Una sinapsis es una estructura que permite a una neurona pasar una señal eléctrica o química a otra célula. Las sinapsis son esenciales para la transmisión de los impulsos nerviosos de una neurona a otra y son la base del funcionamiento del sistema nervioso.
En una sinapsis, la membrana plasmática de la neurona que transmite la información (la neurona presináptica) está muy próxima a la membrana de la célula objetivo (postsináptica) y ambas están separadas por un espacio conocido como hendidura sináptica. Tanto el sitio presináptico como el postsináptico contienen extensos conjuntos de maquinaria molecular que unen las dos membranas y llevan a cabo el proceso de señalización. 
En la porción presináptica destacan las proteínas implicadas en el almacenamiento, liberación y recaptación del neurotransmisor y en la postsináptica, los receptores, que son proteínas específicas a las que se une el transmisor.
En muchas sinapsis, la parte presináptica se encuentra en un axón y la parte postsináptica en una dendrita o soma. Muchas dendritas tienen expansiones de su superficie, con aspecto de chupa-chups que son característicos lugares postsinápticos y se conocen como espinas dendríticas. 
Contando las espinas dendríticas, algo que se puede hacer a microscopía óptica, podemos tener una estimación realista de los cambios en el número de sinapsis. Dado que aproximadamente el 90 por ciento de las sinapsis excitatorias se localizan en las espinas dendríticas, los cambios en su número y morfología podrían afectar a la regulación de la transmisión sináptica y a la plasticidad estructural neuronal en general y pueden estar relacionados con la comunicación cerebral atípica que muestran las personas con trastornos del espectro del autismo (TEA).
Un grupo de investigadores italianos (Pagani et al., 2021) ha publicado un artículo en la revista Nature Communications en el que señalan que hay un exceso de sinapsis en la corteza cerebral de las personas con autismo.
Muchos de los genes implicados en el autismo intervienen en el control de la traducción y la síntesis de proteínas, pero también en la estructura, funcionamiento y plasticidad de las sinapsis. Múltiples genes de susceptibilidad al TEA convergen en vías celulares que están implicadas en el sitio postsináptico de las sinapsis glutamatérgicas.
Un estudio previo (Hutsler y Zhang, 2010) había encontrado una mayor densidad de espinas dendríticas en las células piramidades de la corteza cerebral de las personas con TEA en comparación con casos control de las mismas edades. Los dos investigadores estudiaron las células piramidales de las capas corticales superficiales y profundas de los lóbulos frontal, temporal y parietal. 
Las mayores densidades de espinas aparecían predominantemente en la capa II de las distintas regiones corticales y en la capa V del lóbulo temporal. El aumento de la densidad de espinas iba asociado a pesos cerebrales reducidos y se encontraron con mayor frecuencia en personas con TEA con niveles más bajos de funcionamiento cognitivo.
Durante el desarrollo temprano, el cerebro produce un exceso de sinapsis y posteriormente elimina aquellas que no son necesarias, no están bien o están inactivas en un proceso que se conoce como «pruning» o poda sináptica. Esas sinapsis son eliminadas en un proceso de autofagia, en el que unos elementos cerebrales comen las sinapsis alteradas o inactivas. El desarrollo postnatal de la sinapsis en la corteza cerebral de los mamíferos es un proceso dinámico que implica que la formación y la poda son simultáneas. A edades tempranas, la formación de sinapsis supera a la poda, lo que da lugar a un exceso de sinapsis excitatorias, esenciales para la estructuración de los circuitos neuronales. 
Posteriormente, la eliminación de sinapsis supera a la formación, dando lugar a una poda neta de espinas desde la infancia hasta la adolescencia. La densidad de espinas dendríticas alcanza su punto máximo en la primera infancia y va seguida de un pronunciado descenso durante la última etapa de la infancia y la adolescencia hasta alcanzar los niveles de los adultos. Este proceso causa la selección y la maduración de las sinapsis y los circuitos neuronales.
