Electroquímica de la Transmisión Sináptica: Potencial de Membrana y Neurotransmisores, Apuntes de Psicobiología

¡Descarga Electroquímica de la Transmisión Sináptica: Potencial de Membrana y Neurotransmisores y más Apuntes en PDF de Psicobiología solo en Docsity! Fonaments de Psicobiologia | Christina Yupton Gómez Tema 1. Les cél-lules del sistema nerviós 1.1 Antecedents historics Cap a finals del segle XIX encara no se sabia de que estava format el SN. La teoria que tenien era la teoria reticular del SN. Segons aquesta teoria, el SN estava format per una xarxa de fibres nervioses. El principal defensor d'aquesta teoria era Camilo Golgi. En front d'aquesta teoria hi havia altres científics que creien que el SN estava format per céllules, la teoria cel:lular del SN. Santiago Ramón y Cajal va demostrar aquesta teoria ¡ es va adonar que les cél-lules que formaven el SN eren independents, separades les unes de les altres. Va obtenir el Premi Nobel de Fisiologia ¡ Medicina en 1906, junt amb Camilo Golgi, qui va ser el que va desenvolupar el métode de tinció, encara que aquest mai va acceptar la teoria cel-lular del SN. 1.2 Morfologia 1.2.1 Soma, axó i dendrítes Neurona: unitat elemental de processament ¡ transmissió d'informació en el SN. Poden tenir diferents formes, pero la forma més típica és la segúent. Botó terminal Cos cellular (soma) Ramificació axónica > Soma (cos cel:lular): és la part de la neurona que está al voltant del nucli de la cél-lula. És on es produeix la major part del metabolisme de la cél-lula. > Axó: prolongació llarga que surt del soma. S'inicia amb el coll axónic ¡ finalitza en diferents branques formant una ramificació axónica. Al final de cada rama axónica hi ha un botó terminal. L'axó manté el seu diámetre al llarg de tota la seva llargada ¡ pot arribar a ser molt llarg. Només les neurones tenen axó. > Dendrites: també son prolongacions o processos que surten del soma. A diferencia de l'axó que nomes hi ha un, de dendrites poden haver-hi moltes. Les dendrites tenen un major diámetre en la seva base ¡ es van fent més primes a Fonaments de Psicobiologia | Christina Yupton Gómez mesura que s'allunyen d'aquesta. Solen estan molt més ramificades que l'axó. Formen els arbres dendrítics. Tenen espines dendrítiques. Les neurones estan especialitzades en conduir informació (senyals eléctrics). Generalment, la informació entra a una neurona per les dendrites, aquestes són les encarregades de rebre informació d'altres neurones, o bé de cel-lules sensorials. L'axó está especialitzat en conduir la informació en forma de potencials d'acció ¡ transmet la informació pels botons terminals a altres neurones, o bé a céel-lules efectores (músculs ¡ glándules). El lloc on el botó terminal transmet la informació s'anomena sinapsis (l'espai que hi ha entre cel-lules). 1.2.2 Fibres mielíniques i¡ amielíniques > Les fibres mielíniques són axons que estan recoberts per mielina (substancia greixosa de tipus lipídic). Aquesta cobertura de mielina s'anomena beina de mielina ¡ serveix per aíllar l'axó del líquid extracel-lular. És discontínua. Els segments d'axó que estan recoberts per mielina s'anomenen internodes, mentre que els que no ho estan s'anomenen nodes de Ranvier. Aquesta discontinultat es molt important pel procés de transmissió d'informació. En el SNP, la mielina está formada per axó céllules de Schwann. Aquestes cél-lules á de Ulla Carlson, NR 2016, Pearson education, p 45 comencen a allargar la seva membrana ¡ és aquesta la que s'enrotlla varis cops ¡ envolta Cel-lula de Schwann Internode l'axó. Node de Ranvier En el SNC, la mielina está formada per oligodendrócits. Les prolongacions de loligodendrócit són el que envolta laxó. Com que l'oligodendrócit té moltes prolongacions, pot formar la mielina de diferents internodes. Oligodendrocit > Les fibres amielíniques són axons que no estan recoberts per mielina. Il En el SNC: axons exposats completament al líquid extracel-lular I” En el SNP: axons recoberts parcialment per les cel-lules de Schwann Fonaments de Psicobiologia | Christina Yupton Gómez > Bipolars: surten dues prolongacions del soma, una és la dendrita ¡ l'altre l'axó. Aquestes cel-lules també capten informació sensorial, que envien al SNC. Tenen una funció sensorial. Multipolar Golgi 1 Golgi 11 > Multipolars: tenen moltes prolongacions que surten del soma, una d'elles l'axó ¡ la resta dendrites. Són les més abundants. Poden ser de dos tipus: D Golgi !: tenen un axó llarg, generalment y a mielínic. N / I Golgi Il: tenen un axó curt amielínic, o ni en a tenen. 1.4.2 Segons la seva funció També trobem tres tipus: > Neurones sensorials: capten informació sensorial en la periferia de l'organisme ¡ la condueixen fins al SNC (aferents). Per la seva morfologia solen ser unipolars, peró algunes són bipolars. > Neurones motores: són sempre multipolars. Condueixen ordres motores des del SNC fins els órgans efectors (eferents), es a dir, als músculs ¡ glándules. > Interneurones: són multipolars. Són neurones que estan en la seva totalitat dins el SNC, Es troben entre les neurones sensorials ¡ les motores. Són les més abundants. Poden ser: ID” Locals: tenen un axó curt, que no surt fora de la regió local on es troba el soma. Són multipolars de tipus Golgi Il. D De projecció: tenen un axó llarg, que surt de la regió local per enviar informació a un altre lloc del SNC. Són multipolars de tipus Golgi |. Són un conjunt de cel-lules glials. Tenen una funció de suport de les neurones, són vitals per a la supervivencia i el funcionament d'aquestes, ¡també són més abundants que les neurones. Hi ha neuroglia en el SNC, que está formada per cél:lules de Schwann, mentre que en el SNP es poden distingir de 3 tipus: > Astróoglia (astrócits) > Oligodendróglia (oligodendrócits) > Microglia (cél-lules de micróglia) Fonaments de Psicobiologia | Christina Yupton Gómez 2.1 Astroglia Está formada per el conjunt d'astrócits. Aquests són les céel-lules glials més abundants. Reben aquest nom perqué tenen forma d'astres, un soma amb moltes ramificacions. Les seves funcions són: > Donar suport físic ¡ estructural a les neurones. Omplen els espais entre neurones ¡ donen rigidesa al teixit nerviós. > Regular la concentració en el líquid extracel:lular de diferents substáncies com ¡ons ¡ neurotransmissors. > Funció nutricional: algunes prolongacions de l'astrócit es connecten amb vasos sanguinis, capten nutrients de la sang, els emmagatzemen en forma de glucogen ¡el proporcionen a la neurona quan necessita nutrients. > Contribueixen a les reaccions immunitaries cerebrals: quan es produeix una lesió cerebral, els astrócits poden contribuir a eliminar les cel-lules mortes. Aixó genera una mena de cicatriu en la zona lesionada (cicatriu glial) i es formen més astrócits (astrogliosi). > Contribueixen a la formació de la barrera hematoencefálica. Mecanisme que protegeix al SNC contra l'entrada de substáncies estranyes o nocives. > Formació ¡ maduració de sinapsis, el que contribueix alhora en la comunicació neuronal. 2.2 Oligodendroglia La funció principal dels oligodendrócits és formar la beina de mielina en el SNC. Aquests estan relacionats amb algunes malalties com l'esclerosi múltiple on el sistema immunitari ataca a la mielina, la degenera, ¡ deixa els axons sense protecció. Aquesta desmielinització afecta a la conducció del potencial d'acció, és a dir, afecta al funcionament del SNC ¡ fa que el sistema immunitari ataqui a parts del cos que no reconeix com a propis. Segons la regió afectada es presentaran diferents símptomes. Aquesta malaltia avanca en brots ¡ encara no hi ha cura. 2.3 Microglia Són les cél-lules glials més petites. Tenen formes variades. S'encarreguen de les reaccions immunitáaries cerebrals. Normalment es troben en repós (tenen un soma amb diferents prolongacions). Quan detecten alguna alteració es mobilitzen ¡ es desplacen cap a la regió afectada. Un cop en aquesta regió, canvien la seva forma ¡ es converteixen en macrófags, aquestes cel-lules tenen la capacitat de fagocitar (poden menjar-se bacteris, restes de cél-lules o, fins ¡ tot, cel-lules senceres. Aquets procés s'anomena FAGOCITOS!). Fonaments de Psicobiologia | Christina Yupton Gómez Tema 2. Excitabilitat i conductivitat neuronal Les molécules són les partícules més petites d'una substáncia química que conserva les propietats d'aquesta. Estan sotmeses a forces químiques que, principalment, són forces de concentració ¡ temperatura. Als organismes la temperatura es manté constant, per tant, es pot obviar i centrar-nos en les forces de concentració. Les molécules tenen tendéncia a moure's de llocs d'alta concentració cap a llocs de baixa concentració. Aquesta tendencia s'anomena difusió, és un moviment a favor de gradient químic. Els ions són átoms o molécules amb cárrega eléctrica. Els que tenen cárrega positiva s'anomenen cations mentre que els que tenen cárrega negativa s'anomenen anions. Quan una sal entra en contacte amb l'aigua, aquesta es ¡onitza ¡ se separen en ¡ons amb cárrega. Aquests estan sotmesos a forces químiques ¡ a forces eléctriques. > Per les forces químiques, tenen tendencia a moure's de llocs amb alta concentració a llocs baixa concentració. > Per les forces electriques, tenen tendencia a moure's per assolir carga eléctrica neutra. Els ions amb cárregues oposades s'atrauen, mentre que les de mateixa cárrega es repelen. Els ¡ons es mouran d'acord amb el resultat de la suma de les forces químiques de concentració ¡ les forces electriques, aquesta tendencia és la difusió a favor de gradient electroquímic. 