5.2: La neurona es el bloque de construcción del sistema nervioso

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Charles Stangor y Jennifer Walinga

Objetivos de aprendizaje

Describir la estructura y funciones de la neurona.
Dibujar un diagrama de las vías de comunicación dentro y entre neuronas.
Enumere tres de los principales neurotransmisores y describa sus funciones.

El sistema nervioso está compuesto por más de 100 mil millones de células conocidas como neuronas. Una neurona es una célula del sistema nervioso cuya función es recibir y transmitir información. Como se puede ver en la Figura 5.1, “Componentes de la neurona”, las neuronas están formadas por tres partes principales: un cuerpo celular, o soma, que contiene el núcleo de la célula y mantiene viva a la célula; una fibra arbórea ramificante conocida como la dendrita, que recoge información de otras células y envía la información al soma; y una fibra larga y segmentada conocida como el axón, que transmite información lejos del cuerpo celular hacia otras neuronas o hacia los músculos y glándulas. La Figura 5.2 muestra una fotografía de neuronas tomadas mediante microscopía confocal.

Figura 5.1 Componentes de la neurona.

Figura 5.2 El sistema nervioso, incluido el cerebro, está formado por miles de millones de neuronas interconectadas. Esta vasta red interconectada es responsable de todo el pensamiento, sentimiento y comportamiento humanos.

Algunas neuronas tienen cientos o incluso miles de dendritas, y estas dendritas pueden estar ramificadas para permitir que la célula reciba información de miles de otras células. Los axones también están especializados, y algunos, como los que envían mensajes desde la médula espinal a los músculos de las manos o los pies, pueden ser muy largos —incluso hasta varios pies de largo. Para mejorar la velocidad de su comunicación y evitar que sus cargas eléctricas se cortocircuiten con otras neuronas, los axones suelen estar rodeados por una vaina de mielina. La vaina de mielina es una capa de tejido graso que rodea el axón de una neurona que actúa como aislante y permite una transmisión más rápida de la señal eléctrica. Los axones se ramifican hacia sus extremos, y en la punta de cada rama hay un botón terminal.

Las neuronas se comunican usando electricidad y productos químicos

El sistema nervioso opera mediante un proceso electroquímico. Una carga eléctrica se mueve a través de la propia neurona, y los químicos se utilizan para transmitir información entre neuronas. Dentro de la neurona, cuando una señal es recibida por las dendritas, se transmite al soma en forma de una señal eléctrica, y, si la señal es lo suficientemente fuerte, entonces puede pasarse al axón y luego a los botones terminales. Si la señal llega a los botones terminales, se les señala que emiten sustancias químicas conocidas como neurotransmisores, que se comunican con otras neuronas a través de los espacios entre las células, conocidas como sinapsis.

Video: La acción electroquímica de la neurona [https://www.youtube.com/watch?v=TKG0MtH5crc]. Este video clip muestra un modelo de la acción electroquímica de la neurona y los neurotransmisores.

La señal eléctrica se mueve a través de la neurona como resultado de cambios en la carga eléctrica del axón. Normalmente, el axón permanece en el potencial de reposo, estado en el que el interior de la neurona contiene un mayor número de iones cargados negativamente que el área fuera de la célula. Cuando el segmento del axón que está más cercano al cuerpo celular es estimulado por una señal eléctrica de las dendritas, y si esta señal eléctrica es lo suficientemente fuerte como para que pase un cierto nivel o umbral, la membrana celular en este primer segmento abre sus puertas, permitiendo una carga positiva iones de sodio que previamente se mantuvieron fuera para entrar. Este cambio en la carga eléctrica que se produce en una neurona cuando se transmite un impulso nervioso se conoce como el potencial de acción. Una vez que se produce el potencial de acción, el número de iones positivos excede el número de iones negativos en este segmento, y el segmento se carga temporalmente positivamente.

Como puede ver en la Figura 5.3, “La vaina de mielina y los nodos de Ranvier”, el axón está segmentado por una serie de roturas entre los segmentos similares a la salchicha de la vaina de mielina. Cada una de estas brechas es un nodo de Ranvier. ^[1] La carga eléctrica se mueve hacia abajo del axón de segmento a segmento, en un conjunto de pequeños saltos, moviéndose de nodo a nodo. Cuando el potencial de acción ocurre en el primer segmento del axón, rápidamente crea un cambio similar en el siguiente segmento, que luego estimula al siguiente segmento, y así sucesivamente a medida que el impulso eléctrico positivo continúa hasta el final del axón. A medida que cada nuevo segmento se vuelve positivo, la membrana en el segmento anterior se cierra nuevamente y el segmento vuelve a su potencial de reposo negativo. De esta manera el potencial de acción se transmite a lo largo del axón, hacia los botones del terminal. Toda la respuesta a lo largo del axón es muy rápida, puede ocurrir hasta 1,000 veces por segundo.

