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Aunque son una clara minoría, las sinapsis eléctricas se encuentran en todos los sistemas nerviosos, incluido el cerebro humano. La estructura de una sinapsis eléctrica se muestra esquemáticamente en la Figura 5.1A. Las membranas de las dos neuronas que se comunican se acercan mucho en la sinapsis y, de hecho, están unidas por una especialización intercelular llamada unión en hueco. Las uniones en hendidura contienen canales emparejados y alineados con precisión en la membrana de las neuronas pre y postsinápticas, de manera que cada par de canales forma un poro (Figura 5.2A). El poro de un canal de unión en hueco es mucho mayor que los poros de los canales iónicos activados por voltaje descritos en el capítulo anterior. Como resultado, una variedad de sustancias puede difundirse fácilmente entre el citoplasma de las neuronas pre y postsinápticas. Además de los iones, las sustancias que se difunden a través de los poros de unión incluyen moléculas con pesos moleculares de hasta varios cientos de daltons. Esto permite que el ATP y otros metabolitos intracelulares importantes, como los segundos mensajeros (véase el capítulo 8), se transfieran entre las neuronas.
Figura 5.1
Las sinapsis eléctricas y químicas difieren fundamentalmente en sus mecanismos de transmisión. (A) En las sinapsis eléctricas, las uniones en hueco entre las membranas pre y postsinápticas permiten que la corriente fluya de forma pasiva a través de los canales intercelulares (ver ampliación). Esto (más…)
Figura 5.2
Estructura y función de las uniones en hueco en las sinapsis eléctricas. (A) Las gap junctions consisten en complejos hexaméricos formados por la unión de subunidades llamadas connexones, que están presentes tanto en la membrana pre como en la postsináptica. Los poros de la (más…)
Estas características son evidentes en el funcionamiento de la primera sinapsis eléctrica descubierta en el sistema nervioso del cangrejo de río. En esta sinapsis se observa una señal eléctrica postsináptica en una fracción de milisegundo tras la generación de un potencial de acción presináptico (Figura 5.2B). De hecho, al menos una parte de este breve retardo sináptico se debe a la propagación del potencial de acción en el terminal presináptico, por lo que es posible que no haya ningún retardo en la transmisión de las señales eléctricas a través de la sinapsis. Tales sinapsis interconectan muchas de las neuronas que permiten al cangrejo de río escapar de sus depredadores, minimizando así el tiempo entre la presencia de un estímulo amenazante y una respuesta motora potencialmente salvadora.
Un propósito más general de las sinapsis eléctricas es sincronizar la actividad eléctrica entre poblaciones de neuronas. Por ejemplo, ciertas neuronas secretoras de hormonas dentro del hipotálamo de los mamíferos están conectadas por sinapsis eléctricas. Esta disposición garantiza que todas las células disparen potenciales de acción más o menos al mismo tiempo, facilitando así una ráfaga de secreción de hormonas en la circulación. El hecho de que los poros de unión sean lo suficientemente grandes como para permitir la difusión intercelular de moléculas como el ATP y los segundos mensajeros también permite que las sinapsis eléctricas coordinen la señalización intracelular y el metabolismo de las neuronas acopladas.