INSTITUTO TECNOLÓGICO Y UNIVERSITARIO DEL ESTADO DE MÉXICO
LICENCIATURA EN PEDAGOGÍA
ANTOLOGÍAS “BASES BIOLÓGICAS DEL APRENDIZAJE”
DOCENTE: M.C. ELSA PATRICIA MURGA AYALA
Junio 2023, Toluca Estado de México
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El Sistema Nervioso: Estructura, Función y Desarrollo, Study notes of Developmental biology
Este documento explora la estructura y función del sistema nervioso, centrándose en las neuronas como unidades básicas de procesamiento y transmisión de información. Describe el desarrollo del sistema nervioso desde la neurogénesis prenatal hasta la maduración posnatal, incluyendo la plasticidad cerebral y el aprendizaje. Además, se analizan las funciones del sistema nervioso central y periférico, incluyendo el sistema límbico y el sistema nervioso autónomo.
Typology: Study notes
2023/2024
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INSTITUTO TECNOLÓGICO Y UNIVERSITARIO DEL ESTADO DE MÉXICO
LICENCIATURA EN PEDAGOGÍA
ANTOLOGÍAS “BASES BIOLÓGICAS DEL APRENDIZAJE”
DOCENTE: M.C. ELSA PATRICIA MURGA AYALA
Junio 2023, Toluca Estado de México
Una de las formas de comprender los procesos educativos es a través del conocimiento de diferentes procesos de aprendizaje. Estos se pueden comenzar a abordar, desde el sustrato biológico, tomando como base la exploración de nuestro sistema nervioso y sus células principales, las neuronas. El encéfalo es una red de miles de millones de neuronas que se interrelacionan en sistemas que nos permiten elaborar diferentes formas de percibir y ver el mundo. Para ello es necesario un sistema relacionado con la atención y el control de las acciones y movimientos que realizamos. Por tanto, el primer escalón en la comprensión de la mente es descubrir cómo llegan a organizarse y comunicarse las neuronas. Las señales nerviosas de nuestras neuronas pueden viajar desde la periferia hacia el cerebro y desde este hasta los músculos. Las conexiones neuronales también facilitan el funcionamiento del cerebro y sus funciones cognitivas, y gracias a ellas se producen la atención, la motivación, la memoria, el lenguaje, etc. El cerebro además posee una capacidad de plasticidad muy grande, es decir, va modificando sus conexiones neuronales con cada experiencia. Es esta plasticidad cerebral la que permite el aprendizaje. Los docentes brindamos estímulos que los cerebros de quienes aprenden utilizan en su desarrollo, ya que facilitan la adquisición de las capacidades cognitivas y promueven los aprendizajes. El proceso de aprendizaje es muy complejo y en él intervienen diversos mecanismos que tienen en común poseer una base biológica, como son la actividad molecular de las neuronas y la actividad de los circuitos neuronales, muy importantes para comprender los procesos cognitivos superiores. La neuroeducación nos permite analizar los procesos de enseñanza-aprendizaje, brindándonos herramientas para atravesar el gran desafío de educar. Nos interesa que los alumnos conozcan el sustrato biológico del aprendizaje para que luego puedan relacionarlo e integrarlo con procesos cognitivos que sabemos complejos, en los que la psicología, la pedagogía, la psicopedagogía, la sociología, entre otras, tienen mucho que decir.
- Unidad 1 Genética
- 1.1 Estructura del ADN
- 1.2 Mecanismos que aseguran la transmisión de los genes
- 1.3 Enfermedades genéticas
- 1.4 Fisiología de las neuronas
- 1.4.1 ¿Cómo se crean y dónde?
- 1.4.2 Las neuronas: estructura y función
- 1.4.3 Tipos de neuronas
- 1.4.3.1 Anatomía de la neurona
- 1.4.4 Las células de la glía
- 1.5 Generación, conducción y transmisión de información
- 1.5.1 Generación: recepción del estímulo e inicio del potencial
- 1.5.2 Conducción del impulso nervioso
- 1.5.3 Transmisión: sinapsis
- 1.5.4 Tipos de sinapsis...................................................................................................................
- 1.6 Los neurotransmisores
- 1.6.1 Tipos de neurotransmisores
- 1.6.2 Clasificación de los neurotransmisores
- 1.7 El efecto de las drogas en la sinapsis
- 1.8 Integración con el aprendizaje
- Unidad 2. Desarrollo del sistema nervioso........................................................................................
