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Biologia

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Biologia

  1. 1. 1
  2. 2. PRESENTACIÓN…………………………………………………………… 3SYLABUS……………………………………………………………………. 4CRITERIOS DE EVALUACIÓN……………………………………………. 6SITUACIÓN VITAL………………………………………………………….... 8CONCEPTUALIZACION……………………………………………………. 81. FUNCIONAMIENTO DE LAS NEURONAS (MODELO ELECTRICO Y QUIMICO)1.1 LAS CUALIAS DESDE LO NEURONAL……………………………. 9 ENAMORARSE UNA CIENCIA………………………………………. 191.2. COMPARACION ENTRE LO NERVIOSO Y ENDOCRINO……… 182. MECANICA DE FLUIDOS ORGANISMOS COMPLEJOS.2.1. HOMEOSTASIS Y TRANSPORTE A TRAVES DE MEMBRANA. . 322.2. SISTEMA EXCRETOR……………………………………………….. 352.3. FLUJOS INTESTINALES…………………………………………….. 373. PREPARASE PARA EL EXAMEN DE ESTADO…………………… 40AUTOEVALUACIÓN………………………………………………………… 44BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………………. 45 2
  3. 3. El contenido del presente modulo, En el primer momento tiene un objetivo muyimportante, es el realizar un estudio neurofisiológico del cerebro humano, tomandocomo referente el capitulo 10 del libro “El cerebro y el mito del Yo” delNeurocientífico Doctor Rodolfo Llinás.Para el segundo parte, tiene como objetivo hacer un estudio de la mecánica ydinámica de los fluidos (líquidos y gases) que permiten el funcionamiento de lossistemas importantes (Respiración, circulación (sistema linfático y sanguíneo),Digestión, Excreción) en el ser humano específicamente.Por otro lado valorar y despertar el cuidado que se debe tener de nuestro cuerpo ymantener una buena salud.Las preguntas que van surgiendo a través del módulo te van a permitir indagar yconsultar en diferentes fuentes (libros, Internet, enciclopedias) para su pertinentesolución, las cuales son una herramienta fundamental para despertar tu curiosidady por su puesto un instrumento útil en la construcción de tu conocimiento. En élaprenderás a desarrollar actitudes y comportamientos responsables, críticos yconscientes de la relación del hombre con la naturaleza y la capacidad para actuarfavoreciendo la vida propia, la de la semejante y demás especie.Por consiguiente, estos temas te van a permitir desarrollar competenciasespecíficas para mejorar y potenciar la expresión oral, expresión escrita, explicandocon propiedad las situaciones presentadas donde puedas demostrar losconocimientos adquiridos, logrando un ambiente agradable y así lograr laexcelencia.Transversal a la asignatura vas a utilizar algunas herramientas como la informática,lectores competentes, que serán el complemento perfecto de las clases para que elproceso sea más ameno y divertido.No olvides que para lograr la excelencia y cumplir este compromiso tienes que estardispuesto a mostrar creatividad y a preguntar ordenadamente cuando tengas dudas.Todo esto favorece tu desarrollo individual, ofreciéndote autonomía en tusactividades, alegría, disciplina, compañerismo, respeto, orden, responsabilidad yamor por lo que se hace y así conjuntamente logremos hacer del aprendizaje de lasCiencias Naturales una experiencia constructiva y enriquecedora. 3
  4. 4. PROCESO ACADEMICO -CAPACIDADESCOMPETENCIAS1 1. RAZONAMIENTO LÓGICO Son procesos lógicos que permitan desarrollar nociones de pensamiento científico, a través de la curiosidad, observación, indagación, interpretación de gráficos, mapas, esquemas, experimentos, comunicándolos en forma oral y escrita. a. Uso comprensivo del conocimiento científico - Capacidad para comprender y usar conceptos, teorías y modelos en la solución de problemas, a partir del conocimiento adquirido. Esta competencia está íntimamente relacionada con el conocimiento disciplinar de las ciencias naturales, pero es importante enfatizar que no se trata de que el estudiante repita de memoria los términos técnicos ni las definiciones de conceptos de las ciencias, sino de que comprenda los conceptos y las teorías y los aplique en la solución de problemas. b. Explicación de fenómenos - Capacidad para construir explicaciones y comprender argumentos y modelos, que den razón de fenómenos. Esta competencia se relaciona con la forma como los estudiantes van construyendo sus explicaciones en el contexto de la ciencia escolar. La escuela es un escenario de transición desde las ideas previas de los alumnos hacia formas de comprensión más cercanas a las del conocimiento científico. La competencia explicativa fomenta en el estudiante una actitud crítica y analítica que le permite establecer la validez o coherencia de una afirmación o un argumento. c. Indagación Capacidad para plantear preguntas y procedimientos adecuados, para buscar, seleccionar, organizar e interpretar información relevante para dar respuesta a esas preguntas. Esta competencia involucra los procedimientos, las distintas metodologías que se dan para generar más preguntas o intentar dar respuesta a una de ellas. Por tanto, El proceso de indagación en ciencias implica, entre otras cosas, observar detenidamente la situación, plantear preguntas, buscar relaciones de causa–efecto, recurrir a los libros u otras fuentes de información, hacer predicciones, plantear experimentos, identificar variables, realizar mediciones y organizar 2. CAPACIDAD INVESTIGATIVA:La capacidad investigativa en este nivel empieza a verse influida por unaaproximación teórica de las ciencias.1 Serie lineamientos curriculares Ministerio de Educación pág. 97 4