1.1 Equilibri electroquímic Imaginem el segúent cas: tenim un recipient d'aigua separat en dos compartiments per una membrana (compartiment Ai compartiment B). Afegim una sal que es ¡onitza ¡ es descompon en ió Xi ió Y*. Els l¡ons es mouran depenent de com sigui la seva naturalesa. Si la membrana és permeable, els ¡ons podran travessar aquesta membrana ¡ es distribuiran homogéniament. En cas que la membrana sigui semipermeable, només deixará passar un tipus de ió ¡ s'arribará a un equilibri electroquímic. > Si la membrana és permeable: els ¡ons es distribueixen homogéniament per tota la substancia (per tots dos compartiments). Passaran per difusió, a favor de gradient electroquímic, fins que hi hagi una mateixa concentració del ions en tota la substancia. D” Els lons seguiran en moviment en tot moment peró els seus moviments es contraresten, per tant, el flux net és nul. I” En el moment que s'arriba a l'equilibri, totes les forces ho estan (tant les químiques com les físiques). Hi ha un potencial eléctric O en els dos compartiments. No hi ha diferéncia de cárregues. (DDP = diferencies de Difusió E de x > x vs. aradient Fonaments de Psicobiologia | Christina Yupton Gómez Z: cárrega de l'¡ó F: 1 Faraday = mesura de cáarrega (96500 coulombs) C: concentració 1.3 Tipus de transport Hi ha algunes proteines a la membrana, proteines de transport, que ajuden al pas de determinats soluts a travessar la membrana á transport facilitat. > Transport passiu: no requereix despesa d'energia. Hi ha proteines a la membrana que ajuden al pas de determinats soluts (transport facilitat). DI Difusió simple: a favor de gradient. Molécules molt petites que entre amb més facilitat a substancies liposolubles o hidrosolubles. DI Difusió facilitada per proteina de canal: la proteina que intervé es una proteina de canal. Aquesta és una proteina transmembrana que forma com una mena de porus aquos que travessa tota la membrana ¡a traves d'aquests porus els ions podran travessar la membrana. Aquests canals s'anomenen canals iónics. Els ¡ons sempre que travessen per un canal ¡ónic, sempre ho fan a favor de gradient electroquímic, transport per difusió. D Difusió facilitada per transportador: la proteina de transport que intervé és un transportador o bé proteina transportadora. Ho fan a favor de gradient químic, d'on hi ha menys concentració a on hi ha mes. La molécula s'uneix al transportador ¡ aixó fa que aquesta proteina canvil la seva estructura, s'obre per l'altre costat. La molécula travessa la membrana a favor de gradient químic. > Transport actiu: la proteina de transport que intervé es un transportador, ho fan en contra de gradient electroquímic. Es un transport que requereix energia. 2.1 Potencial de membrana ¡ potencial de repós La membrana cellular és una membrana semipermeable, deixa passar alguns ¡ons i d'altres no. Sempre que la membrana sigui semipermeable es genera una diferéncia de potencial a través de la membrana que s'anomena potencial de membrana (la diferencia de cárregues entre els dos costats de la membrana). Aquest és present en totes les cél-lules vives. En el líquid extracel-lular, hi ha una elevada concentració de ¡ons de Na* ¡ de Cl, pero hi ha una baixa concentració de K*, En canvi, dins el líquid intracel-lular, hi ha una elevada carrega de K* ¡ anions proteics (A) que no poden travessar la membrana. El potencial de membrana es genera a causa dels anions proteics. Fonaments de Psicobiologia | Christina Yupton Gómez En les neurones ¡ cél:lules musculars el potencial de membrana pot tenir diversos valors. Aquestes cel:lules poden trobar-se en repós o en activitat. Quan el valor del potencial de membrana está en repos l'anomenem potencial de repos. El valor concret del potencial de repós está determinat per la distribució dels ¡ons difusibles (Na*, Cl ¡ K*). L'ió que més determina el valor del repos és el K*. 2.1.1 Com mesurar el potencial de membrana? Insertem un eléctrode dins de l'axó ¡ l'altre eléctrode al líquid extracellular, mesurem la diferencia de potencial entre els dos eléctrodes mitjancant un voltímetre o un oscil-loscopi. En la majoria de neurones el potencial de repós es troba entre -60/-70 mV (l'interior és negatiu respecte l'exterior. 2.2 Canals ¡ónics El valor del potencial de membrana está determinat pels ¡ons difusibles. > Canals passius: canals sempre oberts durant el potencial de repos. > Canals actius: roman tancat pero es pot obrir en resposta a diferents estímuls. En condicions de repós, la membrana es molt permeable al potassi, aixó fa que el potassi sigui el principal ió responsable del valor del potencial de repúos, peró no l'únic ja que el sodi també contribueix al valor del potencial de repos (en petita quantitat). 2.3 Bomba sodi-potassi És un mecanisme que té un paper clau en el manteniment dels gradients de concentració de sodi ¡ potassi a través de la membrana. Aix0 fa que la bomba de sodi- potassi també sigui responsable del valor de potencial de repos. El Na? té molta tendencia química ¡ eléctrica a moure's cap a l'interior de la céel-lula peró com hi ha molts pocs canals passius que el deixin passar, entre de manera lenta perú constant. En cada potencial d'acció entra molta quantitat de Na* a la céel-lula. Pel que fa al potassi, la forca química l'empeny cap a l'exterior de la cél-lula ¡ la forga eléctrica llempeny cap a l'interior, així que es troba gairebé en equilibri, amb una lleugera tendéncia cap a la negativitat (és una mica més negatiu que el potencial de repos). Per aconseguir una aproximació de valors entre el potencial d'equilibri del K* i el potencial de membrana, el K* sortirá cap a l'exterior per a fer que augmenti la negativitat del potencial de membrana. D'aquesta manera el K*, en condicions de repos, anirá sortint cap a l'exterior de manera lenta ¡ constant. 2.3.1 Per qué no canvien les concentracions internes ¡ externes de Na* í de K*? A causa de la bomba sodi-potassi. Aquest contraresta els moviments de sodi ¡ potassi a través de la membrana. Mou ¡ons de Na* cap a l'exterior ¡¡ons de K* cap a l'interior (mou els ions en contra del seu gradient electroquímic). Per fer aixó necessita energia, que obté de l'ATP, trenca la molécula d'ATP ¡ la converteix en ADP. Cada Fonaments de Psicobiologia | Christina Yupton Gómez vegada que la bomba de sodi-potassi trenca una molécula d'ATP, expulsa 3 ions de Na? i fa entrar 2 ¡ons de K*. La bomba de sodi-potassi és un mecanisme de transport actiu: > Es produeix en totes les cel-lules peró té major importancia en les neurones ¡ céllules musculars a causa de la quantitat de Na* ¡ K* que s'allibera en els potencials d'acció. > La bomba de S-P funciona durant el potencial de repós peró no funciona durant el Potencial d'acció. Cada cop que funciona hi ha una despesa energética (gasta energia). Manté activament els elevats gradients de concentració de Na* ¡ K* a través de la membrana. > Afavoreix la negativitat interna respecte a |'exterior. > > 2.4 Equació de Goldman Permet calcular el potencial de membrana de les cél-lules. 2.5 Canvis en el potencial de membrana 2.5.1 Potencials locals Són canvis petits en el potencial de membrana, no sobrepassen els O mV, Estímul débil. > Es poden donar en totes les céel-lules. > Tenen amplitud variable (proporcional a la intensitat de l'estímul). > Es condueixen per la membrana debilitant-se amb la distáncia (pérdua d'amplitua). 2.5.2 Potencials d'acció Són canvis en el potencial de membrana que superen els O mV. Estímul intens. > Només es produeixen en les neurones ¡ cel lules musculars. > Tenen amplitud fixa. > Es condueixen sense pérdua d'amplitud (conducció activa). A la capacitat de produir Potencials d'Acció (PA) llanomenem excitabilitat. A la capacitat de conduir PA sense decréixer s'anomena conductivitat. 