- 2.1 Primeras etapas del desarrollo embrionario
- 2.2 Origen y formación del sistema nervioso
- 2.3 Desarrollo cerebral prenatal....................................................................................................
- 2.3.1 El desarrollo posnatal del sistema nervioso
- 2.3.2 Poda sináptica
- 2.4 Período vulnerable y crítico: importancia del ambiente
- 2.5 Funcionamiento del sistema nervioso
- 2.5.1 Las células del sistema nervioso...........................................................................................
- 2.6 El sistema nervioso central
- 2.6.1 Corteza y lóbulos cerebrales
- 2.6.2 Lóbulos
- 2.6.3 Estructuras subcorticales......................................................................................................
- 2.6.3.1 Diencéfalo..........................................................................................................................
- 2.6.3.2 Núcleos de la base
- 2.6.3.3 Sistema límbico
- 2.6.3.4 Glándula hipófisis
- 2.7 Tronco encefálico.....................................................................................................................
- 2.7.1 El tronco encefálico tiene tres importantes funciones:
- 2.7.2 Mesencéfalo
- 2.7.3 Puente de valorio o protuberancia.......................................................................................
- 2.7.4 Bulbo raquídeo (médula oblongada)....................................................................................
- 2.8 El cerebelo
- 2.9 Médula espinal
- 2.9.1 Meninges
- 2.10 Sistema nervioso periférico (SNP)
- 2.10.1 Nervios craneales
- 2.10.1 Nervios espinales
- 2.10.2 Sistema nervioso autónomo
- 2.10.3 Función del sistema nervioso simpático
- 2.10.4 Función del sistema nervioso parasimpático
- 2.10.5 Sistema nervioso somático.................................................................................................
- Unidad 3 Las hormonas y el estrés, Estrés y los procesos de aprendizaje
- 3.3 Hormonas implicadas en el estrés
- 3.2 El estrés afecta los procesos de aprendizaje
- Unidad 4. Dispositivos de aprendizaje, plasticidad y memoria, tipos de aprendizaje
- 4.1 Dispositivos de aprendizaje
- 4.2 Actividad nerviosa superior.....................................................................................................
- 4.2.1 Dispositivos básicos de aprendizaje
- 4.2.2 Funciones cerebrales superiores
- 4.3 Equilibrio afectivo-emocional..................................................................................................
- 4.5 Sensopercepción
- 4.5.1 ¿De qué forma se organizan nuestras sensaciones?
- 4.5.2 Los transductores biológicos
- 4.5.3 ¿De qué forma se organizan nuestras percepciones?
- 4.6 Motivación...............................................................................................................................
- 4.6.1 Tipos de conductas motivadas
- 4.6.2 Las bases biológicas de la motivación
- 4.7 Atención
- 4.7 Memoria
- 4.8 Memoria
- 4.9 Plasticidad
- 4.9.1 Estructuras cerebrales involucradas en los procesos de memoria
- 4.9.2 Tipos de memoria.................................................................................................................
