DGF2_sinapsis_2018

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Material del Dpto. de Fisiología- Facultad de Medicina- Universidad de la República 
 Material de uso interno 
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Unidad Curricular NEUROCIENCIA (ex BCC-3) 
Ciclo Básico Clínico Comunitario 
Dpto. de Fisiología 
 
Material para Discusión Grupal Nº 2 
Fisiología de la sinapsis. Plasticidad neuronal. 
 
MECANISMOS GENERALES DE TRANSMISIÓN SINÁPTICA 
 
 
1) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
En los trazados de la parte superior se ilustran registros intracelulares de las 
respuestas (1 y 2) de una neurona a la activación de dos aferencias sinápticas 
distintas. 
 
a) ¿Son excitadoras o inhibidoras? ¿Por qué? 
b) Repare en la calibración de tiempo en ambos casos y determine cual de los 
mecanismos de transmisión esquematizados de la parte inferior 
correspondería a cada respuesta. Fundamente su respuesta. 
c) De acuerdo al mecanismo involucrado, ¿qué nombre reciben estos tipos de 
receptores? Describa el mecanismo utilizado en cada caso. 
d) Especule acerca de las diferencias que la acción sináptica tendría si utilizara 
uno u otro tipo de receptor. 
e) ¿Qué ocurre con la resistencia de entrada neuronal durante 1? ¿Cómo se 
modifica la excitabilidad de la neurona postsináptica durante esta respuesta? 
 
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2) En A se ilustra el esquema del diseño experimental mediante el cual se 
obtuvieron los resultados representados en B, C y D. En la célula 1 se 
inyecta corriente (I) y se registra el potencial de membrana en la célula 1 
(Vmcélula1) y en la célula 2 (Vmcélula2). En B se representan las respuestas 
de ambas células a la inyección de corriente hiperpolarizante en 1, y en C y 
D las respuestas a la inyección de corriente despolarizante supraumbral en 
la misma célula. C y D tomados de Curti y col. (2012.) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
a) De acuerdo a los resultados en B y C, ¿qué tipo de contacto sináptico 
establecen las dos neuronas? Fundamente su respuesta. 
b) Que otras maniobras experimentales realizaría para obtener datos a 
favor de su respuesta anterior. 
 
 
SINAPSIS QUÍMICA. Mecanismos presinápticos. 
 
3) Considerando un contacto sináptico entre un 
elemento presináptico y uno postsináptico, en 
este esquema se incluyen registros 
intracelulares simultáneos de un potencial de 
acción presináptico (1), una corriente de entrada 
(2), y un potencial postsináptico excitador (3, 
EPSP) capaz de generar un potencial de acción 
postsináptico en algunas ocasiones (4). 
 
a) A partir de estos registros, ¿en qué 
elementos se basaría para fundamentar 
que ésta es una sinapsis de tipo 
químico? 
b) Repase la sucesión de eventos que 
ocurren desde la llegada del potencial de 
acción a la terminal presináptica y la 
generación del potencial de acción 
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postsináptico. 
c) En (2) se muestra el registro de una corriente presináptica de entrada. 
¿Qué ión cree Ud. que la transporta? 
d) ¿Cómo se modificarían los registros del potencial de membrana pre- y 
postsinápticos, y el de corriente presináptica si se baña el preparado con 
una solución libre del ión Ca2+? 
e) ¿Qué neurotransmisor liberado desde la presinapsis podría inducir la 
respuesta registrada en la postsinapsis? 
 
 
4) La figura ilustra los resultados 
obtenidos por Llinás y Heuser (1977) 
en la sinapsis gigante de calamar. Se 
realiza la fijación del voltaje 
presináptico a valores crecientes de 
voltaje (A) en presencia de TTX y 
TEA. Para cada valor de voltaje 
presináptico se registran la corriente 
presináptica (B) y el cambio de 
potencial de membrana en la célula 
postsináptica (C). A título de ejemplo 
se señala el 6º pulso de potencial de 
comando presináptico (en A) al que 
le corresponde el trazado (6) de corriente presináptica (en B) y el 6º trazado de 
potencial postsináptico (en C). 
 
a) ¿Qué relación guarda la amplitud de la respuesta postsináptica con la 
amplitud de la corriente presináptica?, y ¿con el valor de potencial de 
comando? 
b) ¿Qué comentario le merece el curso temporal de la corriente presináptica? 
c) ¿Cómo explica el hecho que tanto la corriente presináptica como el 
potencial postsináptico desaparecen si se baña el preparado con una 
solución extracelular con un bajo contenido de calcio? 
d) Si el neurotransmisor involucrado en esta sinapsis fuera el Glutamato, ¿qué 
experimentos realizaría para confirmarlo? 
 
