LAS NEURONAS

 

Existen unas células en nuestro organismo que me apasionan. Son unas células tan especiales que, el mero hecho de querer hablar de ellas ya trae aparejado cierto reto o desafío. Dada la dificultad que tal labor entraña, y, en consecuencia, dadas mis limitaciones como no académico y justo admirador, en estas líneas que se suceden, pretenderé, si no hablar con cierto rigorismo del tema, sí hacerlo como denodado entusiasta que busca información gratuita y la organiza para su beneficio y recreación. Las células de las que hablo son las vitalísimas neuronas. En concreto, analizaré la función que desempeñan las mismas en nuestro cuerpo y algunos aspectos más a considerar.

Las neuronas son capaces de comunicarse con otras células, ya sean nerviosas, musculares o glandulares, con precisión, rapidez y a larga distancia. Por medio de las neuronas se transmiten señales eléctricas que se llaman impulsos nerviosos. El cuerpo orgánico de la neurona se llama soma. Cada neurona consta de ramificaciones centrífugas tales como las dendritas.

Los impulsos nerviosos viajan por toda la neurona comenzando por las dendritas hasta llegar a los botones terminales, que se pueden conectar con otra neurona, fibras musculares o glándulas. La conexión entre una neurona y otra se llama sinapsis.

Las neuronas conforman e interconectan los tres componentes del sistema nervioso: sensitivo, motor e integrador o mixto; de esta manera, un estímulo que es captado en alguna región sensorial entrega cierta información que es conducida a través de las neuronas y es analizada por el componente integrador, el cual puede elaborar una respuesta, cuya señal es conducida a través de las neuronas. Dicha respuesta es ejecutada mediante una acción motora, como la contracción muscular o secreción glandular.

El impulso nervioso

Las neuronas transmiten ondas de naturaleza eléctrica originadas como consecuencia de un cambio transitorio de la permeabilidad en la membrana plasmática. Su propagación se debe a la existencia de una diferencia de potencial o potencial de membrana entre la parte interna y externa de la célula.

La carga de una célula inactiva se mantiene en valores negativos (el interior respecto al exterior) y varía dentro de unos estrechos márgenes. Cuando el potencial de membrana de una célula excitable se despolariza más allá de un cierto umbral la célula genera (o dispara) un potencial de acción. Un potencial de acción es un cambio muy rápido en la polaridad de la membrana de negativo a positivo y vuelta a negativo, en un ciclo que dura unos milisegundos.

Interacción entre neuronas

El sistema nervioso procesa la información siguiendo un circuito más o menos estándar. La señal se inicia cuando una neurona sensorial recibe un estímulo externo. Su axón se denomina fibra aferente. Esta neurona sensorial transmite una señal a otra aledaña, de modo que acceda un centro de integración del sistema nervioso del animal. Las interneuronas, situadas en dicho sistema, transportan la señal a través de sinapsis. Finalmente, si debe existir respuesta, se excitan neuronas eferentes que controlan músculos, glándulas u otras estructuras anatómicas. Las neuronas aferentes y eferentes, junto con las interneuronas, constituyen el circuito neuronal. Las señales eléctricas no constituyen en sí mismas información, la neurociencia actual ha descartado que las neuronas básicamente sean algo así como líneas telefónicas de transmisión. Esas señales eléctricas en cambio caracterizan el estado de activación de una neurona. Las neuronas se agrupan dentro de circuitos neuronales y la señal eléctrica, que propiamente es un potencial eléctrico, de una neurona se ve afectada por las neuronas del circuito a las que está conectada. El estado de una neurona dentro de un circuito neuronal cambia con el tiempo y se ve afectada por tres tipos de influencias: las neuronas excitadoras del circuito neuronal; las neuronas inhibidoras del circuito neuronal y los potenciales externos que tienen su origen en neuronas sensoriales.

