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Integración sináptica

Neurobiologia - Biologia UB

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Profesor: Tiziana Cottrufo

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INTEGRACIÓN SINÁPTICA Integración neuronal Para que los mensajes a nivel neuronal se puedan integrar las neuronas han desarrollado muchas conexiones. Se piensa que una sola neurona puede hacer 40 sinapsis. En el córtex cerebral hay 100 trillones de sinapsis. Las sinapsis químicas son componentes decisivos del sistema nervioso. La habilidad de procesar, almacenar y recuperar la información se debe a la integridad sináptica. La integración neuronal está basada en los tipos de potenciales post-sinápticos producidos por los NT. Potenciales graduados: Los potenciales graduados son aquellos potenciales que no llegan a traspasar el umbral. Pueden ser tanto excitatorios como inhibitorios. Se denominan graduados porque van perdiendo amplitud con el tiempo, cuanto más se alejan del lugar de inicio del potencial menor es su amplitud. * 39433505207000Potenciales post-sinápticos excitatorios (EPSPs): Significa una despolarización de la membrana post-sináptica tras la liberación de los NT desde la membrana pre-sináptica. La apertura de los canales iónicos permite la despolarización, entra Na+ y Ca2+ a la célula haciendo que el interior sea menos negativo. Acercan a la célula al umbral aumentando así las posibilidades de desencadenar un potencial de acción. El incremento de Ca2+ en el interior celular además puede activar cambios estructurales intracelulares. * 39154104191000Potenciales post-sinápticos inhibitorios (IPSPs): Significa la hiperpolarización de la membrana post-sináptica tras la liberación de los NT por parte de la membrana pre-sináptica. La causa de esta hiperpolarización es también la apertura de canales iónicos, sale K+ hacia el exterior y entra Cl-, el resultado es que se hace más negativo el interior celular alejándolo así de la posibilidad de iniciar un potencial de acción. Los canales de Cl- solo se abren si la célula ha estado despolarizada anteriormente. Pueden sumarse espacial o temporalmente. Incluso puede sumarse un potencial graduado excitador con uno inhibidor, el resultado será la cancelación del potencial y la no transmisión de la señal. Potencial graduado vs Potencial de acción: Potencial graduado Potencial de acción Despolarizante o hiperpolarizante Siempre despolarizante No supera el valor umbral Tienen que superar el umbral para poder propagarse La hiperpolarización o la despolarización depende de la intensidad del estímulo Fenómeno del "todo o nada": Todo estímulo que supere el umbral producirá el mismo potencial de acción Difunden de manera pasiva Se propaga de manera activa La amplitud decrece con el tiempo Siempre mantiene la misma amplitud No tienen período refractario porque no presentan inactivación de los canales de Na+ Presenta período refractario por inactivación de los canales de Na+ Ocurre en la membrana de muchas células, no solo en las excitatorias Solo ocurre en células excitables (neuronas y células musuclares) AMPLITUD MODULADA FRECUENCIA MODULADA Intrgración: Es el proceso en el que multitud de potenciales post-sinápticos se combinan en una sola neurona. Así pues podemos decir que la integración es la suma de inputs excitatorios e inhibitorios. Si la neurona recibe muchos impulsos excitatorios estos se pueden sumar, alcanzar el umbral y propagar un impulso nervioso. Si la neurona recibe estímulos tanto inhibitorios como excitatorios le costará más alcanzar el umbral y es probable que no pueda propagar un impulso nervioso. Por lo general, para que se alcance el umbral se necesitan al menos 30 potenciales excitatorios siempre que no haya ninguno inhibitorio. Si hay potenciales inhibitorios entonces se necesitarán aún más cantidad de potenciales excitatórios. Si no se alcanza el umbral no se podrá desencadenar un potencial de acción. Se considera a las vesículas sinápticas como la unidad sináptica de transmisión. Todas las vesículas contienen el mismo número de moléculas de NT. A cada vesícula sináptica se la denomina quanto. Un quanto es una cantidad indivisible determinada por la cantidad de moléculas de NT que hay en una vesícula sináptica (se cree que hay aproximadamente unas 500 moléculas) y la cantidad de receptores de este NT que hay en la célula post-sináptica. Según este principio podemos cuantificar un EPSP. Los potenciales post-sinápticos en miniatura son la causa de secreciones espontáneas de vesículas. Se utiliza el análisis quántico para determinar el número de vesículas que se liberan durante la neurotransmisión. Se supone la liberación de unas 200 vesículas para que se dé un potencial de acción en la sinapsis neuromusuclar. Se trata de una secreción vesicular masiva que corresponde a unos 40mv. Por otro lado, en el SNC no funciona así, se liberan menos vesículas y la totalidad corresponde a 1mv. Por eso se necesitan sumaciones para poder transmitir el potencial de acción. La sumación de los EPSP se puede dar de dos maneras diferentes: * Sumación temporal: Cuando dos inputs excitatorios se reciben repetitivamente en una misma neurona. Se generan EPSP en la misma sinapsis en una sucesión rápida. * Sumación espacial: Cuando dos sinapsis contactan con una neurona muy cerca la una de la otra. Al provocar, cada una, una despolarización estas se suman creando una despolarización mayor. Se generan EPSP simultáneos en dos espacios diferentes de la misma neurona. 