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La membrana, compuerta del procesamiento de información en la neurona.
Se ha descubierto que la estructura de una importante compuerta de iones de potasio en la
membrana de las neuronas se abre como un diafragma de una cámara fotográfica. Una importante
compuerta molecular llamada GIRK2 funciona en las membranas de las neuronas. Esas
compuertas controlan el paso de iones de potasio (K+) al exterior de la célula, un proceso que cambia
la carga eléctrica entre el interior y el exterior, lo que permite la conducción de señales eléctricas.
Su descripción, “el canal iónico se torsiona para abrirse”, compara el movimiento de torsión de los
componentes con el diafragma de una cámara fotográfica: «Los cambios de conformación que abren
la compuerta helicoidal interior son comparables con la apertura del diafragma de una lente al girar
manualmente el anillo de apertura».
Pero, ¿cuál es la mano que hace girar el anillo? El canal cilíndrico que permite el paso de iones de
K+ está rodeado por cuatro complejas proteínas que se acoplan en la membrana celular. La
activación de esas «manos» por los receptores acoplados de proteína G los hace girar el canal,
abriéndolo un poco más, pero no lo suficientemente, para permitir el paso de los iones. A partir de
esto, unas perturbaciones aleatorias pueden permitir que los iones «irrumpan» a través de la
estrecha apertura, según se observa en las células vivas. El canal contiene también un «filtro de
selectividad» para asegurar que sólo pasan iones K+.
Reuveny comenzaba explicando la importancia de esos canales:
Los canales iónicos son las principales unidades responsables de la actividad eléctrica en nuestro
cuerpo. Constituyen una gran familia de unas 400 proteínas en los humanos. Una subfamilia de
esas proteínas consiste de cuatro canales GIRK, que se especializan en la conversión de señales
químicas —mayormente las de las moléculas neurotransmisoras como la acetilcolina, la dopamina,
la serotonina y la adrenalina— en señales eléctricas en células cardíacas y neuronas. Son por
ello esenciales para controlar el ritmo cardíaco y la actividad de los circuitos neurales.
Propiedades eléctricas de la neurona.
El funcionamiento fisiológico neuronal depende de las características de su membrana celular,
considerando que todas las células pueden conducir señales eléctricas, las membranas celulares
poseen propiedades eléctricas pasivas tales como la capacitancia y la resistencia, sin embargo las
neuronas presentan también propiedades eléctricas activas, que les permiten conducir señales
eléctricas sin detrimento a lo largo del axon. Las propiedades pasivas de la membrana celular de
las neuronas, se pueden establecer mediante un pulso de corriente a través de la membrana para
producir un cambio en el potencial de membrana (Vm), que es la diferencia de potencial medido
enter el espacio extracelular y el citoplasma, y cuyo valor se encuentra alrededor de los -50mV a 70mV dependiendo del tipo de célula, es decir que en el medio citoplasmático se encuentran más
cargas negativas, y al exterior de la célula se encontrarán mas cargas positivas [1] [2][3]. Las
propiedades activas de las neuronas se evidencian en todos los mecanismos bioquímicos que
sufren las célula antes, durante y después de dispararse un potencial de acción, este flujo de
corriente esta determinada según la ley de ohm.
Señales eléctricas de la neurona.
Existen tres clases de neuronas en la conducción de señales eléctricas las cuales son las siguientes:
Sensoriales, motoras e interneuronas.
Sensoriales: Reciben estímulos de los órganos sensoriales que monitorean el medio ambiente del
cuerpo interno y externo. De acuerdo con sus funciones especializadas, las neuronas sensoriales
transportan mensajes acerca de factores tales como la luz, temperatura, tensión, presión, tensión
muscular y olor a centros superiores del sistema nervioso.
Motoras: Las neuronas motoras transportan los mensajes que controlan las células musculares.
Estos mensajes se basan en la información proporcionada por las neuronas sensoriales y por el
cerebro.
Interneuronas: Las interneuronas transmiten información de una neurona a otra.
Cada neurona consta de un cuerpo celular al cual están unidas terminales de entrada llamadas
dendritas y una cola llamada axón, el cual transmite la señal hacia fuera de la célula. El extremo
alejado del axón se ramifica en las terminales nerviosas que transmiten la señal a través de
pequeños espacios a otras neuronas o células musculares. Un estímulo a partir de un musculo
produce impulsos nerviosos que viajan a la columna vertebral. Aquí, la señal es transmitida a una
neurona motora, que a su vez envía impulsos para controlar el musculo.
La función del sistema nervioso se puede reducir en esencia a la transmisión de señales, mediante
la cual un estímulo produce una respuesta. Las células que forman el sistema nervioso, o neuronas,
son células especializadas en recibir y enviar señales, y tienen múltiples prolongaciones por las que
entran y salen estas señales. Algunas de estas prolongaciones pueden ser muy largas, por ejemplo,
la neurona que envía las órdenes a los músculos del pie están en la parte baja de la columna
vertebral, así que la prolongación que transmite esas órdenes mide aproximadamente un metro, que
es la distancia entre la columna vertebral y el pie.
Manifestaciones conductuales normales y alteradas relacionadas con la conducción
neuronal
Epilepsia. - Enfermedad del sistema nervioso, debida a la aparición de actividad eléctrica anormal
en la corteza cerebral, que provoca ataques repentinos caracterizados por convulsiones violentas y
pérdida del conocimiento. Las epilepsias se pueden presentar debido a una anomalía en el cableado
del cerebro, un desequilibrio de las sustancias químicas que transmiten las señales nerviosas (en
el que algunas células excitan o inhiben de sobre manera a otras células del cerebro que son las
que envían los mensajes) o alguna combinación de estos factores. En algunas afecciones
pediátricas, el cableado anormal del cerebro causa otros problemas tales como impedimento
intelectual.
