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Neuronas
Esta claro que la mayoría de lo que entendemos como nuestra vida mental implica la actividad del sistema nervioso, especialmente el cerebro. Este sistema nervioso está compuesto por miles de millones de células, las más simple de las cuales son las células nerviosas o neuronas. ¡Se estima que debe haber cien mil millones de neuronas en nuestro sistema nervioso!
Una neurona típica tiene todas las partes que cualquier otra célula pueda tener, y unas pocas estructuras especializadas que la diferencian. La principal parte de la célula es llamado soma o cuerpo celular. Contiene el núcleo , el cual contiene el material genético en forma de cromosomas.
Las neuronas tienen un gran número de extensiones llamadas dendritas. A menudo parecen como ramas o puntos extendiéndose fuera del cuerpo celular. Las superficies de las dendritas son principalmente lugar donde se reciben los mensajes químicos de otras neuronas.
Hay una extensión que es diferente de todas las demás, y se llama axón. A pesar de que en algunas neuronas es difícil distinguirlo de las dendritas, en otras es fácilmente distinguible por su longitud. La función del axón es transmitir una señal electroquímica a otras neuronas, algunas veces a una distancia considerable. En las neuronas que componen los nervios que van desde la medula espinal hasta tus pies, ¡los axones pueden medir hasta casi 1 metro!
Los axones más largos están a menudo recubiertos con una capa de mielina, una serie de células grasas que envuelven al axón muchas veces. Eso hace al axón parecer como un collar de granos en forma de salchicha. Sirven para una función similar a la del aislamiento de los cables eléctricos.
Al final del axón está la terminación del axón , que recibe una variedad de nombres como terminación , botón sináptico , pié del axón , y otros (!No se por que nadie ha establecido un término consistente!). Es allí donde la señal electroquímica que ha recorrido la longitud del axón se convierte en un mensaje químico que viaja hasta la siguiente neurona.
Entre la terminación del axón y la dendrita de la siguiente neurona hay un pequeño salto llamado sinapsis (o salto sináptico, o grieta sináptica), sobre la cual discutiremos un poco. Para cada neurona, hay entre 1000 y 10. sinapsis.
El potencial de acción
Cuando las sustancias químicas hacen contacto con la superficie de la neurona, estas cambian el balance de iones (átomos cargados electrónicamente) entre el interior y el exterior de la membrana celular. Cuando este cambio alcanza un nivel umbral, este efecto se expande a través de la membrana de la célula hasta el axón. Cuando alcanza al axón, se inicia un potencial de acción.
La superficie del axón contiene cientos de miles de minúsculos mecanismos llamados bombas de sodio. Cuando la carga entra en el axón, las bombas de sodio a la base del axón hacen que los átomos de sodio entren en el axón, cambiando el balance eléctrico entre dentro y fuera. Esto causa que la siguiente bomba de sodio haga los mismo, mientras que las anteriores bombas retornan el sodio hacia fuera, y así en todo el recorrido hacia abajo del axón.
¡El potencial de acción viaja a una media de entre 2 y 400 kilómetros por hora!
El neurotransmisor actúa como una pequeña llave, y el lugar receptor como una pequeña cerradura. Cuando se encuentran, abren un camino de paso para los iones, los cuales cambian el balance de iones fuera y dentro de la siguiente neurona. Y el proceso completo comienza de nuevo.
Mientras que la mayoría de los neurotransmisores son excitatorios – p. Ej. Excitan la siguiente neurona – también hay neurotransmisores inhibitorios. Estos hacen más difícil para los neurotransmisores excitatorios tener su efecto.
El movimiento de una señal a través de la neurona y su axón es todo cuestión de iones. Un ion es una partícula cargada, como Na+, el ion de Sodio. Tiene una carga positiva, porque ha perdido un electrón. Otros iones, por supuesto, están cargados negativamente.
Las células tienen membranas que están hechas de moléculas lipídicas (grasas), y previenen que la mayoría de las cosas salgan o entren en la célula. Pero por toda la membrana celular hay proteínas que sobresalen por los dos lados la membrana. Algunas son canales iónicos.