  5. 5. Planteamiento de preguntas desde la perspectiva de una teoría explicativa:establece las posibles relaciones de tipo cualitativo, o cuantitativo.Documentarse para responder preguntas y formular otras nuevas.Formulación de hipótesisLas posibles respuestas a las preguntas adquieren la forma de hipótesis cualitativasse fundamentan en datos tratados en forma sencilla. 3. CAPACIDADES COMUNICATIVAS.PROCESO DE FORMACIÓN ORAL Y ESCRITAEXPRESIÓN ESCRITAOrtografía: Escritura correcta de letras y palabras en un texto.Caligrafía: Escribir a mano con letra bien hecha.EXPRESIÓN ORALVocalización: Capacidad para articular con claridad “lo que se dice” con el fin dehacerlo más inteligible para quien escucha. 4. PROCESO DE FORMACIÓN ÉTICA2 VALORES – PROCESO CONVIVENCIAL Y ÉTICORespeto: Con los compañeros, reconocimiento de las diferencias: Trato amabley cordial, con uso de lenguaje decente. Con los adultos, aceptación de la autoridad,lo que implica la escucha y la adopción de actitudes cordiales. Con las normas,acatamiento u obediencia. Con el ambiente, cuidándolo y respetándoloResponsabilidad: Actitud de responder por nuestros actos. Esto es, cumplircabalmente con las obligaciones tanto académicas como convivenciales. Además,implica el hecho de reconocer sin prejuicios las fallas propias y aceptar lasconsecuencias de las mismas. Además, generando actitudes responsables en elmanejo de su entorno y garantizando una mejor calidad de vida.Solidaridad: Capacidad de reconocer como propias las situaciones ajenas. Estoimplica la vinculación, el compromiso personal no sólo con las iniciativas de losdemás, sino el acompañamiento tanto en situaciones adversas como deprosperidad. Se manifiesta en actitudes de trabajo en equipo y de iniciativaspersonales para desarrollar diversos tipos de actividades.Honestidad: capacidad para mostrar su rectitud, eficacia y eficiencia en sutrabajo haciendo las cosas organizadamente y con calidad.Conciencia ética3. Cuidando todo lo que le rodea haciendo especial énfasis encuidar y respetar los seres vivos, contribuyendo con la preservación de la vida nobotando basuras, no desperdiciando el agua, economizando la energía eléctrica, elgas o el cocinol, etc.2 Serie Lineamientos Curriculares. Ministerio de Educación Nacional. Pág. 973 Serie Lineamientos Curriculares. Ministerio de Educación Nacional. Pág. 97 5
  6. 6. RAZONAMIENTO LOGICO Elabora mentefactos conceptuales sobre sistema nervioso Aplica los conceptos vistos en la resolución de problemas vitales Expresa las diferencias entre proceso químico y eléctrico en el funcionamiento neuronal. Explica el funcionamiento de las hormonas a nivel cerebral. ¿Cómo nos enamoramos? Interpreta el funcionamiento de los fluidos corporales. Dibuja diferentes neuronas, dibujo del funcionamiento eléctrico y químico. Expresa su interpretación de la consulta semanal sobre Ciencia y Tecnología. Sustentación oral y escrita. Evaluación tipo icfes.CAPACIDADES COMUNICATIVAS EXPRESIÓN ESCRITA Se tendrá en cuenta la ortografía, manejo del renglón, trazos legibles, manejo estético del espacio, presentación adecuada de actividades y trabajos. EXPRESIÓN ORAL Se tendrá en cuenta claridad en el manejo y desarrollo de ideas, fluidez verbal, coherencia gramatical con vocalización y pronunciación adecuada, participación oralVALORES – PROCESO CONVIVENCIALY ÉTICORESPETO Es amable y cordial con compañeros y docentes. Acepta y acata las normas establecidas en la clase escuchando activamente a compañeros y profesor, respetando el turno conversacional. Tiene cuidado de no atentar contra la dignidad de las personas por medio de comentarios o apodos. Diferencia el comportamiento según el lugar donde se encuentre. (patio, iglesia, teatro, formación y salón de clase) RESPONSABILIDAD Cumple con todas sus deberes tanto académicas como convivenciales. Reconoce sus propias fallas y acepta las consecuencias de las mismas. Evita que sus acciones atenten contra su seguridad y la de los demás. Asume las consecuencias de sus actos y de sus decisiones teniendo en cuenta los acuerdos establecidos.SOLIDARIDAD Colabora con todas las actividades programadas. Actúa con iniciativa. Lee gusta trabajar en equipo. Ayuda desinteresadamente sin esperar nada a cambioHONESTIDAD Muestra rectitud, eficacia y eficiencia en su trabajo haciendo las cosas organizadamente y con calidad. Identifica y acepta sus errores y los corrige. 6
  7. 7.  Utiliza el diálogo y el perdón como mediación en un conflicto buscando crecer como persona. Evita hacer trampa y cumple con sus obligacionesFORMACIÓN ÉTICA Es coherente en el establecimiento entre valores, actitudes y comportamiento Se ubica críticamente en relación con los demás elementos de su entorno y de su comunidad y muestra actitudes positivas hacia la conservación, uso y mejoramiento del ambiente. BIBLIOGRAFÍA PROPUESTA PARA EL TRABAJO ARTETA DE MOLINA, Judith E. Desafíos 9. Bogota Ed. Norma, 2002. BEHARA CABRERA, BEATRIZ, Ciencias Naturales 9. Bogota. Ed. Santillana 1999. AUDESIRK Teresa y Gerard, Biología superior. México. Prentice Hall. 1997. GOMEZ R, Carlos William. Investiguemos 9. Bógota. Ed. Voluntad. 1994. STARR. Cecie y otros. Biology:The unity and diversity of life. Ed. International student.belmont USA.2009. 7
