En este artículo
- ¿Qué es una sinapsis?
- ¿Dónde se produce la sinapsis?
- Partes de una sinapsis química
- Cómo funciona una sinapsis paso a paso
- Sinapsis química
- Sinapsis eléctrica
- Diferencias entre sinapsis química y eléctrica
- ¿Qué son los neurotransmisores?
- Sinapsis excitadoras e inhibidoras
- Integración sináptica
- ¿Qué es la plasticidad sináptica?
- Sinapsis, aprendizaje y memoria
- Sinaptogénesis: cómo se forman nuevas sinapsis
- Poda sináptica
- ¿Cuántas sinapsis existen en el cerebro?
- La sinapsis y las emociones
- La sinapsis y los psicofármacos
- Sinapsis y enfermedades neurológicas
- ¿Las sinapsis se regeneran?
- ¿Qué ocurre cuando una sinapsis deja de funcionar?
- Sinapsis y desarrollo infantil
- ¿Podemos aumentar nuestras sinapsis?
- Mitos frecuentes sobre las sinapsis
- Preguntas frecuentes
- Conclusión
- Referencias
La sinapsis es el proceso mediante el cual una neurona transmite información a otra célula. Gracias a este mecanismo, miles de millones de neuronas pueden formar redes capaces de procesar información, generar movimientos, almacenar recuerdos, regular emociones y coordinar prácticamente todas las funciones del sistema nervioso.
Las neuronas no funcionan como elementos completamente independientes. Su capacidad depende en gran medida de las conexiones que establecen entre sí y con otras células, como las musculares o glandulares.
En muchas sinapsis la comunicación se realiza mediante neurotransmisores, sustancias químicas liberadas por una neurona que se unen a receptores de otra. En otras, la transmisión puede producirse directamente mediante corrientes eléctricas entre células conectadas.
Comprender cómo funciona una sinapsis es fundamental para entender fenómenos tan diferentes como el aprendizaje, la memoria, la percepción, el comportamiento y la acción de numerosos fármacos sobre el cerebro.
¿Qué es una sinapsis?
Una sinapsis es una zona funcional de comunicación entre una neurona y otra célula.
La célula que transmite la información se denomina habitualmente presináptica, mientras que la que recibe la señal se denomina postsináptica.
La célula receptora puede ser:
- Otra neurona.
- Una célula muscular.
- Una célula glandular.
Cuando hablamos del cerebro y del sistema nervioso central, normalmente nos referimos principalmente a las conexiones entre neuronas.
La información puede transmitirse mediante señales químicas o eléctricas dependiendo del tipo de sinapsis.
¿Dónde se produce la sinapsis?
Las neuronas presentan diferentes estructuras especializadas.
Entre las principales se encuentran:
- Dendritas, que reciben gran parte de la información procedente de otras neuronas.
- Soma o cuerpo celular, donde se encuentra el núcleo y se integran numerosas señales.
- Axón, que conduce impulsos eléctricos desde el cuerpo celular hacia otras células.
- Terminales axónicas, situadas al final del axón y especializadas en transmitir información.
Muchas sinapsis se producen entre el terminal del axón de una neurona y una dendrita de otra.
Sin embargo, también pueden existir conexiones entre:
- Axón y soma.
- Axón y axón.
- Dendrita y dendrita.
La localización concreta puede influir en cómo una señal modifica la actividad de la neurona receptora.
Partes de una sinapsis química
Una sinapsis química suele incluir tres elementos fundamentales.
Terminal presináptico
Es la región de la neurona que envía la información.
Contiene pequeñas estructuras llamadas vesículas sinápticas, donde se almacenan neurotransmisores.
Hendidura sináptica
Es el pequeño espacio existente entre la célula presináptica y la postsináptica.
Las neuronas no necesitan estar físicamente fusionadas para transmitir información mediante una sinapsis química.
Membrana postsináptica
Contiene receptores capaces de reconocer determinados neurotransmisores.
Cuando un neurotransmisor se une a su receptor puede modificar la actividad eléctrica o bioquímica de la célula receptora.
Cómo funciona una sinapsis paso a paso
Aunque el proceso real incluye numerosos mecanismos moleculares, puede resumirse de la siguiente forma.
1. El potencial de acción llega al terminal del axón
La neurona genera una señal eléctrica conocida como potencial de acción.
Esta señal viaja a lo largo del axón hasta alcanzar el terminal presináptico.
2. Entra calcio en la terminal presináptica
La llegada del potencial de acción modifica el voltaje de la membrana y provoca la apertura de determinados canales de calcio.
El calcio entra en la célula.