- 4.9.3 Memoria de trabajo
- 4.9.4 Desnutrición y memoria
- 4.10 Estilos de aprendizaje
- 4.10.1 Tipos de aprendizajes
- 4.10.2 Técnicas de estudio para el aprendizaje
Una de las estructuras con mayor importancia en la célula es el núcleo, dentro del cual se encuentra una molécula llamada ácido desoxirribonucleico (ADN). El ADN es el responsable de la transmisión hereditaria y se encuentra de manera superenrollada sobre proteínas denominadas histonas, conformando los cromosomas. Una célula posee un determinado número de cromosomas que se ubican en el núcleo. El ADN es una molécula compleja formada por dos cadenas de nucleótidos enrolladas en forma helicoidal y unidas entre sí. Los nucleótidos son moléculas formadas por la unión de un azúcar, una base nitrogenada (moléculas orgánicas que presentan átomos de nitrógeno) y un grupo fosfato. Las bases nitrogenadas de la molécula de ADN se denominan adenina (A), timina (T), citocina (C) y guanina (G). A cada porción de ADN que contiene información para la fabricación de una o varias proteínas se la denomina gen. En resumen, cada célula presenta un determinado número de cromosomas, cada cromosoma está constituido por una molécula de ADN superenrollada y un gen es un fragmento particular de ADN que determina el número, tamaño y los distintos tipos de proteínas que se va a fabricar en un organismo. Por lo tanto, la secuencia en la que las bases nitrogenadas se ubican en la molécula de ADN determina el tipo de proteínas que se van a fabricar. En la herencia, cada progenitor (padre/madre) aporta una parte de su información genética al hijo, es decir que este recibe dos fragmentos de ADN, uno del padre y otro de la madre. Ambos fragmentos integran el gen que determina la característica en el hijo. A cada uno de esos fragmentos se lo denomina alelo, es decir que los alelos son las alternativas que puede tener un gen para presentar una determinada característica. Por ejemplo, el gen “color de pelo” puede tener dos alelos (alternativas) en el padre (morocho/pelirrojo) y en la madre (morocho/rubio). Los espermatozoides del padre tendrán una de las dos variantes, morocho o pelirrojo y los óvulos de la madre otras dos, morocho o rubio. El hijo puede heredar para el gen de color de pelo cualquiera de las combinaciones de alelos: morocho/morocho, morocho/rubio, morocho/pelirrojo o pelirrojo/rubio. Si los alelos que aportan ambos progenitores son iguales, se dice que el individuo es homocigoto para la característica determinada por ese gen, y si los alelos son diferentes, el individuo es heterocigota para esa característica. El genotipo es el conjunto de genes que contiene un organismo para determinadas características heredadas de sus progenitores. Se denomina fenotipo la manifestación interna o externa del genotipo, es decir los caracteres observables y no observables de un organismo. Un ejemplo de caracteres observables es el color de pelo o de ojos mientras que un ejemplo de carácter no observable es el grupo sanguíneo. Existen dos tipos de alelos: dominantes y recesivos. Los alelos dominantes son aquellos que se expresan en el fenotipo tanto en condición homocigota (es decir cuando ambos alelos dominantes son iguales) como en condición heterocigota (cuando un alelo es dominante y el otro no). Por otra parte, el término alelo recesivo se aplica al miembro de un par alélico imposibilitado de manifestarse cuando el alelo dominante está presente. Para que el alelo recesivo se observe
en el fenotipo, el mismo debe estar en condición homocigota recesiva (es decir ambos alelos iguales y recesivos). Para explicarlo con un ejemplo podríamos suponer que una mujer presenta un determinado gen que contiene información para la forma de los ojos. Si denominamos a ese gen con la letra A, en el caso de que esa mujer sea homocigota dominante se representará su genotipo como AA (con sus dos alelos dominantes), si es heterocigota será Aa (con un alelo dominante y el otro recesivo) y si es homocigota recesivo será aa (ambos alelos recesivos). Por lo tanto, cada cromosoma posee múltiples genes diferentes que contienen información para la síntesis de una o varias proteínas, las cuales determinarán las características fenotípicas de un organismo.
1. 2 Mecanismos que aseguran la transmisión de los genes
La meiosis es un proceso que ocurre tanto en los ovarios como en los testículos generando la formación de gametos o células sexuales llamadas ovocitos y espermatozoides, respectivamente. Todos los gametos que producen los hombres y mujeres no son iguales ya que existen diferentes fuentes de variabilidad. En el proceso de meiosis hay una sucesión de dos divisiones celulares durante las cuales una célula diploide (2n), es decir que presenta dos copias de cada cromosoma, origina una célula haploide (n) la cual contiene la mitad del número de cromosomas de la célula que le dio origen. Es decir que tanto los óvulos como los espermatozoides son células haploides. El hecho de que los gametos contengan la mitad del número de cromosomas asegura que, de haber fecundación entre un ovocito y un espermatozoide, se mantenga el número de cromosomas total característico de esa especie. Vamos a aclarar este concepto con un ejemplo: cada especie tiene una cantidad particular de cromosomas en sus células. La especie humana posee 46 cromosomas en sus células somáticas (todas las del organismo menos las sexuales) y 23 cromosomas en los gametos. Los 46 cromosomas que se hallan en las células somáticas son, más precisamente, 23 pares. Cada par está integrado por un cromosoma de origen paterno y otro de origen materno, que se encuentran en los espermatozoides y ovocitos, respectivamente.