15240348615a) Situación control. Un único axón produce un EPSP. b) Sumación espacial. Tres axones producen tres estimulaciones que se traduce en un PA más amplio. c) Sumación temporal. Un axón produce tres estímulos consecutivos. a) Situación control. Un único axón produce un EPSP. b) Sumación espacial. Tres axones producen tres estimulaciones que se traduce en un PA más amplio. c) Sumación temporal. Un axón produce tres estímulos consecutivos. Tipos de respuesta: Cada neurona integra de manera única los inputs sensoriales que recibe. Las sumaciones espaciales y temporales no son independientes, pueden darse las dos a la vez. Cada estimulación puede significar una cosa diferente. La contribución de las propiedades de las dendritas son claves para la integración. Las dendritas no son prolongaciones sencillas, contienen espinas dendríticas que pueden dar potenciales y graduados y se pueden modificar. Son la base de la plasticidad sináptica estructural. La longitud de las dendritas es constante, pero para determinar hasta dónde puede llegar el potencial de acción habrá que tener en cuenta dos factores: * La resistencia interna: Determinada por el diámetro de la dendrita y las propiedades eléctricas del citoplasma. Es relativamente constante en una neurona madura. * La resistencia de la membrana: Cambia a cada momento. Depende del número de canales que estén abiertos y del número de receptores presentes en la membrana. Las dendritas pueden actuar como amplificadores ya que también presentan canales dependientes de voltaje. Los canales dendríticos de Na+ pueden enviar mensajes al revés, del soma a las dendritas ("back-propagation"). Este mensaje al revés lo que hace es informar a las dendritas de que se ha producido un potencial de acción en el soma. Modulación: La modulación no transmite directamente EPSP o IPSP, sino que modifica la efectividad de los ya existentes. Normalmente los genera otra sinapsis liberando otro tipo de NT. Suelen llevarla a cabo los receptores metabotrópicos, hacen que el potencial sináptico sea mayor o menor según la cantidad de ellos que esté presente en la membrana. Las relaciones entre neuronas suelen ser de tres tipos diferentes: * Axosomáticas: Sinapsis entre el axón y el soma celular. Suelen ser inhibidoras. * Axodendríticas: Sinapsis entre el axón y las dendritas. Suelen ser excitadoras. * Axo-axónicas: Sinapsis entre dos axones. Suelen ser moduladoras. Las relaciones que se den más próximas al axón Hillock enviarán su respuesta más rápidamente. Por lo general las sinapsis excitadoras suelen ser las que se encuentran en este lugar. Las sinapsis inhibidoras se encuentran siempre en un lugar muy cercano de las excitadoras. De todos modos las sinapsis en dendritas pese a estar alejadas del axón Hillock suelen dar potenciales excitatorios prolongados. Sinapsis integradoras y obligatorias: * Sinapsis integrativas: Son las sinapsis que requieren una gran cantidad de sumaciones para alcanzar el nivel umbral. Forman la mayoría de las sinapsis del SN. * Sinapsis obligatorias: Solo requieren la aplicación de un potencial para alcanzar el umbral. El ejemplo por excelencia es la motoneurona de la placa muscular. Ahora bien, para que la motoneurona sea estimulada para iniciar su potencial de acción se requiere una gran cantidad de sinapsis integrativas. 399669010287000Inhibición y facilitación: Hablamos de inhibición cuando la liberación de NT desde la neurona pre-sináptica se ve disminuida por el efecto de otra neurona cuyo axón esté haciendo sinapsis con la neurona pre-sináptica. Hay dos tipos de inhibiciones, el resultado es muy parecido pero se dan en un lugar diferente de la sinapsis: * Inhibición post-sináptica: Es una inhibición directa. Evita que cualquier input que llegue excite a la célula. El efecto se da directamente en la célula post-sináptica. Un ejemplo de este tipo de inhibición se encuentra en las interneuronas. + Inhibición recurrente: Intervención de neuronas de una vía determinada que inhiben neuronas de su misma vía. + Inhibición recíproca: Neuronas que inhiben a neuronas de otra vía. Por ejemplo la inhibi

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