SINAPSE NEURAL: ESTRUTURA, TIPOS E COMO FUNCIONA - GEOGRAFÍA - 2024

A sinapse neuronal consiste na união dos botões terminais de dois neurônios para transmitir informações. Nesse sentido, um neurônio envia a mensagem, enquanto uma parte da outra a recebe.

Assim, a comunicação geralmente ocorre em uma direção: do botão terminal de um neurônio ou célula para a membrana da outra célula, embora seja verdade que haja algumas exceções. Um único neurônio pode receber informações de centenas de neurônios.

Partes de um neurônio. Fonte: Julia Anavel Painted Cordova / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

Cada neurônio recebe informações dos botões terminais de outras células nervosas, e os botões terminais das últimas, por sua vez, fazem sinapses com outros neurônios.

Conceitos principais

O botão terminal é definido como um pequeno espessamento no final de um axônio, que envia informações para a sinapse. Ao passo que um axônio é uma espécie de "fio" alongado e fino que transporta mensagens do núcleo do neurônio até seu botão terminal.

Os botões terminais das células nervosas podem fazer sinapse com a membrana do soma ou dos dendritos.

Esquema de um neurônio

O soma ou corpo celular contém o núcleo do neurônio; Possui mecanismos que permitem a manutenção da célula. Em vez disso, os dendritos são ramos do neurônio em forma de árvore que começam no soma.

Quando um potencial de ação viaja através do axônio de um neurônio, os botões terminais liberam substâncias químicas. Essas substâncias podem ter efeitos excitatórios ou inibidores nos neurônios com os quais se conectam. Ao final de todo o processo, os efeitos dessas sinapses dão origem ao nosso comportamento.

Um potencial de ação é o produto de processos de comunicação dentro de um neurônio. Nele há um conjunto de alterações na membrana do axônio que causam a liberação de substâncias químicas ou neurotransmissores.

Os neurônios trocam neurotransmissores em suas sinapses como uma forma de enviar informações uns aos outros.

Estrutura da sinapse neuronal

Processo de transmissão sináptica em neurônios

Os neurônios se comunicam por meio de sinapses e as mensagens são transmitidas por meio da liberação de neurotransmissores. Esses produtos químicos se difundem no espaço líquido entre os botões terminais e as membranas que estabelecem as sinapses.

Neruone pré-sináptica

O neurônio que libera neurotransmissores por meio de seu botão terminal é chamado de neurônio pré-sináptico. Já quem recebe a informação é o neurônio pós-sináptico.

Neurônio pré-sináptico (em cima) e neurônio pós-sináptico (em baixo). O espaço pré-sináptico está entre os dois

Quando este último captura neurotransmissores, são produzidos os chamados potenciais sinápticos. Ou seja, são alterações no potencial de membrana do neurônio pós-sináptico.

Para se comunicar, as células devem secretar produtos químicos (neurotransmissores) que são detectados por receptores especializados. Esses receptores consistem em moléculas de proteínas especializadas.

Esses fenômenos são diferenciados simplesmente pela distância entre o neurônio que libera a substância e os receptores que a capturam.

Neurônio pós-sináptico

Assim, os neurotransmissores são liberados pelos botões terminais do neurônio pré-sináptico e são detectados por meio de receptores localizados na membrana do neurônio pós-sináptico. Ambos os neurônios devem estar localizados nas proximidades para que essa transmissão ocorra.

Espaço sináptico

Porém, ao contrário do que se possa pensar, os neurônios que fazem sinapses químicas não se unem fisicamente. Na verdade, entre eles existe um espaço conhecido como espaço sináptico ou fenda sináptica.

Este espaço parece variar de sinapse para sinapse, mas geralmente tem cerca de 20 nanômetros de largura. Há uma rede de filamentos na fenda sináptica que mantém os neurônios pré e pós-sinápticos alinhados.

Potencial de acção

A. Visão esquemática de um potencial de ação ideal. B. Registro real de um potencial de ação. Fonte: en: Memenen / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)

Para que uma troca de informações ocorra entre dois neurônios ou sinapses neuronais, um potencial de ação deve ocorrer primeiro.

Esse fenômeno ocorre no neurônio que envia os sinais. A membrana dessa célula possui uma carga elétrica. Na realidade, as membranas de todas as células do nosso corpo são eletricamente carregadas, mas apenas os axônios podem desencadear potenciais de ação.

A diferença entre o potencial elétrico dentro e fora do neurônio é chamada de potencial de membrana.

