“La sinapsi è essenziale per la vita”, dice Mendell Rimer, PhD, professore associato nel Dipartimento di Neuroscienze e Terapeutica Sperimentale al Texas A&M College of Medicine. Egli studia una sinapsi specifica chiamata giunzione neuromuscolare, che – come dice il nome – collega un motoneurone con una fibra muscolare scheletrica. Qui, spiega come funzionano le sinapsi e cosa facciamo e non sappiamo di queste connessioni cruciali.
Le sinapsi fanno parte del circuito che collega gli organi sensoriali, come quelli che rilevano il dolore o il tatto, nel sistema nervoso periferico al cervello. Le sinapsi collegano i neuroni del cervello ai neuroni del resto del corpo e da questi ai muscoli. È così che l’intenzione di muovere il nostro braccio, per esempio, si traduce nei muscoli del braccio che si muovono effettivamente. Le sinapsi sono anche importanti all’interno del cervello, e giocano un ruolo vitale nel processo di formazione della memoria, per esempio.
“La trasmissione delle informazioni all’interno del sistema nervoso opera in circuiti, che possono assorbire informazioni, come il fatto che una palla sta venendo verso di noi, o creare un output, come portare il braccio in alto per prendere la palla”, ha detto Rimer. “Ognuno di questi circuiti ha un certo numero di sinapsi che collegano i neuroni che portano le informazioni sensoriali al cervello sulla palla che si avvicina e i neuroni che eseguono i comandi motori dal cervello per muovere il braccio.”
Al tempo stesso, tutte queste trasmissioni devono avvenire molto rapidamente, in millisecondi, in modo che sembri che tutto avvenga simultaneamente – e noi non veniamo colpiti in faccia dalla palla.
Ci sono due diversi tipi di sinapsi, quella elettrica e quella chimica, e funzionano in modo molto diverso. Il tipo più semplice è la sinapsi elettrica, in cui non ci sono essenzialmente lacune tra le cellule. Invece, gli ioni viaggiano attraverso quelle che si chiamano gap junctions e trasferiscono una carica elettrica al neurone successivo.
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“Sappiamo molto poco su come queste sinapsi sono regolate”, ha detto Rimer. “
Queste gap junctions potrebbero essere meglio comprese in altre aree del corpo, poiché non sono uniche per i neuroni. Ci sono altre cellule, come nel cuore, che hanno anche gap junctions che trasmettono segnali elettrici.
D’altra parte, nelle sinapsi chimiche, il segnale elettrico all’interno dei neuroni, chiamato potenziale d’azione, viene tradotto in un segnale chimico che può viaggiare attraverso la sinapsi al prossimo neurone nel circuito. “Le sinapsi qui possono essere pensate come un relè tra le cellule, in cui si deve trasformare un segnale”, ha detto Rimer. Questo viene fatto attraverso il rilascio di sostanze chimiche chiamate neurotrasmettitori, che vengono rilasciati in pacchetti chiamati vescicole all’arrivo di un potenziale d’azione alla sinapsi. Quando il neurotrasmettitore raggiunge il neurone successivo nella catena, il segnale chimico viene ritrasformato in un potenziale d’azione che viaggia lungo quel neurone fino alla sinapsi successiva, e così via.
“Nel cervello, il sistema funziona in modo da migliorare – questo è ciò che è l’apprendimento e la memoria”, ha detto Rimer. “Pensiamo che i neuroni del circuito possano rilasciare più neurotrasmettitore o mettere fuori più recettori in modo che la trasmissione sinaptica diventi potenziata e più efficiente man mano che impariamo qualcosa di nuovo e formiamo nuovi ricordi”
La memoria può anche coinvolgere la creazione di nuove sinapsi. “Pensiamo che nel cervello, il numero e il tipo di sinapsi siano molto dinamici”, ha detto Rimer. “Ci sono molti modi in cui rendono il comportamento migliore, o anche peggiore in alcuni casi”. In altre parole, la perdita di sinapsi nel cervello a causa di una malattia degenerativa come l’Alzheimer o il Parkinson, causerà una corrispondente perdita di funzione relativa a qualsiasi cosa facessero quelle sinapsi. Infatti, recenti ricerche indicano che sono le sinapsi, piuttosto che i neuroni stessi, che possono essere i primi a mostrare gli effetti di queste condizioni.
Le sinapsi nel resto del corpo non sembrano essere così vulnerabili. “Nella giunzione neuromuscolare, poche molecole di neurotrasmettitore sono sufficienti per innescare una reazione nella cellula muscolare”, ha detto Rimer. “Il sistema lì è impostato per non fallire mai”. Questo non vuol dire che non hanno mai problemi – infatti, la ricerca di Rimer si concentra sulle malattie genetiche e immunologiche che colpiscono i recettori in queste giunzioni neuromuscolari, causando problemi dal relativamente minore, come le palpebre cadenti, al molto più grave, come i problemi con il diaframma e altri muscoli coinvolti nella respirazione.
“Il fatto che i problemi con le sinapsi possono causare qualcuno a smettere di respirare va a dimostrare come le sinapsi sono di vitale importanza per la nostra sopravvivenza,” Rimer detto. “La gente spesso si concentra sui neuroni o sulle cellule muscolari, ma le connessioni tra loro sono altrettanto essenziali.”
Questa storia di Christina Sumners è apparsa originariamente su Vital Record.