Sinapsis y arco reflejo

“Entre una neurona y la siguiente hay un espacio de 20 a 40 nanómetros que no se cruza por contacto directo. El golpe del martillo sobre el tendón rotuliano produce extensión de la pierna antes de que intervenga una decisión voluntaria, así que una señal química atraviesa ese espacio en milisegundos. Esta clase explica la sinapsis química, el arco reflejo y cómo el alcohol y la cafeína modifican esa transmisión.

Cuando el potencial de acción llega al botón terminal, la neurona siguiente no está en contacto directo. Entre ambas hay un espacio de nanómetros. Ese punto de comunicación se llama sinapsis, y tiene tres partes:

• El terminal presináptico (la neurona que envía): guarda vesículas llenas de neurotransmisor y tiene canales de calcio en su membrana.
• La hendidura sináptica: un espacio de apenas 20 a 40 nm (nanómetros). Es la prueba de que las neuronas no se tocan.
• La membrana postsináptica (la neurona que recibe): está tapizada de receptores, proteínas que reconocen al neurotransmisor.

Es común pensar que las neuronas están en contacto directo y que la corriente pasa de una a la siguiente. Eso es incorrecto, porque hay una hendidura que el impulso eléctrico no puede cruzar por sí solo. La neurona traduce su señal eléctrica en una señal química: libera una sustancia que difunde por la hendidura. Lo que cruza es el neurotransmisor.

La transmisión sináptica es una cadena ordenada de eventos. Cada paso depende del anterior:

1. Llega el potencial de acción al terminal presináptico.
2. Se abren canales de Ca²⁺ voltaje-dependientes y entra calcio desde el exterior.
3. El Ca²⁺ dispara la fusión de las vesículas con la membrana.
4. Por exocitosis, se libera el neurotransmisor, que difunde por la hendidura.
5. El neurotransmisor se une a los receptores postsinápticos y genera un cambio de voltaje: un PPSE (potencial postsináptico excitatorio, que despolariza y acerca al umbral) o un PPSI (inhibitorio, que hiperpolariza y aleja del umbral).

Finalmente viene la terminación: el neurotransmisor debe retirarse rápido para que la señal no dure para siempre. Se logra por recaptación (la neurona lo reabsorbe), degradación enzimática (por ejemplo, la acetilcolinesterasa destruye la acetilcolina) o difusión.

El efecto de un neurotransmisor lo decide el receptor, no el ligando por sí solo. Los principales:

• Glutamato: principal excitatorio del SNC (genera PPSE).
• GABA: principal inhibitorio del SNC (genera PPSI).
• Acetilcolina (ACh): excitatoria en la unión neuromuscular (ordena contraer el músculo).
• Dopamina y serotonina: moduladores (recompensa, movimiento, ánimo, sueño); su efecto depende del receptor.

Existe también una sinapsis eléctrica (uniones gap, contacto directo, casi instantánea y bidireccional), pero es minoritaria. La sinapsis química es más lenta (retardo de ≈ 0,5 ms), unidireccional, y permite integrar y modular señales. Esa misma modulación es el punto de acción de muchas sustancias.

Ante un estímulo nocivo, la mano se retira antes de percibir el dolor. Eso es un acto reflejo: una respuesta automática, rápida e involuntaria. Su circuito, el arco reflejo, tiene cinco componentes en un orden fijo:

1. Receptor: detecta el estímulo (por ejemplo, el estiramiento del músculo o el calor en la piel).
2. Neurona sensitiva (aferente): lleva la señal hacia la médula espinal.
3. Centro integrador (médula espinal): procesa la señal y decide la respuesta.
4. Neurona motora (eferente): lleva la orden desde la médula hacia el efector.
5. Efector: el músculo o glándula que ejecuta la respuesta (por ejemplo, el músculo que se contrae).

Hay dos tipos según cuántas sinapsis intervienen:

• Monosináptico: una sola sinapsis, sin interneuronas. El caso clásico es el reflejo rotuliano (el martillito en la rodilla): el receptor del cuádriceps conecta con una motoneurona en la médula, y la pierna se extiende. Al haber solo una sinapsis, es rapidísimo.
• Polisináptico: intervienen interneuronas entre la sensitiva y la motora. Es el caso del reflejo de retirada (alejar la mano del calor), donde hay que coordinar varios músculos.

El arco reflejo se procesa en la médula espinal, sin esperar a que la señal suba hasta el encéfalo. Esa ruta más corta acelera la respuesta y tiene función de protección.

Es común pensar que el cerebro ordena el reflejo, o que involuntario significa que la señal no llega al encéfalo. Eso es incorrecto, porque la orden la da la médula. La señal sí sube al encéfalo, pero después de que la respuesta ya ocurrió: primero se retira la mano y luego se percibe el dolor.

Muchas sustancias que alteran la conducta actúan en la sinapsis: imitan, bloquean o modifican a un neurotransmisor. Tres ejemplos:

• Cafeína: es un antagonista de los receptores de adenosina. La adenosina se acumula durante el día y produce sueño; la cafeína ocupa su lugar sin activarlo, así que bloquea la señal de sueño y se percibe vigilia. No aporta energía: enmascara el cansancio.
• Alcohol: es un depresor del SNC. Potencia al GABA (el inhibidor principal). Al reforzar la inhibición, enlentece los reflejos y la coordinación. La aparente desinhibición (hablar más) ocurre porque deprime primero los centros de autocontrol.
• Nicotina y otras drogas: la nicotina imita a la ACh y provoca liberación de dopamina en la vía de la recompensa; ese refuerzo explica su efecto adictivo. Muchas drogas de abuso aumentan la dopamina de esa misma vía.

Las neuronas se comunican por la sinapsis química, donde una señal eléctrica se traduce en química y de vuelta en eléctrica. La cadena es PA → entra Ca²⁺ → vesículas → neurotransmisor → receptores → PPSE/PPSI → terminación. Ese mecanismo explica el arco reflejo (se resuelve en la médula) y por qué la cafeína, el alcohol y ciertos venenos cambian la conducta al actuar en puntos precisos de la sinapsis. Queda por ver cómo se organiza el sistema nervioso en SNC y SNP, y qué hace cada región del encéfalo.

1. 01Ministerio de Educación de Chile. Temario PAES Ciencias (Biología), DEMRE. https://demre.cl
2. 02Tortora, G. & Derrickson, B. (2018). Principios de Anatomía y Fisiología (15ª ed.). Panamericana.
3. 03Guyton, A. & Hall, J. (2021). Tratado de Fisiología Médica (14ª ed.). Elsevier.
4. 04Khan Academy. La sinapsis y el sistema nervioso. https://es.khanacademy.org