Essas mudanças elétricas entre o interior e o exterior do neurônio são mediadas por concentrações existentes de íons, como sódio e potássio.

Quando há uma reversão muito rápida do potencial de membrana, ocorre um potencial de ação. Consiste em um breve impulso elétrico, que o axônio conduz do soma ou núcleo do neurônio aos botões terminais.

Deve-se acrescentar que o potencial de membrana deve exceder um certo limite de excitação para que o potencial de ação ocorra. Esse impulso elétrico é traduzido em sinais químicos que são liberados por meio do botão do terminal.

Como funciona uma sinapse?

Neurônio multipolar. Fonte: BruceBlaus

Os neurônios contêm sacos chamados vesículas sinápticas, que podem ser grandes ou pequenas. Todos os botões terminais têm pequenas vesículas que carregam moléculas de neurotransmissores dentro deles.

As vesículas são produzidas em um mecanismo localizado no soma denominado aparelho de Golgi. Eles são então transportados para perto do botão do terminal. Porém, também podem ser produzidos no botão do terminal com material "reciclado".

Quando um potencial de ação é enviado ao longo do axônio, ocorre a despolarização (excitação) da célula pré-sináptica. Como consequência, os canais de cálcio do neurônio são abertos, permitindo que os íons de cálcio entrem nele.

Após a chegada do potencial de ação, o neurônio pré-sináptico se despolariza e os canais de cálcio se abrem, entrando nos íons

Esses íons se ligam a moléculas nas membranas das vesículas sinápticas que estão no botão terminal. A referida membrana quebra, fundindo-se com a membrana do botão terminal. Isso produz a liberação do neurotransmissor no espaço sináptico.

O citoplasma da célula captura os pedaços remanescentes da membrana e os carrega para as cisternas. Lá eles são reciclados, criando novas vesículas sinápticas com eles.

Liberação de neurotransmissores do neurônio pré-sináptico e ligação a receptores no neurônio pós-sináptico

O neurônio pós-sináptico possui receptores que capturam substâncias que estão no espaço sináptico. Eles são conhecidos como receptores pós-sinápticos e, quando ativados, fazem com que os canais iônicos se abram.

Ilustração da sinapse química. Quando canais de sódio suficientes são abertos, a célula pós-sináptica despolariza e o potencial de ação continua através do neurônio.

Quando esses canais se abrem, certas substâncias entram no neurônio, causando um potencial pós-sináptico. Isso pode ter efeitos excitatórios ou inibitórios na célula, dependendo do tipo de canal iônico que foi aberto.

Normalmente, os potenciais pós-sinápticos excitatórios ocorrem quando o sódio penetra na célula nervosa. Já os inibidores são produzidos pela saída do potássio ou pela entrada do cloro.

A entrada de cálcio no neurônio causa potenciais pós-sinápticos excitatórios, embora também ative enzimas especializadas que produzem mudanças fisiológicas nesta célula. Por exemplo, ele desencadeia o deslocamento de vesículas sinápticas e a liberação de neurotransmissores.

Também facilita mudanças estruturais no neurônio após o aprendizado.

Conclusão da sinapse

Os potenciais pós-sinápticos são normalmente muito breves e terminam por meio de mecanismos especiais.

Um deles é a inativação da acetilcolina por uma enzima chamada acetilcolinesterase. As moléculas de neurotransmissores são removidas do espaço sináptico por recaptação ou reabsorção por transportadores na membrana pré-sináptica.

Assim, tanto os neurônios pré-sinápticos quanto os pós-sinápticos têm receptores que captam a presença de substâncias químicas ao seu redor.

Existem receptores pré-sinápticos chamados autoreceptores que controlam a quantidade de neurotransmissor que o neurônio libera ou sintetiza.

Tipos de sinapse

Sinapses elétricas

Ilustração de uma sinapse elétrica. Potencial de ação é apreciado

Neles ocorre uma neurotransmissão elétrica. Os dois neurônios estão fisicamente conectados por meio de estruturas de proteínas conhecidas como "junções comunicantes" ou junções comunicantes.

Essas estruturas permitem que mudanças nas propriedades elétricas de um neurônio influenciem diretamente o outro e vice-versa. Dessa forma, os dois neurônios agiriam como se fossem um.

Sinapses químicas

Esquema de uma sinapse química. Fonte: Thomas Splettstoesser (www.scistyle.com)

A neurotransmissão química ocorre nas sinapses químicas. Neurônios pré e pós-sinápticos são separados pelo espaço sináptico. Um potencial de ação no neurônio pré-sináptico causaria a liberação de neurotransmissores.