  8. 8. Uno de los remedios para el estreñimiento es usar un laxante que contenga sales demagnesio. En el intestino grueso, las sales de magnesio se absorben muylentamente a través de la pared intestinal, por períodos, situación que tiene un efectosobre el movimiento del agua en el intestino grueso. Basándose en esta información,explique la acción laxante de las sales de magnesio.Realizar una profundización sobre “La diálisis, cuando los riñones fallan”,interpretando las fallas de tipo fisiológico que sufren nuestros riñones. De igualmanera consultar sobre Hipertensión arterial y sus efectos sobre los accidentescerebrovasculares y cardiovasculares, por último hacer una indagación sobre laDeshidratación y sus efectos en la salud del cuerpo humano. 8
  9. 9. 1. FUNCIONAMIENTO DE LAS NEURONAS Documento de estudio. Capitulo Nº 10 “El cerebro y el mito del Yo” Doctor Rodolfo Llinás, Neurocientífico4 «El cerebro es una entidad muy diferente de las del resto del universo. Es una forma diferente de expresar todo. La actividad cerebral es una metáfora para todo lo demás. Somos básicamente máquinas de soñar que construyen modelos virtuales del mundo real».4 LLINÁS, Rodolfo R. El cerebro y el mito del yo. Cap. 10. Bogotá. Ed. Norma. Año 2003. Pág. 235 9
  10. 10. No son palabras de un filósofo ni de un poeta, aunque su obra establece un puente entre éstos y la ciencia. Es la provocadora conclusión a la que ha llegado, tras cuarenta años de estudiar el sistema nervioso, uno de los cerebros más brillantes de nuestra época: el neurocientífico Rodolfo Llinás Riascos. Partió del estudio microscópico del funcionamiento unicelular de las neuronas hasta convertirse en fundador y pionero de la neurociencia. Ésta integra diversas ciencias para entender el funcionamiento del cerebro: biología, filosofía, fisiología, sistemas, bioelectricidad, cognición, psicología, medicina, psiquiatría, informática, zoología, evolución, antropología y geometría, por mencionar sólo algunas. En todas esas aguas navega con propiedad Llinás, hasta revolucionar el concepto que antes se tenía sobre el sistema nervioso, es decir, «la esencia de la naturaleza humana». Sus colegas dicen que la obra de Llinás rompe por completo las antiguas creencias y marca un nuevo paradigma sobre la manera de entendernos a nosotros mismos y nuestra interacción con lo que llamamos «realidad». Luego de publicar más de quinientas investigaciones y catorce libros científicos, Llinás decidió compartir sus hallazgos con el público no especializado a través de un libro pedagógico que sintetiza su hipótesis sobre la electrofisiología de la subjetividad: El cerebro y el mito del yo, de Editorial Norma. En la obra, salpicada de metáforas tan didácticas, cómicas y lúcidas como su autor, se resume el trabajo de este colombiano de 68 años, nacionalizado hace cuarenta en Estados Unidos, director del Departamento de Fisiología y Neurociencia de la Universidad de Nueva York, asesor de la Nasa, miembro de las academias de Ciencia de Estados Unidos, Francia, España y Colombia, y varias veces postulado al premio Nobel, entre muchas otras distinciones. Con su melena cana y una inexplicable belleza infantil en el esplendor de su sexto piso, dialogó así con Número: 1.1. LAS CUALIAS DESDE EL PUNTO DE VISTA NEURONALEl exorcismo del fantasma en entidades. El filósofo Willar Quine empleó ella máquina término para denotar el carácter subjetivo de laEI término "cualia" se refiere a Ia calidad de las sensación. 10
  11. 11. Hoy en día, hay dos posiciones afines respecto actividad cerebral se relaciona con funciones de la naturaleza de las cualias. Según la preconscientes o con los mecanismos primera, éstas serían un epifenómeno neuronales que coordinan el movimiento. innecesario para la conciencia (Davis, 1982). La Finalmente, señalan que los aspectos segunda, que no es muy diferente de la funcionales en principio están basados en la primera, plantea que si bien las cualias son la experiencia sensorial de la función cerebral, base de la conciencia, éstas aparecieron sólo no se emplean frecuentemente y no son en formas superiores de la evolución, por lo necesariamente base de la conciencia, en cual representarían una función central superior particular cuando el sujeto se distrae presente sólo en los cerebros más avanzados momentáneamente. Mientras usted goza de (Crook, 1983). Esta perspectiva relega a un partido de tenis, le roban la billetera Más ámbitos carentes de toda experiencia subjetiva tarde recordará que sintió algo en la cadera o animales inferiores como las hormigas. Ello cerca del bolsillo de la chaqueta. Estos implica: que los circuitos" de estos animales son puntos de vista indican que las cualias no son automáticos y que se organizan de manera componentes o productos necesarios de la refleja, lo cual les permite una interacción con el función cerebral y que, si ocasionalmente lo exterior que, no por exitosa para sobrevivir, deja fueran, son esencialmente fugaces y poco de ser eminentemente refleja. Para efectos confiables. prácticos y pese a su éxito evolutivo, las Para mí, a estos modos de pensar les criaturas primitivas como las hormigas y las falta una perspectiva evolutiva adecuada, cucarachas serían autómatas biológicos. razón, tal vez, por la cual a las cualias se les La perspectiva elitista, según la cual ha puesto tan poco énfasis dentro del estudiosólo las