La sinapsi è un collegamento tra due neuroni che consente la comunicazione tra gli stessi attraverso la propagazione dell’impulso nervoso da una regione cerebrale all’altra. Quindi, in una sinapsi un terminale assonico neurale pre-sinaptico comunica a un neurone bersaglio post-sinaptico una informazione attraverso un impulso nervoso o corrente elettrica.
Realizzato in collaborazione con la Sigmund Freud University, Università di Psicologia a Milano
Il termine sinapsi, o giunzione sinaptica, deriva dal greco ed è composta da σύν (con) e da ἅπτειν (toccare), ovvero connettere. La sinapsi è un collegamento tra due neuroni che consente la comunicazione tra gli stessi attraverso la propagazione dell’impulso nervoso da una regione cerebrale all’altra. Quindi, in una sinapsi un terminale assonico neurale pre-sinaptico comunica a un neurone bersaglio post-sinaptico una informazione attraverso un impulso nervoso o corrente elettrica.
In relazione agli elementi neuronali che entrano in gioco con le sinapsi, è possibile individuare diversi tipi di sinapsi.
Sinapsi tra neuroni o interneuroniche
Le sinapsi interneuroiniche possono formarsi tra diversi elementi neuronali e una determinata zona postsinaptica. Proprio in base a quest’ultima possono essere individuati diversi tipi di sinapsi:
– asso-dendritiche, se la regione post sinaptica è caratterizzata da dendriti;
– asso-somatiche, nel caso in cui la regione post sinaptica sia caratterizzata da una regione somatica;
– asso-assoniche, quando comunica con un altro assone.
In prossimità delle sinapsi le ramificazioni assoniche perdono il rivestimento mielinico e si rigonfiano nei cosiddetti bottoni terminali o bottoni sinaptici. Il numero di sinapsi che un solo neurone può creare sono molteplici e alcune di queste sono di tipo eccitatorio, in cui le specializzazioni di membrana sul lato post-sinaptico sono più dense che sul lato pre-sinaptico, sono dette asimmetriche o sinapsi del I tipo di Gray, e altre di tipo inibitorio, in cui le specializzazioni di membrana hanno uno spessore simile e sono dette simmetriche o sinapsi del II tipo di Gray.
Le sinapsi inibitorie esercitano un potente controllo sulla risposta di un neurone.
Il principio fisico dell’inibizione consiste nell’afflusso di ioni cloro con carica negativa nel neurone post sinaptico, e consiste, in sostanza, in un flusso di corrente negativa uscente. L’azione di una sinapsi inibitoria contribuisce all’integrazione sinaptica in cui i potenziali inibitori possono essere sottratti da quelli eccitatori, facendo in modo che il neurone post-sinaptico inneschi meno facilmente i potenziali d’azione.
Inoltre, le giunzioni sinaptiche che si trovano tra gli assoni dei motoneuroni del midollo spinale e dei muscoli scheletrici sono chiamate giunzioni neuromuscolari. Normalmente un potenziale d’azione nell’assone di un motoneurone stimola sempre un potenziale d’azione nella cellula muscolare che innerva. La trasmissione sinaptica è affidabile ed è dovuta in buona parte alle specializzazioni strutturali delle giunzioni pre- e post-sinaptiche. La terminazione pre-sinaptica contiene un gran numero di zone attive e al contrario quella post-sinaptica, chiamata anche placca motrice, racchiude una serie di piccole pieghe, dove si ammassano i recettori per i neurotrasmettitori, allineate con le zone attive. In questo modo, è possibile che una grande quantità di molecole di neurotrasmettitore sia rilasciata su una superficie provvista di chemiocettori.
Sinapsi chimiche e sinapsi elettriche
Dal punto di vista funzionale, ovvero in base al tipo di segnale trasmesso dalla cellula pre-sinaptica a quella post-sinaptica, è possibile individuare due tipi di sinapsi: le sinapsi elettriche e le sinapsi chimiche.