3.1 Fases S'aplica un estímul intens a un segment de l'axó d'una neurona ¡ aquest estímul provoca una série de canvis en el potencial de membrana que es produeixen molt rápid (parlem de milisegons): 1. Despolarització: Fase ascendent. Quan s'aplica l'estímul, comenca a disminuir la negativitat interna respecte a l'exterior, passa per un moment on no hi ha Fonaments de Psicobiologia | Christina Yupton Gómez 3.4.1 Implicacions dels períodes refractaris Quan s'aplica un estímul llindar de forma sostinguda es produeixen PA de manera successiva amb una frequencia determinada per la durada del PR (PR sencer). Aplicant un estímul suprallindar de forma sostinguda es produeixen PA amb major frequencia ja que no caldrá finalitzi tot el període refractari sencer, es podrá desencadenar un nou PA durant el període refractari relatiu. Quan major sigui lestímul suprallindar, major será la freqúéncia amb la que es produeixin PA peró aquesta frequencia estará limitada a la durada del període refractari absolut. Per tant, la máxima freqúéncia está determinada per el PRA. 3.4.2 Tetrodotoxina (TTX) És una neurotoxina letal que es troba al peix globus. El que fa es bloquejar els canals de Na* controlats per voltatge. Si apliquem TTX sobre un axó no es podran produir PA, per tant, tampoc es podrá conduir missatges amb informació per les neurones ¡ no es produiran les funcions própies de l'organisme (no funciona el SN) i¡ s'acaba provocant la mort de la persona. Hi ha alguns anestésics locals que funcionen de forma semblant a la TTD. Quan s'aplica aquest anestésic en algun punt de la pell (per exemple) es bloquegen les neurones sensorials en aquest punt, es bloquegen els canals de Na* controlats per voltatge, per tant, no es produeixen PA ¡ els estímuls de dolor no es condueixen fins al SNC (no es processa la informació) i no sentim dolor. En la majoria de les neurones el potencial d'acció només es produeix a l'axó perqué els canals de Na* controlats per voltatge es troben aquí ¡ no a les altres part de la neurona. 4.1 Fibres amielíniques L'entrada de ions de positius (ions de Na*) a l'interior de l'axó dona lloca a un moviment de ions que es desplacaran cap a llocs de la membrana més negatius, es produirá un corrent ¡ónic Aquest és un corrent local, es desplaca a llocs més negatius, peró a mesura que ho fa va perdent intensitat (va perdent ions pel camí) de Manera que només podrá afectar a zones properes de la membrana. Aquest corrent local afectará al potencial de membrana, provocant una despolarització de la membrana en els punts adjacents d'aquesta que arribará al llindar de descárrega. El PA origina un corrent local que actua ] L com un estímul llindar sobre la zona Paiodo adjacent de la membrana, on es provocará un nou PA que a la vegada provocara un An E 0. local i així . A A o A Aa A Fonaments de Psicobiologia | Christina Yupton Gómez Els corrents locals no podran provocar nous PA a les zones adjacents on ja s'ha produltt un perqué aquestes zones es trobaran en el període refractari. Un PA es pot propagar en els dos sentits de la neurona quan aquest s'aplica en un xy YY punt intermig de l'axó. A y Conducció ortodrómica > Conducció ortodrómica: AS conducció del PA cap al final de l'axó. > Conducció antidrómica: C conducció del PA cap a l'inici de Segment inicial de 'axó l'axó. En condicions normals de la neurona, el PA s'origina a l'inici de l'axó (al segment inicial) ¡| d'aquí es propaga de manera ortodrómica. Les fibres amielíniques condueixen el PA de forma contínua, punt per punt al llarg de l'axó. 4.2 Fibres mielíniques En aquestes fibres, els internodes estan recoberts per mielina ¡ per tant, no es podrá produir cap PA. Els PA només es podran produir en els nodes de Ranvier, ja que és la part de l'axó en contacte amb el líquid extracel-lular. S'aplica un estímul llindar sobre un punt de la membrana ¡ aquesta es despolaritza fins el llindar de descárrega que provoca l'obertura dels canals de Na* controlats per voltatge (es troben en els nodes de Ranvier) i¡ es desencadena el PA. Aquest PA origina un corrent local, que es mou en els dos sentits de l'axó (les fibres mielíniques també poden conduir el PA tant de forma ortodrómica com de forma antidrómica). Com que a l'internode no es podrá produir cap PA, el corrent local haurá de recórrer la distancia entre els nodes de Ranvier de manera saltatória (d'un node a un altre), aquest tipus de conducció s'anomena conducció saltatoria. El corrent local anirá perdent intensitat entre node ¡ node, perú encara així, arribará al segúent node de Ranvier amb la intensitat suficient per provocar una despolarització ¡ arribar al llindar de descárrega (actuará com un estímul llindar). Avantatges de la conducció saltatoria > Més velocitat de conducció del PA: com el PA no s'ha de produir en cada punt de la membrana sinó que ho fa de manera saltatoria, el PA es produeix menys vegades ¡en menys temps. > Menor despesa energética: es produeixen menys bombes de sodi-potassi després de cada PA. És una conducció més evolucionada. La velocitat del PA depén del diámetre de l'axó (un major gruix fa que els corrents locals es debilitin menys) i del grau de mielinització (més mielina=més velocitat). Fonaments de Psicobiologia | Christina Yupton Gómez Tema 3. Transmissió sinaptica 1.1 Concepte de sinapsis Les sinapsis són regions especialitzades que permeten que la informació es transmeti d'una neurona a una altra neurona (o altra cel-lula). En totes les sinapsis sempre trobem una neurona presinaptica, que s'encarrega de transmetre la informació, ¡ una neurona postsinaptica, que rep la informació. Les sinapsis es poden donar entre: > Sinapsis neurona-neurona: entre dues neurones. > Sinapsis neuromusculars: entre una neurona ¡una cél-lula muscular. > Sinapsis neurona ¡ cél:lula secretora: entre una neurona ¡ una glándula secretora. 1.2 Tipus de sinapsis 1.2.1 Segons el lloc de contacte > Axodendrítica: S'estableixen entre el botó terminal de la neurona presináaptica i¡ una dendrita (o espina dendrítica) de la neurona postsináptica. > Axosomática: Entre el botó terminal de la neurona presináptica ¡ el soma de la neurona postsinaptica. > Axoaxónica: S'estableixen entre el botó terminal de la neurona presináptica ¡ la terminal axónica de la neurona postsináptica. 1.2.2 Segons l'efecte postsináptic > Sinapsis excitadora: L'activació de la neurona presináptica (potencial d'acció) dona lloc a que en la neurona postsináptica es produeixi una despolarització de la membrana, encara que no necessariament es desencadeni un PA a la neurona postsinaptica. Generalment són axodendrítiques. > Sinapsis inhibidora: Quan s'activa la neurona presináptica, a la neurona postsináptica es produeix una hiperpolarització de la membrana, per tant, s'allunya del llindar de descárrega ¡ és més difícil que es desencadeni un PA. Generalment són axosomátiques. 1.2.3 Segons la forma de transmissió de la informació > Sinapsis eléctrica (tipus gap-junction): Les dues neurones es troben molt juntes entre elles, aixó permet que la informació es transmeti d'una neurona a la segúent per corrents locals. Les neurones estan comunicades entre elles mitjancant els connexons, que s'acoblen formant una mena de pont que connecta el citoplasma d'ambdues neurones. Quan s'activa la neurona presináptica, aquesta allibera i¡ons de Na* a la neurona postsináptica, el que produeix una despolarització que, generalment, arribará al llindar de descárrega ¡es produirá un PA. Connexons o o o Cálula postsináptica Fonaments de Psicobiologia | Christina Yupton Gómez entrarien pocs ¡ons de Ca?*, per tant, s'unirien a menys vesícules ¡ la quantitat de neurotransmissors que s'alliberen seria menor. Quan el PA arriba al botó terminal, la informació passa de tenir una codificació eléctrica (PA) a una codificació química (neurotransmissors) ¡, un cop es troba a cél-lula receptora, torna a una codificació eléctrica. 2.2 Receptors postsinaptics El neurotransmissor que s'alliberat a l'espai sináptic es mou per difusió fins unir-se als receptors postsináptics. Quan s'uneix, s'activen els receptors ¡ s'obren determinats canals controlats per lligand. En funció dels ¡ons pels que són permeables aquests canals, pels quals augmenti la permeabilitat de la membrana, es produirá un efecte o un altre (despolarització o hiperpolarització). Els receptors postsináptics son proteines que reconeixen a una determinada molécula, en aquest cas als neurotransmissors. > Mostren una alta especificitat, són molt específics per reconéixer una determinada molécula. > El mateix tipus de transmissors pot unir-se a diversos receptors que el reconeguin. > El mateix tipus de neurotransmissors pot tenir diferents efectes si s'uneix a diferents receptors. L'efecte del NT depén del receptor al que s'uneix perqué aquest obrirá uns canals o uns altres. 