formas superiores están dotadas de de la función cerebral. Comprendemos acualias, dan otras razones: las cualias se cabalidad que la arquitectura funcional deloriginaron accidentalmente, como resultado cerebro es producto del lento devenir de lainesperado y posiblemente como una evolución, la cual selecciona las funcionespropiedad emergente de circuitos cerebrales cerebrales más útiles para la supervivenciacomplejos, pero no como necesarias para un de las especies. Lo que no es tan claro paracomportamiento debidamente organizado. muchos es la íntima relación entre las cualiasLos partidarios de esta posición señalan que, y la estructura evolutiva funcional del cere-incluso en aquellos seres dotados de cualias bro. Mi razonamiento es que la existenciacomo los humanos, la mayoría de los eventos misma del sistema nervioso central se originacerebrales no forman parte de ellas, y que, a en la experiencia sensorial, la cual, gracias asu vez, ellas no son parte de la mayoría de la predicción, permite el movimiento activolos eventos cerebrales. Estos autores se (motricidad). Considerando que la evolucióninclinan a pensar que gran parte de la de la percepción misma en cualquier 11
  12. 12. modalidad sensorial dio lugar al elaborado animal se enriqueció con órganos sensorialesproceso que vemos hoy en día, entonces lo que migraron hacia él, en lugar de haberlomás lógico es plantear que la experiencia hecho hacia los pies o la cola. ¿Por qué?sensorial, las cualias, deben ser primordiales Porque la dirección que la evolución eligiópara la organización global del sistema para el movimiento del animal es "hacianervioso. De hecho, las cualias deben haber adelante". Evolutivamente, es lógico que losdesempeñado un papel relevante e influyente órganos sensoriales migren hacia allí, enen el curso de la evolución. A continuación donde, combinados con otros, se aprovechenme extenderé sobre este punto. al máximo. La biología evolutiva nos indica que, al Así, de la necesidad de "monitorear"madurar, algunas funciones del sistema sensorialmente el mundo por el cual puedenervioso migran de un sitio a otro dentro del moverse, y a causa de la dirección frontal delcerebro. Durante la ontogenia y también a lo movimiento, los órganos sensorialeslargo de milenios de evolución, una función florecieron en el polo cefálico. Estos órganospuede desarrollarse lejos de su sitio de ori- sensoriales no sólo se volvieron más capacesgen. Esta migración de funciones sólo es para informarse sobre el mundo exterior, sinoposible si lo que migra es el conjunto total del que los centros nerviosos asociados a elloscomplejo neuronal de dicha función. se especializaron para realizar de manera Desde el punto de vista ontogénico, el rápida las decisiones predictivas que llevan amejor ejemplo de migración funcional es la realizar y mantener comportamientosoxigenación de los elasmobranquios durante holísticos cruciales, para la supervivencia.la embriogénesis (Harris y Whiting, 1954). Se Pero fundamentalmente la experiencia sirverecuerda que, debido a los acoples para contextualizar y despertar la unidad deelectrotónicos, el temblor intrínseco de la la activación sensorial, en un estado funcionalmusculatura produce un movimiento rítmico y global (algo como "yo siento"), que actúa paraoscilatorio que permite el flujo de agua por las tomar decisiones. Aun es más claro que lasagallas y el intercambio de oxígeno con el cualias primitivas migraron desde regionesexterior a través del saco vitelino. Se trata de caudales al encéfalo, donde tomaron asientoun tipo de motricidad "miogénica", porque e impulsaron una conectividad neuronal cadarepresenta un movimiento engendrado vez más compleja. Entendiendo lo anterior,meramente a partir de las propiedades me parece que las cualias, las experienciasintrínsecas de las células musculares. sensoriales, deben haber sido una de las ¿Cuál es la relación entre la migración propiedades fundamentales del ensamblajede estas funciones y las cualias? Ya neuronal que dio lugar al desarrollo evolutivomencionamos que durante la filogenia el del sistema nervioso central. Si las cualiasextremo anterior o polo cefálico (rostral) del tuvieron ese destacado lugar en el desarrollo 12
  13. 13. filogenético del sistema nervioso central, es real de las vías sensoriales, con la experienciadifícil de aceptar que ellas actualmente no directa de eventos externos o también con ladesempeñen un papel, o que por lo menos evocación consciente de un recuerdo. Sinéste no sea importante y preponderante en el embargo, el simple paso de electricidad aplicadofuncionamiento de nuestro cerebro durante el a áreas minúsculas de la corteza genera o con-transcurso de nuestra vida. Más adelante figura sensaciones semejantes a una experienciadiscutiremos la importancia de las cualias y real. Neuronalmente hablando, existe un caráctersu necesidad crítica. Por ahora estudiemos modular acerca de la experiencia sensorial.las cualias, lo que son, o lo que deben ser,desde una perspectiva fisiológica objetiva. Localización de las cualias En el curso de las cirugías para epilepsiaintratable, Wilder Penfield estimulabaeléctricamente diversas partes del cerebro depacientes y les preguntaba acerca de lo quesentían con la estimulación. Aunque lacorteza cerebral se halla expuesta y elpaciente está despierto, no