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Neurona

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Neurona
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Presentación

La exposición muestra una serie de fotografías de preparaciones histológicas de Cajal, tal y como él las veía en el microscopio. En la imagen, células piramidales del hipocampo. / Juan A. De Carlos/ Instituto Cajal

Las neuronas (del griego νεῦρον [neuron], ‘cuerda’, ‘nervio’ ) son un tipo de células del sistema nervioso cuya principal función es la excitabilidad eléctrica de su membrana plasmática. Están especializadas en la recepción de estímulos y conducción del impulso nervioso (en forma de potencial de acción) entre ellas o con otros tipos celulares como, por ejemplo, las fibras musculares de la placa motora. Altamente diferenciadas, la mayoría de las neuronas no se dividen una vez alcanzada su madurez; no obstante, una minoría sí lo hace.

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Contenido

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.

Historia

A fines del siglo XIX, Santiago Ramón y Cajal situó por vez primera las neuronas como elementos funcionales del sistema nervioso. Cajal propuso que actuaban como entidades discretas que, intercomunicándose, establecían una especie de red mediante conexiones especializadas o espacios.

Cajal en su estudio / Laboratorio Instituto Cajal

Esta idea es reconocida como la doctrina de la neurona, uno de los elementos centrales de la neurociencia moderna. Se opone a la defendida por Camillo Golgi, que propugnaba la continuidad de la red neuronal y negaba que fueran entes discretos interconectados. A fin de observar al microscopio la histología del sistema nervioso, Cajal empleó tinciones de plata (con sales de plata) de cortes histológicos para microscopía óptica, desarrollados por Golgi y mejorados por él mismo. Dicha técnica permitía un análisis celular muy preciso, incluso de un tejido tan denso como el cerebral.La neurona es la unidad estructural y funcional del sistema nervioso. Recibe los estímulos provenientes del medio ambiente, los convierte en impulsos nerviosos y los transmite a otra neurona, a una célula muscular o glandular donde producirán una respuesta.

Partes

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.

Neurona.svg.png

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 10.000 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!

Red neural del cerebro. Vías de fibras nerviosas en el cerebro de un adulto joven y sano (visto desde atrás). Diferentes partes del cerebro se comunican entre sí a través de estas fibras nerviosas, que son codificados por color aquí. Las fibras que conectan los hemisferios izquierdo y derecho son de color rojo, la médula espinal es de color azul, y las fibras que van de adelante hacia atrás son de color verde. La anchura de este cerebro es de 16.5 cm.

La sinapsis

Cuando el potencial de acción alcanza la terminación del axón, causa que diminutas burbujas químicas llamadas vesículas descarguen su contenido en el salto sináptico. Esas sustancias químicas son llamadas neurotransmisores . Estos navegan a través del salto sináptico hasta la siguiente neurona, donde encuentran sitios especiales en la membrana celular de la siguiente neurona llamados receptores.

Neurona Animada WikicharliE.gif

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.

Mapa nos revela las conexiones a nano-escala

Esta imagen de primer plano nos muestra la sinapsis de contacto de una de las dendritas, que es el objeto rojo en el centro. Los puntos blancos son vesículas sinápticas dentro de los axones/ Photograph: Kasthuri et al./Cell 2015

Esta imagen de primer plano nos muestra la sinapsis de contacto de una de las dendritas, que es el objeto rojo en el centro. Los puntos blancos son vesículas sinápticas dentro de los axones.[1]

Los científicos han creado un mapa de alta resolución del cerebro humano, que revela estructuras tan pequeñas como las que se encuentran en las células nerviosas individuales.

Realizaron el mapa 3D a partir de una recopilación de imágenes tomadas con resolución nanométrica, por lo que es posible escoger características medidas en millonésimas de milímetro. Los investigadores planean utilizar la herramienta para estudiar las conexiones anormales entre las células cerebrales que subyacen a los trastornos neurológicos debilitantes como la esquizofrenia y la depresión.

"Estamos hablando de imágenes cerca del nivel de una molécula", dijo Narayanan Kasthuri, neurobiólogo de la Universidad de Harvard, quien dirigió el equipo que trabajo en el mapa.

Kasthuri y su colega Jeff Lichtman construyeron un sistema que divide automáticamente el cerebro en miles de secciones delgadas. Después tiñeron los diferentes tejidos y rodajas, y un microscopio electrónico fue programado para tomar imágenes de cada una de ellas. Luego, una computadora le asigno diferentes colores a las estructuras en forma individual, luego junto en una trama todas las imágenes para crear el mapa 3D.[2]

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 éste. 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 normal puede llegar a medir hasta 2.25 metros de altura, al impulso eléctrico le tomaría únicamente 18.75 milisegundos en recorrer desde la punta del pie hasta el cerebro.

Neurona impulso WikicharliE.gif

Tipos de Neuronas

Tipos de neuronas.jpg

Aunque hay muchos tipos diferentes de neuronas, hay tres grandes categorías basadas en su función:

  • 1. Las neuronas sensoriales son sensibles a varios estímulos no neurales. Hay neuronas sensoriales en la piel, los músculos, articulaciones, y órganos internos que indican presión, temperatura, y dolor. Hay neuronas más especializadas en la nariz y la lengua que son sensibles a las formas moleculares que percibimos como sabores y olores. Las neuronas en el oído interno nos proveen de información acerca del sonido, y los conos y bastones de la retina nos permiten ver.
  • 2. Las neuronas motoras son capaces de estimular las células musculares a través del cuerpo, incluyendo los músculos del corazón, diafragma, intestinos, vejiga, y glándulas.
  • 3. Las interneuronas son las neuronas que proporcionan conexiones entre las neuronas sensoriales y las neuronas motoras, al igual que entre ellas mismas. Las neuronas del sistema nervioso central, incluyendo al cerebro, son todas interneuronas.

