framträdande plats till förmån för fler och mer komplexa kemiska synapser. I den här artikeln kommer vi att se hur dessa elektriska synapser är och vad som kännetecknar dem.

• Relaterad artikel: "Vad är det synaptiska gapet och hur fungerar det?"

Vad är elektriska synapser?

Överföringen av information mellan neuroner sker på nivån av en specialiserad korsning känd som en synaps. I detta synaptiska utrymme kommunicerar neuroner och använder huvudsakligen två vägar: synapsen kemi, när informationsöverföring sker genom att ämnen eller neurotransmittorer frigörs, och elektrisk.

I elektriska synapser är membranen hos pre- och postsynaptiska neuroner sammanfogade av en gap junction, eller gap junction. genom vilken elektrisk ström flyter från en cell till en annan och direkt.

Dessa gap junction-kanaler har ett lågt motstånd (eller en hög konduktans), det vill säga passage av elektrisk ström, antingen joner positivt eller negativt laddat flödar det från den presynaptiska till den postsynaptiska neuronen och genererar antingen depolarisering eller en hyperpolarisering.

hyperpolarisering och depolarisering

I vila har en neuron en vilopotential (potential över membranet) på -60 till -70 millivolt. Detta betyder att insidan av cellen är negativt laddad i förhållande till utsidan.

I en elektrisk synaps uppstår en hyperpolarisering när membranpotentialen blir mer negativ vid en viss punkt av neuronmembranet, medan depolarisering sker när membranpotentialen blir mindre negativ (eller mer positiv).

Både hyperpolarisering såsom depolarisering uppstår när jonkanaler (proteiner som tillåter passage av specifika joner genom cellmembran) i membranet öppnas eller stängs, vilket förändrar förmågan hos vissa typer av joner att komma in i eller lämna cellen. cell.

• Du kanske är intresserad av: "Handlingspotential: vad är det och vilka är dess faser?"

Skillnader med kemiska synapser

Ur ett funktionellt perspektiv, kommunikation mellan neuroner över elektriska synapser skiljer sig väsentligt från den som sker vid kemiska synapser. Den största skillnaden är hastighet: i den senare finns det en synaptisk fördröjning från det att aktionspotentialen når presynaptisk terminal tills signalsubstansen frigörs, medan fördröjningen vid elektriska synapser är praktiskt taget obefintlig.

Denna intercellulära kommunikation med så hög hastighet möjliggör samtidig funktionell koppling (en synkronisering) av nätverk av neuroner som är sammanlänkade av elektriska synapser.

En annan skillnad mellan elektriska och kemiska synapser ligger i deras reglering.. Den senare måste följa en komplex process i flera steg, föremål för många kontrollpunkter, som i slutändan leder till frisättning och bindning av signalsubstansen till receptorn. Allt detta står i kontrast till enkelheten hos elektriska synapser, där intercellulära kanaler tillåter det dubbelriktade flödet av joner och små molekyler i nästan alla situationer.

Fördelar med elektriska synapser kontra kemiska synapser

elektriska synapser är vanligast hos mindre komplexa ryggradsdjur och i vissa delar av hjärnan hos däggdjur. De är snabbare än kemiska synapser men mindre plast. Denna typ av synaps har dock flera mycket anmärkningsvärda fördelar:

Dubbelriktad

elektrisk synaps har en dubbelriktad överföring av aktionspotentialer. Kemi kan dock bara kommunicera på ett sätt.

koordinationsförmåga

Synkronisering av neuronal aktivitet genereras i elektriska synapser, det som gör att nervceller kan samordnas med varandra.

Fart

När det gäller kommunikationshastigheten är den snabbare i elektriska synapser, på grund av att aktionspotentialer färdas genom jonkanalen utan att behöva släppa ut några kemikalier.

Nackdelar

Elektriska synapser har också nackdelar jämfört med kemiska synapser. Främst att de inte kan omvandla en excitatorisk signal från en neuron till en hämmande signal i en annan. Det vill säga, de saknar den flexibilitet, mångsidighet och förmåga att modulera signaler som deras kemiska motsvarigheter faktiskt har.

• Du kanske är intresserad av: "Synaps: vad de är, typer och funktioner"

Egenskaper för denna typ av synaps

De flesta av de intercellulära kanalerna som bildar elektriska synapser är spänningsberoende; det vill säga dess ledningsförmåga (eller, omvänt, dess motstånd mot passage av elektrisk ström) varierar som en funktion av potentialskillnaden på båda sidor av membranen som bildar förbindelsen.

I vissa fackföreningar, faktiskt, denna kanalspänningskänslighet tillåter att depolariserande strömmar kan ledas i endast en riktning (det som kallas att korrigera elektriska synapser).

Det händer också att de flesta av kommunikationskanalerna stängs som svar på minskningen av intracellulärt pH eller på grund av en förhöjning av cytoplasmatiskt kalcium (i cytoplasman många av de metaboliska processerna i cell).

Det har föreslagits att dessa egenskaper har en skyddande roll genom att anskaffa frånkoppling av skadade celler av andra celler, eftersom i För det första finns det betydande ökningar av kalcium- och cytoplasmatiska protoner som kan påverka närliggande celler om de korsar kanalerna. kommunikatörer.

neural anslutning

Många undersökningar har kunnat verifiera att neuroner inte är anarkiskt förbundna med varandra, utan att relationerna mellan olika nervcentra följa riktlinjer som överskrider en specifik djurart, som är karakteristiska för djurgruppen.

Denna koppling mellan olika nervcentra uppstår under embryonal utveckling och fulländas när den växer och utvecklas. De grundläggande ledningarna hos de olika ryggradsdjuren visar en allmän likhet, en reflektion av genuttrycksmönster ärvt från gemensamma förfäder.

Under differentieringen av en neuron växer dess axon styrt av de kemiska egenskaperna hos de strukturer som bildas. den hittar i sin väg och dessa fungerar som en referens för att veta hur man positionerar sig själv och placerar sig inom det neurala nätverket.

Studier av neuronal anslutning har också visat att det vanligtvis finns en förutsägbar överensstämmelse mellan neuronernas position i ursprungscentrum och dess axoner i destinationscentrum, att kunna upprätta exakta topografiska kartor över sambandet mellan båda zoner.

Bibliografiska referenser:

• Waxman, S. (2012). Klinisk neuroanatomi. Padua: Piccin.