Nelle sinapsi elettriche la propagazione dell’impulso nervoso è estremamente veloce, grazie al passaggio diretto di corrente da una cellula all’altra. Questo è dovuto alla vicinanza o alla continuità citoplasmatica tra la cellula pre-sinaptica e post-sinaptica, e alla presenza di strutture specializzate, il gap junction o giunzioni comunicanti, che si lasciano attraversare dall’onda di depolarizzazione del potenziale d’azione, adducendo una bassissima resistenza. La comunicazione è determinata da correnti ioniche ed è generalmente bidirezionale. Tutto questo consente di sincronizzare le risposte di diverse popolazioni neuroniche e ottenere un’attivazione massiva e molto rapida. Le giunzioni comunicanti appaiono molto comuni all’interno di una grande varietà di cellule non nervose, incluse le glia, le cellule epiteliali, le cellule dei muscoli lisci e di quello cardiaco ed alcune cellule ghiandolari. Esse si ritrovano frequentemente anche nei neuroni agli stadi embrionali precoci e permettono alle cellule vicine di condividere segnali sia elettrici che chimici, i quali possono coadiuvare alla crescita e maturazione.
Nelle sinapsi chimiche, invece, la trasmissione dei segnali è affidata ad un mediatore chimico, detto neurotrasmettitore. Rispetto alle precedenti, tra cellula presinaptica e cellula postsinaptica esiste un punto di discontinuità strutturale che determina una separazione tra le due cellule ed è definito fessura sinaptica. Le sinapsi chimiche comprendono tre diverse strutture: la membrana presinaptica, la fessura sinaptica (o vallo sinaptico) e la membrana postsinaptica. Le sinapsi chimiche sono unidirezionali e presentano un certo ritardo nella trasmissione del segnale elettrico. Quindi, al sopraggiungere dell’impulso nervoso in prossimità del bottone sinaptico, le vescicole che esso contiene, ricche di messaggeri chimici o neurotrasmettitori, si fondono con la membrana cellulare liberando il proprio contenuto nella fessura sinaptica. I neurotrasmettitori sono, quindi, captati da specifici recettori posti sulla membrana post-sinaptica, e ne modificano la permeabilità al passaggio degli ioni. Si genera, in questo modo, un potenziale post-sinaptico depolarizzante (apertura dei canali ionici, con risultante eccitazione) oppure iperpolarizzante (chiusura dei canali ionici, con risultante inibizione).
Dopo aver trasmesso il segnale, il neurotrasmettitore è riassorbito dalla terminazione presinaptica o degradato da enzimi specifici presenti nella fessura della sinapsi. Sia i neurotrasmettitori che gli enzimi proteici necessari per il metabolismo devono essere sintetizzati dal soma, in quanto il terminale assonale che partecipa alla sinapsi non contiene gli organuli necessari alla sintesi proteica.
Molti terminali assonici contengono anche vescicole di dimensioni maggiori denominate granuli escretori e contenenti proteine solubili.
Le membrane pre e post sinaptiche
Nelle membrane pre e post sinaptiche si osservano numerosi accumuli di proteine che, nel loro insieme, sono chiamate specializzazioni di membrana.
Nel versante pre-sinaptico le proteine presenti entro il citoplasma del terminale assonico, insieme alla membrana stessa, rappresentano gli effettivi siti di rilascio del neurotrasmettitore e costituiscono le cosiddette zone attive.
La struttura proteica che attraversa la zona densa della membrana post-sinaptica è detta densità post-sinaptica e contiene i ricettori per il neurotrasmettitore, i quali convertono il segnale chimico intercellulare in segnale intracellulare, nella cellula post-sinaptica.
La modulazione del segnale di membrana
La membrana post-sinaptica risulta piena di molteplici canali trasmettitore-dipendenti e il numero di canali attivati durante la trasmissione sinaptica dipende dalla quantità di neurotrasmettitore liberato. L’unità elementare di neurotrasmettitore rilasciato equivale al contenuto di una singola vescicola sinaptica. La somma del potenziale d’azione eccitatorio è la forma più semplice di integrazione sinaptica presente nel sistema nervoso centrale.
Esistono due tipi di sommazione dei potenziali d’azione:
– spaziale che si ottiene nel momento in cui si sommano i potenziali d’azione generati contemporaneamente da molte sinapsi afferenti su un unico dendrite;
– temporale che invece si ha quando sono sommati i potenziali d’azione generati in rapida successione dalla stessa sinapsi.
Realizzato in collaborazione con la Sigmund Freud University, Università di Psicologia a Milano