experimentaningún malestar y puede informar lo que sien- Figura.te. Penfield encontró (además de Famosos mapas dibujados por Wilder Penfield,contracciones en las piernas, dedos y labios que muestran la representación de las diferentesal estimular diferentes sitios del homúnculo partes del cuerpo en dos bandas de la cortezamotor) que era posible evocar experiencias cerebral, la corteza somatosensorial (izquierda)sensoriales muy específicas al estimular que recibe sensaciones de tacto (denominadoeléctricamente la corteza sensomotora y las "homúnculo sensorial") y la corteza motoradistintas localizaciones corticales que se le (derecha) que controla el movimientoasocian (Penfield y Rasmussen, 1950)- ("homúnculo motor"). En ambos mapas, los(figura). Dependiendo de la corteza dedos, la boca y algunas otras áreas muyestimulada, los pacientes "oían" fragmentos sensibles ocupan la mayor parte del espacio.de canciones familiares o de voces, o "veían" (Tomado de Posner y Raichle, 1995.)a algún familiar o evocaban alguna imagendel pasado. También es posible, por ejemplo; estimular el índice derecho del paciente cuya corteza ha sidoTales sensaciones quizás no eran tan completas expuesta, y examinar la actividad neuronalcomo las que se experimentan con la activación 13
  14. 14. generada por tal estimulación: en el área oscilatoria de 40Hz y su relación con la actividadcorrespondiente de la corteza somatosensorial. intrínseca tálamo-cortical, vimos que un "cuanto" de cognición puede medirse como una época "¿Qué estimulamos?", pregunta el doctor. temporal bien definida de 12-15 milisegundos.”Mi índice derecho". La actividad registrable de Ello significa que la capacidad del sistemalas células de esta parte de la corteza también nervioso central para discriminar que dos eventosmuestra que sí, que de hecho se estimuló el sensoriales están separados temporalmenteíndice derecho. requiere un intervalo mínimo de 12.5 Y ahora se puede demostrar un fascinante milisegundos entre ambos, o de lo contrario elfenómeno, pues si anestesiamos la corteza cerebro los registrará como uno solosomatosensorial o los núcleos talámicos, (Kristofferson, 1984; Llinás y Pare, 1991; Llinás yrelacionados específicamente con esta vía de Ribary, 1993; Joliet et al, 1994). Este "cuanto deinformación táctil (como durante el procedimiento cognición implica la activación de patrones deConocido como la prueba de Wada, para ubicar el actividad en millones o incluso en cientos decentro del habla durante la neurocirugía), al millones de células. Por tanto, el único medio queestimular el mismo sitió y preguntarle qué sintió, tendrían las células de generar una coherencia talinevitablemente escucharemos del paciente: sería usando la electricidad como modo de"Usted no ha estimulado nada todavía". Sin conexión del flujo de información entre ellas. ¡Nointroducir en específica. Si la anestesia local es existe otra manera, que sepamos, para que lascapaz de eliminar la sensación; por fuerza las células se interconecten (dentro del cerebro) que,cualias han de relacionarse ningún cambió en la: siquiera remotamente, sea tan rápido como elconectividad física o, en la anatomía, la aplicación anterior! Al examinar los posibles eventosdel anestésico hizo desaparecer de manera com- biológicos que suceden en el interior y alrededorpleta e inmediata la sensación, la experiencia de una sola neurona, una actividad de conjuntosensorial fundamentalmente con la actividad eléc- que abarque o emplee cientos de millones detrica del cerebro, ya que la anestesia Sólo células con un marco de referencia temporal demodificó el aspecto de la función neuronal 12-15 milisegundos impone serias limitacionesrelacionado con la capacidad de generar patrones sobre el posible modo de transmisión de estaparticulares de actividad eléctrica. indispensable información. La difusión es Teóricamente hay razones de muchísimo exageradamente lenta y su efecto demasiadopeso para pensar que el fundamento de las corto. Con los marcos de referencia temporalescualias se encuentre en fenómenos eléctricos ya mencionados, si la información se transmitieraneuronales. Consideremos la increíble rapidez por difusión, las moléculas no podríancon la cual un estímulo sensorial puede distanciarse mucho fuera de la célula o, para elanalizarse y entretejerse en el fluir de la caso, dentro de ésta. La electricidad es el únicoconciencia Recordando la activación cerebral medio suficientemente rápido y con un alcance 14
  15. 15. suficientemente amplio, capaz de permitir la acti- cuando examinamos la conectividad y lavidad de conjunto de manera rápida y función tálamo-cortical. Vemos que el llamadogeneralizada. Esta actividad es la base de la sueño no-MOR (dormir sin soñar) es un estadoexperiencia sensorial, y su percepción se funcional caracterizado por una actividad deenmarca dentro de limitaciones temporales, como ondas delta lentas y sincrónicas (Llinás ylas que concibiera Charles Sherrington en el "telar Ribary, 1993). El rango de frecuencia de todoencantado" (1941, p. 225). Aceptamos pues, que este patrón de actividad rítmica es de 0,5 a 4las cualias se desencadenan gracias a la Hz y su amplitud en el EEG o MEGactividad eléctrica en el cerebro y que están (magnetoencefalograma) es la mayor de todasconstituidas por eventos muy cercanos en el las que se registran en el