3. Las vesículas liberan neurotransmisores
El aumento de calcio favorece que las vesículas sinápticas se fusionen con la membrana de la neurona.
Los neurotransmisores almacenados en su interior son liberados a la hendidura sináptica mediante un proceso denominado exocitosis.
4. El neurotransmisor atraviesa la hendidura
Las moléculas difundidas alcanzan la membrana de la célula postsináptica.
5. El neurotransmisor se une a receptores
Cada neurotransmisor puede interactuar con determinados tipos de receptores.
La unión produce cambios en la célula receptora.
6. Se modifica la actividad de la neurona postsináptica
Dependiendo del neurotransmisor, el receptor y el contexto, la señal puede facilitar o dificultar que la neurona receptora produzca un nuevo potencial de acción.
7. La señal termina
Los neurotransmisores no permanecen indefinidamente en la hendidura.
Pueden eliminarse mediante diferentes mecanismos, como:
- Recaptación por la neurona presináptica.
- Degradación enzimática.
- Difusión fuera de la zona sináptica.
- Captación por células gliales.
Esto permite regular la duración y la intensidad de la señal.
Sinapsis química
La sinapsis química es la forma de comunicación sináptica más conocida y muy frecuente en el sistema nervioso humano.
Utiliza neurotransmisores como mensajeros.
Entre sus características se encuentran:
- Existe una hendidura entre las células.
- La comunicación depende de neurotransmisores.
- Presenta un pequeño retraso respecto a la transmisión puramente eléctrica.
- Puede modificarse mediante numerosos mecanismos.
- Permite una enorme variedad de respuestas postsinápticas.
Esta flexibilidad es especialmente importante para fenómenos como el aprendizaje y la plasticidad cerebral.
Sinapsis eléctrica
En las sinapsis eléctricas, las células están conectadas mediante estructuras denominadas uniones comunicantes o gap junctions.
Estas conexiones permiten que determinados iones y pequeñas moléculas pasen directamente de una célula a otra.
La transmisión puede ser extremadamente rápida.
Entre sus características se encuentran:
- Menor retraso en la comunicación.
- Transmisión directa de corriente eléctrica.
- Posibilidad de sincronizar la actividad de grupos celulares.
- En determinados casos, comunicación bidireccional.
Aunque históricamente se prestó más atención a las sinapsis químicas, las eléctricas también desempeñan funciones relevantes en el sistema nervioso.
Diferencias entre sinapsis química y eléctrica
Las principales diferencias pueden resumirse así.
Sinapsis química
- Utiliza neurotransmisores.
- Existe una hendidura sináptica.
- La transmisión es ligeramente más lenta.
- Permite una gran capacidad de regulación y modulación.
- Habitualmente la señal sigue una dirección predominante desde la neurona presináptica hacia la postsináptica.
Sinapsis eléctrica
- Existe comunicación directa entre células mediante uniones comunicantes.
- La transmisión es muy rápida.
- Facilita la sincronización neuronal.
- Puede transmitir señales en ambas direcciones en determinados casos.
Ambos tipos permiten que el sistema nervioso coordine la actividad entre diferentes células.
¿Qué son los neurotransmisores?
Los neurotransmisores son sustancias químicas utilizadas por las neuronas para transmitir señales.
Algunos de los más conocidos son:
- Glutamato.
- GABA.
- Dopamina.
- Serotonina.
- Acetilcolina.
- Noradrenalina.
Cada uno puede actuar sobre diferentes receptores y participar en numerosas funciones.
Por eso resulta incorrecto simplificar excesivamente afirmando, por ejemplo, que un neurotransmisor determinado es exclusivamente «la sustancia de la felicidad» o «el neurotransmisor de la motivación».
Su efecto depende de factores como:
- Tipo de receptor.
- Región cerebral.
- Circuito neuronal.
- Concentración.
- Actividad de otras neuronas.
Un mismo neurotransmisor puede producir efectos diferentes dependiendo de dónde y cómo actúe.
Sinapsis excitadoras e inhibidoras
Las señales sinápticas pueden influir de forma diferente sobre la actividad de una neurona.
Sinapsis excitadora
Una señal excitadora aumenta la probabilidad de que la neurona postsináptica alcance el nivel necesario para generar un potencial de acción.
El glutamato es el principal neurotransmisor excitador del sistema nervioso central de los vertebrados.
Sinapsis inhibidora
Una señal inhibidora disminuye la probabilidad de que se produzca un potencial de acción.
El GABA constituye el principal neurotransmisor inhibidor del cerebro adulto.
Sin embargo, una neurona no suele responder a una única señal aislada.