2.2.1Tipus de receptors > Receptors ¡onotrópics: Són complexes proteics que tenen en el mateix complex, tant el canal iónics com un lloc receptor pel neurotransmissor. Quan s'obre el canal iónic, el receptor es troba al moment, per tant, la resposta exterior de la célula o o O neurotransmisor canal iónico o e branomi Jo) o neurotransmisor O o o liberado —— o o o o iespolarizacióní interior de la célula postsináptica és molt rápida. Fonaments de Psicobiologia | Christina Yupton Gómez > Receptors metabotrópics: En aquest cas, quan el NT s'uneix al receptor es produeix una cascada de processos metabólics (reaccions bioquímiques). Aquesta cascada pot ser més llarga o més curta. En la forma més curta, intervé només la proteina G (aquesta sempre intervé). Quan aquesta proteina s'activa, una part d'ella es deslliga ¡ s'uneix a un canal ¡ónic ¡ aquest s'obre, el que fa augmentar la permeabilitat a determinats ¡ons ¡ l'entrada de ions desencadena l'efecte postsináptic. Normalment, en la forma més llarga de la cascada, intervé un 22 missatger. Aquests són molécules que porten un missatge intracel-lular, dins de la céel-lula (un exemple de missatger extracel-lular seria el NT). El primer sistema que es va descobrir va ser el sistema de l'AMP cíclic (adenosín monofosfat cíclic). Aquesta molécula d'AMP se sintetitza a partir de l'ATP (adenosín trifosfat) mitjancant l'enzim adenil ciclasa. La unió del NT al receptor metabotrópic dóna lloc a l'activació de la proteina G i una part de la proteina s'uneix a l'adenil ciclasa per activar-la. Seguidament, quan aquesta s'activa, transforma les molécules d'ATP en molécules d'AMPc, Un cop s'ha sintetitzat l'AMPc, aquest s'uneix a la proteina quinasa, que s'encarrega d'afegir un grup fosfat a una proteina, en aquest cas, agafa un grup fosfat de l'ATP ¡ el transfereix a una proteina de canal per tal que aquest canal iónic s'obri ¡ es produeixi l'efecte postsináptic. exterior de la célula o O O o 2 o 2 O o o o receptor o neurotransmisor motabotrápico o neurotransmisor ] a Iiberado —— canal iónico Á 7 e ens o Q o 2.9 o 22 interior de la célula ¡despolarización! missatger Per tal que l'efecte postsinaptic finalitzi s'han de produir els segents passos: 1. El NT s'ha de deslligar del receptor, aixó fará que la proteina G deixi d'estar activa ¡ com a conseqúéncia l'adenina ciclasa deixará de sintetitzar AMPc. 2. Les molécules d'AMPc que ja havien estat sintetitzades s'han de degradar (ho fará gracies a un enzim que trenca la molécula) ¡ s'inactivará la proteína quinasa. 3. Les proteines de canal s'han de desfosforilar per tal que es tanquin els canals ¡ónics (també ho faran grácies a un enzim). Sistemes de segons missatgers: DI” Sistema de l'AMP cíclic (AMPc) Fonaments de Psicobiologia | Christina Yupton Gómez D Sistema del GMP cíclic (GMPc, guanosín monofosfat cíclic que es sintetitza a partir del GTP, guanosín trifosfat) DI” Sistema dels fosfoinosítids: o Diacilglicerol o Inositol trifosfat Receptors ¡onotrópics CAT O oi eS Resposta rápida ¡ de curta durada. Resposta lenta ¡ duradora. Cada molécula de NT obre com a máxim Cada molécula de NTobrg molts canals. Un canal ¡ónic. Má Resposta amplificada 2.3 Efectes postsinaptics Els canvis en el potencial de membrana que tenen lloc en la membrana postsináaptica com a conseqúéncia de la transmissió d'informació a través de la sinapsis s'anomenen potencials postsinaptics. Quan el potencial postsináptic suposa una despolarització de la membrana rep el nom de potencial excitador postsináptic (PEP). Es diu que es excitador perque la despolarització de la membrana fa que s'apropi al llindar de descárrega ¡ hi hagi mes probabilitats de que es produeixi un PA. Quan es produeix una hiperpolarització rep el nom de potencial inhibidor postsinaptic (PIP). Es inhibidor perque quan es produeix la hiperpolarització, el potencial de membrana s'allunya molt del llindar de descárrega ¡ les probabilitats de que es produeixi un PA és quasi nul:la (será molt difícil). Tant els PEPs com els PIPs són potencials locals, perqué es propaguen per la membrana debilitant-se amb la distáncia, es a dir, de forma passiva ¡ s'originen en el lloc on es produeix la sinapsis. La producció d'un PEP o d'un PIP dependrá dels canals iónics que s'obrin: > Els PEPs són deguts a l'obertura de canals de Na' ¡ K*: Els canals han de deixar passar els dos ¡ons. Quan aquests s'obren, els i¡ons de Na*, que es troben a l'exterior de la membrana ¡ tenen una gran tendéncia a entrar, entraran ¡ els ions de K*, que es troben dins de la membrana ¡ tenen una petita tendéncia a sortir, sortiran. Entraran més quantitat de ions de Na* que el nombre de K* que surten. La despolarització (parcial, no es tant gran com un PA) es produirá per Fonaments de Psicobiologia | Christina Yupton Gómez Quan arriben PAs al botó terminal de la neurona presináptica, s'obren canals de Ca?* controlats per voltatge. L'obertura d'aquests canals permet que entrin ¡ons de Ca?* a l'interior del boto terminal que faran que algunes vesícules alliberin NT a l'espai sináptic per un procés d'exocitosi. El NT es difon per l'espai sinaptic fins arribar a la membrana de la neurona postsináptica, on s'unirá al receptor ¡ l'activará. Els receptors poden ser ¡onotrópics o metabotrópics. La unió del NT amb el receptor dona lloc a l'obertura del canals ¡ónics controlats per lligand ¡ es produirá un intercanvi de ¡ons a través de la membrana. En funció dels ions que poden travessar, es produirá un canvi en el potencial de membrana (PEP o PIP). La resposta postsináptica finalitza amb la inactivació del NT, que es podrá donar per degradació enzimática, o bé, per recaptació. 3.Modulació sináptica A més d'haver receptors en la membrana postsináptica, també podem trobar-ne en la membrana presináptica, els receptors presináptics. Aquests receptors, al igual que els receptors postsináaptics, poden ser ionotrópics o metabotrópics (sovint són metabotrópics). En funció del NT que els activa, poden ser: > Heteroreceptor: Són receptors que s'activen quan s'uneixen a un neurotransmissor diferent al que allibera la neurona on es troben (normalment NT que alliberen altres neurones properes). > Autoreceptor: Aquests s'activen quan s'uneixen al NT que allibera la seva própia neurona, la neurona a on es troben. Fonaments de Psicobiologia | Christina Yupton Gómez La funció principal dels receptors presináptics és la modulació d'alliberament del NT. L'activació dels receptors presináptics just abans de que arribi el PA, produeix un efecte modulador. Aquest efecte podrá ser facilitador (s'alliberen més NT) o inhibidor (disminueix l'alliberament d'NT). Generalment, l'efecte que es produeix quan s'activen aquests receptors es inhibidora (és la més frequent). A més, un receptor presináptic sempre produirá el mateix efecte modulador. Els heteroreceptors actuen directament sobre els mecanismes d'alliberament del NT. Per altra banda, els autoreceptors poden actuar de la mateixa forma o poden actuar sobre la seva síntesi, d'una forma més indirecta. L'alliberament d'un gran nombre de NT facilita l'activació dels autoreceptors que poden actuar com un mecanisme de retroalimentació. Aquest mecanisme ajuda a la neurona a saber si cal que es sintetitzin més NT (per si arriben més PA a la neurona ¡ cal que s'alliberin més NT) o si amb els NT alliberats n'hi ha prou, és a dir, aquest mecanisme ajuda a modular l'alllberament de NT en funció de si es necessita augmentar la síntesi o inhibir l'alliberament de NT. 3.2 Inhibició i facilitació presinaptiques En aquests dos processos de modulació sináptica intervé una sinapsis excitadora, els heteroreceptors ¡una 32 neurona que estableix una sinapsis axoaxónica sobre la terminal presináptica de la sinapsis principal. Aquesta 32 neurona té la funció de modular la quantitat d'informació que es transmet a través de la sinapsis principal. La modulació pot ser: > Inhibició presináaptica: S'allibera NT des de la 32 neurona, aquest NT activa els receptors presinaptics que produeixen un efecte inhibidor en l'obertura de canals de Ca?* (s'obriran menys). Quan arribi un PA a la neurona principal, els canals de Ca?* controlats per voltatge que estan menys oberts, deixaran passar menys quantitat de ions de Ca?