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Francisco Alberto García Sánchez Estructura de las sinapsis quí químicas Como la transmisión es unidireccional podemos dar distintos nombres a los elementos implicados en la sinapsis Principios de Neurociencias 14 Francisco Alberto García Sánchez Elemento presináptico Ensanchamiento del terminal del axón -> Botón o terminal sináptico En su citoplasma encontramos: Mitocondrias (su presencia significa que se producen procesos que requieren energía) Vesículas sinápticas (con neurotransmisor) Enzimas implicadas en el metabolismo del neurotransmisor Cisternas (fabricas de reciclado del neurotransmisor) Neurotúbulos y Neurofilamentos (que dan consistencia y favorecen la llegada de sustancias y materiales desde el cuerpo de la neurona) Canales de Ca++ (por los que el Calcio entrará para precipitar la salida del neurotransmisor) Zona activa o zona de liberación (por donde sale el neurotransmisor al funisionarse la vesícula sinpática con la membrana presináptica) En la imagen de abajo se distingue el elemento presináptico del postsináptico por la identificación de las vesículas sinápticas redondeadas (en la parte superior de la imagen). Incluso se ve como algunas de esas vesículas se están fusionando con la membrana presináptica para verter el neurotransmisor de su interior a la hendidura sináptica. Ese neurotransmisor se difunde y estimula la membrana postsináptica que está especializada en su captación. Principios de Neurociencias 15 Francisco Alberto García Sánchez Elemento postsináptico Membrana y citoplasma de la célula receptora Densidad postsináptica (estructura muy especializada): Distintos tipos de proteínas: bombas (para el intercambio de iones en contra de su tendencia de movimiento natural), canales (que pueden abrirse o cerrarse para facilitar el paso de inones), sitiorreceptores (para captar el neurotransmisor y desencadenar la apertura de los canales iónicos), enzimas (para degradar el neurotrasmisor y controlar el tiempo de duración de su efecto estimulante en la neurona). Implicada en la síntesis de factores de crecimiento. Gran cantidad de ribosomas en citoplasma (síntesis proteínas implicadas en la transmisión sináptica) En la imagen de abajo vemos como la densidad postsináptica puede ser sumamente especializada y compleja, con recovecos y rincones de distinto tamaño y forma. Principios de Neurociencias 16 Francisco Alberto García Sánchez SINAPSIS Como hemos visto la sinapsis es una zona de “contacto” muy especializada. Tiene también una importantísima función de válvula, ya que asegura la unidireccionalidad en la transmisión de los impulsos nerviosos (siempre van del terminal presináptico, que es donde está el neurotransmisor, al elemento postsináptico; nunca al revés). Esto pone orden en el SN y permite su funcionamiento. Además de todo ello, la sinapsis es clave en la evolución del SN. En niño nace con prácticamente todas las neuronas que utilizará como adulto, pero éstas tienen que establecer los contactos necesarios, que sean funcionales, y tendrá que ir comprobando su eficacia a través de la experiencia (lo veremos al hablar del desarrollo microscópico del SN). Son cambios en las sinapsis los que aseguran los procesos de aprendizaje y memorización. También hay que decir que la sinapsis es el eslabón más débil de todo el funcionamiento del SN. El neurotransmisor implicado en cada sinapsis está disponible en un momento dado en una cantidad limitada: si se acaba, la neurona deja de transmitir hasta que se recupera. Además, prácticamente todas las drogas que actúan sobre el SN (lícitas e ilícitas) lo hacen a nivel de las sinapsis, de múltiples formas: Evitando que el impulso llegue al botón sináptico Bloqueando el mecanismo de liberación del neurotransmisor Inhibiendo la producción o almacenamiento de neurotransmisor Degradando rápidamente el neurotransmisor Compitiendo con el neurotransmisor en los sitiorreceptores específicos De hecho, muchos problemas neuro-psiquiátricos tienen su origen en alteraciones en los niveles de neurotransmisores en distintas zonas del SN. Principios de Neurociencias 17 Francisco Alberto García Sánchez Etapas en la transmisión de la información Generació Generación del potencial de acció acción Transmisió Transmisión por el axó axón Excitació Excitación del terminal siná sináptico Liberació Liberación del neurotransmisor Captació Captación del neurotransmisor por elemento postsiná postsináptico Respuesta excitatoria o inhibitoria Anulació Anulación del efecto del neurotransmisor y recuperació recuperación Para terminar, podemos hacer una reflexión sobre las distintas etapas que se suceden, a nivel neuronal, desde que se genera un nuevo potencial de axón o impulso nervioso hasta que éste termina. La generación del potencial de acción siempre tiene lugar en el mismo punto de la neurona: su cono axónico (el ensanchamiento donde nace el axón). Y esto es así dado que esa zona tiene un umbral de excitación más bajo para disparar el potencial de acción. Y es que cada neurona tiene que ir procesando e integrando las múltiples estimulaciones que recibe (muchas veces simultáneamente), hasta que, si se alcanza ese umbral de excitación, se dispare el nuevo potencial de acción y la información pase a la siguiente neurona. Principios de Neurociencias 18 Francisco Alberto García Sánchez Integración neural La generació generación o no de un nuevo potencial de acció acción en el cono axó axónico de una neurona va a depender de: Número de sinapsis activadas