5) A los efectos del estudio de los mecanismos responsables de la liberación 
de neurotransmisor, Katz y Miledi (1967) emplearon el preparado 
neuromuscular de batracio in vitro en el que la solución extracelular no contiene 
calcio. Se realiza un registro intracelular en la fibra muscular y se dispone de 
dos electrodos extracelulares en la vecindad de la terminal presináptica: uno 
utilizado para despolarizarla (NaCl) en los instantes indicados con P en la figura 
B y otro que permite aplicar localmente calcio (CaCl2). Mediante otro electrodo 
no representado en el esquema, es posible aplicar Magnesio (MgCl2). A la luz 
de los conceptos manejados en los dos ejercicios anteriores, analice los 
resultados presentados en la figura B de acuerdo al diseño experimental 
representado en A. El trazado superior corresponde al registro de potencial de 
membrana de la fibra muscular y el inferior indica las manipulaciones 
experimentales realizadas. 
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Analizando los registros: 
a) Discuta cuáles son las condiciones de estimulación y de composición del 
medio extracelular requeridas para obtener una respuesta postsináptica 
ante la despolarización de la terminal presináptica. 
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SINAPSIS QUÍMICA. Mecanismos postsinápticos. 
 
6) Los trazados representan registros intracelulares de una 
motoneurona obtenidos a diferentes valores de potencial de 
membrana (señalados a la izquierda de cada trazo). Para 
cada caso, se registra el potencial postsináptico en 
respuesta a la estimulación presináptica. Tomado de 
Coombs, Eccles y Fat 1955. 
 
a) ¿Cuál podría ser el o los iones involucrados en esta 
acción sináptica? Fundamente su respuesta. 
b) ¿Cuál sería el sentido de la corriente sináptica registrada 
a –100 mV? ¿y a –48 mV? 
c) ¿Se trata de una acción sináptica excitadora o 
inhibidora? Fundamente su respuesta. 
d) ¿Es posible afirmar que a –82 mV existe acción 
sináptica? Fundamente su respuesta. ¿Cómo la pondría 
de manifiesto? 
 
 
RECEPTORES POSTSINÁPTICOS. 
 
7) Se estudia in vitro un contacto sináptico inhibidor en el SNC de mamífero en 
el que el neurotransmisor es el GABA y en el que es posible reconocer dos 
componentes (CONTROL) uno que se bloquea con un antagonista específico 
para el receptor GABA A (picrotoxin) y otro que desaparece con un antagonista 
específico para el receptor GABA B. Tomado de Solís y Nicoll, 1992. 
 
 
a) ¿Cómo explicaría que el GABA liberado por la terminal presináptica genere 
un IPSP con dos componentes? 
b) ¿Qué efecto tiene sobre estos componentes la modificación del gradiente 
de concentración transmembrana del el ión cloro? ¿Cómo se modificaría el 
registro control si se inyectara cloro en la célula postsináptica hasta invertir su 
gradiente de concentración? ¿Qué ocurriría si se modificara la concentración 
extracelular del ión potasio hasta invertir su gradiente de concentración?c) ¿Cuál es el mecanismo propuesto para la generación de cada uno de estos 
componentes? 
Bloq. GABA A y 
GABA B 
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d) ¿Qué ocurre con la duración del IPSP en presencia del antagonista GABA 
B? Especule acerca de la consecuencia funcional de la existencia de este 
componente. 
 
8) En una preparación in vitro Huettner and Baughman (1988) registraron 
respuestas sinápticas (EPSP) según el dispositivo esquematizado a izquierda 
(A) y modificando la composición del medio extracelular según se indica (B). El 
neurotransmisor involucrado es el Glutamato. El registro postsináptico se ha 
realizado a un potencial de membrana de –60 mV. Note que en el panel inferior 
en B se han superpuesto el control (Normal), el EPSP obtenido en Mg free y el 
obtenido en Mg free con APV. 
 
 
a) Observe el cambio del EPSP cuando el medio extracelular no posee 
magnesio (Mg free). ¿Como describiría el cambio observado? 
b) A esta condición se le aplica una concentración conocida de APV, 
bloqueante específico de un tipo de receptor glutamatérgico. ¿Qué 
componente del EPSP ha desaparecido? Fundamente su respuesta. 
c) ¿A qué corresponde el componente no afectado por APV? 
 
 
En el gráfico inferior se esquematiza el registro intracelular de un EPSP 
glutamatérgico similar al anterior obtenido a dos valores diferentes depotencial 
de membrana postsináptico. Analice los cambios observados en el EPSP para 
cada condición. 
 
a) ¿Qué relación guarda este resultado con lo observado en el ejercicio 
anterior? 
b) ¿Qué propiedades le confiere el Mg extracelular al componente tardío del 
EPSP glutamatérgico? 
c) Nótese que la amplitud del EPSP a -80mV es mayor que a -40mV. Discuta 
la razón de esta diferencia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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INHIBICION PRESINAPTICA 
 
