Il sistema nervoso utilizza due meccanismi fondamentali per la trasmissione sinaptica: la trasmissione elettrica e la trasmissione chimica.

Sinapsi elettrica e sinapsi chimica

Le sinapsi chimiche hanno caratteristiche morfologicamente diverse da quelle elettriche. A livello delle sinapsi chimiche non esiste continuità citoplasmatica fra le cellule, i neuroni sono separati da una fessura sinaptica. Mentre nelle sinapsi elettrice i esistono particolari canali comunicanti che stabiliscono un ponte tra il citoplasma delle due cellule. La corrente passando in questi canali incontra bassa resistenza ed elevata conduttanza, e quindi la corrente deposita cariche positive sulla membrana della cellula postsinaptica depolarizzandola.

Nelle sinapsi chimiche la corrente uscente nelle cellula presinaptica esce semplicemente all’esterno attraverso i canali passivi, e non tenderà ad attraversare la membrana della cellula postsinaptica che ha resistenza elevata. Il potenziale di azione che arriva nella terminazione di una sinapsi chimica determinerà invece la liberazione di una sostanza trasmettitrice che diffonderà attraverso la fessura sinaptica e andrà a legarsi con un recettore specifico che potrà depolarizzare o iperpolarizzare la cellula postsinaptica.

Le sinapsi elettriche

Le sinapsi elettriche si formano fra una fibra presinaptica di grandi dimensioni e un neurone postsinaptico piuttosto piccolo, in quanto per depolarizzare la cellula postisinaptica è necessaria una grande densità di corrente che deve provenire dai canali voltaggio dipendenti della cellula presinaptica. Questi canali infatti devono fornire una corrente sufficiente per determinare un’efficace modificazione del potenziale nella cellula postsinaptica. Per riuscire a far ciò le fibre presinaptiche devono essere piuttosto grandi.

La latenza tra il potenziale di azione presinaptico e il potenziale postsinaptico è particolarmente breve. Per innescare una risposta nella cellula postsinaptica non è necessaria la presenza di un potenziale di azione nella cellula presinaptica. Anche uno stimolo depolarizzante sotto soglia determina una depolarizzazione passiva nella cellula postsinaptica. Per questo motivo la sinapsi elettrica è chiamata spesso trasmissione elettrotonica. Inoltre tali sinapsi sono chiamate bidirezionali per via delle loro proprietà passive, esse infatti sono in grado di trasmettere con la stessa efficienza segnali dalla cellula presinaptica a quello post o in senso inverso.

Questo tipo di trasmissione riveste notevole importanza per tutte le risposte che mediano comportamenti di fuga e di pericolo. Aggregati interi di neuroni possono essere connessi con sinapsi elettriche. In questi casi la corrente che passa attraverso la membrana di una cellula potrà entrare o uscire attraverso la membrana di tutta la popolazione delle cellule elettricamente accoppiate. E’ in questo modo che parecchie cellule piccole possono esercitare funzioni che in generale spettano a cellule molto più grandi.

Nelle sinapsi elettrice, la zona di opposizione dei due neuroni è detta giunzione comunicante. Questo spazio è attraversato da speciali strutture proteiche, i canali delle giunzioni comunicanti, attraverso il quale passa il flusso delle correnti che provengono dal neurone presinaptico e vanno a quello postsinaptico. La conduttanza dei canali delle giunzioni comunicanti può variare ad es. per un abbassamento del pH o ad elevate concentrazioni di Ca. A livello di alcune giunzioni specializzate, i canali sono voltaggio sensibili, il che fa si che la trasmissione divenga unidirezionale. Infine, i neurotrasmettitori liberati dalle sinapsi chimiche poste in vicinanza possono attivare protein-chinasi che diffondono fino alle giunzioni comunicanti e modificano l’accesso dei canali.

Inoltre, dato il grande diametro del poro delle giunzioni, le sinapsi elettriche oltre a conferire velocità e sincronia del messaggio nervoso, possono trasmettere anche segnali metabolici. I pori infatti lasciano passare facilmente ogni tipo di catione ed anione ed anche composti organici come il secondo messaggero IP e l’AMP ciclico.

Tutti i canali delle giunzioni sono formati da due strutture a cilindro uno dei quali appartiene alla cellula presinaptica e l’altro a quella postsinaptica. I due cilindri vengono a mutuo contatto in modo da formare un canale che pone in comunicazione il citoplasma delle due cellule.

Le sinapsi chimiche

In queste sinapsi non esiste nessun elemento che connette le due cellule. Infatti la fessura sinaptica è un po’ più larga. Nelle terminazioni presinaptiche sono presenti agglomerazioni di particolari strutture vescicolari, le cosiddette vescicole sinaptiche, ciascuna delle quali contiene migliaia di neurotrasmettitori Queste sostanze vengono liberate nella fessura sinaptica in risposta all’ingresso di Ca. Una volta liberato, il neurotrasmettitore si diffonde nello spazio extracellulare e si lega a particolari siti localizzati sulla cellula postsinaptica, determinando l’apertura o la chiusura di particolari canali ionici.

Tutti questi passaggi giustificano la presenza di un ritardi sinaptico. Le sinapsi chimiche possiedono la caratteristica dell’amplificazione, infatti, la liberazione anche solo di una vescicola da luogo alla liberazione di migliaia di neurotrasmettitori che determinerà l’apertura di migliaia di canali ionici.

Questa liberazione diretta in maniera precisa viene effettuata a livello di strutture secretorie dette zone attive.

Lo stesso neurotrasmettitore è in grado di svolgere funzioni diverse; in alcuni gruppi di cellule viene liberato al livello delle zone attive e si comporta come un trasmettitore agendo sulle cellule bersaglio; in altre terminazioni esso può venire liberato in maniera meno precisa e fungere da modulatore determinando risposte più diffuse.

Tutta una serie di molecole a basso peso molecolare e di peptidi possono fungere da neurotrasmettitore, ma l’azione che essi esercitano sull’elemento postsinaptico dipende dalle proprietà del recettore.

Il concetto di recettore è stato introdotto alla fine dell’800 e si basa su  due caratteristiche:

  1. Sono proteine che attraversano la membrana a tutto spessore. La zona che è in contatto con l’ambiente extracellulare ha la funzione di riconoscere e di legare il neurotrasmettitore
  2. Essi svolgono una funzione effettrice sulla cellula aprendo o chiudendo l’accesso dei canali

Le vie di accesso dei canali ionici possono essere dirette o indirette:

  • I recettori che agiscono direttamente sull’accesso dei canali ionici sono costituiti da proteine integrali della membrana composte da diverse subunità polipeptidiche che formano un’unica macromolecola che comprende si l’elemento deputato al riconoscimento del neurotrasmettitore che il canale ionico. Questi recettori ionotropici  quando si legano ad un neurotrasmettitore vanno incontro a una modificazione della propria conformazione.
  • I recettori che regolano indirettamente l’accesso ai canali ionici (norepinefrina, serotonina), sono costituite da macromolecole distinte dai canali ionici sui quali agiscono. In questa categoria troviamo:

a)     I recettori metabotropi. Si tratta di proteine integrali della membrana che si accoppiano con un gruppo di proteine che legano il GTP (proteine G). Queste proteine G attivano a loro volta un gruppo di enzimi effettori che catalizzano la formazione di una serie di secondi messaggeri come l’AMP ciclico. Questi secondi messaggeri possono agire direttamente sui canali ionici o attivare una particolare famiglia di enzimi come la protein ciclasi.

b)    I recettori che appartengono alla famiglia delle tirosin-chinasi. Queste chinasi fosforilano residui di tirosina modulando l’accesso ai canali.

Queste canali indiretti sono molto lenti e servono a modulare le manifestazioni del comportamento.

 Nel sistema nervoso la forma preminente di trasmissione sinaptica è quella chimica che ha il vantaggio di amplificare i segnali ed è modulabile.

 

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By altrimondi

S.Aboudan PhD in Psicofisiologia del sonno Università degli Studi di Firenze

One thought on “Trasmissione sinaptica elettrica e chimica”
  1. NOTE PRELIMINARI IN PREPARAZIONE DEL SEMINARIO “ANTICIPATION OF BETTER FUTURE.
    FIRENZE 30 MARZO 2019 VISITOR CENTRE –SMN. Paolo Manzelli egocreanet2016@gmail.com
    ( 335/6760004)

    “EPIGENESI / GENESI e la Elaborazione di LIVELLI NON ORDINARI DI COSCIENZA ”. per un Graduale superamento della concezione dove neuro-traemettitori e ricettori agiscono con modelli meccanico/Farmacologiciper comntatto del tipo CHIAVE-SERRATURA che escludono ogni azione risonante in remoto .

    NB: Primo Schema tradizionale da elaborare successivamente come scienza bioquantica della Mente ed introducendo le modalita di raggiungimento sperimentale di livelli non ordinari di coscienza .

    L’ obiettivo di questa prima riflessione e quello di comprendere come livelli diversi di coscienza della Mente vadano a interagire sulla capacita di integrazione e controllo delle funzionalita orto e para sinaptiche ( rispettivamente volitive e vegetative) che normalmente considerate attivita non interagenti del Sistema Nervoso Autonomo .

    https://moodle2.units.it/pluginfile.php/162320/mod_resource/content/2/1.%20SNA%20e%20Agonisti%20del%20parasimpatico.pdf

    • Le informazioni epigenetiche vengono elaborate dal cervello e sono convogliate dai sensi ed interpretate dalla mente che agisce nella relazione di coerenza tra epigenesi e genesi della informazione Biologica .
    • <Il Sistema nervoso vegetativo diffonde il risultato della informazione neuronale composita attraverso le modalita A) parasimpatica e B) simpatica che rispettivamente hanno inizio alla base del cervello e tramite il nervo vago agiscono su tutti gli organi , e B) Sistema nervoso volitivo che si esprime tramite la sezione simpatica (toracico-lombare) a partire dalla parte centrale del midollo spinale che per tramite fasci di nervi appositi vanno ad agire preferenzialmente su tessuti del movimento volontario. Vedi :

    La Elaborazione Mente /Cervello della Informazione neuronale puo essere elaborata a diversi stati di coscienza tra i quali almeno tre possono essere distinti schematicamente secondo la composizione evolutiva del cervello.

    http://nescaf.altervista.org/paul-maclean-cervello-uno-trino/

    1) Livello di coscienza inconsapevolmente limitata ad azione pulsionale di reazione del tipo stimolo risposta
    2) Livello di coscienza strettamente consapevolmente dipendente dalle variazioni dello stato emotivo
    3) Livello di coscienza consapevolmente creativo come integrazione olistica delle funzioni cerebrali

    Oggi gli uomini e specialmente i giovani oggi subiscono informazioni epigenetiche negative dell’ ambiente che si sta degradando costantemente nei suoi valori di vitalita percepibile , inoltre i giovani non trovano razionalita consapevole tale che sia immaginabile come un futuro migliore per la loro vita e infine vengono sovraccaricati di informazioni che creano tensione competitiva perenne come principio sociale ed economico di una modalita di sviluppo senza fine priva di visibili possibilita di cambiamento
    Questa situazione cronica causata da ritmi di vita sempre piu’ innaturali di un mondo piu adatto alle macchine che alla vita degli uomini , tende a degradare sistematicamente i possibili livelli di coscienza che vanno ad agire sulla inibizione della naturale capacita’ del sistema parasimpatico di riequilibrare la vita biologica. Inoltre la alterazione nei messaggi epigenetici recepiti dall’ipotalamo determina un cortocircuito del sistema endocrino con scompensi ormonali e continua ricerca di produzione di adrenalina

    Da tale cronicita di disequilibrio biologico e mentale emergono le pulsioni che stimolano la ricerca di “SBALLO” (uso sconsiderato di droghe e di alcool e psicofarmaci ecc) come anestetici per una situazione che interiormente appare come del tutto incontrollabile .

    Come Antidoto tale criticita causata da una disfunzione delle relazioni tra epigenetca e genetica umana interpretate a sempre piu bassi livelli cerebrali puo essere superata per tramite le nuove concezioni bioquantiche della mente e della evoluzione cerebrale della coscienza.
    . 19/12/2018 Firenze .

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