Functionarea sinapsei a fost studiata cu metooe electrofiziologice si biochimice, pe sinapse neuro-musculare (placa neuromotoare, jonctiune neuro-musculara), pe sinapse din ganglionii simpatici, pe cele din coarnele ventrale ale ma-duvei spinarii, in care se incheie
reflexele somatomotorii spinale si chiar pe sinapse din sistemul ners central.
Impulsul ners, avind ca manifestare unda de depolarizare sub forma potentialului de actiune, ajuns in dreptul butonului terminal, lipsit de teaca de mielina, realizeaza depolarizarca membranei acestuia, pe o durata de 1 ras. Se presupune
do certe exista pentru sinapsa giganta de sepia
ca depolarizarea deschide porii membranei presinaptice pentru Ca++. Ionii de Ca1'" patrund in butonul terminal si determina eliberarea mediatorului acetilcolinic in spatiul sinaptic. Toxina microbului botulinic, care se dezlta accidenta.! in conserve alterate de
carne sau peste, actioneaza asupra sinapsei neuro-musculare similar lipsei de Ca++, prin inhibarea eliberarii de acetilcolina in spatiul sinaptic.
Transmiterea umorala sinaptica. Acetilcolina, eliberata in fisura sinaptica, actioneaza asupra unor receptori, reprezentati prin functii chimice libere, ce se gasesc in membrana subsinaptica, pe care o depolarizeaza. Substante farmacodina-mice, cum ar fi curara (otrava utilizata altadata de indienii americani pentru impregnarea virfurilor sagetilor), blocheaza
receptorii colinergici subsinaptici ai jonctiunii neuro-musculare. Ca urmare, impulsul ners nu mai trece asupra muschilor, inclusiv asupra celor respiratori, care se paralizeaza, pro-dueindu-se moartea prin asfixie. Azi, curara si derivatii sai se utilizeaza in chirurgie pentru a obtine
relaxare musculara, bineinteles cu practicarea ventilatiei pulmonare artificiale pe durata actiunii. Nicotina, sau compusii cuaternari de amoniu, blocheaza receptorii colinergici ai sinapselor din ganglionii vegetativi.
Acetilcolina, eliberata din culele presinaptice in fisura sinaptica, actioneaza asupra membranei subsinaptice dupa un interval de timp necesar parcurgerii, prin difuzie, a acestei distante. De aceea, in zona sinaptica, impulsul ners se proa pe cale chimica mai lent. Procesul este denumit intirziere sinaptica; dureaza 0,40,7 ras.
Durata de actiune a acetilcolinei asupra membranei subsinaptice este limitata la 12 ms. Fixarea sa pe receptorii membranei subsinaptice duce la cresterea permeabilitatii acesteia pentru cationii mici. Limitarea duratei sale de actiune este datorata fermentului colinesteraza, care o descompune in acid acetic, si colina, de 1000 de ori mai putin activa decit acetilcolina. Acesti produsi sint in mare parte preluati in zona presinaptica, unde enzima, colinacetilaza, reface moleculele de acetilcolina (. 24 A,B).
Inhibitorii colinesterazei, cum este alcaloidul eserina (fizo-stigmina) sau, mult mai active, combinatiile organofosforice utilizate ca insecticide, actioneaza blocind activitatea colinesterazei. Aceasta are ca urmare intensificarea si prelungirea efectului acetilcolinei si depolarizarea membranei subsinaptice musculare, in asa masura, incit ea devine inexciila prin inactivarea transportului Na+, astfel ca respiratia se opreste si survine moartea.
Potentialele postsinaptice. Zona postsinaptica, mai saraca in structuri subcelulare, participa in mai mica masura, prin fenomene enzimo-chimice, la transmiterea impulsului ners. Aici, in zona membranei subsinaptice, informatia de ordin chimic este recodificata in procese predominant de membrana. Prin eliberarea in mod spontan de acetilcolina in spatiul sinaptic se realizeaza depolarizari ale membranei subsinaptice, de valoare mica (0,5 mV), care sint denumite potentiale miniaturale. Egalitatea amplitudinii lor a dus la ideea ca se da-toresc descarcarii unor quante de mediator. S-a calculat la broasca, pe sinapsa neuromusculara, ca, pentru excitarea unei sinapse, este necesara eliberarea a 200 quante; in cazul altor sinapse pragul se ridica la 2000 quante.
Cantitatea de acetilcolina dintr-o cula sinaptica a fost calculata in medie la 3000 molecule, iar cea eliberata intr-o sinapsa neuro-musculara, la un singur potential de actiune, la 1,5X10-'5 g.
Potentialele postsinaptice reprezinta modificarile electrice din zona postsinaptica, in urma actiunii mediatorului asupra membranei subsinaptice. Ele se recolteaza cu microelectrozi din aceasta zona, dupa stimularea cailor presinaptice (. 25).
