Las células nerviosas son las células más largas del cuerpo.
Las neuronas son únicas porque poseen una forma diferente a cualquier otra célula. Hay células nerviosas tan largas que se van desde las caderas hasta la punta de los pies. Esto es muy poco común para las células, que generalmente son muy cortas.
Las neuronas son células especializadas del sistema nervioso que transmiten señales por todo el cuerpo.
Las neuronas pueden hacer muchas cosas diferentes, desde detectar estímulos externos e internos hasta procesar información y dirigir acciones musculares.
Las neuronas tienen cuatro estructuras especializadas que permiten enviar y recibir información: el cuerpo de la célula o soma, las dendritas, el axón y los terminales de axón.
Anatomía de la neurona
- Cuerpo o soma celular: el cuerpo celular es la porción de la célula que rodea el núcleo y juega un papel importante en la síntesis de proteínas.
- Dendritas: las dendritas son estructuras cortas y ramificadas que se extienden desde el cuerpo de la célula. Las dendritas funcionan para recibir información, y lo hacen a través de numerosos receptores ubicados en sus membranas que se unen a productos químicos, llamados neurotransmisores.
- Axón: un axón es una estructura grande que se extiende desde el cuerpo de la célula en un punto de origen, llamado montículo del axón y funciona para enviar información. A diferencia de las dendritas más cortas, el axón puede extenderse por más de un metro. Debido a esta longitud, el axón contiene microtúbulos y está rodeado de mielina.
- Terminales de Axón: una vez que un axón alcanza un objetivo, termina en múltiples terminaciones, llamadas terminales de axón. El terminal del axón está diseñado para convertir la señal eléctrica en una señal química en un proceso llamado transmisión sináptica.
La mayoría de las neuronas son amitóticas o pierden su capacidad de dividirse.
Las excepciones a esta regla se encuentran en las neuronas olfatorias (aquellas asociadas con el olfato) y las que están ubicadas en las regiones del cerebro, el hipocampo.
Afortunadamente, la esperanza de vida de las neuronas amitóticas es cercana a los 100 años.
Aún así, si una neurona se daña o se pierde, no se reemplaza fácilmente.
Por esta razón, generalmente hay una recuperación limitada de lesiones cerebrales serias o de médula espinal.
Tal vez la tasa de recuperación lenta o la falta de regeneración es garantizar que el comportamiento aprendido y los recuerdos se conserven durante toda la vida.
Las neuronas también tienen tasas metabólicas excepcionalmente altas y, posteriormente, requieren altos niveles de glucosa y oxígeno.
El organismo hará todo lo posible para garantizar que las neuronas se alimenten adecuadamente.
De hecho, si por alguna razón el cerebro detecta que no está recibiendo cantidades adecuadas de nutrición, el cuerpo se apagará inmediatamente, es decir, se desmayará.
Las neuronas son capaces de transmitir mensajes entre sí usando una forma especial de señal eléctrica.
Existen señales que llevan información desde el exterior al cerebro como las sensoriales (vista, olfato, gusto, tacto). También hay otras señales internas que son instrucciones para los órganos, las glándulas y los músculos.
Las neuronas son un perfecto sistema eléctrico. Estas reciben señales de las neuronas contiguas a través de las dendritas.
La señal viaja del soma o cuerpo celular principal, y viaja al axón hasta la sinapsis.
La mielina cubre el axón y funciona como un aislador para conservar la señal eléctrica dentro de la célula, lo que provoca un movimiento más rápido.
Y finalmente, la señal se mueve a través de la sinapsis hasta la siguiente célula nerviosa.
Las neuronas, como la mayor parte de las células del cuerpo, también poseen un núcleo que contiene el ADN.
Clasificación de las neuronas
Hay muchos tipos de neuronas en tu cuerpo. Cada tipo está especializado para hacer cosas diferentes.
La clasificación estructural de las neuronas se basa en la cantidad de procesos que se extienden desde el cuerpo celular.
De esta clasificación surgen tres grupos principales: neuronas multipolares, bipolares y unipolares.
Neuronas multipolares
Las neuronas multipolares poseen un axón y varias ramas dendríticas.