Canal ionico La mayoría de los canales iónicos simplemente permiten a los iones fluir dentro o fuera de la célula. Cuando dibujamos diagramas, normalmente pintamos esos canales como si fuesen pequeños agujeros en la membrana celular. Son, como he dicho, proteínas realmente complejas. Cuando un ion se
une a una de estas proteínas, la proteína cambia de forma, y al hacerlo lleva al ion al otro lado de la membrana, donde es liberado. La tendencia normal es para todo lo que hay dentro y fuera de la célula mantener un equilibrio de esta forma: Si hay demasiado de una sustancia en un lado, fluye hacia el otro, hasta que hay un equilibrio; Si hay demasiados iones positivos o negativos en una parte, tienden a moverse hacia la otra parte, hasta que hay equilibrio.
Algunos canales son llamados puertas. Ellas pueden, dependiendo de su medio, abrirse o cerrarse. Para algunas, es una cuestión de que sustancias se unen a una parte de la puerta. Para otras, es un cambio en el equilibrio positivo-negativo el que causa que se abran o cierren. En una neurona, hay muchas de estas puertas, incluyendo puertas de sodio y puertas de potasio. Algunas de estas responden a cambios en el equilibrio positivo-negativo.
Cerrado Abierto Un ejemplo de una puerta química son los lugares receptores en las dendritas de una neurona: cuando una sustancia llamada neurotransmisor se une a un punto en la puerta, la puerta se abre para permitir que los iones de sodio entren en la célula.
Cerrado Abierto Otros canales iónicos son llamados bombas. Ellos usan la energía suministrada por la célula para realmente bombear iones dentro o fuera de la célula, o sea por la fuerza. Los mejores ejemplos son las bombas sodio – potasio en las membranas neuronales. Estas bombas empujan el sodio fuera de la célula, y los iones de potasio (K+) dentro de la célula. Están realmente manteniendo un desequilibrio de estas sustancias.
potasio a salir de la sección dos y al sodio a entrar en la sección tres; y así – como una línea de fichas de domino cayendo. En este pequeño gráfico, representando un axón, el rojo representa el sodio fluyendo dentro y el naranja representa al potasio fluyendo fuera:
La funda de mielina alrededor de muchos axones acelera este proceso considerablemente: en lugar de un pequeño segmento disparando la acción al segmento más cercano, los cambios “saltan” de un hueco en la funda hasta el siguiente. Esto es llamado conducción saltatoria.
Cuando el potencial de acción alcanza el final del axón, provoca que otro ion (el calcio, Ca++) entre en la célula, lo que lleva a que las vesículas – las pequeñas burbujas llenas de neurotransmisores – liberen sus contenidos en el espacio sináptico --- La Medula Espinal La médula espinal recorre toda la espina dorsal desde la base del cráneo hasta el coxis. Las neuronas se encuentran en un espacio en forma de H dentro de las vértebras medulares. Hay vías motoras bajando desde el cerebro y vías sensoriales subiendo hasta el cerebro. Los nervios sensoriales entran en las partes traseras ( raíces dorsales ) de la “H”, mientras que las neuronas motoras salen por las partes delanteras (raíces ventrales ) de la “H”. Las interneuronas a menudo conectan estas neuronas motoras y sensoriales.
Además de enviar mensajes arriba y abajo hacia y desde el cerebro, la medula espinal tiene otra función muy importante: los reflejos. De hecho, en animales muy simples, esa es la principal función de la médula. Básicamente, un reflejo es la conexión de las neuronas sensoriales, vía interneuronas, a las neuronas motoras. Por ejemplo, hay sensores de dolor en tus dedos. Si dejas tu dedo sobre una llama durante cierto periodo de tiempo, el dolor obligará a las neuronas motoras a que retiren tu dedo. Es cierto que puedes ignorar este reflejo con el poder de la voluntad, pero como el ejemplo intencionadamente muestra, ¡no es fácil! Los reflejos hacen mucho más que mantener tus dedos lejos del fuego: Una gran cantidad de movimientos se consiguen a través de los reflejos. Incluso los bebes recién nacidos disponen ya de los reflejos necesarios para caminar: Si sostienes un bebe y posas suavemente sus pies en el suelo, ¡comenzará a
realizar movimientos parecidos a pasos! Todo lo que se necesita es la fuerza muscular para permanecer de pie y, por supuesto, bastante práctica. El Cerebro El cerebro se ha dividido tradicionalmente en tres partes, el cerebro posterior, el cerebro medio y el cerebro anterior.