La función de un determinado grupo de neuronas es alcanzar un determinado estado final en función de los estímulos externos. Por ejemplo, en la percepción del color, un grupo de neuronas puede encargarse de acabar en un determinado estado si el estímulo es “rojo” y otro determinado estado si el estímulo es “verde”. El número de “estados estables” posibles del circuito neuronal se corresponde con el número de patrones (en este caso colores diferentes) que puede reconocer el circuito neuronal. Los trabajos de Freeman en los años 1990 aclararon que un determinado grupo de neuronas sigue un patrón de evolución temporal caótico hasta alcanzar un determinado estado. Un estado estable se corresponde con el reconocimiento de un patrón, a nivel microscópico el estado estable es un patrón de activación neuronal dentro de un determinado circuito, en el que el potencial de activación está cerca de un atractor extraño de la neurodinámica del grupo. El número de patrones p reconocibles por un número de neuronas se puede relacionar con el número de neuronas que forman el grupo y la probabilidad de error en el reconocimiento de dicho patrón. Las personas más hábiles o más entrenadas en una tarea ejecutan la misma tarea con mucha mayor precisión porque tienen un mayor número de neuronas encargadas de dicha tarea (la repetición espaciada de una actividad refuerza las sinapsis y el número de neuronas potencialmente involucradas en esa tarea).

El aprendizaje se da cuando por efecto de los patrones de activación reiterados, las conexiones neuronales sufren una reestructuración: ciertas conexiones sinápticas se refuerzan mientras otras conexiones sinápticas se debilitan. El conocimiento que un individuo tiene del mundo se refleja en la estructura de estas conexiones. A su vez el número y el tipo de conexión determina el número de atractores disponibles de la neurodinámica de un circuito y por tanto el número de patrones diferentes que dicho circuito puede identificar. Igualmente, el olvido y la pérdida de capacidad tienen igualmente una base fisiológica en el debilitamiento de sinapsis raramente usadas. Cuando un determinado circuito neuronal se activa poco sus sinapsis decaen y pueden llegar a perderse por lo cual el reconocimiento de cierto patrón puede desaparecer.

*Fisiología. Ciencia que tiene por objeto el estudio de las funciones de los seres orgánicos (Diccionario RAE).

Velocidad de transmisión del impulso

El impulso nervioso se transmite a través de las dendritas y el axón.

La velocidad de transmisión del impulso nervioso depende fundamentalmente de la velocidad de conducción del axón, la cual depende a su vez del diámetro del axón y de la mielinización de este.
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(Hago un aparte para explicar en qué consiste la mielinización del axón)

La mielinización del axón es el proceso mediante el cual los axones de las neuronas son recubiertos por una capa aislante llamada vaina de mielina. Esta capa, compuesta principalmente por grasas y proteínas, actúa como el revestimiento de un cable eléctrico, protegiendo la fibra nerviosa y acelerando drásticamente la transmisión de los impulsos nerviosos.

¿Cómo funciona?

•    Aislamiento: La vaina de mielina evita que la señal eléctrica (potencial de acción) se disipe o pierda energía a lo largo del axón.
•    Conducción saltatoria: El recubrimiento no es continuo. Deja pequeños espacios sin cubrir llamados nodos de Ranvier. Gracias a esto, la señal eléctrica no viaja lentamente por todo el axón, sino que “salta” de nodo en nodo, aumentando la velocidad de la comunicación neuronal hasta 100 veces más rápido.

¿Quiénes participan en el proceso?

Las encargadas de fabricar la mielina son las células gliales:

•    En el Sistema Nervioso Central (cerebro y médula espinal), son producidas por los oligodendrocitos.
•    En el Sistema Nervioso Periférico (nervios del resto del cuerpo), son creadas por las células de Schwann.

¿Por qué es vital?