Figura 5.3 La vaina de mielina y los nodos de Ranvier. La vaina de mielina se envuelve alrededor del axón pero también deja pequeños huecos llamados nódulos de Ranvier. El potencial de acción salta de nodo a nodo a medida que viaja por el axón.

Un aspecto importante del potencial de acción es que opera de una manera de todo o nada. Lo que esto significa es que la neurona o dispara completamente, de tal manera que el potencial de acción se mueve hasta el fondo del axón, o no dispara en absoluto. Así, las neuronas pueden proporcionar más energía a las neuronas en la línea disparando más rápido pero no disparando con más fuerza. Además, se evita que la neurona se vuelva a disparar por la presencia de un periodo refractario, un breve tiempo después del disparo del axón en el que el axón no puede volver a disparar porque la neurona aún no ha regresado a su potencial de reposo.

Neurotransmisores: Los Mensajeros Químicos del Cuerpo

No solo las señales neuronales viajan a través de cargas eléctricas dentro de la neurona, sino que también viajan a través de la transmisión química entre las neuronas. Las neuronas están separadas por áreas de unión conocidas como sinapsis, ^[2] áreas donde los botones terminales al final del axón de una neurona casi, pero no del todo, tocan las dendritas de otra. Las sinapsis proporcionan una función notable porque permiten que cada axón se comunique con muchas dendritas en células vecinas. Debido a que una neurona puede tener conexiones sinápticas con miles de otras neuronas, los vínculos de comunicación entre las neuronas del sistema nervioso permiten un sistema de comunicación altamente sofisticado.

Cuando el impulso eléctrico del potencial de acción alcanza el final del axón, señala a los botones terminales para liberar neurotransmisores en la sinapsis. Un neurotransmisor es una sustancia química que transmite señales a través de las sinapsis entre neuronas. Los neurotransmisores viajan a través del espacio sináptico entre el botón terminal de una neurona y las dendritas de otras neuronas, donde se unen a las dendritas en las neuronas vecinas. Además, diferentes botones terminales liberan diferentes neurotransmisores, y diferentes dendritas son particularmente sensibles a diferentes neurotransmisores. Las dendritas admitirán los neurotransmisores solo si tienen la forma adecuada para encajar en los sitios receptores en la neurona receptora. Por esta razón, los sitios receptores y neurotransmisores a menudo se comparan con una cerradura y llave (Figura 5.4, “La sinapsis”).

Figura 5.4 La sinapsis. Cuando el impulso nervioso llega al botón terminal, desencadena la liberación de neurotransmisores a la sinapsis. Los neurotransmisores encajan en los receptores de las dendritas receptoras a manera de cerradura y llave.

Cuando los neurotransmisores son aceptados por los receptores en las neuronas receptoras, su efecto puede ser excitatorio (es decir, hacen que la célula sea más propensa a disparar) o inhibitorio (es decir, hacen que la célula sea menos propensa a disparar). Además, si la neurona receptora es capaz de aceptar más de un neurotransmisor, se verá influenciada por los procesos excitatorios e inhibitorios de cada uno. Si los efectos excitatorios de los neurotransmisores son mayores que las influencias inhibitorias de los neurotransmisores, la neurona se acerca a su umbral de disparo; si alcanza el umbral, comienza el potencial de acción y el proceso de transferencia de información a través de la neurona.

Los neurotransmisores que no son aceptados por los sitios receptores deben ser retirados de la sinapsis para que ocurra la siguiente estimulación potencial de la neurona. Este proceso ocurre en parte a través de la descomposición de los neurotransmisores por enzimas, y en parte a través de la recaptación, proceso en el que los neurotransmisores que se encuentran en la sinapsis son reabsorbidos en los botones terminales transmisores, listos para ser liberados nuevamente después de que la neurona se dispare .

Más de 100 sustancias químicas producidas en el organismo han sido identificadas como neurotransmisores, y estas sustancias tienen un efecto amplio y profundo sobre la emoción, la cognición y el comportamiento. Los neurotransmisores regulan nuestro apetito, nuestra memoria, nuestras emociones, así como nuestra acción muscular y movimiento. Y como se puede ver en la Tabla 5.1, “Los neurotransmisores mayores y sus funciones”, algunos neurotransmisores también están asociados con enfermedades psicológicas y físicas.

Los medicamentos que podríamos ingerir, ya sea por razones médicas o recreativamente, pueden actuar como neurotransmisores para influir en nuestros pensamientos, sentimientos y comportamiento. Un agonista es un fármaco que tiene propiedades químicas similares a un neurotransmisor particular y así imita los efectos del neurotransmisor. Cuando se ingiere un agonista, se une a los sitios receptores en las dendritas para excitar a la neurona, actuando como si hubiera estado presente más del neurotransmisor. Como ejemplo, la cocaína es un agonista para el neurotransmisor dopamina. Debido a que la dopamina produce sentimientos de placer cuando es liberada por las neuronas, la cocaína crea sentimientos similares cuando es ingerida. Un antagonista es un fármaco que reduce o detiene los efectos normales de un neurotransmisor. Cuando se ingiere un antagonista, se une a los sitios receptores en la dendrita, bloqueando así el neurotransmisor. Como ejemplo, el veneno curare es un antagonista del neurotransmisor acetilcolina. Cuando el veneno ingresa al cerebro, se une a las dendritas, detiene la comunicación entre las neuronas y suele causar la muerte. Aún otros fármacos funcionan bloqueando la recaptación del propio neurotransmisor —cuando la recaptación es reducida por el fármaco, más neurotransmisor permanece en la sinapsis, aumentando su acción.