* ¡, per tant, s'alliberaran menys NT. Els pocs NT que s'alliberen s'uniran a menys receptors postsináptics ¡ el resultat será un PEP de menor amplitud. > Facilitació presináptica: S'allibera NT des de la 32 neurona, aquest NT activa els receptors presinaptics que produeixen una facilitació en l'obertura de canals de Ca?* ¡, per tant, quan un PA arribi a la neurona principal, els canals de Ca?* controlats per voltatge s'obriran amb més facilitat ¡ permetran l'entrada d'una major quantitat de Ca?”*, Aixó suposa un major alliberament de NT ¡, com a conseqúéncia, un PEP de major amplitud a la membrana postsináptica. Fonaments de Psicobiologia | Christina Yupton Gómez La 32 neurona es diferent en cada cas. Per la inhibició presináptica intervé una 32 neurona X ¡ per la facilitació presináptica intervé una 32 neurona Y, el que suposará 1. La major part del NT entra en la neurona postsinaptica, la resta es inactivat per degradació enzimática o per recaptació. Fals, el NT no entra dins la neurona postsináptica. 2 El nairntranemicenr etiimaiv ale armbnararantnare nar car rarantat Falc al que alliberin NT diferents ¡ aquests s'uneixin a heteroreceptors diferents. 4.Mecanismes de plasticitat sináptica El concepte de plasticitat va ser proposat per Williams James al 1890 per fer referencia a les modificacions duradores del comportament. El psicóleg Donald Hebb va proposar que aquests canvis duradors en la conducta són deguts a canvis químics ¡ estructurals en el sistema nerviós, básicament a nivell de sinapsis. Va ser grácies que va sorgir el concepte de plasticitat sináptica, modificacions en la funció ¡ en la morfologia de les connexions entre les neurones, que proporcionen a l'organisme la capacitat d'adaptació a l'entorn. > Mecanismes no genómics: Canvis que es produeixen sense la intervenció del nucli de la cel:lula. No impliquen la síntesi de noves proteines sinó la modificació de proteines ja existents, el que provoca que aquests canvis s'estableixin amb una menor laténcia. Aquests canvis només duren 1 o dues hores, son canvis a curt plac. > Mecanismes genómics: Canvis que es produeixen en els que intervé en nucli de la céel:lula. impliquen la transcripció de l'ADN a ARN missatger per donar lloc a la síntesis de noves proteínes, per tant, hi haurá una major laténcia en l'establiment del canvi en la sinapsis (aprox. una o dues hores). Un cop s'hagi establert el canvi, aquest será molt estable a llarg plac, ja que podrá durar dies, setmanes o mesos. Quan el NT s'uneix a determinats receptors metabotrópics, pot donar lloc a la síntesis d'un 22 missatger. Una de les funcions del 22 missatger es fer que es produelixi l'obertura de determinats canals controlats per lligand per tal que es produeixi un PEP o un PIP que durará uns 20ms. Aquest canvi seria un canvi a curt plac. Fonaments de Psicobiologia | Christina Yupton Gómez diana unint-se als receptors (receptors metabotrópics) que es troben a la membrana d'aquesta. Quan s'uneixen, els receptors s'activen ¡ posen en marxa la síntesi d'un segon missatger. Aquest segon missatger és el responsable de que es produeixi la resposta a la céel-lula. Aquest efecte podrá donar-se en segons o minuts peró es podrá mantenir durant un temps prolongat (hores). Hormones liposolubles: Hormones que es dissolen en lípids peró que no són hidrosolubles. Aquestes poden travessar la membrana cel:lular per difusió simple, per tant, entraran a la cel-lula diana amb facilitat. Un cop dins, s'uneixen a receptors intracel-lulars ¡ formen un complex que entra al nucli de la cel-lula actuant com un factor de transcripció. El seu efecte principal trigará unes poques hores (major laténcia) en produir-se i durará un temps prolongat. Per tal que es pugui produir la transmissió sináptica caldrá que es produeixin una > serie de passos: 7 1. . Emmagatzemament: el . Alliberament: es produeix . Receptors: el neurotransmissors . Inactivació: s'inactiva el Enzims Síntesi: la neurona ha de sintetitzar Precurso el neurotransmissor que allibera. Per tal de que es produeixi la síntesi cal que la neurona tingui les molécules precursores ¡ els enzims necessaris. neurotransmissor s'emmagatzema dins de vesícules sinaptiques. l'alliberació del neurotransmissor a l'espai sináptic. alliberat s'uneix ¡ activa el receptor postsináaptic. neurotransmissor, s'elimina de l'espai sináptic. Aquest pas podrá tenir lloc per degradació enzimática (enzim present a l'espai sinaptic que degrada el neurotransmissor) o recaptació (mitjangcant un mecanisme de transport actiu que el transporta al neurotransmissor a dins de la neurona). Si per alguna circumstáncia es produeix una alteració en algun d'aquests passos, també s'alteraria la transmissió sináptica, que portaria a produir-se una alteració funcional del SN ¡, per tant, una alteració conductual. Aquestes alteracions es poden produir en molts trastorns psicopatológics, com la depressió o la ansietat, i poden produir al:lucinacions o deliris (entre d'altres). També poden ser donades per el consum de drogues o neurotoxines, és a dir, pel consum d'alguna substáncia exógena, que no está present a l'organisme (nicotina, fármacs, picadura d'una aranya, etc.). Fonaments de Psicobiologia | Christina Yupton Gómez Les drogues ¡ els fármacs psicoactius no afecten a totes les sinapsis, sinó a determinades sinapsis, les que utilitzin un determinat tipus de neurotransmissor, com per exemple la serotonina o el glutamat. 2.1 Mecanismes d'acció Les substáncies que augmenten la transmissió sináptica es diu que tenen un efecte agonista, mentre que un agonista del receptor és una substáncia que s'uneix a un receptor ¡ l'activa. Aixó ho poden fer per diversos mecanismes d'acció: 1. Actuant sobre els receptors postsinaptics. S'uneixen al receptor com si es fossin el neurotransmissor, l'activen i produeixen el mateix efecte (transmeten un missatge fals). 2. Actuant sobre la síntesi de NT. Mitjancant una substancia, podem augmentar la síntesi del neurotransmissor. Aquesta substáncia pot actuar com si fos els precursors, d'aquesta manera si n'hi ha més precursors es poden fabricar més NT, el que augmentaria la síntesi d'aquest. 3. Actuant sobre l'alliberament NT. Aquesta substáncia provoca que s'alliberin més NT, fins ¡ tot, sense que arribi cap PA. D'aquesta manera, si s'alliberen més NT, augmenta la transmissió sináptica. 4. Actuant sobre la inactivació. Per tal que finalitzi la transmissió sináptica, cal que s'inactivin els NT. Si no s'inactiven, els NT continuaran unint-se als receptors postsináptics ¡ es continuará produint la resposta postsináptica. Hi ha algunes substancies que inhibeixen l'enzim que degrada el NT en la degradació enzimática o que bloquegen el mecanisme de recaptació. Les substáncies que disminueixen la transmissió sináptica es diu que tenen un efecte antagonista, mentre que un antagonista del receptor és una substáncia que s'uneix a un receptor ¡ el bloqueja. Ho poden fer per diversos mecanismes: 1. Actuant sobre els receptors postsinaptics. Substáncies que s'uneixen als receptors ¡ els bloquegen, ja que no els activen ¡ no tenen cap efecte. Impedeixen que se'ls pugui unir un NT ¡ per tant, disminuirá la transmissió sináptica. 2. Actuant sobre la síntesi del neurotransmissor. Substáncies que inhibeixen l'enzim necessari per que es produeixi la síntesi del NT, per tant, no hi hauran NT o hi hauran molt pocs NT que puguin ser alliberats quan arribin PA al botó terminal. 3. Actuant sobre l'emmagatzemament. Les substáncies impedeixen que els NT s'emmagatzemi dintre les vesícules. Quan arribin PA al botó terminal, les vesícules alliberaran molts pocs NT o cap. 4. Actuant sobre l'alliberament del NT. Inhibeixen els mecanismes que actuen en l'alliberament del NT, com per exemple l'exocitosi. Quan en una transmissió sináptica intervenen autoreceptors, generalment, inhibeixen lV'alliberament del NT: > Quan un agonista s'uneix a un autoreceptor provocará una disminució en la transmissió sináptica perqué aquest agonista del receptor tindrá el mateix efecte que un NT. Fonaments de Psicobiologia | Christina Yupton Gómez > Per altra banda, si una substancia antagonista s'uneix a un autoreceptor, aquest provocará que no es realitzi la inhibició de l'alliberament., per tant, augmentará la transmissió sináptica. 