El cerebro posterior o tronco cerebral consiste en tres partes. La primera es la médula , la cual es realmente una extensión de la médula espinal en el cráneo. Además de contener tractos hacia arriba y hacia abajo desde las porciones superiores del cerebro, la médula también contiene algunos de los núcleos esenciales que gobiernan l a respiración y la tasa cardiaca. La parte superior de la médula contiene un complejo rosado de núcleos llamado la formación reticular. Se trata del sistema regulatorio para el sueño, la vigilia y la alerta.
La segunda parte es la protuberancia o puente. Esta formada principalmente por las vías que conectan las dos partes del cerebelo.
El cerebelo , que significa “pequeño cerebro” en Latín, está de hecho formado como un pequeño cerebro, y es principalmente responsable de coordinar los movimientos involuntarios. Se cree que, cuando aprendemos tareas motoras complejas, los detalles se graban en el cerebelo.
El cerebro medio es, en los seres humanos, la parte más pequeña del cerebro. Conecta el cerebro anterior y posterior, y contiene muchas vías importantes para el oído y la visión. Es mucho más grande en animales inferiores al igual que en el feto humano. La mayor y, para los psicólogos, la más interesante parte del cerebro es el cerebro anterior. Comienza con el tálamo , que está prácticamente en el centro de tu cabeza. El tálamo es como una estación de intercambio,
Antes del siglo XX, había solo una forma de ver el cerebro: Abrir el cráneo. Por supuesto, con la asistencia de un artista médico talentoso o, más tarde, un buen fotógrafo, esto nos proporcionaba una visión particularmente buena. ¡De cualquier forma, la mayoría de las veces se requería un paciente muerto! Afortunadamente, ahora tenemos ciertas técnicas de imagen que nos permiten ver lo que esta sucediendo dentro del cerebro de un ser humano viviente.
Los rayos-x fueron la primera cosa que se usó para mirar el cerebro humano. Aunque algunos detalles son visibles, la naturaleza del cerebro es tal que no es particularmente un buen sujeto para los rayos X. El escáner TC (tomografía computerizada) o escáner TAC implica tomar una gran serie de rayos x desde diversos ángulos, y luego combinarlos en una imagen de tres dimensiones en el ordenador. La imagen puede ser visualizada y manipulada en una pantalla de ordenador.
El escáner TEP (tomografía por emisión de positrones) trabaja así: El doctor inyecta glucosa radioactiva (agua azucarada) en el torrente sanguíneo del paciente. El mecanismo entonces detecta el nivel de actividad relativo – esto es, el uso de glucosa – de diferentes áreas del cerebro. El ordenador genera
una imagen que permite al investigador determinar cuales partes del cerebro están más activas cuando realizamos varias operaciones mentales, ya sea mirar a algo, contar mentalmente, imaginar algo, o escuchar música.
El IRM (imagines por resonancia magnética) funciona así: creas un campo magnético fuerte que corre a través de la persona desde la cabeza a los pies. Esto causa que los átomos de hidrógeno que están girando en el cuerpo de la persona se alineen con el campo magnético. Entonces envías un pulso de radio a una frecuencia especial que causa que los protones de hidrogeno giren en una dirección diferente. Cuando se apaga el pulso de radio, los protones vuelven a su alineamiento con el campo magnético, y liberan la energía extra que han tomado del pulso de radio. Esa energía se detecta por la misma bobina que emitió el pulso, actuando ahora como una antena en tres dimensiones. Puesto que los diferentes tejidos tienen diferente cantidad de hidrógeno relativo en ellos, dan una diferente densidad de señales de energía, las cuales el ordenador organiza en una imagen detallada en tres dimensiones. Esta imagen es casi tan detallada como una fotografía anatómica.