Recibe simultáneamente miles de señales excitadoras e inhibidoras y debe integrarlas continuamente.
Integración sináptica
Cada neurona puede recibir información procedente de muchas otras células.
Estas señales se combinan mediante un proceso denominado integración sináptica.
La neurona recibe simultáneamente información excitadora e inhibidora.
Si el efecto conjunto produce una despolarización suficiente en determinadas regiones de la membrana, puede generarse un nuevo potencial de acción.
Esto permite que una neurona funcione como una unidad de procesamiento que combina grandes cantidades de información antes de transmitir una respuesta.
El cerebro, por tanto, no funciona simplemente mediante una cadena lineal de neuronas que se activan una detrás de otra. Funciona mediante redes extremadamente complejas de conexiones.
¿Qué es la plasticidad sináptica?
La plasticidad sináptica es la capacidad de las conexiones entre neuronas para modificar su eficacia.
Una sinapsis puede fortalecerse o debilitarse dependiendo de la actividad previa y de diferentes procesos celulares.
Esta propiedad es fundamental para comprender cómo el sistema nervioso puede adaptarse a la experiencia.
Dos conceptos especialmente estudiados son:
Potenciación a largo plazo
La potenciación a largo plazo o LTP consiste en un aumento duradero de la eficacia de determinadas conexiones sinápticas después de ciertos patrones de actividad.
Depresión a largo plazo
La depresión a largo plazo o LTD representa una reducción persistente de la eficacia de determinadas conexiones.
Ambos procesos contribuyen a modificar circuitos neuronales.
Sinapsis, aprendizaje y memoria
El aprendizaje implica cambios en el sistema nervioso.
Una parte fundamental de esos cambios ocurre precisamente en las conexiones entre neuronas.
Cuando aprendemos una habilidad, almacenamos información o adquirimos una nueva asociación, determinados circuitos pueden modificar:
- La eficacia de sus sinapsis.
- El número de receptores.
- La liberación de neurotransmisores.
- La estructura de determinadas conexiones.
La famosa formulación asociada al psicólogo Donald Hebb suele resumirse mediante la idea de que las neuronas que se activan conjuntamente pueden fortalecer sus conexiones.
La realidad neurobiológica es mucho más compleja, pero el principio ayuda a comprender por qué la experiencia puede modificar físicamente la comunicación entre neuronas.
Los mecanismos biológicos del aprendizaje complementan las teorías psicológicas que estudian cómo adquirimos nuevas conductas. Por ejemplo, la ley del efecto de Thorndike explica cómo las consecuencias de una conducta pueden modificar la probabilidad de que vuelva a aparecer.
Sinaptogénesis: cómo se forman nuevas sinapsis
La formación de nuevas conexiones sinápticas recibe el nombre de sinaptogénesis.
Este proceso tiene una enorme importancia durante el desarrollo del sistema nervioso.
Durante los primeros años de vida se forman gran cantidad de conexiones entre neuronas.
Posteriormente, algunas conexiones se fortalecen y otras disminuyen o desaparecen dependiendo de diferentes factores biológicos y de la experiencia.
La construcción y reorganización de circuitos continúa también durante la vida adulta, aunque las características de la plasticidad cambian con la edad.
Poda sináptica
El cerebro no mantiene necesariamente todas las conexiones que se forman durante el desarrollo.
La poda sináptica es un proceso mediante el cual determinadas conexiones se eliminan o reducen.
Este fenómeno contribuye a reorganizar los circuitos neuronales y hacerlos más eficientes.
La idea popular de que «cuantas más conexiones tenga el cerebro, mejor» es demasiado simple.
Un sistema nervioso funcional necesita tanto formar como modificar y eliminar conexiones.
El desarrollo cerebral depende de una organización adecuada de las redes, no simplemente de acumular el mayor número posible de sinapsis.
¿Cuántas sinapsis existen en el cerebro?
El cerebro humano contiene alrededor de 86.000 millones de neuronas, aunque el número puede variar entre individuos y regiones.
Cada neurona puede establecer desde cientos hasta miles de conexiones.
Por ello, el número total de sinapsis del cerebro se estima en el orden de cientos de billones.
No es una cifra fija y exacta.
El número de conexiones cambia durante el desarrollo, el envejecimiento y como consecuencia de procesos de plasticidad.
La sinapsis y las emociones
Las emociones no se localizan en una única sinapsis ni dependen de un solo neurotransmisor.
Son el resultado de la actividad coordinada de numerosas redes cerebrales.
La comunicación sináptica participa en procesos relacionados con:
- Percepción de estímulos.
- Memoria.
- Atención.
