E4 Transmissão sináptica química

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A sinapse química converte o potencial de ação pré-sináptico, já descrito no modelo de potencial de ação, em um estímulo para o neurônio pós-sináptico por meio de três etapas sucessivas dentro da mesma sinapse química: a liberação do neurotransmissor, que depende do cálcio; a difusão desse neurotransmissor através da fenda sináptica; e a ativação dos receptores pós-sinápticos por esse neurotransmissor.

Dentro da sinapse química, o influxo de cálcio no terminal pré-sináptico controla, de maneira altamente cooperativa, tanto a probabilidade de liberação do neurotransmissor quanto o número de vesículas realmente liberadas: quanto maior o influxo de cálcio no terminal pré-sináptico, maior a probabilidade de liberação e maior o número de vesículas liberadas. Essa relação não é proporcional, mas sim muito mais pronunciada do que corresponderia a um aumento proporcional de cálcio, precisamente porque é altamente cooperativa.

O neurotransmissor liberado se liga reversivelmente aos receptores pós-sinápticos na sinapse química, alternando entre um estado ligado e um estado livre de acordo com a cinética de dois estados. Especificamente nos receptores ionotrópicos, essa ligação abre um canal cuja condutância resultante aumenta rapidamente após a abertura do canal e, em seguida, decai mais lentamente, gerando uma corrente pós-sináptica que despolariza ou hiperpolariza a membrana do neurônio pós-sináptico, dependendo do potencial de reversão desse canal.

A curto prazo, a eficácia da sinapse química pode ser facilitada ou deprimida, dependendo do histórico recente da atividade pré-sináptica nessa mesma sinapse química: quanto mais recente a atividade pré-sináptica, maior ou menor a eficácia da sinapse química, dependendo do equilíbrio entre facilitação e depressão — um fenômeno capturado por modelos de recursos sinápticos do tipo proposto por Tsodyks e Markram.

Este modelo de sinapse química reutiliza as mesmas variáveis ​​já definidas para a membrana neuronal em repouso e para a propagação do impulso ao longo do axônio: o potencial de membrana observado, a capacitância da membrana, a condutância de cada canal iônico, o potencial de Nernst de cada íon e a resistência da membrana. Em conjunto, é essa mesma sinapse química, desde o influxo de cálcio no terminal pré-sináptico até a corrente pós-sináptica resultante da abertura dos receptores ionotrópicos, que converte o potencial de ação pré-sináptico em um sinal capaz de despolarizar ou hiperpolarizar o neurônio pós-sináptico, com uma eficácia que também pode variar em curto prazo dependendo da atividade pré-sináptica recente.

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