La mayoría de las neuronas están reunidas en “paquetes” de un tipo u otro, a menudo visible a simple vista. Un grupo de cuerpos celulares de neuronas, por ejemplo, es llamado un ganglio o un núcleo. Una fibra hecha de muchos axones se llama un nervio . En el cerebro y la médula espinal, las áreas que están compuestas en su mayoría por axones se llaman materia blanca , y es posible diferenciar vías o tractos de esos axones. Las áreas que incluyen un gran número de cuerpos celulares se llaman materia gris .

La neurona juez

Hay muchas cosas que nos distinguen de los animales como seres humanos. Pero posiblemente una de ellas sea la que más nos enorgullece, la que más alta estima nos reporta y, en muchas ocasiones, la que peor parada dejamos con nuestros actos. Me refiero al sentido de la justicia y a la necesidad de que aquellos congéneres que incumplen las normas reciban un castigo por ello. Buena parte de nuestro comportamiento social gira alrededor de este sentimiento. La relación entre la falta y el castigo es central en nuestra cultura, rige el funcionamiento de las instituciones, ha modelado los sistemas educativos desde que el hombre es hombres, es motor de conflictos bélicos e ingrediente fundamental de los ordenamientos civiles. Y, sin embargo, no sabemos muy bien por qué se produce. Qué tiene nuestro cerebro de especial que, al contrario de lo que ocurre con el resto de los seres que habitan la Tierra, siente necesidad de determinar culpas, identificar a los culpables y definir una pena.

Muestra sintética de neurona piramidal

El profesor Joshua Buckholtz de la Universidad de Harvard lleva años preguntándose lo mismo: ¿Cómo procesa nuestro cerebro las evidencias de intencionalidad y daño en las acciones de los otros? ¿Cómo sabemos que un acto es incorrecto, doloso, criminal...?

Ahora, un novedoso experimento suyo podría ayudar a encontrar la respuesta. Porque esa capacidad ha de ser, obviamente, una ventaja evolutiva.

Nuestro éxito como especie se basa fundamentalmente en la capacidad de cooperar a gran escala. No solo en establecer lazos de colaboración con nuestros congéneres más cercanos o nuestra familia sino en crear un gran corpus social. El ser humano ha sobrevivido por su capacidad de comportarse de manera coherente a escala global. Y eso implica que nos hemos dados unas normas de comportamiento más o menos universalmente aceptadas. Una de ellas es que los que vulneran las leyes generales del bien común han de ser castigados. Otra cosa es que esas leyes puedan ser más o menos justas, más o menos racionales o más o menos disparatadas en función de la época, la cultura o el entorno político que a cada cual le ha tocado vivir.

La nueva investigación propone que esa peculiaridad, el sentimiento de justicia, reside en una parte muy concreta de nuestro cerebro: la corteza prefrontal dorsolateral, (DLPFC) precisamente una de las regiones más recientemente adquiridas en la evolución humana. Es ahí donde se procesa la información que nos permite detectar un comportamiento inapropiado, calibrar el daño que ese comportamiento ha generado a los demás y calcular la pena que merece.

Para llegar a esta conclusión, el autor de la investigación utilizó la técnica de la estimulación magnética transcraneal, una intervención indolora que permite estimular el cerebro de una persona mediante campos magnéticos.

En diferentes ensayos solicitó a una serie de voluntarios que leyeran diferentes historias en las que un hombre cometía un crimen, desde un simple hurto hasta un asesinato. En algunos casos esta evidente que el protagonista era puro responsable de su delito. En otros la historia parecía menos clara (el criminal estaba borracho, era un enfermo mental, respondía a una amenaza de otro, etc...) Cada voluntario tenía que hacer de juez y decidir la pena o los factores eximentes de cada caso.

Pero no eran conscientes de que en unas ocasiones se les estaba estimulando el DLPFC magnéticamente y en otras se hacía todo lo contrario (se inhibía su actividad). Cuando la actividad de esta parte del cerebro se reducía, todos los pacientes se mostraban más benevolentes con el criminal. Aceptaban la culpabilidad del sujeto, pero tendían a imponerle castigos menos severos. ¿Por qué ocurre esto?

El autor del trabajo tiene su teoría. Cree que las decisiones que implican un juicio moral o ético podrían estar procesadas en dos lugares diferentes de cerebro. En uno se crea la opinión sobre si una persona es culpable o no. Y en otro se calibran las consecuencias de esa culpabilidad y la pena merecida. Al parecer el DLPFC está implicado en la imposición de penas y castigos, pero no tanto en la decisión sobre la culpabilidad y la inocencia. Es como si en el cerebro hubiera un área que actúa como jurado (decide solo si una persona es culpable o inocente) y otra ejerce de juez (dicta la sentencia)

La investigación deja abiertas obvias y estremecedoras preguntas. ¿Quiere eso decir que una simple manipulación del cerebro de un juez mediante estimulación magnética a distancia, podría “ablandar” las decisiones del magistrado? Los autores advierten que esta conclusión sería demasiado frívola. Su trabajo ha permitido solo conocer qué áreas del cerebro intervienen en nuestros juicios. Extrapolarlo a un uso real en la práctica es demasiado arriesgado.[3]

Enlaces de Interés

  1. The guardian/30jul 2015/3d-brain-map-reveals-connections-between-cells-in-nano-scale
  2. Mailonline/Take a journey inside the brain: Stunning 3D map reveals tiny connections between cells in unprecedented detail/Cons 5nov 2015/Articulo en ingles
  3. La Razón/ Investigación científica /La neurona juez

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