Los ganglios basales son una colección de núcleos que se encuentran a ambos lados del tálamo, fuera y alrededor del sistema límbico, pero debajo del giro cingulado y dentro de los lóbulos temporales. A pesar de que el glutamato es el neurotransmisor más común aquí cómo en el resto del cerebro, el neurotransmisor inhibitorio GABA juega el papel más importante en los ganglios basales.
El grupo más grande de estos núcleos son llamados el cuerpo estriado, compuesto del núcleo caudado, el putamen, el globo pálido, y el núcleo acumbens. Todas estas estructuras son dobles, un conjunto a cada lado del septum central.
Otro núcleo de los ganglios basales es la sustancia negra. Está localizada en las porciones superiores del cerebro medio, bajo el tálamo, y toma su color de la neuromelanina, un pariente cercano del pigmento de la piel. Una parte (sustancia negra compacta) usa neuronas dopaminérgicas para enviar señales hacia el cuerpo estriado. La función exacta se desconoce, pero se cree que implica circuitos de recompensa. La enfermedad de Parkinson también se debe a la muerte de neuronas dopaminérgicas aquí.
La otra parte de la sustancia negra (sustancia negra reticulada) es en su mayor parte neuronas GABA. Su función más conocida es controlar los movimientos de los ojos. Está también implicada en la enfermedad de Parkinson así como en la epilepsia.
Como se puede ver, algunos problemas serios están fuertemente asociados a los ganglios basales. Sobre algunos, como el Trastorno de Atención con Hiperactividad (TDAH), el síndrome de Tourette, el TOC, y la esquizofrenia, se hablará en otras partes de este texto. Otras son quizá menos psicológicos y más físicos, pero no por ello menos importantes…
Enfermedad de Parkinson
La enfermedad de Parkinson se caracteriza por temblores, rigidez muscular, dificultad en hacer movimientos rápidos y suaves, y estar de pie o caminar dificultoso. Muchas personas también desarrollan depresión y ansiedad y, más tarde, problemas con pérdida de memoria y demencia.
Se desarrolla normalmente en edad avanzada, pero puede ocurrir en personas más jóvenes. Un caso muy conocido es el del actor Michael J. Fox. Es muy difícil para el paciente y para su familia.
El Parkinson tiene su origen en la muerte de las células de la sustancia negra y la pérdida de dopamina y melanina producida por estas células. Progresa hacia otras partes de los ganglios basales y hacia los nervios que controlan los músculos, implicando a otros neurotransmisores. Algunas de las posibles causas o factores contribuyentes son las toxinas medioambientales, traumatismos y la genética.
Hay tratamientos disponibles que enlentencen el curso de la enfermedad y alivian los síntomas. La mayoría incluyen reemplazar o mimetizar la dopamina y otros neurotransmisores perdidos. Desafortunadamente, la enfermedad progresa lentamente y los tratamientos solo funcionan unas pocas horas cada vez. El Parkinson no causa la muerte directamente, y muchos pacientes viven una larga vida con ella.
La enfermedad de Huntington
Esta enfermedad se caracteriza por una pérdida de memoria y movimientos extraños y bruscos llamados “corea”. Es una enfermedad hereditaria (con un gen dominante) e implica la muerte celular en el núcleo caudado. Comienza normalmente sobre los 30 años, pero puede empezar a cualquier edad.
No hay cura, aunque hay tratamientos que pueden reducir los síntomas. Es fatal, aunque normalmente son las complicaciones de la enfermedad lo que causa la muerte, más que la enfermedad en sí. Muchos enfermos de Huntington se suicidan.
Parálisis cerebral
La gente con parálisis cerebral tienen varios problemas motores, como espasticidad, parálisis e incluso apoplejía. La espasticidad se produce cuando algunos músculos están constantemente tensos e interfieren con el movimiento normal. Esta es la razón para la posición inusual de manos y brazos que hemos visto en estos enfermos.
