Back to chapter

18.11:

La sinapsi

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
The Synapse

Languages

Share

– [Narratore] Le cellule del sistema nervoso ricevono e trasmettono costantemente informazioni, dalle funzioni corporali di base agli stimoli sensoriali. I neuroni comunicano tramite segnali elettrici detti potenziali d’azione. I potenziali d’azione nascono nel corpo della cellula e viaggiano lungo l’assone fino al suo terminale dove vengono trasmessi alla cellula successiva. Il punto in cui si incontrano due neuroni si chiama sinapsi. Le sinapsi elettriche permettono la comunicazione diretta tra le cellule usando giunzioni gap e sono spesso coinvolte nella coordinazione di attività rapide. Tuttavia, la maggioranza delle sinapsi sono sinapsi chimiche che contengono una fessura sinaptica, lo spazio fisico che esiste tra il neurone che invia il segnale, noto come cellula presinaptica, e il neurone che la riceve, detto cellula postsinaptica. I potenziali d’azione non possono viaggiare attraverso la fessura sinaptica quindi i neuroni convertono i segnali elettrici in un segnale chimico alla sinapsi. Questo si ottiene con il rilascio di molecole note come neurotrasmettitori. Esistono molti neurotrasmettitori, ognuno con effetti diversi sui neuroni postsinaptici, incluso l’eccitatorio glutammato e l’inibitore GABA, tra gli altri. Quando il potenziale d’azione raggiunge il terminale presinaptico, i canali del calcio voltaggio-dipendenti sulla membrana presinaptica si aprono. Il calcio va verso la cellula, innescando la fusione delle vescicole con la membrana e il rilascio di neurotrasmettitori nella fessura sinaptica. Questi possono legarsi ai recettori sulla cellula postsinaptica. Il legame dei neurotrasmettitori con i recettori può portare un aumento o una diminuzione del potenziale della membrana postsinaptica, cambiando la probabilità che un potenziale d’azione si inneschi nella cellula postsinaptica. I neuroni possono avere migliaia di sinapsi e ricevere informazioni da molte cellule. Questi segnali si uniscono nel soma del neurone postsinaptico in cui la cellula determina se trasmettere il messaggio oltre o no. Dopo un breve legame con i recettori postsinaptici, i neurotrasmettitori possono diffondersi, essere degradati o riciclati. Le proteine di riassorbimento sulla cellula presinaptica sono spesso responsabili del riciclaggio dei neurotrasmettitori. Il rilascio e il legame dei neurotrasmettitori attraverso la sinapsi permette che i segnali elettrici dei potenziali d’azione siano comunicati ai neuroni adiacenti. Questo processo multi-fase è fondamentale per la funzione dei neuroni.

18.11:

La sinapsi

I neuroni comunicano tra loro trasmettendo i loro segnali elettrici ad altri neuroni. Una sinapsi è la posizione in cui due neuroni si incontrano per scambiare segnali. Alla sinapsi, il neurone che invia il segnale è chiamato cellula pre-sinaptica, mentre il neurone che riceve il messaggio è chiamato cellula post-sinaptica. Si noti che la maggior parte dei neuroni possono essere sia presinaptici e post-sinaptici, in quanto entrambi trasmettono e ricevono informazioni.

Una sinapsi elettrica è un tipo di sinapsi in cui le cellule pre e post-sinaptiche sono fisicamente accoppiate da proteine chiamate “gap junctions” (giunzioni di gap o divario). Ciò consente di trasmettere direttamente i segnali elettrici alla cellula post-sinaptica. Una caratteristica di queste sinapsi è che possono trasmettere segnali elettrici molto rapidamente, a volte a una frazione di millisecondo, e non richiedono alcun input energetico. Questo è spesso utile nei circuiti che fanno parte di comportamenti di fuga, come quello trovato nel gambero che accoppia la sensazione di un predatore con l’attivazione della risposta motoria.

Al contrario, la trasmissione alle sinapsi chimiche è un processo graduale. Quando un potenziale d’azione raggiunge la fine del terminale assonale, si aprono canali di calcio legati al voltaggio e consente l’ingresso di ioni di calcio. Questi ioni innescano la fusione di vesciche contenenti neurotrasmettitori con la membrana cellulare, rilasciando neurotrasmettitori nel piccolo spazio tra i due neuroni, chiamato fessura sinaptica. Questi neurotrasmettitori, tra cui il glutammato, GABA, dopamina, e serotonina, sono quindi disponibili per legare a recettori specifici sulla membrana cellulare post-sinaptica. Dopo il legame ai recettori, i neurotrasmettitori possono essere riciclati, degradati o diffusi lontano dalla fessura sinaptica.

Le sinapsi chimiche predominano il cervello umano e, a causa del ritardo associato al rilascio del neurotrasmettitore, hanno vantaggi rispetto alle sinapsi elettriche. In primo luogo, alcune o molte vesciche possono essere rilasciate, con conseguente una varietà di risposte post-sinaptiche. In secondo luogo, il legame a diversi recettori può causare un aumento o diminuzione del potenziale di membrana nella cellula post-sinaptica. Inoltre, la disponibilità di neurotrasmettitori nella fessura sinaptica è regolata dal riciclaggio e dalla diffusione. In questo modo, le sinapsi chimiche raggiungono la segnalazione neuronale che può essere altamente regolata e messa a punto.

Suggested Reading

Xu-Friedman, Matthew A. “Measuring the Basic Physiological Properties of Synapses.” Cold Spring Harbor Protocols 2017, no. 1 (January 1, 2017): pdb.top089680. [Source]

Sheng, Morgan, and Eunjoon Kim. “The Postsynaptic Organization of Synapses.” Cold Spring Harbor Perspectives in Biology 3, no. 12 (December 1, 2011): a005678. [Source]