Tipo de sinapsis (inhibidoras o excitadoras) Frecuencia de impulsos en las sinapsis Posición de las sinapsis (no sólo es una suma algebraica de estimulaciones o inhibiciones) Principios de Neurociencias 19 Francisco Alberto García Sánchez Tipos de sinapsis en formación ¾ partes del desarrollo cerebral es postnatal Sinapsis experienciaexpectantes Sinapsis experienciadependientes Y es que efectivamente, se calcula que las ¾ partes del desarrollo cerebral es postnatal. Pero no porque falten neuronas (de hecho el niño al nacer tiene más neuronas de las que necesitará durante su vida adulta), sino por que éstas no están interconectadas entre sí. Y eso no es un capricho de la naturaleza, sino una necesidad: las mayorías de las sinapsis en formación van a necesitar de los estímulos que llegan desde el exterior del SN (esos que nosotros vamos a manejar en AT) para llevar a cabo con éxito ese último proceso de estabilización selectiva o disociación de contactos sinápticos. Así pues, lo que a nosotros más nos interesa desde la perspectiva de la AT, en donde queremos aprovechar al máximo las posibilidades del SNC de niños que han sufrido daños o malformaciones en él, es aprovechar todas las posibilidades de enriquecerlo a partir de la manipulación y estructuración adecuada de la calidad estimular física y socioafectiva del niño. Precisamente por ello nos interesa comprender que tipos de sinapsis son las que se pueden formar en el SN en desarrollo en sus etapas iniciales de vida ya fuera del útero materno. Y las neurociencias han demostrado que hay dos grandes tipos de sinapsis que pueden formarse, y que ambas tienen una relación estrecha con los estímulos que llegan desde el exterior. Se me ocurre aquí que puede ser interesante para los alumnos conocer el documento de “Criterios de Calidad Estimular para niños de 0 a 3 años” que se puede descargar gratuítamente desde internet en la conexión: http://www.carm.es/ctra/cendoc/publicaciones/2003_Calidadestimular.PDF Desarrollo microscópico del SNC 18 Francisco Alberto García Sánchez Tipos de sinapsis en formación Sinapsis experiencia-expectantes Se desarrollan hasta los dos años de vida aproximadamente Programadas genéticamente Presentes en todos los sistemas sensoriales La experiencia ambiental adecuada las activa y estabiliza Disponibles durante un “periodo crítico” Después proceso de “poda” Plasticidad Sistemas Sensoriales El primer tipo de sinapsis que nos interesa especialmente en AT son las experiencia-expectantes. Su programa genético hace que estén ahí preparadas para recibir el estímulo sensorial adecuado para su estabilización. Pero no permanecen eternamente en esa situación de espera sino que, si el estímulo no llega a lo largo de un periodo crítico, se perderán e incluso será imposible su recuperación. Este tipo de sinapsis, de las que cuando hablemos de plasticidad neural natural pondremos ejemplos concretos, se han demostrado en todos los sistemas sensoriales y en distintas especies animales. Afortunadamente se ha visto, eso sí, que los periodos críticos para su estabilización son cada vez más largos conforme subimos en la escala evolutiva (en esa en la que el ser humano está en la cima). Un ejemplo muy claro de ellas, y que ya se ha comentado, sería la conducta de impronta o troquelado de las aves: este tipo de sinapsis fija en el cerebro del ave, cuando rompe el cascarón y durante un periodo crítico muy corto, la imagen del primer estímulo en movimiento que ve (normalmente la madre) y, a partir de ahí presenta la conducta de seguirlo incondicionalmente a todas partes. Transcurrido el periodo crítico correspondiente, el proceso de poda de estas sinapsis hace desaparecer su disponibilidad. Siempre se podrá aprender una determinada conducta, pero ya por otros mecanismos como las sinapsis experiencia-dependientes. Desarrollo microscópico del SNC 19 Francisco Alberto García Sánchez Tipos de sinapsis en formación Sinapsis experiencia-dependientes Se desarrollan a cualquier edad No programadas genéticamente Presentes en todo el encéfalo Desarrolladas tras experiencias ambientales También tras lesiones del SN Disponibles durante toda la vida Aprendizaje y Memoria Plasticidad postraumá postraumática Este segundo tipo de sinapsis no presentan periodo crítico alguno sino que su posibilidad está presente a lo largo de toda la vida del individuo. Tampoco están restringidas al ámbito como las anteriores, sino que están presentes en todo el encéfalo y se desarrollan tras experiencias ambientales, siendo favorecidas cuando esas experiencias ambientales reúnen ciertas condiciones como ser repetitivas, afectar a distintos sistemas sensoriales, ser especialmente interesantes o guardan relación con otras experiencias previas. Si queremos traducir esas condiciones a la práctica, resulta bastante evidente sólo con pensar en lo que hacemos cuando queremos aprender y memorizar algo: nos lo repetimos muchas veces, lo leemos a la vez que nos lo repetimos en voz alta, se nos queda mejor, se nos queda mejor si nos interesa y motiva y si buscamos relacionarlo con otros aprendizajes que ya tenemos. Con niños en AT también los aprendizajes los consolidaremos con la repetición, asegurándonos la motivación y la significación y estructurando por ejemplo las secuencias de acontecimientos para que el niño con discapacidad pueda anticipar con mayor facilidad lo que viene a continuación (establecimiento de rutinas que favorecen el aprendizaje y estabilizan la conducta del niño). Desarrollo microscópico del SNC 20