Aparentemente es debida a un daño cerebral, normalmente antes del nacimiento. Las causas pueden incluir infección fetal, toxinas medioambientales, o falta de oxígeno.
A pesar de que la parálisis cerebral tiende a permanecer estable a través de la vida, no hay cura y es muy difícil de llevar para la persona y para la familia.
Síndrome de PAP
Este síndrome se caracteriza por una inusual falta de motivación. Un caso dramático fue el de Mr. M., quien, mientras se ahogaba, simplemente falló en intentar salvarse, incluso cuando era un buen nadador.
El daño en el núcleo caudado significa que nada vuelve a tener significado emocional nunca más. ¿Ahogarse? No te preocupes. La gente con PAP también ignora las normales motivaciones morales y sociales que damos por hechas. No captan que su falta de acción pueda tener consecuencias significativas.
Sin la influencia motivadora de los ganglios basales, el lóbulo frontal simplemente deja de planificar el futuro. Extrañamente, pueden aun responder a motivaciones externas, como a una petición de alguien amado o a un comando de autoridad.
La corteza es la parte más nueva (evolutivamente) y la más grande del cerebro. Es aquí donde ocurre la percepción, la imaginación, el pensamiento, el juicio y la decisión
Es ante todo una delgada capa de materia gris – normalmente de 6 neuronas de espesor, de hecho – por encima de una amplia colección de vías de materia blanca. La delgada capa está fuertemente circunvolucionada, por lo que si la extendieses, ocuparía unos 2500 cm2. Esta capa incluye unos 10.000 millones de neuronas, con cerca de 50 trillones de sinapsis.
Las circunvoluciones tienen “crestas” que se llaman giros, y “valles” que se llaman surcos. Algunos surcos son bastante pronunciados y largos, y se usan como límites convenidos entre las cuatro áreas del cerebro llamados lóbulos.
La parte delantera más alejada se llama lóbulo frontal. Este parece ser especialmente importante: este lóbulo es el responsable de los movimientos
Junto a la cabeza está el lóbulo temporal (es el término en Latín para “sienes”). El área especial del lóbulo temporal es la cortex auditivo. Como su nombre indica, esta área está íntimamente conectada con los oídos y especializada en el oído. Se localiza cerca de las conexiones del lo lóbulo temporal con los lóbulos parietal y frontal.
En la parte trasera de la cabeza está el lóbulo occipital. En la parte trasera del lóbulo occipital está la cortex visual , la cual recibe información desde los ojos y se especializa, por supuesto, en la visión.
Las áreas de los lóbulos que no están especializadas se llaman cortex de asociación. Además de conectar las cortezas sensorial y motora, se piensa que esta es también el lugar donde nuestros procesos de pensamiento ocurren y muchas de nuestras memorias son finalmente almacenadas.
Los Hemisferios
Si miras al cerebro desde arriba, se hace inmediatamente obvio que hay una división en dos desde adelante hacia atrás. Hay, de hecho, dos hemisferios, como si tuviésemos dos cerebros en nuestras cabezas en lugar de solo uno. Por supuesto, esas dos mitades están íntimamente unidas por un arco de materia blanca llamado cuerpo calloso.
De varias formas, los investigadores han descubierto que las dos partes tienen alguna especialización. El hemisferio izquierdo está relacionado con la parte derecha del cuerpo (normalmente), y el hemisferio derecho está relacionado con la parte izquierda del cuerpo. Además, es el hemisferio izquierdo el que normalmente tiene el lenguaje, y parece ser el principal responsable de sistemas similares como las matemáticas y la lógica. El hemisferio derecho tiene más que ver con cosas como la orientación espacial, el reconocimiento de caras, y la imagen corporal. También parece que gobierna nuestra capacidad de apreciar el arte y la música.
Alguno de los trabajos más interesantes que se han hecho relacionados con los dos hemisferios lo realizó Roger Sperry. El trabajó con gente que había tenido a operación bastante seria para controlar su epilepsia. Parece que, en algunos casos, la epilepsia severa puede ser casi eliminada seccionando el cuerpo calloso. En cierto sentido, esa gente realmente tenía dos cerebros (o cortezas, para ser más exactos).