2.2 Agonistes ¡ antagonistes Anomenen agonista a aquella substancia que a |l'unir-se al receptor l'activa. > Agonista endogen: substancia que es troba normalment a l'organisme, s'uneix ¡ activa el receptor, els neurotransmissors. > Agonista exogen: substancia externa que no es troba normalment a l'organisme, que s'uneixen al receptor i l'activa. Anomenem antagonista a aquella substancia que a l'unir-se al receptor bloqueja l'acció del NT, sense produir cap acció propia. > Antagonista competitiu: substancia exógena que s'uneix al mateix lloc receptor al que s'uneix el NT ¡ impedeix que aquest s'uneixi. Competeix amb el NT per unir-se al mateix lloc. > Antagonista no competitiu: substáncia que s'uneix al receptor peró a un lloc diferent al que ho el NT. No competeix amb el NT. D Bloquejadors de canal: L'antagonista s'unirá al receptor per dins del canal ¡ónic. Els NT es podran unir al receptor, peró no podrá produir l'efecte postsináptic perque l'antagonista bloqueja el moviment de ¡ons. D” Modulador al:lostéric: Substáncia que quan s'uneix al receptor, fa que canvii una mica la conformació de la proteina ¡ fará que quan el NT s'uneixi al receptor pugui tenir menys efecte (que obri durant menys temps el canal o que l'obri menys). Conclusions Les diferents conductes (conducta locomotora, percepció sensorial, aprenentatge, emocions, llenguatge, etc.) són el resultat del correcte funcionament cerebral. Qualsevol alteració de la transmissió sináptica afecta al funcionament cerebral, ¡ per tant a la conducta. AIx0 passa en els trastorns psicopatológics, i també com a conseqúéncia del consum de drogues, la ingesta de fármacs, o l'acció d'alguna neurotoxina. Els aminoácids es troben en totes les cel-lules. Són les unitats estructurals que formen les proteines. A més, també participen en el metabolisme intermediari. A part de les seves funcions, també s'utilitzen com a neurotransmissors. Alguns serien: > Aminoacids excitadors (AAE): Glutamat (Glu) i¡ Aspartat (Asp). La majoria de les sinapsis excitadores utilitzen el glutamat com a NT. > Aminoacids inhibidors (AAI): GABA ¡ Glicina. La majoria de les sinapsis inhibidores utilitzen com a NT un d'aquests aminoacids, freqúentment utilitzen GABA. Fonaments de Psicobiologia | Christina Yupton Gómez Encara que el glutamat s'uneix a tots ells ¡ quan ho fa no podem saber de quin receptor es tracta. Podem diferenciar els tipus de receptors del glutamat gracies a les substancies agonistes (exógenes) que s'uneixen a cadascun d'ells. Receptors nNONMDA Receptors NMDA Es produeixen PEPs, de Es produeixen PEPs més duradors (200-300 ms). caracter rápid (10-50 ms). S'obren canals permeables a S'obren canals permeables a Na*, K*, | Ca?* Na* ¡ K* controlats per lligand. (sobretot permeables a Ca”*) controlats per lligand ¡ voltatge. La resposta postsináptica es produirá si s'uneix el glutamat al receptor ¡ alhora es produeix una certa despolarització en la membrana. Quan el canal s'obre, s'uneixen ¡ons de Mg?* per dins del canal, fent que es bloquegi i no es pugui realitzar el correcte moviment de ¡ons. Per tal que el Mg?** deixi de bloquejar el canal ¡ es pugui realitzar el correcte moviment dels ¡ons, es necessária la despolarització (mínima). Els receptors AMPA ¡ Kainat (receptors noNMDA) tenen característiques diferents a les característiques dels receptors NMDA. 3.1.5 Potenciació a llarg termini La PTM es considera un model d'aprenentatge ¡ memoria a nivell sináptic. El que fa es augmentar de manera molt duradora l'eficácia sináptica. Si abans de que s'hagi prodult un PLT, arriba un tren de PAs a la sinapsis, aquests donaran lloc a la producció d'un PEP d'una determinada magnitud en la membrana postsináptica. Peró si primer es produeix la PLT ¡ arriba el mateix tren de PAs a la sinapsis, de la mateixa forma, aquests donaran lloc a la producció d'un PEP de més amplitud en la membrana postsináptica. Cada vegada que arribi informació a la sinapsis on s'hagi indult a un PLT, l'efecte que produirá será molt més gran ¡ es mantindrá durant setmanes o mesos. Les sinapsis amb més facilitat per induir PLT són les glutamatérgiques que tenen receptors NMDA ¡ poden produir-lo per dues raons: tren de potencials d'acció d'alta freqúéncia o dues sinapsis excitadores a |'hora. Sovint, quan hi ha receptors NMDA, solen estar acompanyats per receptors AMPA. Quan arribin PAs a la neurona presináptica, s'alliberará glutamat ¡ aquest s'unirá als dos tipus de receptors, encara que només s'activaran els receptors AMPA on s'obriran els canals ¡ es produirá el PEP corresponent. El glutamat que s'uneixi al receptor NMDA no produirá cap resposta. L'arribada de un tren de PAs a la neurona presinaptica, fará que s'alliberi molt més glutamat ¡ la resposta que es desencadeni en el receptors AMPA será un PEP molt més ampli ¡ llarg. És aquesta despolarització que es genera gracies als receptors AMPA, la que fará que els ions de Mg?* deixin de bloquejar els canals de NMDA ¡ els ions podran circular correctament per a que es produeixi la resposta. Fonaments de Psicobiologia | Christina Yupton Gómez L'obertura dels canals de NMDA és important perqué deixaran passar ¡ons de Ca?* que són el que actuaran com a segons missatgers ¡ podran produir plasticitat sináptica (concretament PLT) o, fins ¡ tot, podran tenir una acció excitotóxica provocant la mort de la neurona postsinaptica. La PLT té lloc en dues fases: 1. Curt plac: Es produeix per mecanismes no genómics, no involucra la síntesi de noves proteines. L'augment de Ca?* que es produeix en l'espina dendrítica dóna lloca a que s'activin les proteines quinases ¡ aquestes s'encarreguen de fosforilar proteines que ja estan presents en la sinapsis. Un dels diversos processos que es podria donar és que la proteina quinasa fosfori-li els receptors AMPA ¡ aixó provocaria que augmentes l'afinitat dels receptors AMPA pel glutamat. De manera que, quan es torni a alliberar glutamat d'una forma normal, s'uniran als receptors AMPA ¡ els activaran donant lloc a que es produeixi un PEP de major amplitud (el glutamat que s'uneixi als receptors NMDA, no tindrá cap efecte, com de normal). Es produirá un augment transitori de l'eficácia sináptica. Aquesta fase dura el temps necessari (1 o 2 hores) per a que es doni la PLT própiament dita que es la de llarg plac. 2. Llarg plac: En aquesta segona fase, es triga un cert temps en establir l'augment d'eficácia (1 o 2 hores) peró quan s'estableix aquest dura molt temps (setmanes ¡ mesos). Requereix la síntesi de noves proteines, es produeix per mecanismes genómics. Mentre s'está produint la primera fase, el Ca?* que activa el procés a curt plac, també activa altres proteines quinases que actuen sobre el nucli de la cel-lula. La proteina quinasa entra en el nucli de la cel-lula i activa un factor de transcripció. Aquest s'encarrega de que determinats gens comencin a transcriure's a ARNm, per tal que l'ARNm doni lloc a la síntesi de noves proteines. Són aquests noves proteines les responsables de que canvi leficácia de la sinapsis d'una forma molt duradora. Un exemple sera la síntesi de nous receptors AMPA, de manera que quan s'alliberi glutamat s'uniran a més receptors ¡ tindran un major efecte, el PEP que es produeixi será de major amplitud. Es produirá una augment de l'eficacia sináptica a llarg plac. La PLT es produeix per diferents tipus de canvis: > Canvis postsinaptics: els hem vist a dalt. > Canvis morfológics: augmentar la superfície de la sinapsis o, fins ¡ tot, es poden formar noves sinapsis. > Canvis presinaptics: augmenta l'alliberament de glutamat. El receptor NMDA té un lloc d'unió pel glutamat ¡ un canal de Ca?* (pel que també poden passar ¡ons de K* ¡ Na*). A més, també tenen llocs d'unió per altres substáncies endóogenes. Fonaments de Psicobiologia | Christina Yupton Gómez > Mg?*: Antagonista no competitiu que criar bloqueja el canal impedint que es produeixi l'efecte postsinaptic. Glicina: El seu lloc d'unió es diferent al del glutamat ¡ es troba fora del canal. Actua com un modulador alllostéric positiu, ja que augmenta l'efecte que té el glutamat sobre el > seu receptor, fa que s'obri més el Mg” canal. oi Zn?*: Antagonista no competitiu que actua com modulador al-lostéric reduint l'efecte del glutamat. En condicions normals, s'alliberen tants ions de glutamat com ¡ons de Zn?*, (Neuromodulador +) Coagonista Hi ha substancies exógenes que també actuen sobre els receptors NMDA, concretament com antagonistes no competitius: > Ketamina i Fenciclidina: Drogues dissociatives que produeixen alteracions preceptives ¡ cognitives. La fenciclidina és més potent, i pot produir símptomes semblants a l'esquizofrénia com al:lucinacions, despersonalització, alteracions en el pensament o comportament, mort neuronal... Memantina: És un fármac que s'utilitza en el tractament del Alzheimer, redueix els símptomes que provoca en les fases avancades. Actua bloquejant el canal, per tant, redueix l'acció excitotóxica. 3 Alcohol: És una droga que produeix un efecte depressor, disminueix l'activació del SNC. En altes dosis produeix coma etílic. 