fenotípicas, por ejemplo, entre hermanos cuando estos provienen de los mismos progenitores. La molécula de ADN contiene información que les permite fabricar proteínas. Ahora bien, ¿cómo es posible que la información contenida en un gen se manifieste por ejemplo en el color de los ojos, la forma de la nariz o el color de una flor? La respuesta a esta pregunta está en la síntesis de las proteínas. En la producción de proteínas hay dos etapas: Transcripción: se fabrican moléculas de ARN (ácido ribonucleico), entre ellas el ARN mensajero (ARNm) a partir de una hebra de ADN. El ARNm es una copia complementaria de ADN en la que la base nitrogenada Timina es reemplazada por otra llamada Uracilo. Traducción o síntesis: la molécula de ARNm se traduce a una proteína (compuesta por la unión de diferentes aminoácidos) a partir de un código genético. Se denomina traducción porque se pasa de un lenguaje de nucleótidos a otro de aminoácidos. El código genético consiste en un sistema de tres nucleótidos consecutivos que especifica el orden de los aminoácidos en una proteína. El ARNm formado sale del núcleo de la célula y se dirige al citoplasma donde se lleva a cabo la traducción. Allí el ARNm se coloca dentro de una estructura llamada ribosoma donde se realiza la síntesis de las proteínas. Durante la traducción el ribosoma “lee” de a tres nucleótidos (3 nucleótidos = 1 codón) y el ARN de transferencia (ARNt) coloca el aminoácido correspondiente, de acuerdo con el código genético. Teniendo en cuenta esta información, ¿cómo se relacionan entonces los alelos con las proteínas?
1. 3 Enfermedades genéticas
Enfermedades genéticas Una enfermedad es genética si se produce una alteración en el genoma (constitución genética de un organismo). La misma puede ser hereditaria o no. Si es hereditaria significa que el gen alterado está presente en los gametos, es decir en los ovocitos o espermatozoides, y la misma pasará de generación en generación. Si el gen alterado se encuentra en las células somáticas esa alteración no es heredada. Una de las posibles causas de una enfermedad genética puede ser una mutación, es decir cambios en la secuencia o en el número de nucleótidos en la molécula de ADN de una célula o de un organismo. Existen diferentes tipos de mutaciones, que pueden ocasionar alteraciones en la secuencia de aminoácidos de una proteína y, por lo tanto, provocan que la misma deje de cumplir su función. Las enfermedades genéticas pueden clasificarse en:
- Enfermedad autosómica recesiva. Para que la enfermedad se manifieste, se necesitan dos alelos del gen mutado en el genoma de la persona afectada ( aa ), cuyos padres normalmente no padecen la enfermedad, pero portan cada uno un alelo del gen mutado ( Aa ), por lo que pueden transmitirlo a la descendencia. Esta transmisión se produce por los cromosomas no sexuales (autosomas).
- Enfermedad autosómica dominante. Solo se necesita un alelo mutado del gen para que la persona esté afectada por una enfermedad de este tipo.
- Enfermedad ligada al cromosoma X. El gen mutado se localiza en el cromosoma X
- Estas enfermedades pueden transmitirse a su vez de forma dominante o recesiva. Si analizáramos la cruza entre una mujer portadora de la enfermedad y un hombre no afectado, existe un 25% de probabilidades de que nazca unos hija e hijo no afectados, un 25% de que sea un hijo afectado y un 25% de que se trate de una hija portadora.
1. 4 Fisiología de las neuronas
La palabra “neurona” proviene del griego νεῦρον neûron, que significa ‘cuerda’, ‘nervio’. Las neuronas son células altamente especializadas, que controlan las funciones voluntarias e involuntarias del organismo. Con el fin de realizar movimientos útiles y correctos, el sistema nervioso debe ser capaz de procesar lo que sucede en el entorno. Este sistema posee un grupo de células que es capaz de percibir las características o eventos del entorno y otro grupo de células responsables de producir movimientos. Sin embargo, individuos que son capaces de llevar a cabo comportamientos complejos como los seres humanos, tienen la capacidad de no reaccionar automáticamente a los cambios del entorno.