cerebro. En el capítu-tiempo a las estructuras eléctricas que se deslizan lo 6 vimos que durante el sueño profundo elsobre la superficie de las membranas neuronales. sistema tálamo-cortical no acepta casi ningunaEstos torbellinos eléctricos estallan en zigzag en modalidad de entrada sensorial. Aunque lasdiferentes direcciones, como relámpago que vías sensoriales transmiten la informacióncentellean, dejando tras ellos un débil y fugaz sensorial específica, el sistema no le prestaresplandor una sensación que se encenderá de significado interno; de hecho, no existe ex-nuevo en cuanto se desencadene y generalice la periencia sensorial alguna. ¡Las cualias dejaronsiguiente oleada de relámpagos, dejándonos la de existir temporalmente!imagen de una red continua de sensaciones. Las Así mismo, las cualias también dejan decualias realmente son eventos celulares fugaces existir durante las crisis de la epilepsia tipoy discontinuos, por las mismas razones "pequeño mal", simplemente porque en elfisiológicas por las cuales la conciencia en sí es estado epiléptico se modifica la frecuenciaun evento fugaz e intermitente. Al final del fundamental de la actividad cerebral, aunque elcapítulo veremos que las cualias se relacionan resto de la conectividad básica que permite lacon el "sí mismo" y, específicamente, con el función neuronal permanece intacta. Toda lahecho de que nos percatamos de nosotros experiencia sensorial, de hecho la "persona",mismos. desaparece. Así, para que las cualias aparezcan y desaparezcan, no basta Habiendo relacionado las cualias con los considerar tan sólo la actividad eléctricaeventos neuronales eléctricos, se plantean neuronal, sino que deben tenerse en cuenta losotros puntos. Para los eventos funcionales rangos particulares de frecuencia de laglobales del sistema nervioso central, como la actividad cerebral global. En términos másvigilia o el sueño, no sólo es indispensable la sencillos, para evocar sentimientos esactividad eléctrica, sino que también es necesaria la activación de patrones eléctricosindispensable que sus frecuencias sean muy específicos, globales y locales de modoespecíficas, tal como se detalló en el capítulo 6 temporalmente coherente. 15
  16. 16. movimiento estereotipado. Por el contrario, losGeometría funcional de que denominaré PAF sensoriales encuentran sulas cualias: PAF expresión final internamente; esta expresión esinteriorados lo que conocemos como experiencia subjetiva. Los PAF sensoriales están acompañados de¿Cuál sería, entonces, la base neuronal de las experiencias subjetivas, bien sean producidascualias? Deseo abordar momentáneamente el por la activación de las vías sensoriales debida atema de las cualias desde una perspectiva más estímulos externos, bien por la estimulaciónteórica, comenzando con el punto de vista motor experimental eléctrica (o química) en diversasy basándome en buena parte en lo aprendido en áreas del cerebro, o bien por acciones iniciadascapítulos anteriores. En último término, la en el interior, como en los sueños. Es claro quemotricidad siempre es producto de las contrac- cuando se estimula experimentalmente elciones musculares, puesto que no hay otro modo cerebro, con corriente aplicada directamente, sede moverse. De inmediato se concluye que el producen pequeños fragmentos de sensación ycontexto del sistema nervioso incluye, al final de no eventos sensoriales completos como los quela cadena, un efector motor que transforma la se generan cuando la activación cerebral esactividad eléctrica de las neuronas motoras en normal, fisiológica. Esto no es sorprendente.contracciones musculares manifiestas. Por Basta con comparar la activación fisiológicaanalogía, cabe preguntar cuál es el efector, el normal del cerebro y la intrincada complejidad deaparato de expresión última de la experiencia su organización eléctrica con la" estimulaciónsensorial. Éste es, para mí, el problema más eléctrica exógena, y en el mejor de los casosimportante de la neurociencia contemporánea. resulta extraordinariamente burda y limitada,Fisiológicamente hablando, no sabemos cuáles tanto en su elaboración como en su alcance ysean, o cómo funcionen, los efectores de la complejidad.experiencia sensorial. Sin embargo, conocemossu ámbito de operación. Sabemos, por ejemplo, Experimentalmente se demuestra que laque se requiere una actividad eléctrica neuronal estimulación eléctrica del cerebro producede un tipo particular. En determinados sitios del sensaciones, y que al anestesiar o destruir esassistema nervioso central, mientras que en otros áreas o las vías que las activan, talesdebe silenciarse. Visto así, concluimos que las sensaciones desaparecen. Por ende, puedebases neuronales de los efectores de las cualias decirse que muy probablemente las cualias se re-son muy semejantes a las de los PAF motores, lacionan con el tipo y la localización de lasólo que parecen ser PAF interiorizados. En actividad eléctrica. En este punto existen unoscuanto a su expresión, los PAF motores pocos escenarios que podemos considerar.permanecen silenciosos en el cerebro hasta ser Muchos se inclinan por pensar que las cualiasliberados, expresándose externamente en un representarían eventos muy profundos de la 16
