Trasmissione sinaptica e neurotrasmettitori

Sommazione spaziale

In B è riportata invece la sommazione spaziale. Sono coinvolti il primoneurone eccitatorio, il secondo neurone eccitatorio e se i potenziali d'azione o il potenziale d'azione che sta arrivando lungo n1 arriva in maniera sfasata rispetto al potenziale d'azione che sta in n2, questi separatamente portano all'insorgenza di due potenziali postsinaptici eccitatori che non sono in grado di sommarsi perché il secondo arriva quando il primo si è già estinto.

Se invece il potenziale d'azione che arriva tramite n1 è spazialmente vicino a quello che arriva tramite n2, i due potenziali postsinaptici eccitatori si possono sommare perché spazialmente vicini e possono raggiungere la soglia con conseguente generazione del potenziale d'azione. In questo caso la sommazione è detta spaziale. Quindi, la sommazione spaziale si verifica quando due neuroni presinaptici diversi scaricano potenziali d'azione in una zona vicina.

All'elemento postsinaptico sull'elemento postsinaptico. In C'è riportato il caso in cui il primo e il secondo neurone sono eccitatori perché esocitano neurotrasmettitori di tipo eccitatorio mentre il terzo neurone è inibitorio perché esocita un neurotrasmettitore che sicuramente non apre il recettore nicotinico ma apre dei recettori canali al cloruro. Quindi, la variazione che le sinapsi sottese all'assone del terzo neurone non sono delle depolarizzazioni ma delle iperpolarizzazioni. Quindi, ci allontaniamo dalla soglia e di conseguenza non è presente l'insorgenza del potenziale d'azione.

I potenziali graduati eccitatori o inibitori sono in grado di sommarsi. I potenziali postsinaptici eccitatori che si sommano spazialmente di n1 ed n2 si sommano al potenziale postsinaptico inibitorio n3 e quindi non si raggiungerà mai il valore soglia e quindi non insorgerà mai il potenziale d'azione.

A seconda della natura dei neurotrasmettitori,

i potenziali postsinaptici sono graduati e poiché sono graduati si possono sommare. Se attraverso la somma di questi raggiungo la soglia avrò nel monticolo assonico l'insorgenza dei potenziali d'azione ma se la somma porta ad un valore che non è soglia ma è sottosoglia i potenziali d'azione non insorgeranno.

Nelle sinapsi i potenziali degli elementi presinaptici sono sempre potenziali d'azione perché nelle sinapsi l'elemento presinaptico è sempre un assone (sinapsi asso-dendritica, asso-assonica, asso-somatica). Quindi, nell'assone viaggia solo e soltanto il potenziale d'azione. Quindi in una sinapsi, l'elemento presinaptico che è sempre un assone vede coinvolti i potenziali d'azione mentre nell'elemento postsinaptico (dendrite, soma o un altro assone) a livello di sinapsi vede coinvolti potenziali graduati che possono essere o eccitatori oppure inibitori. Le sinapsi con il segno + sono eccitatorie,

quindi provocano una depolarizzazione mentre quelle con il segno – sono inibitorie e provocano una iperpolarizzazione. Le sinapsi indicate con 0 sono quelle che non inducono variazioni sensibili del potenziale di membrana. Supponendo che a livello di queste sinapsi attive si creino dei potenziali postsinaptici possiamo dire che il potenziale di membrana a riposo non viene mantenuto costante a -70 millivolt ma oscilla in maniera sinusoidale intorno al valore del potenziale di membrana a riposo. Partendo verso il basso, la prima linea rappresenta il potenziale di membrana a riposo però il potenziale di membrana subisce istante per istante delle oscillazioni o in senso depolarizzante (rosse) o in senso iperpolarizzante (blu) intorno a quel valore. Queste oscillazioni rappresentano la somma vettoriale dei potenziali postsinaptici. Solo quando è presente una somma vettoriale dei potenziali postsinaptici che raggiunge la soglia allora insorgono potenziali d'azione. Questa

La modalità di funzionamento del sistema nervoso centrale è una modalità preservativa. Immaginiamo che tutte le sinapsi generino sempre potenziali d'azione. Il nostro cervello impazzirebbe. Quindi, la modalità preservativa è una sorta di filtro attraverso cui passano e quindi insorgono potenziali d'azione nell'elemento postsinaptico che raggiungono la soglia e quindi sono ritenuti importanti. Tutto ciò che invece è sottosoglia viene filtrato come meno importante.

Nel momento in cui parliamo con una persona percepiamo la sua voce però è presente un rumore di base che non percepiamo. Il rumore di base è sempre presente in quanto il silenzio assoluto è presente probabilmente solo nello spazio. Se noi percepissimo anche il rumore di base impazziremmo. Quindi, la modalità preservativa ha questo significato.

L'aspetto funzionale in fisiologia sottende sempre un aspetto meccanicistico, cioè

alla base di quella funzione sono presenti dei meccanismi tale per cui quella funzione si realizzi. Quindi, ogni volta dobbiamo chiederci, quali sono i meccanismi di questa funzione?

A livello della sinapsi citoneurale tra il neurone e la muscolatura scheletrica si realizzano delle sinapsi veloci perché il neurotrasmettitore si lega ad un recettore canale.