Estas trasmiten señales desde el sistema nervioso central a las otras partes de su cuerpo, como los músculos y las glándulas.
Forman parte de más del 99% de las neuronas en humanos, y son el tipo de neurona principal que se encuentra en el sistema nervioso central.
Neuronas unipolares
Las neuronas unipolares también se conocen como neuronas sensoriales.
Estas células pasan señales desde el exterior del cuerpo, como el tacto, a lo largo del sistema nervioso central.
Las neuronas unipolares tienen un proceso único y corto que se extiende desde el cuerpo celular y luego se ramifica en dos procesos más que se extienden en direcciones opuestas.
El proceso que se extiende periféricamente se conoce como el proceso periférico y está asociado a la recepción sensorial.
El proceso que se extiende hacia el sistema nervioso central.
Las neuronas unipolares se encuentran principalmente en la división aferente del sistema nervioso periférico.
Neuronas bipolares
Las neuronas bipolares solo tienen dos procesos que se extienden en direcciones opuestas desde el cuerpo de la célula. Un proceso se llama dendrita y otro proceso se llama axón.
Aunque son raros, se encuentran en la retina del ojo y el sistema olfativo.
Las neuronas se clasifican funcionalmente de acuerdo con la dirección en que viaja la señal, en relación con el sistema nervioso central como:
- Las neuronas sensoriales o neuronas aferentes transmiten información de los receptores sensoriales de la piel o de los órganos internos hacia el sistema nervioso central para su procesamiento. Casi todas las neuronas sensoriales son unipolares.
- Las neuronas motoras o eferentes transmiten información desde el sistema nervioso central hacia algún tipo de efector. Las neuronas motoras son típicamente multipolares.
- Las interneuronas se ubican entre el motor y las vías sensoriales y están muy involucradas en la integración de la señal. La gran mayoría de las interneuronas están confinadas dentro del sistema nervioso central.
- Las neuronas piramidales. Su nombre se debe a la forma de su cuerpo celular, que se parece a una pirámide. Posee un axón y dos ramas principales de dendritas. Estas células envían señales dentro del cerebro y le indican a los músculos el movimiento.
- Las neuronas Perkinje (llamadas así por el hombre que las descubrió) se encuentran en el cerebelo, la parte del cerebro que controla el equilibrio, la coordinación y el momento de las acciones. Poseen un axón y una disposición de la dendrita muy complicada.
Fisiología de la neurona
Por lo general, los cambios de voltaje en las neuronas fluyen de las dendritas, al soma y al axón.
En las neuronas sensoriales, sin embargo, los estímulos ambientales (luz, sustancias químicas, dolor) activan los canales iónicos que producen potenciales de acción que fluyen desde el axón hasta el soma.
En cualquier caso, las neuronas propagan señales a lo largo de sus axones en forma de potenciales de acción, que es cómo las neuronas se comunican con otras neuronas o células.
La comunicación que ocurre entre estas células se llama transmisión sináptica.
Las funciones básicas de una neurona
Los roles de las tres clases de neuronas, son tres funciones básicas:
- Recibir señales o recibir información.
- Integrar las señales entrantes y así determinar si la información debe ser transmitida.
- Comunicar las señales a las células diana ubicadas en otras neuronas, en músculos o en glándulas.
Polarización de la membrana
Las neuronas tienen dendritas y axones que pueden extenderse lejos del cuerpo de la célula y transmitir señales hacia y desde otras células.
Cuando la dendrita no está transmitiendo una señal, se dice que está en estado de reposo.
En este estado, el interior de la celda tiene una carga neta negativa, y el exterior de la celda tiene una carga neta positiva.
Se dice que la membrana está polarizada porque existen cargas negativas y positivas en lados opuestos.
La neurona mantiene activamente el estado polarizado de la membrana mediante el uso de bombas de sodio y potasio.
Estas bombas de sodio y potasio bombean tres iones de sodio con carga positiva fuera de la célula por cada dos iones de potasio con carga positiva que bombea a la célula.
Cada ciclo de la bomba aumenta la polarización un poco más.
