Receptores sensitivos y transducción de la información en impulsos nerviosos

Los impulsos que llegan al sistema nervioso proceden de los receptores sensitivos que detectan los estímulos sensitivos. Las sensaciones que experimentamos pueden ser el tacto, el sonido, la luz, el dolor, el frio o el calor, y, fisiológicamente, se denominan sentidos.

La mayoría de los receptores sensitivos de nuestro cuerpo se pueden agrupar en cinco categorías básicas:

  1. Los mecanonorreceptores, relativos a la comprensión o estiramiento mecánico
  2. Los termorrecepetores recogen los cambios de temperatura, algunos detectan el frío, otros el calor.
  3. Los nociceptores o receptores del dolor, detectan las lesiones que sufren los tejidos con independencia de que el origen de éstas sea físico o químico.
  4. Los receptores electromagnético, detectan la luz sobre la retina del ojo
  5. Los quimiorreceptores, detectan el gusto en la boca, el olor en la nariz, la cantidad de oxígeno en la sangre arterial, la osmolalidad de los líquidos corporales, la concentración de dióxido de carbono,…

Una característica de los receptores sensitivos es que cada tipo es muy sensible a una clase casi exclusiva de estímulos y, prácticamente, insensible a los otros. Se trata de una sensibilidad diferencial de los receptores.

Estos sentidos llegan al sistema nervioso central por medio de los impulsos que las fibras nerviosas transmiten. Para ello, dos rasgos importantes son:

  • Cada vía nerviosa termina en un determinado punto del sistema nervioso central
  • La clase de sensación que se percibe tras estimular una fibra nerviosa está determinada por el punto del sistema nervioso al que se dirige la fibra.

Con lo que a la especificidad de los receptores sensitivos, le acompaña una cierta especificidad de las fibras nerviosas. Ésta se conoce como el principio de la línea marcada.

Pero cómo se va de los receptores sensitivos a las fibras nerviosas, cómo las sensaciones se transforman en impulsos nerviosos. La respuesta se encuentra en una característica común a todos los receptores sensitivos: cualquiera que sea el tipo de estímulo que excite el receptor, su efecto inmediato es un cambio del potencial eléctrico de la membrana del receptor.

La causa primordial del cambio del potencial de membrana consiste en una modificación de la permeabilidad de la membrana del receptor. Esta permeabilidad permite la difusión más o menos rápida de los iones a través de la membrana y la consiguiente modificación del potencial transmembrana.

Existen distintas modalidades para que la excitación origine los potenciales del receptor:

  • Por deformación mecánica del receptor, la cual distiende la membrana del receptor y abre los canales iónicos
  • Por aplicación de una sustancia química a la membrana; cuya consecuencia también es una apertura de los canales.
  • Por modificación de la temperatura de la membrana con el resultado de una alteración de la permeabilidad de la membrana.
  • La radiación electromagnética provoca cambios directos o indirectos en las características de la membrana que favorecen el paso de los iones a través de los canales de la membrana.

En todos los casos, cuando el potencial del receptor se sitúa por encima del umbral, aparecen los potenciales de acción en la fibra nerviosa unida al receptor. La frecuencia de estos será proporcional al potencial del receptor. De este modo se recorre el camino desde el estímulo a nuestro sistema nervioso central. De algunos estímulos somos conscientes (ahora noto el tacto de mis dedos sobre el teclado) de otros no (no percibo el contacto de mi piel con los calcetines), pero en todos los casos, una parte del camino recorrido es el mismo y la transducción de la información es similar.

Hasta luego y buena suerte

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Los circuitos neuronales: ¿una razón para trabajar la inteligencia?

Las neuronas no están aisladas, sino que actúan en relación unas con otras formando una red. Esta red de neuronas se conoce como un circuito neuronal. Se trata de un conjunto de neuronas vinculadas funcionalmente a lo largo del sistema nervioso y que asumen la tarea de ofrecer una respuesta correcta. Es el paso de información por un circuito lo que da lugar a una respuesta.

Existen diferentes tipos de circuitos. Algunos de ellos son simples, como es el caso de los arcos reflejos. Se trata de una cadena de neuronas destinada a llevar a cabo la tarea de ofrecer una respuesta a un estímulo como resultado de un circuito. La respuesta ofrecida es involuntaria, estereotipada y su finalidad es beneficiar o proteger al organismo. Por ejemplo, si sentimos un pinchazo en la mano, rápidamente procedemos a retirarla. Otros circuitos son más complejos.