4.1 GABA El principal aminoacid inhibidor és el GABA (acid gamma amino butíric). Les neurones que l'utilitzen com a NT s'anomenen GABAeérgiques ¡ les que utilitzen la glicina s'anomenen Glicinérgiques. El GABA és el principal inhibidor en el SCN mentre que a nivell de la medul:la espinal ho és la glicina. 4.1.1 Funcions i implicacions clíniques > yy Esta relacionat amb la regulació del son. Per tal que s'inicii el son, cal que s'activen determinades neurones GABAergiques. Relacionat amb els efectes sedants dels anestésics generals. Augmenten l'acció del GABA sobre un dels receptors. Relacionat amb els estats d'ansietat. Relacionat amb l'epilépsia degut a que hi ha una disminució de la inhibició del GABA, el que provoca una excés d'excitació. Relacionat amb la malaltia neurodegenerativa Corea de Huntington, en la que es produeixen unes alteracions motores (moviments incontrolats de bracos Fonaments de Psicobiologia | Christina Yupton Gómez que es produeixi la correcta contracció muscular . Els símptomes mes freqlents són els símptomes oculars com la caiguda de la parpella o en els moviments oculars. És el neurotransmissor que s'allibera a la unió muscular ¡ permet la contracció del múscul esquelétic. A més, participa en el control de les funcions vegetatives que duu a terme el sistema nerviós autónom. 4.2 Síntesi i inactivació Acetilcolina (ACh) es sintetitza a partir de dos precursors, l'acetil coenzimA i la colina, ¡ de l'enzim colina acetiltransferasa (CAT). Un cop s'ha sintetitzat, s'emmagatzema en les vesícules presinaptiques. L'ACh és inactivada exclusivament per degradació enzimática mitjancant |'enzim Acetilcolinesterasa (AChE). Aquest enzim se sintetitza ne la neurona postsináptica i esta present en la membrana postsináptica, és molt potent ja que degrada a |l'ACh amb facilitat, de manera que la separa en els seus components, colina ¡ acid acétic. El 50% de la colina será transportat a la neurona presináptica per ser reutilitzat, mentre que l'altre 50% será, juntament amb l'ácid acétic, passará a la sang ¡ de la sang passar a la orina per ser eliminats. 4.3 Receptors ¡ efectes postsinaptics L'acetilcolina alliberada a l'espai sináptic té dos tipus de receptors, cadascun amb diferents subtipus: > Receptor nicotínic: Receptor ¡onotrópic. Associat a un canal de Na* ¡ K*, per tant, dona lloc a un PEP de carácter rapid. Els podem trobar en les sinapsis neuromusculars, en les sinapsis del SNA ¡ es el receptor colinérgic en algunes árees del SNC. D Té afinitat per la nicotina, és una substancia exógena que actua com un agonista selectiu que només s'uneix a aquest receptor, ¡ quan s'uneix produeix un PEP com el que produeix l'acetilcolina. Potencia l'atenció ¡ la concentració actuant sobre receptors cerebral. Genera una addicció molt forta. D” El curare és una substancia exógena (produeix parálisi muscular, entre ells músculs que es troben en el diafragma necessaris per poder respirar) que actua com una antagonista competitiu del receptor nicotínic, s'uneix a aquest receptor en el mateix lloc d'unió que l'ACh i¡ impedeix que es pugui unir. Disminueix la transmissió sináptica colinérgica. > Receptor muscarínic: Receptor metabotrópic. Generalment es produeixen PEPs més lents i¡ més duradors. Alguns subtipus de receptors muscarínics poden produir PIPs. És el receptor principal ¡ el podem trobar en les sinapsis del SNC ¡ les sinapsis del SNA. D” La muscarina també és una substancia exógena que només es capa d'unir-se a aquest receptor, és el que fa que es pugui distingir aquest receptor d'un altre. D L'atropina és un antagonista competitiu del receptor muscarínic, s'uneix a ell ¡ el bloqueja, no deixa que l'ACh s'uneixi. S'utilitza per dilatar la Fonaments de Psicobiologia | Christina Yupton Gómez pupilllar en tractament oftalmológics. Bloqueja la sinapsis que estan mediades per receptors muscarínics. 4.4 Farmacologia Hi ha substancies exógenes que actuen sobre l'alliberament de |'ACh, una d'aquestes es la toxina botulínica. El que fa aquesta neurotoxina es disminuir l'alliberament de l'ACh, inhibeix el seu alliberament, fa que els músculs estiguin relaxats tota la estona. Es troba en les conserves en mal estat ¡ és molt potent ja que pot produir la mort d'una persona amb una quantitat ínfima (per asfixia, ja que els músculs del diafragma, no es podrien contraure). Per altra banda, el verí de l'aranya vídua negra produeix l'efecte contrari, produeix un augment en l'alliberament de |'ACh, fins ¡ tot, sense la necessitat de que entri Ca?* en el botó terminal. Aixó provocaria un augment de les sinapsis colinérgiques, els músculs estarien contrets tota l'estona ¡ portaria a la mort per asfixia ja que els músculs del diafragma no es podrien relaxar. Els inhibidors de l'AChE (acetil colinesterasa) impedeixen que l'ACh sigui degradada ¡, per tant, l'ACh s'acumula a l'espai sináptic augmentaria la transmissió sináptica colinérgica. Hi ha dos tipus d'inhibidors: > Reversibles: Tenen utilitat terapéutica, serveixen com antídots per alguns verins com el curare o verins de picadures d'aranya. Altres s'utilitzen pel tractament de la miasténia gravis. També s'utilitzzen pel tractament de l'Alzheimer, endarrerint el deteriorament cognitiu. Tenen efecte durant un període de temps curt. > Irreversibles: Són utilitzats com a pesticides o armes químiques (utilitzats en guerres o atemptats terroristes). Substancies molt potents que poden produir la mort per asfixies ¡ que també provoquen alteracions cardíaques ¡ alteracions gastrointestinals. Tenen un presencia permanent. Les sinapsis colinérgiques són el lloc d'acció de molts verins ¡ toxines ja que les substancies que actuen sobre aquestes, tant si la augmenten com si la inhibeixen, poden produir efectes mortals (principalment per asfixia). Tot ¡ així, les substancies exógenes, si son utilitzades de manera adequada, aplicades en dosis molt baixes poden tenir efectes terapéutics. Les catecolamines són un grup de substáncies que s'utilitzen com a NT, les principals són la dopamina (DA), la noradrelina (NA) ¡ l'adrenalina (ADR, encara que aquesta és més important pel seu paper com hormona). Les neurones que alliberen dopamines com a NT s'anomenen dopaminérgiques, mentre que les que alliberen noradrenalina s'anomenen noradrenérgiques. Moltes de les neurones catecolaminérgiques estableixen sinapsis de pas. En les seves terminals axóniques tenen varicositats, de manera que quan arriben els PA, es va alliberen catecolamina des de les varicositats. Afixo que l'efecte que tinguin aquests NT sigui molt més difús, més generalitzat, podran afectar a una amplia zona postsináptica. Fonaments de Psicobiologia | Christina Yupton Gómez 6.1 Dopamina Les neurones dopaminérgiques es troben el SNC ¡ tenen el seu soma agrupat en dos nuclis del tronc de l'encéfal. Des de que aquests dos nuclis els axons dopaminérgics surten ¡ projecten cap a altres regions cerebrals: > Substancia negra: Els somes que es troben en aquest nucli, projecten el seus axons cap a l'estriat. Aquests axons que surten de la substancia negra i van a l'estriat formen una via negroestriada. D” Aquestes vies estan relacionades amb la regulació dels moviments precisos. D També estan relacionades amb la malaltia neurodegenerativa de Parkinson causant tremolors ¡i dificultat en l'inici de moviments. > Area tegmental ventral: Des de aquest nucli, alguns dels somes projecten els seus axons cap al sistema límbic formant la via mesolímbica. Els altres axons surten des de l'área tegmental fins al córtex prefrontal (escorca cerebral), formant la via mesocortical. El conjunt de les dues vies s'anomena via mesocorticolímbica. I” Aquesta via esta relacionada amb els mecanismes de la recompensa ¡ el plaer (substrat del reforc), són neurones que s'activen en les relacions sexuals ¡ davant de la perspectiva d'unes bones vacances o bon menjar, d'alló que ens proporciona motivació o desig d'obtenir una recompensa. DI” També estan relacionades amb l'aprenentatge de conductes reforcades positivament. Implicacions clíniques: > Relacionada amb l'addicció en general, no tan sols de les drogues sinó també de la ludopatia. S'ha demostrat que les drogues addictives activen l'alliberament de dopamina. > Relacionada amb un trastorn psicopatológic, l'esquizofrénia. Aquesta malaltia es caracteritza per provocar al-lucinacions, distorsions del pensament, deliris. S'ha vist que aquests símptomes que provoca aquesta malaltia es produeixen per un augment en !'alliberament de dopamina en el sistema límbic (per la via mesolímbica). 