Adesso vediamo un esempio di sinapsi lenta. Le sinapsi lente sono quelle sinapsi chimiche in cui il neurotrasmettitore si lega a dei recettori metabotropici. Cerchiamo di capire come in una sinapsi lenta avviene comunque una variazione del potenziale di membrana.

R sta per recettore metabotropico.

G sta per proteina G.

La proteina G in questo esempio, una volta attivata, va ad attivare l'adenilato ciclasi indicata con C.

Il recettore è collegato alla proteina G e la proteina G va ad attivare l'adenilato ciclasi, enzima di membrana. Nella parte sinistra abbiamo la situazione in cui al recettore non è legato il neurotrasmettitore.

diconseguenza la proteina Gnon è attivata e diconseguenza l'adenilatociclasi è nella forma inattiva.

In questa situazione, un canale di membrana sensibile al potassio è aperto.

Il potassio, in questa situazione, come si muove? Dall'interno all'esterno.

Se le cariche positive dall'interno all'esterno escono, il potenziale di membrana come è? La situazione riportata a situazione è una situazione in cui il recettoremetabotropico non è attivato, un canale al potassio è aperto.

L'uscita del potassio e quindi di cariche positive contribuisce a mantenere o addirittura aiperpolarizzare (in alcuni casi) il potenziale di membrana.

Supponiamo adesso che al recettore si leghi il neurotrasmettitore specifico, cosa succede? Succede che il neurotrasmettitore si lega al recettore, la proteina G si attiva, quest'ultima va ad attivare l'adenilato ciclasi e l'adenilatociclasi ciclizza una molecola di ATP in

AMP ciclico che rappresenta il secondo messaggero. A sua volta l'AMP ciclico va ad attivare la proteina chinasi A che catalizza la reazione di fosforilazione del canale al potassio dal lato citoplasmatico. La fosforilazione del canale al potassio porta alla chiusura del canale.

Se gli ioni potassio non possono più uscire attraverso questi canali che cosa succede al potenziale di membrana? Si depolarizza. Se un canale al potassio viene chiuso, il potassio non esce più. In tanto però, dato che stiamo in una condizione di cellula, il sodio sta entrando attraverso i canali di leakage. Quindi nella cellula succede che il potassio non esce, il sodio entra e quindi si realizza un ingresso, non massivo, di cariche positive della cellula che portano ad una depolarizzazione. La depolarizzazione, in cui il potenziale di membrana si sposta a valori meno negativi, è un potenziale graduato.

Un recettore metabotropico, quando viene attivato, può andare a

provocare variazioni del potenziale di membrana graduate mediante questo meccanismo (lento). Graduato perché agisce andando a chiude dei canali, canali al potassio, che sono ligando dipendenti. Questo perché il canale al potassio si chiude solo quando viene fosforilato, ovvero quando è presente un ligando che ne provoca una variazione conformazionale.

Tutti i canali ligando dipendenti, in genere, danno origine a potenziali graduati e non a potenziali d'azione. I potenziali d'azione sono generati dall'attivazione di canali voltaggio dipendenti.

È stato visto che i recettori metabotropici opportunamente attivati dai corrispondenti neurotrasmettitori provocano la chiusura dei canali al potassio ma non dei canali al sodio. Quindi i neurotrasmettitori agiscono, tramite i recettori metabotropici, sui canali al potassio, chiudendoli, e sui canali per il calcio ligando dipendenti. In questo caso possiamo avere due situazioni:

1. Il neurotrasmettitori chiude i

1. canali al calcio con lo stesso meccanismo con cui chiude i canali al potassio, provocando una depolarizzazione.
2. Oppure il neurotrasmettitore provoca l'apertura dei canali al calcio ed il calcio entra all'interno della cellula dato che è più concentrato all'esterno. L'ingresso di ioni positivi all'interno della cellula provoca una depolarizzazione.

Nella famiglia delle sinapsi fra due cellule neuronali esistono vari tipi di sinapsi, classificati in base agli elementi che partecipano. Quindi, abbiamo:

1. Sinapsi asso-dendritiche
2. Sinapsi asso-somatiche
3. Sinapsi asso-assoniche

Le sinapsi asso-dendritiche e asso-assoniche sono quelle che hanno la funzione di far comunicare l'elemento presinaptico o gli elementi presinaptici con l'elemento postsinaptico.

Le sinapsi asso-assoniche sono quelle sinapsi in cui l'assone di un neurone forma sinapsi chimiche con l'assone di un altro neurone. Queste sinapsi non hanno la funzione

prettamente di comunicazione ma di modulazione del segnale. Pertanto, sono delle sinapsi secondarie. A sinistra dell'immagine è rappresentato il terminale A, quindi è un assone presinaptico che sinapta con l'elemento postsinaptico indicato con N. Quando la sinapsi non viene specificata, vuol dire che si tratta di una sinapsi asso-dendritica oppure asso-somatica. Questa è la sinapsi principale. All'assone A che è presinaptico della sinapsi principale arriva un altro assone di un neurone diverso indicato con B che sinapta. Quindi abbiamo una sinapsi asso-assonica. Questa sinapsi è secondaria alla principale. È secondaria perché la sinapsi asso-assonica viene a formarsi fra un elemento presinaptico e l'assone presinaptico di una sinapsi principale. Adesso vediamo perché la sinapsi asso-assonica ha una funzione non di comunicazione ma di modulazione del segnale.