Tang et al. (2014) encontraron también un aumento de la densidad de las espinas dendríticas y una reducción de la poda de las espinas en el desarrollo de las neuronas piramidales de la capa V del lóbulo temporal de personas con TEA. En otras palabras, estas neuronas tienen más espinas y por tanto, más sinapsis.
También se han visto cambios en la estructura sináptica y número de sinapsis en múltiples modelos de ratón para el TEA, incluidos los modelos de ratón del síndrome de Rett, del X frágil y de la duplicidad 15q11-13, así como los ratones deficientes en los genes CYFIP1 (proteína citoplasmática que interactúa con FMR1), CNTNAP2 (proteína similar a la contactina), DLGAP2 (proteína asociada a DLG 2) y SHANK1 (dominios SH3 y múltiples repeticiones de anquirina 1). Sin embargo, no siempre son resultados en el mismo sentido, que indiquen un aumento de espinas y de sinapsis en los ratones «con autismo» frente a los animales control. La cepa de ratones C58/J muestra una baja sociabilidad, deterioro de la comunicación y comportamiento estereotipado; por lo tanto, se considera entre los modelos animales adecuados para el estudio del autismo idiopático. Un estudio de investigadores mexicanos ha analizado las diferencias en el número y morfología de espinas dendríticas en el hipocampo y la corteza prefrontal de los ratones C58/J. Los investigadores encontraron cambios en el número de espinas y en la morfología de forma dependiente de la región cerebral: una sutil disminución de la densidad de espinas en el córtex prefrontal, una mayor frecuencia de espinas de fenotipo inmaduro caracterizadas por una longitud similar a la de los filopodios o una morfología pequeña, y un menor número de espinas de fenotipo maduro en el hipocampo. 
Estas diferencias entre lo encontrado en estos ratones y lo observado en tejido cerebral humano ejemplifican las dificultades de utilizar modelos murinos para un trastorno como los TEA.
Las observaciones llevadas a cabo hasta el momento en personas con TEA han llevado a la hipótesis de que una poda sináptica disfuncional y una homeostasis alterada podrían contribuir a la patología del TEA. Los exámenes histológicos postmortem apoyan esta idea, ya que se ha observado repetidamente la presencia de una mayor densidad de espinas dendríticas en el tejido cerebral de los pacientes con TEA.
Las mayores densidades de espinas en las personas con TEA proporcionan apoyo estructural a la hipótesis que plantea la existencia de cambios en los circuitos sinápticos de la corteza cerebral y que estas modificaciones pueden generar un funcionamiento alterado de la actividad cerebral.
Para leer más:
- Barón-Mendoza I, Maqueda-Martínez E, Martínez-Marcial M, De la Fuente-Granada M, Gómez-Chavarin M, González-Arenas A (2021) Changes in the Number and Morphology of Dendritic Spines in the Hippocampus and Prefrontal Cortex of the C58/J Mouse Model of Autism. Front Cell Neurosci 15: 726501.
- Hutsler JJ, Hong H (2010) Increased dendritic spine densities on cortical projection neurons in autism spectrum disorders. Brain Res 1309: 83-94.
- Pagani M, Barsotti N, Bertero A, Trakoshis S, Ulysse L, Locarno A, Miseviciute I, De Felice A, Canella C, Supekar K, Galbusera A, Menon V, Tonini R, Deco G, Lombardo MV, Pasqualetti M, Gozzi A (2021) mTOR-related synaptic pathology causes autism spectrum disorder-associated functional hyperconnectivity. Nat Commun 12(1): 6084.
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Tang G, Gudsnuk K, Kuo SH, Cotrina ML, Rosoklija G, Sosunov A, Sonders MS, Kanter E, Castagna C, Yamamoto A, Yue Z, Arancio O, Peterson BS, Champagne F, Dwork AJ, Goldman J, Sulzer D (2014) Loss of mTOR-dependent macroautophagy causes autistic-like synaptic pruning deficits. Neuron 83: 1131–1143.
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