La mielinización comienza durante el desarrollo fetal y continúa a lo largo de toda la vida, adaptándose mediante la “plasticidad mielínica” gracias a nuestros aprendizajes y experiencias. Es fundamental para:

1.    El neurodesarrollo y aprendizaje: Permite coordinar movimientos, mejorar reflejos y consolidar habilidades cognitivas y motoras.
2.    La salud neuronal: Cuando la mielina se daña o se destruye -un proceso conocido como desmielinización, característico de enfermedades como la esclerosis múltiple-, los impulsos nerviosos se ralentizan o bloquean, causando problemas motores, sensoriales y cognitivos.
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(continúa el texto acerca de la velocidad de transmisión del impulso)

El axón lleva el impulso a una sola dirección y el impulso es transmitido de un espacio a otro. Las dendritas son las fibras nerviosas de una neurona, que reciben los impulsos provenientes desde otras neuronas. Los espacios entre un axón y una dendrita se denominan “espacio sináptico” o hendidura sináptica. En las grandes neuronas alfa de las astas anteriores de la médula espinal, las velocidades de conducción axonal pueden alcanzar hasta 120 m/s. Si consideramos que una persona puede llegar a medir hasta 2,25 m de altura, al impulso eléctrico tardaría únicamente 18,75 ms en recorrer desde la punta del pie hasta el cerebro.

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m/s: velocidad de metros por segundo.
ms: milisegundo. Es una unidad de medida equivalente a la milésima parte de un segundo (1ms = 0,001 segundos).
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Redes neuronales

Una red neuronal se define como una población de neuronas físicamente interconectadas o un grupo de neuronas aisladas que reciben señales que procesan a la manera de un circuito reconocible. La comunicación entre neuronas implica un proceso electroquímico, mediante el cual una vez que una neurona es excitada a partir de cierto umbral, se despolariza transmitiendo a través de su axón una señal que excita a neuronas aledañas, y así sucesivamente. El sustento de la capacidad del sistema nervioso, por tanto, radica en dichas conexiones. En oposición a la red neuronal, se habla de circuito neuronal cuando se hace mención a neuronas que se controlan dando lugar a una retroalimentación (feedback), como define la cibernética.

Cerebro y neuronas

El número de neuronas en el cerebro varía drásticamente según la especie estudiada.

Se ha estimado en 2016 que el cerebro humano posee en torno a 85.000.000.000 (ochenta y cinco mil millones; 8,5 x 10 elevado a diez) de neuronas, un número menor a la estimación clásica histórica de cien mil millones.

CLASIFICACIÓN

El tamaño del cuerpo celular o soma, oscila entre 5-135 micrómetros.

Según el tamaño

Según el tamaño del soma, las neuronas de un núcleo nervioso se pueden clasificar como parvocelulares y magnocelulares.

Según la forma

Según la forma, las neuronas se pueden clasificar en:

•    Poliédricas: como las motoneuronas del asta anterior de la médula.
•    Fusiformes: las que se encuentran en el doble ramillete de la corteza cerebral.
•    Estrelladas: como las neuronas aracniformes y estrelladas de la corteza cerebral y las estrelladas, en cesta y Golgi del cerebelo.
•    Esféricas: en ganglios espinales, simpáticos y parasimpáticos.
•    Piramidales: presentes en la corteza cerebral.

Según la polaridad

Según el número y anatomía de sus prolongaciones, las neuronas se clasifican en:

•    Unipolares: son aquellas desde la que nace solo una prolongación que se bifurca y se comporta funcionalmente como un axón salvo en sus extremos ramificados en que la rama periférica reciben señales y funcionan como dendritas y transmiten el impulso sin que este pase por el soma neuronal. Son típicas de los ganglios de invertebrados y de la retina.

•    Bipolares: poseen un cuerpo celular alargado y de un extremo parte una dendrita y del otro el axón (solamente puede haber uno por neurona). El núcleo de este tipo de neurona se encuentra ubicado en el centro de ésta, por lo que puede enviar señales hacia ambos polos de la misma.
Ejemplos de estas neuronas se hallan en las células bipolares de la retina (conos y bastones), del ganglio coclear y vestibular, estos ganglios son especializados de la recepción de las ondas auditivas y del equilibrio.