Así, las neuronas son mensajeras y comunicadoras del organismo. Transmiten impulsos nerviosos a otras células del cuerpo (por ejemplo, las células musculares que nos permiten movernos). También perciben y comunican estímulos externos e internos, y son capaces de convertirlos en una respuesta organizada (por ejemplo, ante un peligro, el calor o el frío, etc.). Por otro lado, también permiten el almacenamiento de la información, es decir, permiten crear recuerdos y almacenarlos en la memoria. Las dendritas (dendron en griego significa “árbol”) son las estructuras que reciben la información del medio (de un órgano sensorial u otra neurona), es decir que son el sitio por donde una neurona recibe los estímulos. El axón es una prolongación el citoplasma de las neuronas recubierto por una membrana, a través del cual se desplaza el cuerpo celular hasta los botones terminales. Este mensaje se desplaza a través de los axones en forma de un potencial de acción (se describirá más adelante). La gran mayoría de los axones se encuentra recubierta por capas de mielina (formada por 80% de lípidos y 20% de proteínas). Estas capas de mielina no son continuas y sus interrupciones, es decir los lugares donde el axón está al descubierto, se conocen como los nódulos de Ranvier. Para finalizar el recorrido de la información a través de las neuronas, la llegada del potencial de acción a los botones terminales desencadena la liberación de sustancias químicas (neurotransmisores) al exterior de forma tal de comunicarse con otras neuronas y así transmitir la información de una célula neuronal a la siguiente. Estos neurotransmisores son sintetizados en el soma de las neuronas o, en algunos casos, en los botones terminales con la participación de enzimas sintetizadas en el soma.
1.4. 3 Tipos de neuronas
La morfología de las neuronas las hace altamente especializadas para trabajar con impulsos neuronales; generan, reciben y envían estos impulsos a otras neuronas y tejidos no neuronales. Las neuronas eferentes (motoras o descendentes) envían impulsos neurales desde el SNC hacia los tejidos periféricos, indicándoles cómo funcionar. Las neuronas aferentes (sensitivas o ascendentes) conducen impulsos desde los tejidos periféricos hacia el SNC. Estos impulsos contienen información sensitiva que describe el entorno del tejido.
1.4.3.1 Anatomía de la neurona
Como ya hemos visto anteriormente, las neuronas o células nerviosas son células especializadas que transmiten y reciben señales eléctricas en el cuerpo, está puede dividirse en 9 partes diferentes, con características distintas y funciones específicas.
- Cuerpo celular o soma El cuerpo de la neurona también se denomina soma. Es aquí donde suceden todos los procesos metabólicos de la neurona. Es la región más ancha, con una morfología ovalada, donde se localiza el núcleo de la neurona y el citoplasma. Se encuentra también aquí todo el material genético de la neurona, y es donde se sintetizan las moléculas que permiten la supervivencia de la célula, y aquellas que garantizan que se transmitan las señales eléctricas.
- Núcleo El núcleo de la neurona es su parte más importante. Se localiza en el interior del soma y está delimitado con el resto del citoplasma. En su interior, a su vez, se encuentra el material genético de la neurona (ADN). El núcleo es muy importante porque controla la expresión del material genético y, además, es la base central de la neurona, donde se regulan todos los procesos.
- Axón
- Sustancia de Nissl Otra de las partes de la neurona es la sustancia de Nissl; esta sustancia también recibe el nombre de cuerpos de Nissl. Se trata de un conjunto de gránulos en el citoplasma de la neurona (en el cuerpo y en las dendritas, pero no en el axón). Dicha sustancia se encarga de sintetizar proteínas para las neuronas.
- Botones sinápticos Se trata de ramificaciones localizadas en la parte terminal del axón. Son parecidos a las dendritas, pero su función es liberar al medio externo los neurotransmisores, una vez el impulso eléctrico se transmite por todo el axón. Estos neurotransmisores, si todo va bien, serán captados por las dendritas de la siguiente neurona del circuito o red neuronal.
- Cono axónico Finalmente, el cono axónico es la región del cuerpo de la neurona que se estrecha para originar el axón. Se trata de una zona muy enriquecida en canales y transportadores, que requieren energía en forma de ATP (un tipo de molécula). Es por ello que se trata de una zona con una alta concentración de mitocondrias (orgánulos celulares, encargados de suministrar la mayor parte de la energía necesaria para la actividad celular). Las neuronas son células indispensables para la vida ya que, junto con la intervención de un gran número de procesos implicados, nos permite: pensar, reflexionar, movernos, sentir, tomar decisiones y, en definitiva, vivir de forma consciente y “conectada” al entorno.