  17. 17. función neuronal, relacionados con las estructuras funcionamiento cerebral, ya que las sensacionesmecánicas cuánticas de las neuronas, entre las de por sí son eventos geométricosque se incluyen los detalles de la organización de desencadenados eléctricamente, y hasta aquílos microtúbulos y microfilamentos. Por supuesto, llega el nivel de análisis posible en este momento.ello abre en la neurociencia un área nueva y Pero si tal estado geométrico y funcional es lahasta el momento inexplorada. Yo no proseguiré sensación en sí, surge inmediatamente un seriopor allí, porque sinceramente dudo que se problema filosófico. Según esta definición, ¿nocompruebe con un análisis serio. La razón para serían las cualias simplemente otro ejemplo dedescartarlo es que los elementos neuronales sub- aquello que "todavía está por comprenderse"? o,yacentes a la activación sensorial parecen ser desde el punto de vista cualitativo, ¿podríanmuy semejantes a los que sirven de base a la quizás ser algo que es radicalmente diferente,actividad motora. Al parecer, las cualias se algo que transciende al sustrato neurológico derelacionan no sólo con neuronas particulares en las neuronas y de su actividad eléctrica, tras losí, sino más aún, con la geometría dinámica de cual intentamos esconder las cualias? Por ellos patrones de actividad eléctrica que las contrario, creo que la esencia de la sensación esneuronas son capaces de producir. justamente el conjunto de patrones de actividad eléctrica de las neuronas y de sus contrapartesPara mí, la razón evolutiva de las cualias es moleculares.abordable representan la línea de base delACTIVIDAD DE APLICACIÓN1. ¿Qué son las cualias?2. ¿Qué piensa llinas sobre la existencia del SNC?3. ¿Qué es la motricidad?4. ¿qué es la ontogenia?5. ¿Qué son las elasmobranquias?6. ¿Qué es la embriogénesis?7. ¿Dónde se localizan las cualias?8. ¿Cuál es la razón teórica del fundamento de las cualias?9. Consulte cuales son las etapas del sueño?10. ¿qué es un experiencia subjetiva?11. ¿qué relación hay entre las cualias y la actividad eléctrica?4 LLINÁS, Rodolfo R. El cerebro y el mito del yo. Cap. 10. Bogotá. Ed. Norma. Año 2003. Pág 235 17
  18. 18. ▬▬ on the emotions producing feelings of satisfaction and pleasure.Note: Con el siguiente articulo en ingles,responde las preguntas, al finalizar el trabajo The dopamine in high levels increases these socializaran las respuestas. energy and the motivation, that carries anFALLING IN LOVE: A SCIENCE.5 individual to create a need for alcohol, drugs, cigarette, exercise and in this case, the dear“love is stronger” says the popular wisdom and person.the science has working finding the reason.American scientists have made in the last Like in an addiction, the investigators haveyears several studies in order to analyze the observed that felling in love is associatedreaction of the brain of a lover before the to big quantities of the dopamine in thepresence of his partner and the results middle of the brain. Arthur Aron, “the emotionsconclude that the love is the most powerful and of falling in love go in a chaotic way betweenlasting experience for the humanity, which is the euphoria the anxiety, the anger, thethe over sex. Love emotions are the same that sadness or the happiness. On the other hands,generates an addictions and physical like is all the volunteers of the study showed andeterminant. intense activity in the areas of motivation and remuneration of the brain, which are the sameOne of the studies made by the state that are activated in addictions”.University of New York and published by themagazine journal of Neurophysiology, includes Nevertheless, the magnetic resonancesquestionnaires to lovers answered while their indicate that the areas of the brain that arebrains are observed by a scanner across activated change as a couple relation matures:images of magnetic resonance. in the first seven months a hyperactivity is observed in areas involved in the addictions,According to the analysis of the investigators, especially in the tegmental ventral area and thethe areas activated in relation with the intense caudate nucleus, but in couples that have moreromantic love were principally those of the right time together, they have activated the paleside of the brain, while the areas activated in ventral, which seems to be vital to establishrelation with the physical attraction were lasting relations.principally in the left side. But in this process in which some areas of theThat is why, according to the authors of the brain are activated an others are deactivate,investigation, a person can find multiple there is the risk that people have unexpectedattentions attractive people, but is not easy to fallings in love, because the room of thefall in love with more than one simultaneously: passion in this area (tegmental ventral) isthe area that manage the love tends to the available, even when the part that guaranteesmonogamy, while the one that manage the the stable relation remains active. This wouldphysical attraction tends to the polygamy. explain why a couple with a lasting greatNevertheless, say the scientists “the process of relation can turn surprised by this type ofromantic feelings involves a system of neural feelings for another person.constellations that concludes love wins, clearly, Other interesting information from this study isto sex in power on the human mind”. For on of that the principal areas of the brain