10.3: Conversión de Energía Biológica

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El cuerpo humano puede considerarse un dispositivo de conversión de energía. Los humanos toman energía química en forma de alimento y la convierten en energía cinética, calor y otras formas de energía. Algunos componentes del cuerpo humano también son dispositivos de conversión de energía. Los músculos convierten la energía química en energía cinética. Los fotorreceptores en la retina del ojo convierten la energía óptica de los fotones en energía eléctrica de las neuronas. El oído convierte las ondas sonoras en energía almacenada en la presión del fluido del oído interno, energía cinética de los pelos móviles que recubren la cóclea del oído interno, y energía eléctrica de las neuronas. El cuerpo humano también almacena energía. Los músculos pueden almacenar energía a medida que se estiran y contraen. Las células grasas humanas almacenan energía en forma química. Cuando caminas, tu centro de masa se mueve hacia arriba y hacia abajo almacenando energía en movimiento similar a un péndulo [155]. Adicionalmente, el hueso, la piel y el colágeno exhiben piezoelectricidad [156].

Las neuronas son células nerviosas que convierten la energía química en energía eléctrica. El cerebro humano tiene alrededor de\(10^{11}\) neuronas [157, p. 135]. Están compuestas por un cuerpo celular, un axón, dendritas y sinapsis [158]. El axón es la parte fibrosa que transmite información a otras neuronas. Las dendritas son la parte fibrosa que recibe información de otras neuronas. Una sinapsis es una brecha entre neuronas. Los iones, como Na\(^+\)\(^+\), K o Cl\(^-\), se construyen en la membrana o en el hueco entre dos neuronas, y la separación de carga de los iones provoca un potencial eléctrico [157]. Los iones a veces cruzan la brecha entre las neuronas. Las neuronas pueden clasificarse como aferentes sensoriales, interneuronas o neuronas motoras [157]. Los aferentes sensoriales transmiten una señal desde los receptores sensoriales al sistema nervioso. Las interneuronas transmiten la señal por todo el sistema nervioso, y las neuronas motoras transmiten la señal desde el sistema nervioso a los músculos [157]. Las señales eléctricas transmitidas a lo largo del sistema nervioso involucran pulsos con una duración de unos pocos milisegundos [157]. La información se codifica en la frecuencia de los pulsos [157].