1. 4 .4 Las células de la glía
También llamadas neuroglia o simplemente glía, son células pequeñas no excitatorias que apoyan a las neuronas, pero no propagan potenciales de acción. En cambio, mielinizan las neuronas, mantienen el equilibrio homeostático, brindan apoyo estructural, protección y nutrición para las neuronas en todo el sistema nervioso. Las células de la glía rodean a las neuronas formando una matriz que las mantiene en su posición; sin embargo, este rol de sostén mecánico no es el único que desempeñan. Las neuronas tienen altísimas tasas de consumo metabólico (consumen mucha energía y requieren grandes cantidades de nutrientes y oxígeno). Al no poseer una alta capacidad de almacenamiento de nutrientes u oxígeno, deben recibirlos rápida y eficientemente de forma externa. Este conjunto de funciones ocurre gracias a cuatro tipos diferentes de células gliales:
- La glía mielinizante produce la vaina de mielina aislante del axón. Estos se denominan oligodendrocitos en el SNC y células de Schwann en el SNP.
- Los astrocitos del SNC y las células gliales satélite del SNP comparten la función de sustentar y proteger las neuronas.
- Otros dos tipos de células gliales se encuentran exclusivamente en el SNC. La microglia son los fagocitos del SNC y las células ependimarias que recubren el sistema ventricular del SNC. El SNP no tiene un equivalente glial a la microglía, ya que la función fagocítica es realizada por los macrófagos. Por otro lado, la mayoría de las neuronas no puede ser reemplazada: los seres humanos nacemos con el total de neuronas que tendremos a lo largo de toda nuestra vida. Si se produce muerte neuronal no tenemos la capacidad de generar estas células de nuevo, resulta entonces de vital importancia proteger y mantener las neuronas. En este contexto es que la protección y el abastecimiento que las células de la glía le proveen a las neuronas, un grupo de células tan sensible resulta una actividad fundamental para el correcto funcionamiento de nuestro sistema nervioso. Las principales funciones de las células de la glía son:
- Formar el sostén espacial de las neuronas.
- Controlar las sustancias químicas (receptores) que utilizan las neuronas en la sinapsis.
- Aislar a las neuronas entre ellas de forma tal que no se produzca una errónea transmisión de impulsos nerviosos entre neuronas que no deberían estar involucradas.
- Y participar en tareas de limpieza que degradan y destruyen los restos de neuronas muertas. A pesar de no profundizar en este tipo celular, dentro del complejo grupo de las células de la glía existen diferentes subtipos celulares que cumplen parte de
- Conducción: es el desplazamiento del potencial de acción a lo largo del axón de la neurona (conducción del impulso nervioso a través del axón).
- Transmisión: proceso de comunicación entre neuronas que se conoce como sinapsis (involucra el botón terminal, el espacio sináptico y las dendritas de las siguientes neuronas).
1. 5 .1 Generación: recepción del estímulo e inicio del potencial
Antes de comprender cómo se genera un impulso nervioso, es necesario describir algunas de las propiedades de las células nerviosas con más detalle. Los iones son partículas con carga eléctrica, en algunos casos positiva (los átomos de potasio o sodio) y en otros negativa (los átomos de cloro o fósforo). Las neuronas en su interior acumulan una mayor cantidad de iones negativos por lo cual tienen una carga eléctrica diferente a la del medio externo es decir que las neuronas son más “negativas” en su interior. Al ser una carga eléctrica, esta se mide en unidades de mili-voltios (mV); cuando la neurona está en reposo tiene una concentración negativa la cual corresponde a – 70mV y este valor de diferencia de potencial (diferencia de cargas adentro y afuera de la neurona) se conoce como potencial de reposo. Con la llegada de un estímulo a las dendritas y al soma se modifica la permeabilidad de la membrana de las neuronas y se produce la entrada o salida de iones, por lo cual cambia la carga de estas células, es decir cambia su potencial. Dependiendo del tipo de estímulo que recibe, esta diferencia de potenciales puede aumentar o disminuir. En el primer caso, se produce la salida, desde las neuronas, de iones de potasio (K+ ) o la entrada de cloro (Cl- ), lo que genera un aumento de la negatividad en el interior de las neuronas. Como resultado aumenta la diferencia de potencial adentro versus afuera, lo que se conoce como hiperpolarización de la membrana. En este escenario no se genera un potencial de acción en esta neurona y no se transmite ningún impulso nervioso. En el segundo caso, la llegada del estímulo produce el ingreso de iones de sodio (Na+) que, al ser positivos, disminuyen la diferencia de carga entre el interior y exterior de la neurona. Esta disminución se conoce como despolarización de la membrana. De esta forma, el potencial se desplaza desde los – 70mV a valores cercanos a cero. Si el estímulo es lo suficientemente fuerte como para modificar la carga hasta superar un valor umbral (cercano a los – 55mV) se produce entonces un potencial de acción. Esto se conoce como “ley de todo o nada”, solo si el movimiento de iones produce una disminución en la negatividad de las neuronas que supere ese valor umbral se produce el potencial de acción; si disminuye la negatividad, pero no se llega a ese valor, no se produce potencial de acción y por ende no se transmite el impulso nervioso. En el arco reflejo mencionado, al pincharse el dedo, el receptor cutáneo produce un estímulo que es trasmitido a la neurona sensorial, el cual modifica la permeabilidad de la neurona y se abren los canales de sodio, ingresan estos iones y, como resultado, el potencial de la neurona se desplaza de su potencial de reposo (– 70mV) a valores positivos. Esto desencadena un potencial de acción que se irá desplazando a lo largo del axón de esta neurona, lo que se conoce como conducción del impulso nervioso (ver página siguiente).
