La característica principal de nuestro sistema nervioso es la capacidad que posee para transmitir información de unas células a otras. Esta comunicación intercelular se produce de varias formas, y una de ellas es a través de las sinapsis eléctricas, pequeñas hendiduras que permiten el paso de la corriente eléctrica.
Aunque este tipo de sinapsis son más propias de animales invertebrados y vertebrados inferiores, también se han observado en algunas zonas del sistema nervioso de mamíferos, incluidos los humanos.
En los últimos años, las sinapsis eléctricas han perdido protagonismo a favor de las sinapsis químicas, más numerosas y complejas. En este artículo veremos cómo son estas sinapsis eléctricas y qué las caracteriza.
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¿Cómo son las sinapsis eléctricas?
El trasvase de información entre las neuronas se produce a nivel de una unión especializada conocida con el nombre de sinapsis. En este espacio sináptico las neuronas se comunican y utilizan, principalmente, dos vías: la sinapsis química, cuando la transmisión de información se produce liberando sustancias o neurotransmisores, y la eléctrica.
En la sinapsis eléctrica, las membranas de las neuronas pre y postsinápticas están unidas por una unión tipo “gap”, o unión comunicante, a través de la cual fluye la corriente eléctrica de una célula a otra y de forma directa.
Estos canales de las uniones gap tienen una baja resistencia (o una alta conductancia), es decir, el paso de la corriente eléctrica, ya sea de iones con carga positiva o negativa, fluye desde la neurona presináptica a la postsináptica generando, o bien una despolarización, o bien una hiperpolarización.
Hiperpolarización y despolarización
En reposo, una neurona tiene un potencial de reposo (potencial a través de la membrana) de -60 a -70 milivoltios. Esto implica que el interior de la célula está cargado negativamente en relación con el exterior.
En una sinapsis eléctrica, una hiperpolarización ocurre cuando el potencial de membrana se vuelve más negativo en un punto particular de la membrana neuronal, mientras que la despolarización se produce cuando el potencial de membrana se vuelve menos negativo (o más positivo).
Tanto la hiperpolarización como la despolarización ocurren cuando los canales iónicos (proteínas que permiten el paso de iones específicos a través de la membrana celular) de la membrana se abren o se cierran, lo que altera la capacidad de ciertos tipos de iones para entrar o salir de la célula.
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Diferencias con las sinapsis químicas
Desde un punto de vista funcional, la comunicación entre neuronas a través de las sinapsis eléctricas difiere sustancialmente de la que ocurre en las sinapsis químicas. La principal diferencia es la velocidad: en estas últimas, se produce un retraso sináptico desde que el potencial de acción alcanza el terminal presináptico hasta que se libera el neurotransmisor, mientras que en las sinapsis eléctricas el retraso es prácticamente inexistente.
Esta comunicación intercelular a una velocidad tan alta permite el acoplamiento funcional simultáneo (una sincronización) de redes de neuronas que están unidas por sinapsis eléctricas.
Otra diferencia entre las sinapsis eléctricas y las químicas radica en su regulación. Estas últimas deben seguir un complejo proceso de múltiples pasos, sujetos a numerosos puntos de control, que conducen finalmente a la liberación y unión del neurotransmisor con el receptor. Todo ello contrasta con la simplicidad de las sinapsis eléctricas, donde los canales intercelulares permiten el flujo bidireccional de iones y moléculas pequeñas en casi cualquier situación.
Ventajas de las sinapsis eléctricas vs sinapsis químicas
Las sinapsis eléctricas son las más comunes en animales vertebrados menos complejos y en algunas zonas del cerebro de los mamíferos. Son más rápidas que las sinapsis químicas pero menos plásticas. Con todo, este tipo de sinapsis tiene varias ventajas muy destacables:
Bidireccionalidad
La sinapsis eléctrica posee una transmisión bidireccional de los potenciales de acción. La química, sin embargo, solo puede comunicarse de forma unidireccional.
Capacidad de coordinación
En las sinapsis eléctricas se genera una sincronización en la actividad neuronal, lo que hace que las células nerviosas puedan coordinarse entre ellas.
Velocidad
En lo que respecta a la velocidad de comunicación, ésta es más rápida en las sinapsis eléctricas, debido a que los potenciales de acción viajan a través del canal iónico sin tener que liberar ninguna sustancia química.
Desventajas
Las sinapsis eléctricas también tienen desventajas respecto a las sinapsis químicas. Principalmente, que no pueden convertir una señal excitatoria de una neurona en una señal inhibitoria en otra. Esto es, carecen de la flexibilidad, versatilidad y capacidad para modular señales que sí poseen sus homólogas químicas.
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Propiedades de este tipo de sinapsis
La mayoría de los canales intercelulares que forman las sinapsis eléctricas son dependientes de voltaje; es decir, su conductancia (o, a la inversa, su resistencia al paso de la corriente eléctrica) varía en función de la diferencia de potencial de ambos lados de las membranas que forman la unión.
En algunas uniones, de hecho, esta sensibilidad al voltaje de los canales permite conducir las corrientes que despolarizan en una sola dirección (lo que se conoce como sinapsis eléctricas rectificantes).
También ocurre que la mayoría de los canales de comunicación se cierran como respuesta a la disminución del pH intracelular o debido a una elevación del calcio citoplasmático (en el citoplasma se producen muchos de los procesos metabólicos de la célula).
Se ha sugerido que estas propiedades tienen un papel protector al procurar el desacoplamiento de las células lesionadas por otras células, ya que en las primeras se producen incrementos importantes de calcio y protones citoplasmáticos que podrían afectar a las células adyacentes si atravesaran los canales comunicantes.
Conectividad neuronal
Numerosas investigaciones han podido comprobar que las neuronas no están conectadas anárquicamente unas con otras, sino que las relaciones entre distintos centros nerviosos siguen unas pautas que trascienden a una especie animal determinada, siendo característica del grupo animal.
Esta conectividad entre diferentes centros nerviosos se origina durante el desarrollo embrionario y se va perfeccionando a medida que va creciendo y desarrollándose. El cableado básico en los distintos animales vertebrados muestra un parecido general, un reflejo de los patrones de expresión genética heredados de antepasados comunes.
Durante la diferenciación de una neurona, su axón crece guiado por las características químicas de las estructuras que se va encontrando a su paso y éstas le sirven de referencia para saber posicionarse y situarse dentro del entramado neuronal.
En los estudios de conectividad neuronal se ha demostrado también que suele haber una correspondencia predecible entre la posición de las neuronas en el centro de origen y la de sus axones en el centro de destino, pudiéndose establecer mapas topográficos precisos de la conexión entre ambas zonas.
Referencias bibliográficas:
- Waxman, S. (2012). Neuroanatomia clinica. Padova: Piccin.