Cuadro 5.1 Los principales neurotransmisores y sus funciones
Neurotransmisor	Descripción y función	Notas
Acetilcolina (ACh)	Un neurotransmisor común utilizado en la médula espinal y las neuronas motoras para estimular las contracciones musculares. También se usa en el cerebro para regular la memoria, dormir y soñar.	La enfermedad de Alzheimer se asocia con un suministro insuficiente de acetilcolina. La nicotina es un agonista que actúa como acetilcolina.
Dopamina	Involucrada en el movimiento, la motivación y la emoción, la dopamina produce sentimientos de placer cuando es liberada por el sistema de recompensa del cerebro, y también participa en el aprendizaje.	La esquizofrenia está vinculada a aumentos en la dopamina, mientras que la enfermedad de Parkinson está vinculada a reducciones en la dopamina (y los agonistas de la dopamina pueden usarse para tratarla).
Endorfinas	Liberado en respuesta a comportamientos como el ejercicio vigoroso, el orgasmo y el consumo de alimentos picantes.	Las endorfinas son analgésicos naturales. Están relacionados con los compuestos que se encuentran en drogas como el opio, la morfina y la heroína. La liberación de endorfinas crea el subidón del corredor que se experimenta después de un intenso esfuerzo físico.
GABA (ácido gamma-aminobutírico)	El principal neurotransmisor inhibitorio en el cerebro.	La falta de GABA puede llevar a acciones motoras involuntarias, incluyendo temblores y convulsiones. El alcohol estimula la liberación de GABA, que inhibe el sistema nervioso y nos hace sentir borrachos. Los bajos niveles de GABA pueden producir ansiedad, y los agonistas de GABA (tranquilizantes) se utilizan para reducir la ansiedad.
Glutamato	El neurotransmisor más común, se libera en más del 90% de las sinapsis del cerebro. El glutamato se encuentra en el aditivo alimentario MSG (glutamato monosódico).	El exceso de glutamato puede causar sobreestimulación, migrañas y convulsiones.
Serotonina	Involucrado en muchas funciones, incluyendo estado de ánimo, apetito, sueño y agresión.	Los niveles bajos de serotonina están asociados con la depresión, y algunos medicamentos diseñados para tratar la depresión (conocidos como inhibidores selectivos de la recaptación de serotonina, o ISRS) sirven para prevenir su recaptación.

Claves para llevar

El sistema nervioso central (SNC) es la colección de neuronas que componen el cerebro y la médula espinal.
El sistema nervioso periférico (SNP) es la colección de neuronas que unen el SNC con nuestra piel, músculos y glándulas.
Las neuronas son células especializadas, que se encuentran en el sistema nervioso, que transmiten información. Las neuronas contienen una dendrita, un soma y un axón.
Algunos axones están cubiertos con una sustancia grasa conocida como vaina de mielina, que rodea al axón, actuando como aislante y permitiendo una transmisión más rápida de la señal eléctrica.
La dendrita es una extensión arbórea que recibe información de otras neuronas y transmite estimulación eléctrica al soma.
El axón es una fibra alargada que transfiere información del soma a los botones terminales.
Los neurotransmisores transmiten información químicamente desde los botones terminales y a través de las sinapsis a las dendritas receptoras usando un sistema tipo de cerradura y llave.
Los diferentes neurotransmisores trabajan juntos para influir en la cognición, la memoria y el comportamiento.
Los agonistas son fármacos que imitan las acciones de los neurotransmisores, mientras que los antagonistas son fármacos que bloquean las acciones de los neurotransmisores.

Ejercicios y Pensamiento Crítico

Dibuja una imagen de una neurona y etiqueta sus partes principales.
Imagine una acción en la que participe todos los días y explique cómo las neuronas y los neurotransmisores podrían trabajar juntos para ayudarlo a participar en esa acción.

Atribuciones de imagen

Figura 5.2: “Microscopía confocal de cerebro de ratón, corteza” por Microscopía ZEISS (http://www.flickr.com/photos/zeissmi...n/photostream/) utilizada bajo licencia CC BY-NC-ND 2.0 (http://creativecommons.org/licenses/...2.0/deed.en_CA).

Notas al pie

La rotura en la vaina de mielina de una fibra nerviosa.
La pequeña brecha entre las neuronas a través de la cual se transmiten los impulsos nerviosos.

Colaboradores y Atribuciones

Introducción a la Psicología por Jorden A. Cummings & Lee Sanders está bajo una Licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional, excepto cuando se indique lo contrario.
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