1.5.2 Conducción del impulso nervioso
El potencial de acción, en general, conduce de forma saltatoria, es decir que no se desplaza continuadamente a lo largo de toda la membrana de la neurona, sino que ello se produce solo en unos espacios definidos donde la membrana no se halla recubierta por mielina (nódulos de Ranvier). En estos pequeños espacios es posible que se realice el intercambio de cargas, ya que la mielina actúa como un aislante y no permite el movimiento de los iones cargados hacia el exterior o interior de la neurona. Como resultado, el potencial de acción se propaga a lo largo del axón. El potencial de acción de un nódulo de Ranvier origina el siguiente potencial de acción en el siguiente nódulo, y así sucesivamente. Es decir que en cada nódulo de forma consecutiva se abren los canales de sodio, entran iones positivos en esa sección del axón, disminuye la diferencia de potencial, se supera el umbral y se genera un potencial de acción. Es importante recordar que el potencial de acción se desplaza en una única dirección, desde las dendritas hacia el botón terminal. La membrana, luego de despolarizarse y producir el potencial de acción, entra en un período refractario durante el cual no puede despolarizarse nuevamente; eso asegura que el potencial de acción que originó en el siguiente nódulo no pueda volver hacia atrás.
1.5.3 Transmisión: sinapsis
Continuando con el ejemplo del arco reflejo, el estímulo excita la neurona sensorial, la cual trasmite la información a la neurona motora. Esta a su vez, trasmite la información a la placa motora, que origina la respuesta (retirar el dedo). El potencial de acción es conducido a través del axón y llega entonces al botón terminal de la primera neurona (presináptica) la cual, a través de un proceso que se conoce como sinapsis, se comunica con la segunda neurona (postsináptica). En el arco reflejo, la neurona presináptica (que inicia la sinapsis) es la neurona sensorial, y la postsináptica es la neurona motora. En el soma y en el botón terminal se realiza la síntesis de los neurotransmisores, pequeñas sustancias químicas responsables de transmitir la información de una neurona a la siguiente. Posteriormente, los neurotransmisores son almacenados en las vesículas sinápticas, que se hallan en los botones terminales, hasta el momento de la sinapsis. La llegada del potencial de acción al botón terminal desencadena la apertura de canales de calcio lo cual induce la migración de estas vesículas hacia la membrana presináptica, su anclaje y la posterior liberación de los neurotransmisores al espacio sináptico. Luego de ser liberados al espacio sináptico, los neurotransmisores son captados por los receptores, pequeñas moléculas proteicas que se encuentran en la membrana de las dendritas de la segunda neurona o neurona postsináptica. La interacción entre los receptores y los neurotransmisores es específica (al estilo “llave-cerradura”), hay diferentes tipos de receptores en la membrana, y cada uno de ellos recibe una determinada clase de neurotransmisores. En la membrana se encuentran diversos receptores, por ejemplo, de glutamato y adrenalina (dos neurotransmisores), entonces si la neurona presináptica libera glutamato, este interacciona solamente con los receptores específicos para glutamato que se encuentran en la membrana de la