Distribución de las vesículas de núcleo denso en botones sinápticos del ganglio simpático superior de la rata por efecto de la estimulación eléctrica de alta frecuencia - Facilitación, potenciación y depresión

Si un tren de estímulos invade una terminal, la eficiencia en la transmisión del potencial de acción no siempre permanece constante. Dependiendo de la neurona observada y de las propiedades del tren de estímulos se puede observar un progresivo incremento o decremento en esta eficiencia. Esta propiedad, la cual permite que la sensibilidad al potencial se modifique como resultado de una actividad previa en la terminal, ha sido llamada plasticidad homosináptica. Este tipo de modificación en la terminal neuronal puede ser de tres tipos: facilitación, potenciación y depresión.

La facilitación es el incremento progresivo de la eficiencia de transmisión durante un tren de estímulos. Una hipótesis para explicar la facilitación señala que este incremento se debe al calcio residual que permanece en el citoplasma luego de invadir a la neurona presináptica en cada potencial de acción. Este calcio residual no tiene el tiempo suficiente para ser removido del área adyacente a la zona activa, quedando siempre una pequeña cantidad que aumenta a medida que los potenciales del tren de estímulos recorren la célula.

La potenciación es el incremento de la eficiencia de transmisión después de que en la terminal se ha presentado un tren de estímulos. En muchos caso se observa que la potenciación no desaparece luego de varios minutos de haberse estimulado la terminal. Si este es el caso se dice entonces que se trata de una potenciación post-tetánica (PPT), debido a que este tipo de estimulación también se le conoce como estimulación tetánica. La PPT se explica, por lo menos parcialmente, por la función de las mitocondrias y las vesículas de núcleo denso (VND) en la terminal. Además de proveer la energía necesaria para las funciones celulares, la mitocondria desempeña un importante papel en la homeostasis de calcio funcionando como una "esponja" que absorbe y libera calcio. Durante el tren de estímulo el calcio que invade la célula alcanza el citoplasma donde es "absorbido" y almacenado en la matrix de las mitocondria. Durante los minutos subsecuentes, las mitocondrias liberan el calcio el cual se añade al de los potenciales de acción aislados, produciéndose así una mayor liberación de neurotransmisor. Además de las mitocondrias, en las terminales axónicas se encuentran las VND, las cuales realizan su proceso de exocitosis, —generalmente contiene neuropéptidos— en partes de la membrana alejadas de la zona activa. Conjuntamente, el mayor tamaño de las VND en relación con las vesícula claras, y el hecho de que no existe un mecanismo de limpieza o reecaptura de neuropéptidos en el mecanismo sináptico, produce una modificación en el medio químico de la hendidura sináptica. La PPT no debe confundirse con la potenciación a largo plazo (PLP), la cual dura más tiempo después del tren de estímulos, y al parecer, tiene como base mecanismos moleculares postsinápticos muy diferentes a la PPT. Sin embargo, una de las interrogantes que se plantean, son los límites del papel que juegan las VND en la formación de PLP, pues resulta evidente que la PPT es antecedente necesario de ésta.

Por último, la depresión sináptica se refiere al progresivo decremento en la eficiencia durante un tren de potenciales de acción. Este fenómeno es observado con frecuencia después de un largo e intenso tren de estímulos y muchas veces se debe a la depleción de las vesículas claras del repositorio liberable de la neurona. A la proporción de vesículas que son liberadas por un solo potencial de acción en condiciones normales se le conoce como probabilidad de liberación y varía enormemente a lo largo del sistema nervioso. Existe una clara relación entre la probabilidad de liberación y la presencia de depresión sináptica. Las terminales con una alta probabilidad de liberación tienden a sufrir depresión luego de una estimulación tetánica mientras que las terminales con baja probabilidad de liberación presentan, ante la misma estimulación, facilitación y PPT.