9) La figura muestra resultados obtenidos por Scanziani y colaboradores 
(1993). En la serie de trazados superiores se ilustran registros intracelulares de 
EPSPs glutamatérgicos obtenidos en una misma célula piramidal de 
hipocampo en tres situaciones diferentes: antes (control), durante (NE) y 
después (recovery) de la aplicación extracelular de noradrenalina (NE) en 
la solución que baña al preparado. 
Los trazados medios corresponden a las respuestas de esa célula a la 
inyección de pulsos de corriente hiperpolarizante de escasa amplitud en las 
tres circunstancias. Los trazados inferiores corresponden a registros de las 
corrientes provocadas por la aplicación localizada de AMPA (agonista 
glutamatérgico) en las tres circunstancias (control, en presencia de NE y 
después de ello). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
a) ¿Cuál es el efecto de la NE sobre la transmisión sináptica estudiada? 
b) ¿Cuál es el mecanismo responsable del efecto observado? ¿Ocurrió a 
nivel pre- o postsináptico? Fundamente su respuesta. 
c) ¿Qué información extrae de la respuesta a la inyección de pulsos de 
corriente mostradas en los trazados medios? 
d) ¿Cómo se denomina el fenómeno observado en presencia de NE? 
e) ¿Qué es un receptor presináptico? 
f) ¿Qué es un autorreceptor? ¿Es este un ejemplo? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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INTEGRACIÓN DE ENTRADAS SINÁPTICAS. 
 
10) Influencia de las propiedades pasivas de 
la célula postsináptica. 
Conceptos clave: constante de espacio (lambda 
l) µ rm/ ri. Constante de tiempo (tau t) µ rmcm 
 
A la izquierda se ilustran los conceptos de 
suma temporal (B) y espacial(C). 
 
a) ¿Qué arreglo circuital presupone la 
suma espacial? 
 
b) ¿Cuál ha de ser la secuencia de 
activación presináptica para que se 
produzca suma temporal de los 
potenciales sinápticos en la célula 
postsináptica? 
 
 
 
 
 
 
 
11) En el esquema de abajo (izquierda) se ilustra una neurona presináptica (A) 
que proyecta sobre dos neuronas postsinápticas B y C. Se esquematizan 
además registros intracelulares obtenidos en A y en dos sectores (dendrita y 
segmento inicial del axón) en ambas neuronas postsinápticas. Note que a nivel 
dendrítico el potencial postsináptico en B es idéntico al potencial postsináptico 
registrado en C. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
a) ¿El circuito ilustrado implica convergencia o divergencia de la 
información? Fundamente su respuesta. 
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Célula A 
Célula B 
Célula C 
b) Compare las amplitudes de los potenciales postsinápticos en B y C 
registrados a nivel del segmento inicial. ¿A que se puede deber la 
diferencia? 
 
12) El siguiente ejemplo ilustra los resultados obtenidos en un circuito similar al 
anterior. La célula A descarga repetitivamente y proyecta sobre dos neuronas 
que difieren en cuanto a sus propiedades pasivas. Los registros intracelulares 
de B y C fueron obtenidos a nivel somático. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
a) Aún cuando la activación presináptica para B y C es idéntica. ¿Cuáles 
podrían ser las causas de las diferencias observadas entre ambas 
respuestas postsinápticas? ¿En que podrían diferir B y C para explicar estas 
diferencias? 
 
b) Cómo haría para cuantificar esa diferencia (ver TG1 ejercicio Nº 3). 
 
c) ¿Qué maniobras experimentales realizaría para lograr que la entrada 
sináptica a la célula B fuera supraumbral? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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PLASTICIDAD SINÁPTICA 
 
Preguntas clave:1) ¿Qué es la plasticidad sináptica? 
2)¿Que entiende por eficacia sináptica? 
 
La plasticidad sináptica, cualquiera sea su mecanismo implica un cambio de la 
eficacia sináptica. El cambio puede resultar en un aumento (facilitación, 
potenciación) o una disminución de la eficacia (depresión). 
 
 
13) Abajo se ilustran registros intracelulares de EPSPs obtenidos por 
estimulación repetitiva (20 est./s arriba y 40 est/s abajo) de una aferencia 
excitadora. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
a) ¿Qué ocurre con la amplitud del EPSP según se repite el estímulo 
presináptico? 
b) ¿Existe en algún caso suma temporal de EPSPs? 
c) ¿Qué ocurre con la eficacia sináptica en función de la frecuencia de 
estimulación y del tiempo transcurrido a una determinada frecuencia? 
d) ¿Cómo se denomina el fenómeno? 
e) ¿Qué mecanismo ha sido propuesto para explicarlo? 
f) ¿Conoce otro fenómeno que obedezca a un mecanismo similar? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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14) En A se representa un esquema de una 
rodaja transversal de hipocampo de rata, 
preparación in vitro muy utilizada para el 
estudio de ciertos fenómenos plásticos. En 
B se grafica la pendiente del EPSP 
(equivalente a la amplitud) en función del 
tiempo, registrado extracelularmente en la 
vecindad de las células piramidales de CA1 
antes y después de activar aferentes 
excitadoras (Schäffer collaterals) con 1 a 4 
trenes de alta frecuencia (estimulación 
tetánica). 
 
 
 
 
 
 
a) ¿Qué ocurre con la amplitud del EPSP luego del estímulo? 
b) ¿Qué efecto tiene el estímulo tetánico sobre la eficacia sináptica? 
c) ¿Cómo se denomina el fenómeno observado? 
d) ¿Qué mecanismos propondría para explicarlo?