Parálisis.- Pérdida total o parcial de la capacidad de movimiento de una o más partes del cuerpo
que se debe, generalmente, a una lesión nerviosa en el cerebro o en la médula espinal. Neuronas
motoras o eferentes, encargadas de conducir los impulsos nerviosos al exterior del sistema
nerviosos central hacia efectores tales como los músculos o las glándulas produciendo asi una
respuesta.
Esclerosis múltiple.- La EM es causada por el daño a la vaina de mielina. Esta vaina es la cubierta
protectora que rodea las neuronas. Cuando esta cubierta de los nervios se daña, los impulsos
nerviosos disminuyen o se detienen. El daño al nervio es causado por inflamación. La inflamación
ocurre cuando las células inmunitarias del propio cuerpo atacan el sistema nervioso. Esto puede
ocurrir a lo largo de cualquier zona del cerebro, el nervio óptico o la médula espinal.
Deficit de atención.- Se sabe que hay un problema neurológico y en un 80% de los casos se
atribuye a un factor hereditario, y también se han considerado la desnutrición, daño cerebral,
anomalías intrauterinas, exposición prenatal a drogas como cocaína, alcohol, y la falta de oxigeno
en el desarrollo fetal o durante el parto.
Alzheimer.-Es una enfermedad neurodegenerativa que se manifiesta como deterioro cognitivo y
trastornos conductuales. Se caracteriza por una pérdida de la memoria inmediata y de otras
capacidades mentales. (tales como las capacidades cognitivas superiores) a medida que mueren
las células nerviosas (neuronas) y se atrofian diferentes zonas del cerebro. Es una enfermedad
neurodegenerativa que se manifiesta como deterioro cognitivo y trastornos conductuales. Se
caracteriza en su forma típica por una pérdida de la memoria inmediata a medida que mueren las
células nerviosas (neuronas) y se atrofian diferentes zonas del cerebro.
Parkinson.-Es un trastorno neurodegenerativo crónico que conduce con el tiempo a una
incapacidad progresiva, producido a consecuencia de la destrucción, por causas que todavía se
desconocen,
de
las
neuronas
pigmentadas
de
la
sustancia
negra.
Pérdida total o parcial de la capacidad de movimiento de una o más partes del cuerpo que se debe,
generalmente,
a
una
lesión
nerviosa
en
el
cerebro
o
en
la
médula
espinal
Enfermedad del sistema nervioso, debida a la aparición de actividad eléctrica anormal en la corteza
cerebral, que provoca ataques repentinos caracterizados por convulsiones violentas y pérdida del
conocimiento.
Actividad neuronal en el nivel molecular y celular.
La neurona al igual que todas las células del cuerpo están compuestas por un citoplasma rodeado
por una membrana celular, pero aquí la membrana está compuesta por una bicapa de moléculas de
lípidos con proteínas que atraviesan la membrana. La biofísica de la membrana la hacen muy
impermeable al fluido dentro de la célula, el fluido extracelular y a los iones disueltos en estos fluidos,
aunque bajo ciertas condiciones, los iones son capases de atravesar la membrana debido a las
proteínas que atraviesan la membrana y forma canales que regulan la permeabilidad o conductancia
de la membrana para los iones específicos. Como regla general los canales proteicos alteran la
conductancia de la membrana al cambiar su estado de conformación a este proceso se le llama
activación de compuerta y esto ocurre en respuesta al enlace de un neurotransmisor especifico a
receptores postsinapticos, otro tipo de transmisión menos común es la sinapsis eléctrica utilizando
conexiones estructurales entre dos neuronas para crear flujos de corriente directa entre ellos en
lugar de usar cambios.
Mecanismos neuronales del aprendizaje.
Unos receptores (denominados metabotrópicos de glutamato) localizados en una parte del cerebro,
el hipocampo, son claves en la comunicación entre las neuronas y participan también en el
aprendizaje por asociación. Se dice que han descubierto que el receptor metabotrópico mGluR1
interviene en mecanismos relacionados con el aprendizaje en una determinada región del
hipocampo.
«Hasta el momento, se conocía que los receptores metabotrópicos participan en
múltiples funciones neuronales, como el desarrollo del sistema nervioso, la producción de nuevas
neuronas o la regulación de la eficiencia sináptica»,. Analizaron el papel de mGluR1 en la regulación
de la eficiencia sináptica para comprobar si el receptor participaba en los procesos de memorización.
-Es preferible tratar de entender correctamente todo aquello que se quiere memorizar. -Si podemos
imaginar o evocar imágenes relacionadas con lo que queremos recordar, mejor. -La repetición fija
el conocimiento en nuestro cerebro. Cuanto más lo repitamos más fijado quedará. -Podemos
autoevaluar nuestra memoria respecto a cualquier tema. Es divertido y muy recomendable. Estimular la memoria inmediata frecuentemente, al leer el periódico y recordar o comentar las
noticias, memorizar pequeños textos, etcétera. -Comenzar a escribir los recuerdos de nuestra vida
puede ser un ejercicio muy útil y gratificante.
MANUEL ANTONIO RIVERA SOSA
Matricula 117027