12.3: La Función del Tejido Nervioso

Objetivos de aprendizaje

• Distinguir las principales funciones del sistema nervioso: sensación, integración y respuesta

• Enumerar la secuencia de eventos en una vía simple de respuesta receptor-motora

Habiendo mirado los componentes del tejido nervioso, y la anatomía básica del sistema nervioso, viene a continuación una comprensión de cómo el tejido nervioso es capaz de comunicarse dentro del sistema nervioso. Antes de llegar a las tuercas y tornillos de cómo funciona esto, será útil una ilustración de cómo se unen los componentes. Un ejemplo se resume en la Figura\(\PageIndex{1}\).

Fi gure 12.3.1: Probando el Agua. (1) La neurona sensorial tiene terminaciones en la piel que perciben un estímulo como la temperatura del agua. La fuerza de la señal que comienza aquí depende de la fuerza del estímulo. (2) El potencial gradual de las terminaciones sensoriales, si es lo suficientemente fuerte, iniciará un potencial de acción en el segmento inicial del axón (que está inmediatamente adyacente a las terminaciones sensoriales en la piel). (3) El axón de la neurona sensorial periférica ingresa a la médula espinal y entra en contacto con otra neurona en la materia gris. El contacto es una sinapsis donde otro potencial gradual es causado por la liberación de una señal química desde los terminales del axón. (4) Se inicia un potencial de acción en el segmento inicial de esta neurona y viaja por la vía sensorial hasta una región del cerebro llamada tálamo. Otra sinapsis pasa la información a lo largo de la siguiente neurona. (5) La vía sensorial termina cuando la señal alcanza la corteza cerebral. (6) Después de la integración con neuronas en otras partes de la corteza cerebral, se envía un comando motor desde la circunvolución precentral de la corteza frontal. (7) La neurona motora superior envía un potencial de acción a la médula espinal. El objetivo de la neurona motora superior son las dendritas de la neurona motora inferior en la materia gris de la médula espinal. (8) El axón de la neurona motora inferior emerge de la médula espinal en un nervio y se conecta a un músculo a través de una unión neuromuscular para provocar la contracción del músculo diana.

Imagina que estás a punto de darte una ducha por la mañana antes de ir a la escuela. Has encendido el grifo para iniciar el agua mientras te preparas para meterte en la ducha. Después de unos minutos, se espera que el agua sea una temperatura que sea cómoda para entrar. Entonces pones tu mano en el rociado de agua. Lo que suceda a continuación depende de cómo interactúe tu sistema nervioso con el estímulo de la temperatura del agua y lo que hagas en respuesta a ese estímulo.

Se encuentra en la piel de tus dedos de manos o pies un tipo de receptor sensorial que es sensible a la temperatura, llamado termorreceptor. Al colocar la mano debajo de la ducha (Figura\(\PageIndex{2}\)), la membrana celular de los termorreceptores cambia su estado eléctrico (voltaje). La cantidad de cambio depende de la fuerza del estímulo (qué tan caliente esté el agua). A esto se le llama potencial graduado. Si el estímulo es fuerte, el voltaje de la membrana celular cambiará lo suficiente como para generar una señal eléctrica que viajará por el axón. Ya has aprendido sobre este tipo de señalización antes, con respecto a la interacción de nervios y músculos en la unión neuromuscular. La tensión a la que se genera dicha señal se denomina umbral, y la señal eléctrica resultante se denomina potencial de acción. En este ejemplo, el potencial de acción viaja, un proceso conocido como propagación, a lo largo del axón desde el montículo del axón hasta los terminales del axón y hacia las bombillas de extremo sináptico. Cuando esta señal llega a las bombillas finales, provoca la liberación de una molécula de señalización llamada neurotransmisor.

Figura\(\PageIndex{2}\): La Entrada Sensorial. Los receptores en la piel perciben la temperatura del agua.

El neurotransmisor se difunde a través de la corta distancia de la sinapsis y se une a una proteína receptora de la neurona diana. Cuando la señal molecular se une al receptor, la membrana celular de la neurona diana cambia su estado eléctrico y comienza un nuevo potencial graduado. Si ese potencial graduado es lo suficientemente fuerte como para alcanzar el umbral, la segunda neurona genera un potencial de acción en su montículo axónico. El objetivo de esta neurona es otra neurona en el tálamo del cerebro, la parte del SNC que actúa como relé de información sensorial. En otra sinapsis, el neurotransmisor se libera y se une a su receptor. El tálamo envía entonces la información sensorial a la corteza cerebral, la capa más externa de materia gris en el cerebro, donde comienza la percepción consciente de esa temperatura del agua.