Además, los iones de potasio se filtran a través de la membrana y salen de la célula por difusión, lo que, nuevamente, crea una carga más negativa dentro de la célula y una carga más positiva fuera de la célula.
Despolarización de la membrana
Cuando una neurona recibe una señal, los canales de sodio en la membrana se abren y permiten un influjo localizado de iones de sodio positivos en la célula, lo que provoca la despolarización o una reducción de la diferencia de carga a través de la membrana.
La despolarización localizada también activa los canales de sodio cercanos para abrir y despolarizar la membrana cercana, lo que provoca que se abran más canales de sodio y despolarice la membrana allí, por lo que se inicia una reacción en cadena.
La despolarización ocurre en una onda a través de la membrana, comenzando en la dendrita que recibió la señal, moviéndose hacia el cuerpo celular, a través del cuerpo de la célula, y luego alejándose de la célula hacia abajo del axón.
La membrana se repolariza cerrando los canales de sodio y activando las bombas de sodio y potasio para restablecer la diferencia de carga a través de la membrana, y la neurona está lista para pasar otra señal.
La sinapsis
Estructuralmente, se encuentran dos tipos de sinapsis en las neuronas: químicas y eléctricas.
Las sinapsis químicas ocurren cuando las membranas neuronales se apoyan muy juntas, pero permanecen distintas, dejando un espacio.
Las sinapsis eléctricas ocurren cuando las membranas se unen a través de proteínas especializadas que permiten el flujo de iones de una célula a otra.
Las sinapsis eléctricas se desarrollan en el músculo del corazón.
Las sinapsis químicas usan químicos llamados neurotransmisores para comunicar los mensajes entre las células.
La parte de la sinapsis que libera el neurotransmisor en la sinapsis se llama terminal presináptica, y la parte de la sinapsis que recibe el neurotransmisor se denomina terminal postsináptica.
El espacio estrecho entre las dos regiones se llama hendidura sináptica.
El terminal presináptico contiene un gran número de vesículas que están repletas de neurotransmisores.
Cuando llega un potencial de acción a la terminal presináptica, se abren canales de Ca ++ regulados por voltaje, lo que permite la entrada de Ca ++ que luego activa una matriz de moléculas en la membrana neuronal y la membrana vesicular para activarse.
Estas moléculas nuevamente activadas luego inducen la exocitosis de las vesículas, lo que resulta en la liberación del neurotransmisor.
El neurotransmisor luego se une a los receptores ubicados en la membrana postsináptica e induce un cambio conformacional.
Este cambio de conformación hace que el receptor actúe como un poro en la membrana para que los iones se muevan.
Dependiendo del tipo de ion, el efecto sobre la célula postsináptica puede ser despolarizante (excitador) o hiperpolarizante (inhibitorio).
Una respuesta excitadora se llama «potencial sináptico post excitador», mientras que una respuesta inhibidora se denomina «potencial postsináptico inhibidor».
Como su nombre indica, un potencial sináptico post excitador provoca una respuesta excitadora, o despolarización de la membrana, mientras que un potencial postsináptico inhibidor da como resultado una respuesta inhibidora o hiperpolarización de la membrana.
Un cuerpo celular tendrá muchas sinapsis en él y en sus dendritas circundantes.
Algunas de las sinapsis darán lugar a que el potencial de membrana del cuerpo celular se acerque al umbral.
Otras sinapsis dan como resultado que el potencial de membrana del cuerpo celular se aleje del umbral (hiperpolarización).
Cualquier sinapsis que mueva el potencial más cerca del umbral se denomina potencial postsináptico excitador, y cualquier sinapsis que aleje el potencial del umbral se denomina potencial postsináptico inhibitorio.
El efecto neto del potencial postsináptico excitador y del potencial postsináptico inhibitorio se experimenta en el montículo del axón.
Si se alcanza el umbral, entonces un potencial de acción continuará por el axón.
El objetivo final de un potencial postsináptico excitador es provocar un cambio suficiente en la membrana para iniciar un potencial de acción.
El objetivo del potencial postsináptico inhibitorio es provocar un cambio en la membrana para evitar un potencial de acción.