6.2 Noradrenalina És un NT que es troba tant en el SNA com el SNC. Juga un paper molt importat en el SNA, junt amb l'ACh, ja que dóna lloca a augment de l'activitat cardíaca, del ritme respiratori, produeix dilatació en les pupil:les, entre altres. Pel que fa a les neurones noradrenérgiques del SNC, tenen el seu soma, principalment, en el nucli Locus coeruleus (es troba en el tronc de l'encéfal). Des d'aquest nucli surten axons noradrenérgics que es projecten per tot el SNC (encara que són poques neurones de noradrenalina, es projecten per tot el SNC). Fonaments de O l Christina pa Gómez Les catecolamines ¡ la serotonina formen part de les monoamines (amines biógenes). Les neurones que alliberen serotonina com a NT s'anomenen serotoninergiques (serotoneérgiques també es correcte). Estableixen sinapsis de pas, el seu efecte es més difús, sobre una amplia zona postsináptica. Els somes d'aquestes neurones estan agrupats en una série de nuclis que es troben en el tronc de l'encéefal ¡ s'anomenen Nuclis del Rafe. Des de aquests nuclis surten els axons ¡ projecten ámpliament per tot el SNC. 6.1 Funcions i implicacions clíniques No és responsable directe de cap funció, només les regula. > Regulació de la vigília i la son: Durant la vigila s'activen les neurones serotoninérgiques ¡ aixó fa que quan mes duri la vigília i, per tant, s'activin més neurones serotoninéergiques, augmenti la síntesi dels factors inductors del son, són els que indueixen el son. > Regulació de la ingesta de carbohidrats: Quan hi ha nivells baixos de serotonina, augmenta la ingesta de carbohidrats ¡ aquest augment, dóna lloc a un augment dels nivells de serotonina. Está relacionada amb alguns tipus d'obesitat on s'augmenta la ingesta de carbohidrats per els nivells baixos de serotonina. > Regulació del dolor: Forma part d'un sistema endogen que produeix analgésia (disminució de la sensació de dolor). Els nivells baixos de serotonina fan que tinguem més sensibilitat al dolor. > Regulació de la conducta agressiva: Nivells baixos de serotonina s'associen a un augment de l'agressivitat, tant cap als altres com per a un mateix (tendéncies sulcides). > Regulació dels estats d'anim: nivells baixos de serotonina estan relacionades amb sentir-nos més deprimits. Implicacions clíniques: > Depressió: nivells baixos de serotonina s'associen a depressions que s'acompanyen amb ansietat. > Trastorns d'ansietat, TOC, trastorns d'impulsivitat, trastorn bipolar, síndrome premenstrual... 6.2 Síntesi ¡ i¡nactivació Se sintetitza a partir del amonoácid precursor triptofan (AA), és un aminoacid Triptofan — > Iriptofan | . . AA) Triptofan essencial que no es pot fabricar a ( hidroxilasa 1211 limitant) l'organisme sinó que s'ha d'obtenir per la 5-H-Triplofan dieta, per l'alimentació (llet, ous..). Aquest A id aromátic descarboxilasa entra en les neurones serotoninérgiques mitjancant un transportador compartit amb altres aminoacids. ___ SIETriptamina (serotonina) Fonaments de Psicobiologia | Christina Yupton Gómez Un cop el triptofan esta dins de les neurones, en presencia de l'enzim triptofan hidroxilasa es transforma en 5-H-triptofan ¡ aquest, en presencia de l'enzim aminoacid aromátic descarboxilasa, donará lloc a la serotonina 5-H-Triptamina. L'enzim principal, el limitant, i¡ el més important és el triptofan hidroxilasa, ja que és el que limita la velocitat a la que es sintetitza serotonina. Un cop sintetitzada la serotonina será transportada a la vesícules mitjancant un transportador de serotonina vesicular. La serotonina s'inactiva exclusivament per recaptació mitjancant un mecanisme de transport actiu d'alta afinitat específic per la serotonina. Un cop es troba dins del botó terminal, es degradada per la MAO (monoamino oxidasa). Hi ha una petita part de la serotonina que es recaptada que aconsegueix torna a les vesícules per ser reutilitzades de nou. Els productes resultants de la degradació de serotonina passaran a la sang ¡ seran eliminats per la orina. 6.3 Receptors Hi ha 3 tipus principals de receptors de serotonina: > 5-HT, i 5-HT2: Són receptors metabotrópics. > 5-HT3: Receptors ¡onotrópics acoblats a canals de cations. 6.4 Farmacologia monoamines La L-DOPA és el precursor immediat de la dopamina. És el principal tractament per la malaltia de Parkinson, una malaltia que provoca alteracions motores (dificultat per iniciar els moviments voluntaris) per la mort de les neurones dopaminérgiques. L'administració de L-DOPA (que es converteix en dopamina) en el SNC fa augmentar els nivells de dopamina ¡ redueix la simptomatologia del Parkinson. No es pot administrar directament la dopamina perqué no pot entrar al SNC per la barrera hematoencefálica. Els fármacs antidepressius tenen el seu efecte actuant en les sinapsis monoaminérgiques, peró no de forma immediata sinó que l'efecte triga en aparéixer al voltant de 3-4 setmanes (tenen un mecanisme d'acció més complex): > Antidepressius tricíclics: El seu mecanisme d'acció és inhibir la recaptació de monoamines, sobretot de noradrenalina ¡ la serotonina. Aixó provoca que s'acumulin les monoamines en l'espai sináptic ¡ augmenten la transmissió sináptica monoaminérgica. > ISRS (inhibidors selectius de la recaptació de la serotonina): Actuen específicament en la inhibició de la recaptació de serotonina ¡ tenen efectes antidepressius. Són els mes utilitzats com antidepressius (com per exemple el Prozac). També son útils en els tractaments de trastorns d'ansietat ¡ altres trastorns com el TOC o els trastorns d'impulsivitat. > Inhibidors de la MAO (iMAOSs): Inhibeixen la MAO ¡ les monoamines que estan lliuren el citosol del botó terminal no es degradin ¡ augmentin les reserves de monoamines ¡ per tant, es podran alliberar més quantitat de monoamines a Fonaments de Psicobiologia | Christina Yupton Gómez l'espai sináptic i¡ s'augmenta la transmissió sináptica monoaminérgica. Són molt potents ¡ tenen efectes secundaris greus (hipertensió) per aixó s'administren poc ¡ amb cura. Les sinapsis monoaminérgiques també són el lloc d'acció de les drogues psicoestimulants, drogues que produeixen un augment de l'activació cerebral. Totes són addictives ¡ poden produir símptomes psicótics (semblants als de lesquizofrénia). També poden produir degeneració neuronal perqué són neurotóxiques: > Amfetamina: Inverteix el mecanisme de recaptació de les catecolamines, especialment de la dopamina. No es limita a impedir que es recaptin les monoamines sinó que a més, augmenta el seu alliberament a l'espai sinaptic. Produeix fóbies, una disminució de la sensació de cansament, un augment de la capacitat de treball... És molt addictiva. UI Extasi (MDMA): invertir el mecanisme de recaptació de serotonina (principalment) ¡ dopamina. Els efectes que produeix en les sinapsis dopaminérgiques són estimulants. A més, els efectes que produeix en les sinapsis serotoninérgiques són l'augment de la sociabilitat, la empatia, produeix al-lucinacions, alteracions en el pas del temps. I Metilfenidat: És molt útil en el tractament de TDAH (trastorns de deficit d'atenció ¡ hiperactivitat. Aquest trastorn es caracteritza per un excés de hiperactivitat, problemes d'autocontrol (impulsivitat) i normalment s'acompanya amb deficit d'atenció. S'administra a nens en edat escolar. Disminueix la hiperactivitat perque inhibeix la recaptació, sobretot de la dopamina. > Cocaína: Inhibeix la recaptació de catecolamines, especialment de la dopamina. > Totes les drogues psicoestimulants tenen en comú que provoquen anoréxia, redueixen la gana. Peró no serien els més adequats per el tractament de la obesitat. Per tractar la obesitat, es fa servir la sibutramina. Aquesta substancies el que fa és inhibir la recaptació de serotonina. Pot produir trastorns cardíacs, peró aixó actualment s'ha retirat i no s'ha trobat cap farmac adequat pel tractament de la obesitat pels efectes secundaris nocius que produeixen. La dopamina esta molt relaciona amb la malaltia de l'esquizofrenia. Pel seu tractament es fan servir antipsicótics: > Antipsicótics clássics: Actuen bloquejant determinats receptors dopaminérgics, és a dir, actuen com antagonistes de receptors de dopamina. Al bloquejar els receptors, la dopamina no pot unir-se a ells ¡ activar-los. Disminueix la transmissió sináptica dopaminérgica, fet que és molt útil per reduir els símptomes d'esquizofrénia. > Antipsicótics atípics: Actuen com antagonistes de receptors dopaminérgics ¡ sobretot de receptors serotoninérgics. Tenen una série d'avantatges respectes als antipsicótics clássics, principalment produeixen menys alteracions motores ¡ redueixen la producció dels símptomes negatius ja que actuen principalment en els receptors dopaminérgics que es troben en el sistema límbic, a diferencia del