Dentro de la corteza cerebral, la información se procesa entre muchas neuronas, integrando el estímulo de la temperatura del agua con otros estímulos sensoriales, con tu estado emocional (simplemente no estás listo para despertarte; la cama te está llamando), recuerdos (quizás de las notas de laboratorio que tienes que estudiar antes de un cuestionario). Por último, se desarrolla un plan sobre qué hacer, ya sea subir la temperatura, apagar toda la ducha y volver a la cama, o entrar en la ducha. Para hacer alguna de estas cosas, la corteza cerebral tiene que mandar un comando a tu cuerpo para mover los músculos (Figura\(\PageIndex{3}\)).

Figura\(\PageIndex{3}\): La respuesta motora. A partir de la entrada sensorial y la integración en el SNC, se formula y ejecuta una respuesta motora.

Una región de la corteza está especializada para enviar señales a la médula espinal para su movimiento. La neurona motora superior se encuentra en esta región, llamada circunvolución precentral de la corteza frontal, que tiene un axón que se extiende hasta el fondo de la médula espinal. A nivel de la médula espinal en la que este axón produce una sinapsis, se produce un potencial graduado en la membrana celular de una neurona motora inferior. Esta segunda neurona motora es la encargada de hacer que las fibras musculares se contraigan. De la manera descrita en el capítulo sobre tejido muscular, un potencial de acción viaja a lo largo del axón de la neurona motora hacia la periferia. El axón termina en las fibras musculares en la unión neuromuscular. La acetilcolina se libera en esta sinapsis especializada, lo que provoca que comience el potencial de acción muscular, siguiendo un gran potencial conocido como potencial de placa terminal. Cuando la neurona motora inferior excita la fibra muscular, se contrae. Todo esto ocurre en una fracción de segundo, pero esta historia es la base de cómo funciona el sistema nervioso.

CONEXIONES CARRERA: Neurofisiólogo

Entender cómo funciona el sistema nervioso podría ser una fuerza impulsora en tu carrera. Estudiar neurofisiología es un camino muy gratificante a seguir. Significa que hay mucho trabajo por hacer, pero las recompensas valen la pena el esfuerzo.

La trayectoria profesional de un científico investigador puede ser sencilla: universidad, escuela de posgrado, investigación postdoctoral, puesto de investigación académica en una universidad. Una licenciatura en ciencias te permitirá comenzar, y para neurofisiología que podría ser en biología, psicología, informática, ingeniería o neurociencia. Pero la verdadera especialización viene en la escuela de posgrado. Hay muchos programas diferentes por ahí para estudiar el sistema nervioso, no solo la neurociencia misma. La mayoría de los programas de posgrado son de doctorado, lo que significa que una maestría no forma parte del trabajo. Estos generalmente se consideran programas de cinco años, con los dos primeros años dedicados al trabajo del curso y a encontrar un mentor de investigación, y los últimos tres años dedicados a encontrar un tema de investigación y perseguirlo con una mentalidad casi única. La investigación generalmente dará como resultado algunas publicaciones en revistas científicas, que conformarán el grueso de una tesis doctoral. Después de graduarse con un Ph.D., los investigadores continuarán encontrando trabajo especializado llamado beca postdoctoral dentro de laboratorios establecidos. En esta posición, un investigador comienza a establecer su propia carrera investigadora con la esperanza de encontrar un puesto académico en una universidad de investigación.

Otras opciones están disponibles si estás interesado en cómo funciona el sistema nervioso. Especialmente para la neurofisiología, un título médico podría ser más adecuado para que puedas aprender sobre las aplicaciones clínicas de la neurofisiología y posiblemente trabajar con sujetos humanos. Una carrera académica no es una necesidad. Las empresas de biotecnología están ansiosas por encontrar científicos motivados listos para abordar las preguntas difíciles sobre cómo funciona el sistema nervioso para que los químicos terapéuticos puedan probarse en algunos de los trastornos más desafiantes como la enfermedad de Alzheimer o la enfermedad de Parkinson, o lesión de la médula espinal.

Otros con título médico y especialización en neurociencia pasan a trabajar directamente con los pacientes, diagnosticando y tratando trastornos mentales. Esto se puede hacer como un psiquiatra, un neuropsicólogo, una enfermera de neurociencia, o un técnico de neurodiagnóstico, entre otras posibles trayectorias profesionales.