Depolarizarea membranei subsinaptice la o valoare sub 10 mV determina aparitia de potentiale postsinaptice excita-torii (EPSP) locale, care nu se proa. Depolarizarea mai avansata, realizata prin sumare spatiala (mai multi butoni sinaptici sint activi in acelasi timp) sau temporala (succesiv), determina cresterea in amplitudine a potentialului postsi-naptic excitator. Daca valoarea acestuia depaseste 10 raV in zona segmentului initial, de emergenta a axonului, este generat in mod exploziv potentialul de actiune al neuronului post-sinaptic, care se proa de-a lungul intregii sale membrane, conform legii tot sau nimic.
Potentialul postsinaptic excitator dureaza 15 ins si difera de potentialul de actiune din nerv prin aceea ca este o simpla depolarizare a membranei, fara inversarea potentialului. El nu se supune legii tot sau nimic (amplitudinea sa este proportionala cu quantele de acetilcolina eliberata), si se sumeaza, intre valoarea sa, atinsa prin sumarea determinata quantic in trepte, si frecventa descarcarii potentialelor de actiune in segmentul initial al axonului, exista o relatie de proportionalitate.
In acest mod sinapsa functioneaza ca un decodificator, in care semnalele discret analoage, reprezentate prin potentialele de actiune, conduse nedecremential, se transforma prin intermediul mediatorului, intr-un semnal continuu analog cu sumarea spatiala si temporala a modulatiilor de frecventa. Acesta este reprezentat prin EPSP. In raport direct cu amplitudinea EPSP, neuronul postsinaptic descarca mai frecvent. O recodi-ficare sinaptica se realizeaza si in sensul ca un numar mai mare de semnale presinaptice genereaza un singur semnal postsinaptic proat. In acest mod se evita incarcarea cu frecvente excesive a neuronului postsinaptic, mesajul fiind transmis nedistorsionat.
Potentialele postsinaptice inhibitorii (IPSP) sint expresia inhibitiei postsinaptice. Aceasta se realizeaza in anumite sinapse, ai caror mediatori presinaptici actioneaza asupra membranei subsinaptice, marind permeabilitatea lor pentru ionii mici C\ si K+. Acesti mediatori determina cresterea negati-varii celulei, cu hiperpolarizarea membranei si, ca urmare, scaderea exciilitatii sale. Acelasi mediator, acetilcolina, este excitator pentru sinapsele neuromusculare striate si inhibitor pentru altele (miocardul vertebratelor). in sistemul ners central a fost demonstrat rolul de mediatori ai acidului gama-aminobutiric (GABA) si glicinei in sinapsele inhibitorii.
Mediatia inhibitorie, care, in zona presinaptica, cunoaste aceleasi mecanisme ca cele descrise pentru sinapsele excitatorii, poate fi influentata farmacodinamic. Astfel, strihnina, in doze mari, produce crampe musculare, ce pot duce la moarte prin contractia tonica a muschilor respiratori. Ea blocheaza competitiv, in sinapsele inhibitorii din
maduva spinarii, prin care se reduce tonusul muschilor extensori la contractia flexorilor si viceversa, receptorii membranei subsinaptice fata de mediatorul inhibitor. Toxina tetanica actioneaza reducind eliberarea de mediator in zona presinaptica a placilor motorii.
ISPS este imaginea inversa a EPSP, avind o faza de crestere, de 12 tm) si o descrestere, de aproximativ 10 ms, cu modificari de permeabilitate ale membranei postsinaptice de 12 ms. De la valoarea de 5 mV, prin sumare, IPSP poate sa ajunga la 15 mV. Nu se proa.
Efectele excitatorii si inhibitorii in membranele sistemului ners central se intrica, activitatile acestuia fiind rezultanta echilibrului insil al acestor efecte. Astfel, in cazul unei membrane, polarizata in repaus la valoarea de 80 mV, un EPSP de 15 mV determina, in zona initiala a axonului, geneza potentialului proat. Daca insa se activeaza simultan membrana subsinaptica inhibitoare, creste permeabilitatea pentru K+ si Cl si se produce o hiperpolarizare, care reduce, EPSP sub valoarea critica, neuronul fiind astfel inhibat.
Excitatia si inhibitia, cele doua procese fundamentale ale activitatii sistemului ners central, se explica astfel, la nivel sinaptic, prin procese exclusiv biofizice si biochimice.
Conducerea sinaptica este unidirectionala (polarizarea sinap-tica) si se face cu consum mai mare de energie. Anoxia, anestezicele inhiba in primul rind functiile sinaptice. Practic nervii care conduc indelungat nu obosesc; sinapsele sint zonele fatigabile ale sistemului ners central.