- Motivación.
- Valoración de amenazas.
- Recompensa.
- Regulación de respuestas corporales.
Por eso los diferentes tipos de sentimientos que experimentamos no pueden reducirse simplemente a la presencia o ausencia de una única sustancia química.
La sinapsis y los psicofármacos
Muchos medicamentos utilizados en Psiquiatría y Neurología actúan directa o indirectamente sobre la comunicación sináptica.
Pueden modificar procesos como:
- Liberación de neurotransmisores.
- Recaptación.
- Degradación.
- Activación de receptores.
- Bloqueo de receptores.
Por ejemplo, los inhibidores selectivos de la recaptación de serotonina modifican la disponibilidad de serotonina en determinadas sinapsis.
Sin embargo, el efecto terapéutico de un psicofármaco no puede explicarse únicamente diciendo que «aumenta un neurotransmisor».
La administración repetida puede generar cambios progresivos en receptores, expresión genética y funcionamiento de circuitos neuronales.
Sinapsis y enfermedades neurológicas
Las alteraciones de la comunicación neuronal participan en numerosas enfermedades del sistema nervioso.
Dependiendo del trastorno pueden existir problemas relacionados con:
- Neurotransmisores.
- Receptores.
- Degeneración neuronal.
- Plasticidad sináptica.
- Conectividad entre regiones cerebrales.
Estas alteraciones pueden encontrarse en trastornos neurodegenerativos, epilepsia y diferentes enfermedades neurológicas.
En otros problemas, el daño estructural puede afectar de manera secundaria a las redes neuronales. Por ejemplo, una hidrocefalia significativa puede producir alteraciones neurológicas y cognitivas al afectar al funcionamiento normal del cerebro.
¿Las sinapsis se regeneran?
Las conexiones sinápticas no son estructuras completamente permanentes.
El sistema nervioso puede:
- Fortalecer conexiones existentes.
- Debilitar conexiones.
- Formar nuevas sinapsis.
- Eliminar otras.
Esta capacidad forma parte de la plasticidad cerebral.
Sin embargo, afirmar simplemente que «el cerebro regenera todas sus conexiones» sería incorrecto.
La capacidad de recuperación depende de:
- Tipo de lesión.
- Región afectada.
- Edad.
- Extensión del daño.
- Estado de salud.
- Rehabilitación.
La plasticidad puede permitir reorganizaciones importantes, pero no garantiza una recuperación completa después de cualquier lesión neurológica.
¿Qué ocurre cuando una sinapsis deja de funcionar?
Una única sinapsis alterada normalmente no produce por sí sola un síntoma reconocible porque el cerebro funciona mediante enormes redes redundantes e interconectadas.
Los problemas clínicos aparecen cuando existe una alteración significativa de circuitos o poblaciones neuronales.
Puede modificarse:
- La transmisión de señales.
- La excitabilidad neuronal.
- La capacidad de aprendizaje.
- El funcionamiento motor.
- Procesos cognitivos.
El efecto concreto depende completamente de qué circuito se encuentre afectado.
Sinapsis y desarrollo infantil
Durante la infancia se producen importantes cambios en la organización cerebral.
La genética proporciona gran parte de la estructura inicial, pero la experiencia también influye sobre el desarrollo de circuitos.
Aprender a hablar, moverse, relacionarse o resolver problemas implica modificaciones progresivas del sistema nervioso.
Esto no significa que todos los problemas del desarrollo puedan explicarse mediante una supuesta falta o exceso de sinapsis.
Trastornos del neurodesarrollo como autismo o TDAH presentan mecanismos complejos y no pueden reducirse a una única alteración sináptica. El diagnóstico diferencial entre autismo y TDAH en la infancia requiere estudiar el patrón completo de desarrollo y comportamiento del niño.
¿Podemos aumentar nuestras sinapsis?
Esta pregunta suele aparecer asociada con mensajes simplificados sobre neuroplasticidad.
Aprender y practicar habilidades produce cambios en los circuitos cerebrales, que pueden incluir modificaciones de conexiones sinápticas.
Actividades beneficiosas para el funcionamiento cerebral incluyen:
- Actividad física regular.
- Aprendizaje continuado.
- Sueño suficiente.
- Interacción social.
- Alimentación adecuada.
- Control de factores de riesgo cardiovascular.
Pero no existe una estrategia sencilla que permita contar o aumentar voluntariamente las sinapsis de todo el cerebro.
El objetivo tampoco debería ser maximizar indiscriminadamente su número, sino mantener un sistema nervioso funcional y adaptable.