Revisión del Capítulo

La sensación comienza con la activación de una terminación sensorial, como el termorreceptor en la piel detectando la temperatura del agua. Las terminaciones sensoriales en la piel inician una señal eléctrica que viaja a lo largo del axón sensorial dentro de un nervio hacia la médula espinal, donde sinapsis con una neurona en la materia gris de la médula espinal. La información de temperatura representada en esa señal eléctrica es pasada a la siguiente neurona por una señal química que se difunde a través del pequeño hueco de la sinapsis e inicia una nueva señal eléctrica en la célula diana. Esa señal viaja a través de la vía sensorial hacia el cerebro, pasando por el tálamo, donde la percepción consciente de la temperatura del agua es posible por la corteza cerebral. Después de la integración de esa información con otros procesos cognitivos e información sensorial, el cerebro envía una orden de regreso a la médula espinal para iniciar una respuesta motora controlando un músculo esquelético. La vía motora está compuesta por dos células, la neurona motora superior y la neurona motora inferior. La neurona motora superior tiene su cuerpo celular en la corteza cerebral y sinapsis en una célula en la materia gris de la médula espinal. La neurona motora inferior es aquella célula en la materia gris de la médula espinal y su axón se extiende hacia la periferia donde sinapsis con un músculo esquelético en una unión neuromuscular.

Preguntas de revisión

P. Si un termorreceptor es sensible a las sensaciones de temperatura, ¿a qué sería sensible un quimiorreceptor?

A. luz

B. sonido

C. moléculas

D. vibración

Respuesta: C

P. ¿Cuál de estas ubicaciones es donde se está produciendo el mayor nivel de integración en el ejemplo de probar la temperatura de la ducha?

A. Músculo esquelético

B. médula espinal

C. tálamo

D. corteza cerebral

Respuesta: D

P. ¿Cuánto dura toda la señalización a través de la vía sensorial, dentro del sistema nervioso central y a través de la vía de mando motor?

A. 1 a 2 minutos

B. De 1 a 2 segundos

C. fracción de segundo

D. varía con el potencial graduado

Respuesta: C

P. ¿Cuál es el objetivo de una neurona motora superior?

A. corteza cerebral

B. neurona motora inferior

C. músculo esquelético

D. tálamo

Respuesta: B

Preguntas de Pensamiento Crítico

P. Las fibras sensoriales, o vías, se denominan “aferentes”. Las fibras motoras, o vías, se denominan “eferentes”. ¿Qué se puede inferir sobre el significado de estos dos términos (aferente y eferente) en un contexto estructural o anatómico?

A. aferente significa “hacia”, como en la información sensorial que viaja desde la periferia hacia el SNC. Eferente significa “lejos de”, como en los comandos motores que viajan desde el cerebro hacia abajo por la médula espinal y hacia la periferia.

P. Si una persona tiene un trastorno motor y no puede mover su brazo voluntariamente, pero sus músculos tienen tono, ¿qué neurona motora, superior o inferior, probablemente se vea afectada? Explique por qué.

A. La neurona motora superior se vería afectada porque está llevando el comando desde el cerebro hacia abajo.

Glosario

potencial de acción

cambio en el voltaje de una membrana celular en respuesta a un estímulo que da como resultado la transmisión de una señal eléctrica; único para neuronas y fibras musculares

corteza cerebral

capa más externa de materia gris en el cerebro, donde tiene lugar la percepción consciente

potencial graduado

cambio en el potencial de membrana que varía en tamaño, dependiendo del tamaño del estímulo que lo provoca

neurona motora inferior

segunda neurona en la vía de mando motora que está directamente conectada al músculo esquelético

neurotransmisor

señal química que se libera del bulbo sináptico terminal de una neurona para provocar un cambio en la célula diana

giro precentral de la corteza frontal

región de la corteza cerebral responsable de generar comandos motores, donde se encuentra el cuerpo celular de la neurona motora superior

propagación

movimiento de un potencial de acción a lo largo de un axón

tálamo

región del sistema nervioso central que actúa como relé de vías sensoriales

termorreceptor

tipo de receptor sensorial capaz de transducir estímulos de temperatura en potenciales de acción neural

umbral

voltaje de membrana en el que se inicia un potencial de acción

neurona motora superior

primera neurona en la vía de mando motor con su cuerpo celular en la corteza cerebral que sinapsis en la neurona motora inferior en la médula espinal