Cada potencial postsináptico excitador o potencial postsináptico inhibitorio dura unos pocos milisegundos y luego la membrana vuelve a los potenciales de membrana en reposo originales.
En muchos casos, un único potencial postsináptico excitador no es suficiente para causar un potencial de acción.
Por lo tanto, muchos potencial postsináptico excitador de múltiples sinapsis pueden combinarse en el soma, lo que da como resultado un cambio de voltaje mucho mayor que puede exceder el umbral y la causa y el potencial de acción. Este fenómeno se llama suma espacial.
Los potenciales postsinápticos excitadores de la misma sinapsis también pueden combinarse si llegan en rápida sucesión; este fenómeno se llama suma temporal.
Requerir múltiples potencial postsináptico excitador para disparar un potencial de acción son formas en que las neuronas aumentan la sensibilidad y la precisión.
Suma
Una respuesta como un potencial postsináptico excitador o un potencial postsináptico inhibidor dependerá del tipo de combinación de neurotransmisor o receptor presente en la sinapsis.
Hay más de cien neurotransmisores conocidos, y muchos de ellos tienen receptores únicos.
Los receptores se pueden dividir en dos grandes grupos: canales iónicos con compuerta química y sistemas de segundo mensajero.
Cuando se activan canales iónicos químicamente cerrados, se permite que ciertos iones fluyan a través de la membrana.
El tipo de ion determinará si el resultado es un potencial postsináptico excitador o un potencial postsináptico inhibidor.
Cuando se activa un segundo sistema de mensajero, se produce una cascada de interacciones moleculares dentro del objetivo o la célula postsináptica.
El tipo de cascada que se obtiene provocará que la respuesta sea excitadora o inhibitoria.
Sinapsis excitatorias
La mayoría de las sinapsis excitatorias en el cerebro usan glutamato o aspartato como el neurotransmisor.
Estos neurotransmisores se unen a canales catiónicos no selectivos que permiten el paso de Na + y K +.
Como se mencionó anteriormente, se necesitan muchos EPSP de este tipo de sinapsis para despolarizar una neurona postsináptica lo suficiente como para alcanzar el umbral y desencadenar un potencial de acción.
Un subconjunto muy importante de sinapsis en el cerebro incluye un grupo capaz de formar recuerdos al aumentar la actividad y la fuerza de la sinapsis.
Este proceso se llama potenciación a largo plazo.
La potenciación a largo plazo opera en la sinapsis, utilizando el neurotransmisor glutamato y el receptor conocido como el receptor N-metil D-Aspartato.
El receptor N-metil D-Aspartato es único ya que está regulado tanto por ligandos como por voltaje.
Cuando se activa por los ligandos, se vuelve permeable al Na +, pero si la diferencia de carga es suficiente, el canal también se vuelve permeable al Ca ++ .
El Ca ++ puede iniciar una cascada de segundo mensajero que da como resultado un aumento en el número de receptores de glutamato, lo que aumenta la fuerza de la sinapsis.
El cambio en la fuerza puede durar semanas, meses o incluso años, dependiendo de si la sinapsis se usa continuamente o no.
Sinapsis Inhibitorias
Puede parecer una paradoja tener sinapsis inhibitorias, pero la excitabilidad de las neuronas se rige esencialmente por un equilibrio entre la excitación y la inhibición.
Los principales neurotransmisores inhibidores son ácido gamma-aminobutírico y glicina.
Ambos neurotransmisores se unen a receptores que dan como resultado un aumento de la conductancia de Cl-.
Debido a la carga negativa de Cl- y al hecho de que generalmente se mueve hacia la célula, el efecto es oponerse a la despolarización y hacer que la membrana se aleje del umbral.
Sinapsis moduladoras
Las sinapsis moduladoras son aquellas que pueden ser «cebadas» por los neuromoduladores para que puedan responder de manera más poderosa a otras entradas.
Un ejemplo de un neuromodulador cebador es la norepinefrina.
Por sí misma, la norepinefrina tiene poco efecto sobre la transmisión sináptica, pero cuando una célula se expone primero a la norepinefrina, reaccionará más potentemente al glutamato.