•    Multipolares: tienen una gran cantidad de dendritas que nacen del cuerpo celular. Ese tipo de células son la clásica neurona con prolongaciones pequeñas (dendritas) y una prolongación larga o axón. Representan a la mayoría de las neuronas. Dentro de las multipolares, distinguimos entre las que son de tipo Golgi I, de axón largo, y las de tipo Golgi II, de axón corto. Las neuronas de proyección son del primer tipo, y las neuronas locales o interneuronas del segundo.

•    Pseudounipolares (monopolar): son aquellas en las cuales el cuerpo celular tiene una sola dendrita o neurita, que se divide a corta distancia del cuerpo celular en dos ramas, motivo por cual también se les denomina pseudounipolares (pseudos en griego significa “falso”), una que se dirige hacia una estructura periférica y otra que ingresa en el sistema nervioso central. Se hallan ejemplos de esta forma de neurona en el ganglio de la raíz posterior.

•    Anaxónicas: son pequeñas. No se distinguen las dendritas de los axones. Se encuentran en el cerebro y órganos especiales de los sentidos.

Según las características de las dendritas

De acuerdo a la naturaleza del axón y de las dendritas, se clasifica a las neuronas en:

•    Axón muy largo o Golgi de tipo I: El axón se ramifica lejos del pericarion. Con axones de hasta 1 m.
•    Axón corto o Golgi de tipo II: El axón se ramifica junto al soma celular.
•    Sin axón definido: Como las células amacrinas de la retina.
•    Isodendríticas: Con dendritas rectilíneas que se ramifican de modo que las ramas hijas son más largas que las madres.
•    Idiodendríticas: Con las dendritas organizadas dependiendo del tipo neuronal; por ejemplo, como las células de Purkinje del cerebelo.
•    Alodendríticas: Intermedias entre los dos tipos anteriores.

Según el mediador químico

Las neuronas pueden clasificarse, según el mediador químico, en:

•    Colinérgicas: Liberan acetilcolina.
•    Noradrenérgicas: Liberan norepinefrina.
•    Dopaminérgicas: Liberan dopamina.
•    Serotoninérgicas: Liberan serotonina.
•    GABAérgicas: Liberan GABA, es decir, ácido Y-aminobutírico.

Según la función

Las neuronas forman parte de circuitos neuronales en los que cumplen diferentes funciones, que de modo simplificado se pueden resumir en:

•    Motoras o motoneuronas: sus axones parten del encéfalo y la médula espinal e inervan los músculos para producir los movimientos musculares.
•    Sensoriales: captan información del entorno recibida a través de los órganos de los sentidos (tacto, gusto, vista, etc.) y la trasladan al sistema nervioso central.
•    Neuronas de proyección: establecen conexiones con otras neuronas entre distintas estructuras del SNC. Son las que Cajal denominó neuronas de axón largo.
•    Interneuronas: también llamadas neuronas de circuito loca, al igual que las anteriores solo se encuentran en el sistema nervioso central y establecen conexiones con otras neuronas dentro de una misma estructura del SNC. Son las que Cajal denominó neuronas de axón corto.

Las neuronas de proyección y las interneuronas son las más abundantes del sistema nervioso central.


Termino, pues, la entrada en mi blog que trata sobre las neuronas con la esperanzada satisfacción de la labor realizada.

El esfuerzo en la comprensión de lo que he reflejado en este artículo denota, como decía al principio, el denodado interés que me provoca el tema de las neuronas. Así como a mí me ha servido para aprender cómo nuestras neuronas, independiente y conjuntamente desempeñan sus funciones correspondientes, así os deseo, queridos lectores de mi blog, con esta entrada, si no una base académica a la que poder agarrarse, sí al menos un punto de referencia estimulante. Mi grandísimo agradecimiento, cómo no, a la Wikipedia versión española, a la Inteligencia Artificial y al Diccionario de la Lengua Española.