Fisiológicamente, se pueden clasificar en función del número de neuronas y de sinapsis que tengan:

Tipo de circuito neuronal

Número de sinapsis(1)

Número de inter-neuronas

Monosináptico

1

0

Bisináptico

2

2

Polisináptico

Numerosas

Numerosas

  1. A efectos de la clasificación, no se computa la sinapsis periférica

 

Los circuitos presentan, en su funcionamiento, una serie de características:

  1. Tiempo de latencia: se corresponde al tiempo que transcurre entre el inicio del estímulo y la formación de la respuesta. Depende, básicamente, de factores como el número de sinapsis, el tipo de fibra (en función de la presencia o ausencia de mielina), la temperatura, la longitud de las vías y el tipo de efector.
  2. Especificidad: cada circuito neuronal parte del patrón de desarrollo y diferenciación; en consecuencia, cada circuito neuronal está constituido para dar una respuesta determinada. Cada individuo presenta los mismos circuitos. Cuanto más básicos son, mayor es la similitud entre individuos.
  3. Irradiación: la información puede incidir de modo diferente sobre las distintas poblaciones neuronales. Puede actuar de un modo divergente (una neurona se excita y transmite esta excitación, simultáneamente, a tres otras neuronas y éstas a otras muchas) y convergente (varias neuronas transmiten el impulso a una única neurona).
  4. Sumación espacial y temporal. En el primer caso, varias neuronas liberan una cantidad limitada de neurotransmisor y sólo la sumatoria de varios de ellos podrá provocar el potencial de acción en la neurona post-sináptica. En el segundo, la actividad repetitiva de alta frecuencia hace que se estimule y gatille el potencial de acción en la neurona post-sináptica.
  5. Potenciación. Ésta consiste en una intensificación duradera, en la transmisión de señales entre dos neuronas resultado de una estimulación sincrónica de ambas.
  6. Fatiga. Ésta es una consecuencia del propio fenómeno sináptico. Como resultas de una excesiva excitación y una transmisión sináptica durante mucho tiempo, el neurotransmisor se consume y requiere un tiempo para su síntesis, una situación que comporta una reducción del potencial excitador post-sináptico. Esta situación expresaría una fatiga.

Cuando se han establecido los contactos sinápticos, las neuronas pasan a depender en cierto grado de la presencia de sus dianas para sobrevivir y seguir diferenciándose. En ausencia de dianas sinápticas, los axones y las dendritas de las neuronas en desarrollo se atrofian y las células nerviosas pueden morir. La interacción trófica es la dependencia prolongada entre las neuronas y sus dianas. Esta dependencia se basa en moléculas-señal específicas denominadas factores neurotróficos. Estos se originan en los tejidos diana y regulan la supervivencia neuronal, el crecimiento y la diferenciación ulteriores. Es necesario mantener el funcionamiento neuronal para garantizar el funcionamiento neuronal.

Las interacciones tróficas modulan la formación de conexiones sinápticas tras la sinaptogénesis. Hay que asegurar que cada célula diana está inervada por la cantidad adecuada de axones, y que cada axón inerve la cantidad adecuada de células diana. El patrón de conexiones sinápticas que surge en el adulto no es consecuencia de las parejas sinápticas o de otras reglas determinadas durante el desarrollo. El plan de instalación de axones en la madurez es resultado de un proceso flexible donde se forman conexiones neuronales o son eliminadas según las circunstancias locales. Tras el desarrollo, las interacciones tróficas garantizan que todas las células diana estén inervadas por la cantidad correcta de aferencias y de sinapsis, y que todos los axones de inervación hagan contacto con la cantidad correcta de células diana con una cantidad adecuada de terminaciones sinápticas.

Si bien, la sinaptogénesis viene fuertemente influida por la base genética, no cabe duda que existe un margen significativo para la acción del medio ambiente en el desarrollo y funcionamiento de los circuitos neuronales. De hecho, esto sería consistente tanto con la evidencia que muestra un patrón hereditario de la inteligencia como con la otra surgida de los trabajos de gemelos criados en ambientes distintos. El uso de la inteligencia o de la memoria favorece el buen funcionamiento de las interacciones tróficas de las redes neuronales y, por ello mismo, refuerzan la inteligencia y la memoria mismas.

Hasta luego y buena suerte