Mitos frecuentes sobre las sinapsis
«Cada recuerdo está almacenado en una única sinapsis»
Los recuerdos dependen de redes neuronales distribuidas y de cambios en múltiples conexiones.
«La dopamina siempre excita las neuronas»
El efecto depende del receptor y del circuito sobre el que actúa.
«Cuantas más sinapsis tengamos, más inteligentes somos»
La eficiencia cerebral depende de la organización y funcionamiento de las redes, no únicamente del número total de conexiones.
«Las neuronas nunca cambian después de la infancia»
El cerebro adulto conserva una importante capacidad de plasticidad.
«Los neurotransmisores saltan directamente de una neurona a otra»
En las sinapsis químicas se liberan en la hendidura sináptica y posteriormente interactúan con receptores de la célula postsináptica.
«Todas las sinapsis funcionan igual»
Existen diferentes tipos de sinapsis, neurotransmisores, receptores y mecanismos de modulación.
Preguntas frecuentes
¿Qué es una sinapsis?
Una sinapsis es una zona funcional de comunicación entre una neurona y otra célula. Puede transmitir información mediante neurotransmisores, en las sinapsis químicas, o mediante corrientes eléctricas directas, en las sinapsis eléctricas.
¿Cómo funciona una sinapsis entre neuronas?
En una sinapsis química, el potencial de acción llega al terminal del axón, provoca la entrada de calcio y favorece la liberación de neurotransmisores. Estas sustancias atraviesan la hendidura sináptica y se unen a receptores de la célula postsináptica.
¿Qué tipos de sinapsis existen?
Los dos grandes tipos son las sinapsis químicas y las eléctricas. Las químicas utilizan neurotransmisores, mientras que las eléctricas permiten el paso directo de corriente entre células mediante uniones comunicantes.
¿Qué relación existe entre la sinapsis y los neurotransmisores?
Los neurotransmisores son los mensajeros químicos que permiten transmitir información en las sinapsis químicas. Entre ellos se encuentran glutamato, GABA, dopamina, serotonina, acetilcolina y noradrenalina.
¿Qué es la plasticidad sináptica?
Es la capacidad de las conexiones entre neuronas para modificar su eficacia. Determinadas sinapsis pueden fortalecerse o debilitarse en función de la actividad, un fenómeno fundamental para el aprendizaje y la memoria.
¿Las sinapsis pueden cambiar durante toda la vida?
Sí. El sistema nervioso mantiene capacidad de plasticidad durante la vida adulta. Las conexiones pueden fortalecerse, debilitarse, formarse o eliminarse, aunque la capacidad de cambio varía según la edad, la región cerebral y otros factores.
Conclusión
La sinapsis es uno de los mecanismos fundamentales que permiten funcionar al sistema nervioso. Gracias a ella, las neuronas pueden transmitir e integrar información y organizarse en redes extremadamente complejas.
En las sinapsis químicas, un potencial de acción provoca la liberación de neurotransmisores que atraviesan la hendidura sináptica y actúan sobre receptores de otra célula. Las sinapsis eléctricas, en cambio, permiten una comunicación más directa mediante conexiones entre células.
Estas conexiones pueden ser excitadoras o inhibidoras y su eficacia no es completamente fija. La plasticidad sináptica permite fortalecer, debilitar, crear y reorganizar conexiones como consecuencia de la actividad y la experiencia.
Esa capacidad de modificación es fundamental para el aprendizaje y la memoria y ayuda a comprender por qué el cerebro no es una estructura estática.
La sinapsis también constituye una pieza esencial para comprender la acción de numerosos neurotransmisores y medicamentos, así como diferentes enfermedades neurológicas y psiquiátricas.
En definitiva, buena parte de lo que pensamos, recordamos, sentimos y hacemos depende de la actividad coordinada de enormes redes de neuronas comunicándose continuamente mediante sus conexiones sinápticas.
Referencias
- National Institute of Neurological Disorders and Stroke. Brain Basics: The Life and Death of a Neuron. https://www.ninds.nih.gov/health-information/public-education/brain-basics/brain-basics-life-and-death-neuron
- Purves, D. et al. Neuroscience. Synaptic Transmission. NCBI Bookshelf. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK10855/
- Kandel, E. R. et al. Principles of Neural Science. https://www.mheducation.com/highered/product/principles-neural-science-kandel.html
- Bliss, T. V. P. & Collingridge, G. L. A synaptic model of memory: long-term potentiation in the hippocampus. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/8421494/
Autor
Jonathan García-Allen
Graduado en Psicología por la Universitat de Barcelona, cofundador de Psicología y Mente y autor de dos libros de divulgación psicológica.
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