Fissaidee 2

1. Le sinapsi

Nel cervello dell’uomo sono presenti circa 100 miliardi (10¹¹) di neuroni, ognuno dei quali riceve informazioni da circa un migliaio di altri neuroni e trasferisce informazioni ad un numero paragonabile di altri neuroni. I punti di contatto tra due neuroni si chiamano sinapsi e nel cervello dell’uomo sono circa un milione di miliardi (10¹⁵). La sinapsi è una struttura specializzata di comunicazione in cui il segnale nervoso viene trasferito da un neurone a monte (che si definisce presinaptico), a un neurone a valle (che si definisce postsinaptico).

Nel sistema nervoso sono presenti due tipi di sinapsi che usano due diversi meccanismi di comunicazione: i) le sinapsi elettriche, in cui il segnale elettrico si trasferisce direttamente dall’elemento presinaptico a quello postsinaptico; ii) le sinapsi chimiche in cui il segnale elettrico si trasferisce tra la cellula pre- e quella post-sinaptica utilizzando un mediatore chimico definito neurotrasmettitore.

2. Le sinapsi elettriche

Nelle sinapsi elettriche il segnale elettrico si trasferisce direttamente dalla cellula pre- alla cellula post-sinaptica grazie a canali di comunicazione tra le cellule che si chiamano gap-junctions o giunzioni comunicanti. 

Si tratta proteine transmembrana che formano pori acquosi, chiamati connessoni, presenti sulla membrana plasmatica sia del neurone pre- che di quello post-sinaptico. Nel punto di contatto sinaptico le membrane dei due neuroni si avvicinano molto, senza però entrare in contatto, e i pori pre- e post-sinaptici si allineano perfettamente in modo che ciascuna coppia di connessoni crei un canale acquoso che collega il citoplasma dei due neuroni. Quando il neurone presinaptico è eccitato, attraverso i connessoni gli ioni passano direttamente dal neurone pre- a quello post-sinaptico che risulterà a sua volta stimolato. Le sinapsi elettriche permettono una trasmissione del segnale molto rapida: infatti è necessaria solo una frazione di millisecondo per consentire il trasferimento del segnale elettrico dal neurone pre- a quello post-sinaptico. Grazie a questa rapidità di trasmissione le sinapsi elettriche possono sincronizzare l’attività elettrica di una popolazione di cellule. Ad esempio, i neuroni del tronco dell’encefalo, che generano l’attività elettrica ritmica responsabile della respirazione, utilizzano sinapsi elettriche.

3. Le sinapsi chimiche

Nel sistema nervoso dell’uomo le sinapsi più abbondanti sono le sinapsi chimiche, in cui il segnale passa dal neurone pre- a quello post-sinaptico grazie all’intervento di un messaggero chimico definito neurotrasmettitore che è immagazzinato in vescicole sinaptiche nella terminazione presinaptica.

Nella sinapsi chimica lo spazio extracellulare che separa il neurone pre- da quello post-sinaptico è più ampio rispetto alla sinapsi elettrica e prende il nome di fessura sinaptica.

Quando un neurone è eccitato, lungo il suo assone viaggia un potenziale d’azione, che è responsabile di un’ampia depolarizzazione della terminazione nervosa. Questa depolarizzazione determina l’apertura dei canali del calcio voltaggio-dipendenti presenti nella terminazione presinaptica. Gli ioni calcio, seguendo il proprio gradiente elettrochimico, dallo spazio extracellulare entrano nella terminazione presinaptica. Questo aumento di concentrazione di calcio innesca una cascata di eventi che culmina con l’esocitosi, cioè la fusione della membrana delle vescicole sinaptiche con la membrana plasmatica del neurone presinaptico. Mediante l’esocitosi il neurotrasmettitore viene rilasciato nella fessura sinaptica.

MyJoVE Corporation.(2022).Capitolo 18: Sistema nervoso. 18.11: La sinapsi [Online].JoVE Education. 
Disponibile su: https://app.jove.com/it/science-education/v/10997/concepts/the-synapse 

Il neurotrasmettitore rilasciato si lega a specifici recettori, proteine transmembrana del neurone postsinaptico. Il legame del neurotrasmettitore con il recettore causa, direttamente o indirettamente, l’apertura o la chiusura di canali ionici presenti sulla membrana plasmatica del neurone postsinaptico, modificando così la permeabilità della membrana e quindi determinando una variazione del potenziale di membrana del neurone postsinaptico che prende appunto il nome di potenziale postsinaptico.

MyJoVE Corporation. (2022). Capitolo 18: Sistema nervoso. 18.11: La
sinapsi [Online]. JoVE Education, Core Biology. 
Disponibile su: https://app.jove.com/it/science-education/v/10997/concepts/the-synapse 

4. Integrazione dei segnali

Ciascun neurone postsinaptico può ricevere segnali da numerosi altri neuroni, grazie a sinapsi chimiche localizzate nei dendriti e nel corpo cellulare. 

Il neurone postsinaptico integra tutti i segnali in ingresso e, sulla base del risultato dell’integrazione, avviene o meno la trasmissione del segnale alla cellula successiva.

MyJoVE Corporation. (2022). Capitolo 18: Sistema nervoso. 18.11: La sinapsi [Online]. 
JoVE Education, Core Biology. Disponibile su: https://app.jove.com/it/science-education/v/10997/concepts/the-synaps

 Se nel neurone postsinaptico l’integrazione dei segnali determina una variazione di potenziale di sufficiente intensità, a livello del cono di emergenza si genera un potenziale d’azione che viaggia lungo l’assone e determina il rilascio di neurotrasmettitore dalle terminazioni nervose.