FORMACIÓN DE LA SINAPSIS

​Las neuronas inmaduras en el cerebro en desarrollo son altamente promiscuas, formando muchas más conexiones sinápticas de las que necesitan, antes de recortar las exuberantes, desparejas y redundantes. La formación de sinapsis (o sinaptogénesis) se entiende mejor en la unión neuromuscular, donde la terminal del nervio motor entra en contacto con el tejido muscular esquelético. Cajal había reconocido desde el principio que estas sinapsis son mucho más accesibles y fáciles de estudiar que las del cerebro, que son mucho más pequeñas y más densas. "Ya que el bosque crecido resulta ser impenetrable e indefinible;" escribió en su autobiografía, Recuerdos de mi vida, "¿por qué no volver al estudio del bosque joven, en la etapa de vivero, como podríamos decir?" En la unión neuromuscular, la neurona motora libera el neurotransmisor acetilcolina, que se une a los receptores de las fibras musculares, haciendo que se contraigan. Inicialmente, sin embargo, ni la terminal nerviosa ni el músculo están listos para realizar este proceso de señalización. El extremo de la fibra nerviosa en desarrollo toma la forma de un cono de crecimiento -una estructura dinámica cubierta con proyecciones similares a las de los dedos llamadas filopodios que detecta señales químicas en el entorno local para guiar la punta de crecimiento de la fibra nerviosa a su destino adecuado, estableciendo nuevo material como procede. De la misma manera, la masa muscular inmadura aún no se ha dividido en células musculares individuales, y sus moléculas receptoras de acetilcolina están distribuidas uniformemente debajo de la membrana.

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Las neuronas inmaduras en el cerebro en desarrollo son muy promiscuas, formando muchas más conexiones sinápticas de las que necesitan, antes de recortar las exuberantes, desparejas y redundantes.

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La formación y maduración de las sinapsis depende en gran medida de las interacciones entre el nervio inmaduro y el músculo. A medida que el cono de crecimiento extiende su punta a la fibra muscular, libera una ráfaga de acetilcolina, y esto causa una redistribución de los receptores de acetilcolina, que primero se agrupan y luego se inmovilizan en lugares específicos de la membrana. La inervación del músculo por el nervio aumenta la conductividad de los receptores ya presentes en el músculo, y también provoca la síntesis de nuevas moléculas receptoras, que se insertan en la membrana del músculo. En consecuencia, la masa muscular se divide finalmente en fibras musculares individuales, cada una con una zona receptora especializada llamada placa final. Cuando el proceso se complete, habrá aproximadamente 20.000 receptores de acetilcolina por micrómetro cuadrado de placa final, varios miles de veces la densidad de otras regiones de la membrana muscular. En las primeras etapas de desarrollo, los conos de crecimiento neuronal se dividen y envían ramas de la fibra nerviosa inmadura a más de una fibra muscular. Pero a medida que el desarrollo avanza y las neuronas maduran, el número de conexiones sinápticas disminuye gradualmente. La actividad eléctrica espontánea estabiliza algunos de los conos y la experiencia los fortalece aún más. Este proceso también depende, al menos en parte, de la disponibilidad de factores de crecimiento en las células musculares. Así, las ramas de las fibras nerviosas que no reciben un suministro adecuado de factores de crecimiento se retraen, y las sinapsis que no se refuerzan con la actividad y la experiencia se eliminan, de tal manera que cada neurona motora madura inerva sólo una fibra.

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Las sinapsis en el cerebro y la médula espinal difieren de la unión neuromuscular de varias maneras importantes. Mientras que la unión neuromuscular conecta el nervio con el músculo, las sinapsis cerebrales conectan los elementos neuronales entre sí, una terminal nerviosa con un cuerpo de células nerviosas, un axón o una dendrita. Y mientras que una neurona motora madura se conecta a una sola fibra muscular, se estima que las neuronas del cerebro forman una media de unas 10.000 conexiones sinápticas con otras células. Dado su pequeño tamaño, complejidad e inaccesibilidad, sabemos mucho menos sobre cómo se forman las sinapsis cerebrales. Sin embargo, se cree que se reúnen básicamente de la misma manera que las de la unión neuromuscular. En todos los organismos, la formación de sinapsis comienza durante el desarrollo embrionario y continúa durante el período postnatal temprano. En los humanos, se han observado sinapsis funcionales a las 23 semanas de gestación. Los pocos estudios postmortem realizados hasta ahora sugieren que las sinapsis se forman a ritmos diferentes dentro de las distintas regiones del cerebro, pero que típicamente el número de sinapsis en la mayoría o en todas las regiones alcanza su máximo durante el primer año de vida. En la corteza visual, por ejemplo, la formación y estabilización de las sinapsis depende en gran medida de la experiencia visual (véase más adelante), y el número de conexiones sinápticas alcanza su máxima densidad entre los 2,5 y los 8 meses de edad. En cambio, algunas regiones de la corteza frontal en desarrollo siguen creando nuevas sinapsis hasta bien entrado el tercer año de vida.