15.9A: Mecanorreceptores

Nosotros y otros animales tenemos varios tipos de receptores de estímulos mecánicos. Cada uno inicia impulsos nerviosos en las neuronas sensoriales cuando se deforma físicamente por una fuerza externa como: tacto, presión, estiramiento, ondas sonoras y movimiento. Los mecanorreceptores nos permiten detectar el tacto, monitorear la posición de nuestros músculos, huesos y articulaciones, la sensación de propiocepción y detectar sonidos y el movimiento del cuerpo.

Tocar

El tacto ligero es detectado por los receptores en la piel. Muchos de estos se encuentran junto a los folículos pilosos por lo que incluso si la piel no se toca directamente, se detecta movimiento del cabello. Los receptores táctiles no se distribuyen uniformemente sobre el cuerpo. Las yemas de los dedos y la lengua pueden tener hasta 100 por cm ²; el dorso de la mano menos de 10 por cm ². Esto se puede demostrar con la prueba de umbral de dos puntos. Con un par de divisores como los utilizados en el dibujo mecánico, determinar (en un sujeto con los ojos vendados) la separación mínima de los puntos que produce dos sensaciones táctiles separadas. La capacidad de discriminar los dos puntos es mucho mejor en la punta de los dedos que en, digamos, el pequeño de la espalda. La densidad de los receptores táctiles también se refleja en la cantidad de corteza somatosensorial en el cerebro asignada a esa región del cuerpo.

Propropiocepción

La propiocepción es nuestro “sentido corporal”. Nos permite monitorear inconscientemente la posición de nuestro cuerpo. Depende de los receptores en los músculos, tendones y articulaciones. Si alguna vez has intentado caminar después de que una de tus piernas se haya “ido a dormir”, tendrás alguna apreciación de lo difícil que sería la actividad muscular coordinada sin propiocepción.

Cuatro mecanorreceptores

1: El corpúsculo paciniano

Los corpúsculos pacinianos son receptores de presión. Se localizan en la piel y también en diversos órganos internos. Cada uno está conectado a una neurona sensorial. Debido a su tamaño relativamente grande, se puede aislar un solo corpúsculo paciniano y estudiar sus propiedades. La presión mecánica de intensidad y frecuencia variables se aplica al corpúsculo mediante el lápiz. La actividad eléctrica es detectada por electrodos adheridos a la preparación.

Figura 15.9.1.1 Paciniano

Deformar el corpúsculo crea un potencial generador en la neurona sensorial que surge dentro de él. Esta es una respuesta graduada: cuanto mayor es la deformación, mayor es el potencial generador. Si el potencial generador alcanza el umbral, se dispara una oleada de potenciales de acción (también llamados impulsos nerviosos) en el primer nodo de Ranvier de la neurona sensorial. Una vez alcanzado el umbral, la magnitud del estímulo se codifica en la frecuencia de impulsos generados en la neurona. Entonces, cuanto más masiva o rápida sea la deformación de un solo corpúsculo, mayor será la frecuencia de los impulsos nerviosos generados en su neurona.

2: Adaptación

Cuando la presión se aplica por primera vez al corpúsculo, inicia una descarga de impulsos en su neurona sensorial. Sin embargo, con la presión continua, la frecuencia de los potenciales de acción disminuye rápidamente y pronto se detiene. Este es el fenómeno de la adaptación. La adaptación ocurre en la mayoría de los receptores sentido. Es útil porque evita que el sistema nervioso sea bombardeado con información sobre asuntos insignificantes como el tacto y la presión de nuestra ropa. Los estímulos representan cambios en el ambiente. Si no hay cambio, los receptores sentido pronto se adaptan. Pero tenga en cuenta que si eliminamos rápidamente la presión de un corpúsculo paciniano adaptado, se generará una nueva volea de impulsos. Es por ello que los corpúsculos pacinianos responden especialmente bien a las vibraciones.

La velocidad de adaptación varía entre diferentes tipos de receptores. Los receptores involucrados en la propiocepción, como las fibras del huso, se adaptan lentamente si lo hacen.

3: Corpúsculos Meissner

Los corpúsculos Meissner, al igual que los corpúsculos pacinianos, se adaptan rápidamente a un estímulo sostenido pero se activan nuevamente cuando se retira el estímulo. Por lo tanto, son especialmente sensibles al movimiento a través de la piel.

4: Células de Merkel

Las células de Merkel son transductores de tacto ligero, que responden a la textura y forma de los objetos que sangran la piel. A diferencia de los corpúsculos Pacinian y Meissner, no se adaptan rápidamente a un estímulo sostenido; es decir, continúan generando impulsos nerviosos mientras el estímulo permanezca. Se encuentran en la piel a menudo cerca de los pelos. Forman sinapsis con neuronas sensoriales Aβ que conducen de regreso al SNC.

En la rata, el movimiento ligero de un pelo desencadena un potencial generador en una célula de Merkel. Si esto alcanza el umbral, una afluencia de iones Ca ⁺⁺ a través de canales de calcio regulados por voltaje generan potenciales de acción en la célula de Merkel. Estos provocan la liberación de neurotransmisores en la sinapsis con su neurona sensorial Aβ. (Esta neurona también puede tener sus propios canales iónicos regulados mecánicamente capaces de generar directamente potenciales de acción más rápidamente que las células de Merkel).

El tirón de la rodilla Reflex

El tirón de rodilla es un reflejo de estiramiento. Tu médico te golpea justo debajo de la rodilla con un martillo de cabeza de goma. Respondes con una patada involuntaria de la parte inferior de la pierna.

• El martillo golpea un tendón que inserta un músculo extensor en la parte delantera del muslo en la parte inferior de la pierna.
• Al tocar el tendón se estira el músculo del muslo.
• Esto activa receptores de estiramiento dentro del músculo llamados husillos musculares. Cada huso muscular consiste en
  • terminaciones nerviosas sensoriales envueltas
  • fibras musculares especiales llamadas fibras de huso (también llamadas fibras intrafusales)
• Estirar una fibra huso inicia una oleada de impulsos en la neurona sensorial (llamada neurona "I-a") unida a ella.
• Los impulsos viajan a lo largo del axón sensorial hasta la médula espinal donde forman varios tipos de sinapsis:
  • Algunas de las ramas de los axones I-a sinapsis directamente con neuronas motoras alfa (Corpúsculo Paciniano). Estos llevan impulsos de regreso al mismo músculo haciendo que se contraiga. La pierna se endereza.
  • Algunas de las ramas de los axones I-a sinapsis con interneuronas inhibitorias en la médula espinal (Meissner Corpuscles). Estas, a su vez, sinapsis con neuronas motoras que conducen de nuevo al músculo antagónico, un flexor en la parte posterior del muslo. Al inhibir el flexor, estas interneuronas ayudan a la contracción del extensor.
  • Aún otras ramas de los axones I-a sinapsis con interneuronas que conducen a centros cerebrales, por ejemplo, el cerebelo, que coordinan los movimientos corporales (células de Merkel).

Figura 15.9.1.2 Reflejo de rodilla