Estes chegam à fenda sináptica, ficando disponíveis para exercer seus efeitos sobre os neurônios pós-sinápticos.

Sinapses excitatórias

Um exemplo de sinapse neuronal excitatória seria o reflexo de retirada quando queimamos. Um neurônio sensorial detectaria o objeto quente, pois estimularia seus dendritos.

Esse neurônio enviaria mensagens através de seu axônio para seus botões terminais, localizados na medula espinhal. Os botões terminais do neurônio sensorial liberariam substâncias químicas conhecidas como neurotransmissores que excitariam o neurônio com o qual ele fazia sinaptização. Especificamente, para um interneurônio (aquele que faz a mediação entre os neurônios sensoriais e motores).

Isso faria com que o interneurônio enviasse informações ao longo de seu axônio. Por sua vez, os botões terminais do interneurônio secretam neurotransmissores que excitam o neurônio motor.

Esse tipo de neurônio enviaria mensagens ao longo de seu axônio, que se liga a um nervo para atingir o músculo alvo. Uma vez que os neurotransmissores são liberados dos botões terminais do neurônio motor, as células musculares se contraem para se afastar do objeto quente.

Sinapses inibitórias

Este tipo de sinapse é um pouco mais complicado. Seria dado no seguinte exemplo: imagine que você tira uma bandeja bem quente do forno. Você usa luvas para não se queimar, porém, elas são um pouco finas e o calor começa a superá-las. Em vez de deixar a bandeja cair no chão, você tenta suportar um pouco o calor até que ela esteja em uma superfície.

A reação de retirada de nosso corpo a um estímulo doloroso teria nos feito largar o objeto, mesmo assim, controlamos esse impulso. Como esse fenômeno é produzido?

O calor proveniente da bandeja é percebido, aumentando a atividade das sinapses excitatórias nos neurônios motores (conforme explicado na seção anterior). No entanto, essa excitação é neutralizada pela inibição que vem de outra estrutura: nosso cérebro.

Ele envia informações indicando que, se deixarmos cair a bandeja, pode ser um desastre total. Portanto, mensagens são enviadas para a medula espinhal que impedem o reflexo de retirada.

Para fazer isso, um axônio de um neurônio no cérebro atinge a medula espinhal, onde seus botões terminais fazem sinapse com um interneurônio inibitório. Ele secreta um neurotransmissor inibitório que reduz a atividade do neurônio motor, bloqueando o reflexo de retirada.

É importante ressaltar que esses são apenas exemplos. Os processos são realmente mais complexos (principalmente os inibitórios), com milhares de neurônios envolvidos neles.

Classes de sinapses de acordo com os locais onde ocorrem

- Sinapses axodendríticas: neste tipo, o botão terminal se conecta com a superfície de um dendrito. Ou, com espinhos dendríticos, que são pequenas saliências localizadas nos dendritos de alguns tipos de neurônios.

- Sinapses axossomáticas: nestas, o botão terminal faz a sinapse com o soma ou núcleo do neurônio.

- Sinapses axoaxônicas: o botão terminal da célula pré-sináptica se conecta com o axônio da célula pós-sináptica. Esses tipos de sinapses funcionam de maneira diferente dos outros dois. Sua função é reduzir ou aumentar a quantidade de neurotransmissor que está sendo liberado pelo botão terminal. Assim, promove ou inibe a atividade do neurônio pré-sináptico.

Sinapses dendrodendríticas também foram encontradas, mas seu papel exato na comunicação neuronal ainda não é conhecido.

Substâncias liberadas na sinapse neuronal

1. Carlson, NR (2006). Fisiologia do comportamento 8ª Ed. Madrid: Pearson. pp: 32-68.
2. Cowan, WM, Südhof, T. & Stevens, CF (2001). Sinapses. Baltirnore, MD: Johns Hopkins University Press.
3. Sinapse elétrica. (sf). Retirado em 28 de fevereiro de 2017, de Pontificia Universidad Católica de Chile: 7.uc.cl.
4. Stufflebeam, R. (nd). Neurônios, sinapses, potenciais de ação e neurotransmissão. Recuperado em 28 de fevereiro de 2017, de CCSI: mind.ilstu.edu.
5. Nicholls, JG, Martín, A R., Fuchs, P. A, & Wallace, BG (2001). From Neuron to Brain, 4ª ed. Sunderland, MA: Sinauer.
6. A sinapse. (sf). Obtido em 28 de fevereiro de 2017, na Universidade de Washington: faculty.washington.edu.