Por ejemplo, Sperry encontró que si ponía algo en la mano derecha de una de estas personas después de su operación, ellos podían decir lo que era. Pero si lo ponía en su mano izquierda, no podían hacerlo. Esto es fácil de comprender: La sensación de un objeto en la mano derecha va hasta el hemisferio izquierdo y, puesto que esta es la zona del lenguaje, la persona podía decir lo que era. La sensación de un cosa en la mano izquierda, sin embargo, iba hacia el hemisferio derecho, el cual no puede hablar mucho.
Los ojos están conectados a los hemisferios de una forma un poco complicada. La parte derecha de cada retina (la cual ve las cosas a la izquierda del punto de fijación) va hacia el hemisferio izquierdo. Lo que esto significa es que, si tienes a alguien con la mirada fija en un punto de fijación y le muestras brevemente algo a la izquierda, es el hemisferio derecho el que recibe la información. Si les muestras algo a la derecha, es el hemisferio izquierdo el que recibe la información.
Sperry proyectaba cosas en una pantalla y pedía a los pacientes bien que dijesen lo que habían visto o bien que cogiesen lo que habían visto con una mano u otra de una caja llena de cosas. Así, si el mostraba una pelota en la parte izquierda de la pantalla y un lápiz en la derecha, la persona podría decir “lápiz” (usando los centros del lenguaje del hemisferio izquierdo) pero coger una pelota de la caja con su mano izquierda (usando el hemisferio derecho).
se le preguntó, no sabía decir por qué. Por supuesto, solo el hemisferio derecho había visto el dibujo, mientras que el hemisferio izquierdo no.
Afortunadamente para esa gente, esas situaciones no suelen suceder en la vida diaria, por lo que no se sienten terriblemente confundidos la mayor parte del tiempo. La mayoría de nosotros, por supuesto, tenemos un cuerpo calloso intacto, y las dos mitades de nuestros cerebros están en constante comunicación.
El Lenguaje
Por lo tanto, el lenguaje es predominantemente una función del hemisferio izquierdo. Realmente, el hemisferio derecho tiene un poco de lenguaje también: tiene una buena comprensión de insultos y palabrotas. Además, si tienes daño cerebral en el hemisferio izquierdo suficientemente temprano en la infancia, el hemisferio derecho se apodera de la función del lenguaje. Y parece que hay algunas personas que tienen el lenguaje en el lado derecho o incluso en ambos lados.
Es interesante considerar que los monos y gorilas parecen ser sensibles a llamadas de su propia especie en el hemisferio izquierdo: vuelven sus orejas derechas hacia el sonido. Incluso algunos pájaros cantores, como los canarios, tienen especialización hemisférica.
Una de las cosas que se descubrieron más tempranamente sobre el cerebro fueron los centros del lenguaje. Uno de ellos es llamado el área de Broca , en nombre del doctor que lo descubrió primero. Está localizada en la parte inferior del lóbulo frontal izquierdo. Un paciente que haya tenido un daño en esa área pierde la capacidad de hablar, lo que se llama afasia de expresión.
Otro área es el área de Wernicke , la cual está cercana a l área de Broca pero en el lóbulo temporal, justo al lado del cortex auditivo. Esta es donde entendemos el significado del lenguaje, y un daño en esta área te llevaría a una afasia de recepción, lo que significa que no serías capaz de entender lo que se te esté diciendo.
Ocasionalmente, alguien tiene un daño en las conexiones entre las áreas de Wernicke y Broca. Esto lleva a una afasia de conducción. Algunas personas con este problema pueden entender el lenguaje bastante bien, y pueden producirlo igualmente bien. Pero no pueden repetir algo que acaban de oir.
Otro área importante es el giro angular, justo por encima y debajo del área de Wernicke. Sirve como conexión entre los centros del lenguaje y el cortex visual. Si este área es dañada, la persona sufrirá de alexia (incapacidad para leer) y agrafia (incapacidad para escribir).
Tipos de Neuronas
Aunque hay muchos tipos diferentes de neuronas, hay tres grandes categorías basadas en su función:
