Cosa succede nella sinapsi tra i neuroni?

In generale, un neurone è composto dal corpo e da due processi - l'assone e il dendrite. Anche se i neuroni variano secondo la polarità e ci sono diversi tipi di sinapsi. Concentriamoci sul modello classico (assone + dendrite).

La trasmissione di informazioni tra i neuroni è regolata dal gradiente elettrico lungo le membrane neuronali, che è prodotto da diverse concentrazioni di ioni all'interno e all'esterno della cellula. Nei neuroni, il gradiente elettrico è piuttosto alto. A riposo, il potenziale negativo di membrana è di circa -70mV. L'invio di impulsi neurali comporta la depolarizzazione della membrana. Il gradiente elettrico lungo le membrane è mantenuto da pompe ioniche che sono ampiamente diffuse nella membrana neurale. Un cambiamento nel gradiente elettrochimico è prodotto da canali ionici che si aprono/chiudono in risposta a segnali specifici. Ci sono canali ionici ligando-gated e voltaggio-gated. I canali ligando-gated si trovano principalmente nella sinapsi e i canali voltaggio-gated si trovano quasi ovunque attraverso la membrana neurale. Una connessione sinaptica è un modo che i neuroni usano per comunicare tra loro. Usando le sinapsi, il cervello produce una rete complessa attraverso la quale vengono trasmesse le informazioni. È importante notare che le sinapsi (chimiche) trasmettono un impulso neurale in una sola direzione. Nelle regioni sinaptiche, la terminazione dell'assone è larga e crea un bottone terminale, che è vicino alla cellula bersaglio. Nella struttura sinaptica, la terminazione dell'assone è chiamata membrana presinaptica e la membrana della cellula bersaglio è chiamata membrana postsinaptica. Tra queste due strutture c'è uno spazio di 20 nanometri - la fessura sinaptica. Le membrane presinaptica e postsinaptica sono costituite da recettori specifici che prendono parte alla trasmissione degli impulsi. L'estremità terminale dell'assone contiene i mitocondri, microtubuli, neurofilamenti e vescicole di membrana di 40-65 nm di diametro. Queste vescicole sono chiamate vescicole sinaptiche, sono prodotte nel corpo cellulare, il complesso di Golgi per essere esatti e contengono neurotrasmettitori. Le vescicole sinaptiche sono trasportate all'estremità dell'assone dai microtubuli.

Le proteine di adesione sono presenti sia sulla membrana presinaptica che su quella delle vescicole. La sinaptobrevina è una di queste proteine di membrana vescicolare intrinseca, aiuta le vescicole a riunirsi sotto la membrana presinaptica e interagisce con la Syntaxin - una proteina di membrana presinaptica. A riposo, un'interazione tra le proteine di adesione è inibita da una proteina Ca-dipendente - Synaptotagmin. Quando l'onda di depolarizzazione si avvicina all'estremità terminale di un assone, i canali di Ca si aprono in quest'area e causano un aumento della concentrazione di Ca nel citoplasma. Gli ioni Ca interagiscono con la sinaptotagmina e la tagliano fuori dalle proteine di adesione. Di conseguenza, la membrana vescicolare si fonde con la membrana presinaptica e ciò dà luogo all'esocitosi.

Attraverso l'esocitosi, il contenuto vescicolare viene rilasciato nella fessura sinaptica. Questi neurotrasmettitori colpiscono poi i recettori situati sulla membrana postsinaptica e causano la depolarizzazione della membrana. Questo tipo di sinapsi è chiamato sinapsi eccitatoria. In alcuni casi, un'interazione tra i recettori e i neurotrasmettitori termina con un'iperpolarizzazione della membrana, che alla fine inibisce la cellula. Così, si parla di sinapsi inibitorie.

Dopo la trasmissione, i neurotrasmettitori vengono solitamente ripuliti da enzimi specifici. Questo processo è importante per evitare una prolungata e inutile eccitazione della membrana postsinaptica.

Ok, queste erano le sinapsi chimiche ma abbiamo anche sinapsi elettriche. Anche se la maggior parte delle sinapsi sono sinapsi chimiche e trasmettono impulsi usando neurotrasmettitori, nel sistema nervoso sono presenti anche sinapsi elettriche. Sono più veloci ma si presentano in bassa quantità. In questo tipo di sinapsi, le membrane neuronali si toccano e condividono proteine in modo che il potenziale d'azione passi direttamente.