4.1: Principios generales de los sistemas sensoriales

Cada sistema sensorial es obviamente bastante diferente en el tipo de estimulación a la que responde y la manera en que los estímulos ambientales se convierten en señalización neuronal. Sin embargo, hay muchos principios que pueden generalizarse a través de los sistemas sensoriales.

Transducción sensorial

Nuestros sistemas sensoriales funcionan convirtiendo diferentes tipos de estímulos en el ambiente (es decir, luz visible, ondas sonoras, moléculas químicas) en potenciales de acción en el sistema nervioso. Esta conversión se llama transducción sensorial y ocurre en todos los sistemas sensoriales.

Receptores sensoriales

La transducción sensorial comienza en los receptores sensoriales. Cada sistema sensorial cuenta con células especializadas que son capaces de detectar los estímulos ambientales. Los fotorreceptores detectan la luz, los receptores químicos en la lengua y la nariz detectan olores y sabor, los mecanorreceptores detectan el tacto y las células ciliadas detectan el sonido.

Potenciales del receptor

Hemos aprendido sobre los potenciales postsinápticos en las neuronas, los potenciales receptores son cambios de potencial de membrana similares que ocurren en los receptores sensoriales en respuesta a un estímulo.

Campos receptivos

Los campos receptivos son más fáciles de entender en los sistemas visual y somatosensorial. El campo receptivo para una neurona es la región de la retina o piel donde un estímulo (luz o tacto) evocará una respuesta en la neurona. Los campos receptivos en el sistema auditivo pueden consistir en una cierta frecuencia de sonido y/o la ubicación del sonido en el espacio.

Los campos receptivos pueden variar en tamaño y forma dependiendo de las características de la neurona (es decir, tipo, ubicación en el cuerpo, ubicación en la vía). Los campos receptivos se vuelven más complejos a medida que la información viaja al cerebro.

Inhibición Lateral

La inhibición lateral es un proceso utilizado por los sistemas sensoriales para mejorar la percepción de las señales, particularmente en los bordes, puntos u otros cambios en el estímulo. Ocurre porque los campos receptivos superpuestos pueden inhibirse entre sí. Esta inhibición potencia las diferencias percibidas entre el estímulo y el área no estimulada.

Codificación Neural

Hay una serie de formas diferentes en las que el sistema nervioso codifica información compleja. Dos que son comunes dentro de los sistemas sensoriales son la codificación de líneas y la codificación de población.

Codificación de Línea Etiquetado

En la codificación de la línea etiquetada de información, una célula codifica para un tipo de calidad sensorial. El dolor es un buen ejemplo de ello. Si se activa un receptor del dolor, la sensación resultante será dolor, independientemente de la manera en que se estimule el receptor. En otras palabras, las neuronas sensoriales están específicamente sintonizadas a un estímulo sensorial. Si ese tipo de células receptoras era disfuncional, no se percibirá la sensación. Por ejemplo, existe una mutación que impide que funcionen los canales de sodio en los receptores del dolor (pero no en otros tipos celulares). Cuando se produce esta mutación, el sujeto no puede sentir dolor.

Codificación de Población

Al poblar la codificación, una célula puede codificar más de una modalidad sensorial, y es la combinación de muchas células las que conforman la percepción. Un ejemplo de esto es la visión del color. Cada fotorreceptor de color es más sensible a un color específico (azul, verde o rojo), pero un rango de longitudes de onda puede provocar cambios en las velocidades de disparo en la neurona. Por lo tanto, las respuestas de una población de fotorreceptores de color deben combinarse para percibir todo el espectro de color.

El procesamiento de mayor nivel del sabor y el olfato también utiliza codificación poblacional; a veces se necesita el sentido del olfato además del sentido del gusto para percibir completamente un sabor. ¿Alguna vez has estado congestionado por un resfriado y la comida simplemente no sabe igual? Eso se debe a esta combinación de los sentidos para una percepción plena.

Caminos

En general, la ruta que toma la información sensorial desde la periferia hasta el sistema nervioso central es similar entre la mayoría de los sistemas. Los estímulos ambientales se convierten en codificados por un receptor especializado en la periferia. Luego, la información ingresa al sistema nervioso central a través de la médula espinal o tronco encefálico y se transmite a través del tálamo, una estructura que se asienta profundamente en el prosencéfalo. El único sistema sensorial que no se transmite a través del tálamo es el sistema olfativo. Luego, el tálamo envía proyecciones a las regiones corticales primarias para cada sistema sensorial.

Papel del tálamo

Es común escuchar que la información sensorial “se transmite” a través del tálamo en el camino hacia la corteza (por ejemplo, en el párrafo anterior). Este lenguaje puede dar la impresión de que el tálamo solo es responsable de asegurarse de que la señal sensorial llegue de la periferia a la corteza. Esto subestima en gran medida el papel talámico. Se sabe que el tálamo contribuye al procesamiento y modificación de la señal sensorial.