„Sinapsa este esențială pentru viață”, a declarat Mendell Rimer, PhD, profesor asociat în cadrul Departamentului de Neuroștiință și Terapie Experimentală de la Texas A&M College of Medicine. El studiază o sinapsă specifică numită joncțiunea neuromusculară, care – așa cum sugerează și numele – conectează un neuron motor cu o fibră musculară scheletică. Aici, el explică cum funcționează sinapsele și ce știm – și ce nu știm – despre aceste conexiuni cruciale.
Sinapsele fac parte din circuitul care conectează organele senzoriale, cum ar fi cele care detectează durerea sau atingerea, din sistemul nervos periferic la creier. Sinapsele conectează neuronii din creier la neuronii din restul corpului și de la acești neuroni la mușchi. Acesta este modul în care intenția de a ne mișca brațul, de exemplu, se traduce în mișcarea efectivă a mușchilor brațului. Sinapsele sunt, de asemenea, importante în interiorul creierului și joacă un rol vital în procesul de formare a memoriei, de exemplu.
„Transmiterea informațiilor în cadrul sistemului nervos operează în circuite, care pot prelua informații, cum ar fi faptul că o minge vine spre noi, sau pot crea o ieșire, cum ar fi aducerea brațului în sus pentru a prinde mingea”, a spus Rimer. „Fiecare dintre aceste circuite are un număr de sinapse care conectează neuronii care transportă informația senzorială către creier despre mingea care se apropie și neuronii care execută comenzile motorii de la creier pentru a mișca brațul.”
În același timp, toate aceste transmisii trebuie să se întâmple foarte repede, în milisecunde, astfel încât totul pare să se întâmple simultan – și nu suntem loviți în față de minge.
Există două tipuri diferite de sinapse, cea electrică și cea chimică, și ele funcționează foarte diferit. Tipul cel mai simplu este sinapsa electrică, în care, în esență, nu există spații între celule. În schimb, ionii călătoresc prin ceea ce se numesc joncțiuni gap și transferă o sarcină electrică către neuronul următor.
Cum pot stimula dezvoltarea creierului copilului meu?
„Știm foarte puțin despre modul în care aceste sinapse sunt reglementate”, a spus Rimer. „Sinapsele electrice au fost puțin studiate.”
Aceste joncțiuni lacunare pot fi de fapt mai bine înțelese în alte zone ale corpului, deoarece nu sunt unice pentru neuroni. Există și alte celule, cum ar fi în inimă, care au, de asemenea, joncțiuni gap care transmit semnale electrice.
Pe de altă parte, la sinapsele chimice, semnalul electric din interiorul neuronilor, numit potențial de acțiune, este tradus într-un semnal chimic care poate traversa sinapsa până la următorul neuron din circuit. „Sinapsele aici pot fi gândite ca un post de releu între celule, în care trebuie să transformi un semnal”, a spus Rimer. Acest lucru se face prin eliberarea de substanțe chimice numite neurotransmițători, care sunt eliberate în pachete numite vezicule la sosirea unui potențial de acțiune la sinapsă. Când neurotransmițătorul ajunge la următorul neuron din lanț, semnalul chimic este transformat din nou într-un potențial de acțiune care călătorește de-a lungul acelui neuron până la următoarea sinapsă, și așa mai departe.
„În creier, sistemul funcționează astfel încât să se îmbunătățească de fapt – asta înseamnă învățare și memorie”, a spus Rimer. „Credem că neuronii din circuit pot elibera mai mulți neurotransmițători sau pot pune mai mulți receptori, astfel încât transmisia sinaptică să devină potențată și mai eficientă pe măsură ce învățăm ceva nou și ne formăm noi amintiri.”
Memoria poate implica, de asemenea, crearea de noi sinapse. „Credem că, în creier, numărul și tipul de sinapse sunt foarte dinamice”, a spus Rimer. „Există multe moduri în care acestea îmbunătățesc comportamentul, sau chiar îl înrăutățesc în unele cazuri.” Cu alte cuvinte, pierderea sinapselor din creier din cauza unei boli degenerative, cum ar fi Alzheimer sau Parkinson, va provoca o pierdere corespunzătoare a funcției legate de ceea ce făceau acele sinapse. De fapt, cercetările recente indică faptul că sinapsele, mai degrabă decât neuronii înșiși, sunt cele care ar putea fi primele care să arate efectele acestor afecțiuni.
Sinapsele din restul corpului nu par să fie atât de vulnerabile. „În joncțiunea neuromusculară, câteva molecule de neurotransmițător sunt suficiente pentru a declanșa o reacție în celula musculară”, a spus Rimer. „Sistemul de acolo este configurat pentru a nu da niciodată greș”. Asta nu înseamnă că nu au niciodată probleme – de fapt, cercetarea lui Rimer se concentrează pe bolile genetice și imunologice care afectează receptorii din aceste joncțiuni neuromusculare, cauzând probleme de la cele relativ minore, cum ar fi pleoapele căzute, până la cele mult mai grave, cum ar fi probleme cu diafragma și alți mușchi implicați în respirație.
„Faptul că problemele cu sinapsele pot face ca cineva să nu mai respire arată cât de vital de importante sunt sinapsele pentru însăși supraviețuirea noastră”, a spus Rimer. „Oamenii se concentrează adesea asupra neuronilor sau a celulelor musculare, dar conexiunile dintre ele sunt la fel de esențiale.”
Acest articol scris de Christina Sumners a apărut inițial în Vital Record.