involved inthe investigators, the anthropologist Helen falling in love work in an unconscious level andFisher of the Rutgers University. ”romantic love are common to all the mammals. To explain it,is the most powerful of all human experiences, the investigators mention the example of thedefinitively more powerful than the sexual mice of the meadows that establishimpulse”. monogamous lasting relations thanks to theAddicts to the love activation of the same area of people’s brain. Nevertheless, it does not mean that the humanWhen a person falls in love, the idyll seems to experience of falling in love should be like inactivate parts of the brain that are rich in other animals, because “the human brain hasdopamine, a chemical effect that has influence an aptitude to be conscious of the process, superior to other species, say anthropologist5 REVISTA SEÑALES. Año 2005. Páginas 2, 3,4. Helen Fisher. 18
  19. 19. How to take advantage reduced to the physiological process that is observed in the laboratories.Heart beating, getting blushed, loss of thesense of the reality, are consequences of thewhole process of falling in love, which thanks Answers the Question?to scientific studies is not a mystery any more,and even, can offer useful information at themoment of flattering.  How love is defined by researchers? rThe first mistake of lovers consists on  Which are the areas activated in relationpreparing carefully each word that they aregoing to say, because the investigations have with the intense romantic love?demonstrated that in the “science of love”, the  Why is not easy to fall in love?corporal language and the tone of the voice aremuch more important than the speech.  What is the romantic love definitionAccording to the studies, the first thing that done by Helen Fisher?people keep in the mind is the one tha the that  What is the dopamine role? Explain it?pupils catch and knowing if there is anattraction takes more than 90 seconds and less  What is the author’s purpose?than four minutes. This way, when cupid  Paraphrase the whole idea of thisthrows his first dart, corporal languageinfluences 55 per cent, the tone of the voice 38 article?per cent and what we say only 7 p cent. per  What do you learn about this article?Another determinant factor is physicist,because the appearance is interpreted as anindicator of the genes of a person.Other important information in the process offalling in love is that people tends to imitate themovements of the other person, which the n,scientists consider to be an index of godcommunication and reflex the interest for theother.Nevertheless, according to a study of SanAndrews University Scotland, the imitation andthe looking for the symmetry of the people onlyconfirm the interest of finding someone wholooks like them themselves. The investigations,which consisted on fitting and transforming thefaces of the participants into images ofopposite sex, said that they chose their ownfaces.The conclusion of the director of theexperiment, the psychologist David Perret, isthat “people are habituated with faces that theyknow since they were kids and that is why theyalways show a preference for thecharacteristics of theirs parents”.Nevertheless, trough there are many studistudies,the investigators warn that falling in love is avery complex phenomenon determined bycultural influences and that it cannot be 19
  20. 20. 1.2. Comparación entre la comunicación Figura 1 Los tres principales tipos de célula control.nerviosa y endocrina6 En tercer lugar, una célula nerviosaAunque resulta conveniente analizar el disemina información de una parte delcontrol hormonal aparte del control cuerpo a otra por medio de señalesnervioso, en cierta manera los dos son eléctricas que viajan dentro de la célulabastantes similares. Tanto las células que misma, y libera su neurotransmisor sóloproducen hormonas como las neuronas cuando llega a su blanco. Las hormonassintetizan sustancias químicas se mueven muy lentamente y son“mensajeras” que se liberan en los liberadas a distancias variables de la célulaespacios intracelulares (Figura 1). Sin blanco. Por último, los efectos de losembargo, hay cuatro diferencias mensajes enviados por las neuronasprincipales en la forma en que los sistemas tienden a ser mucho más cortos ennervioso y endocrino utilizan los mensajes duración que los efectos de las hormonas.químicos. En primer lugar, mientras que Estas diferencias se empañan conformelas células que producen hormonas y aprendemos más acerca de los sistemasneurosecretoras liberan hormonas en la hormonal y nervioso de los animales.sangre, las células nerviosas generalmente Algunas hormonas son de hecholiberan sus mensajeros químicos (llamados producidas y liberadas en la sangre porneurotransmisores) muy cerca de las medio de células nerviosas, como lascélulas sobre las que influyen, con células neurosecretoras del hipotálamo.frecuencia con una distancia menor de un Otras sustancias químicas, que al principiomicrómetro. En segundo lugar, mientras los biólogos creían que eran estrictamenteque las hormonas contenidas en la sangre hormonas, como la insulina, recientementebañan a millones de células se han descubierto en el cerebro, en el queindiscriminadamente, una neurona libera son sintetizadas y liberadas por neuronas ysu neurotransmisor en una o un pequeño actúan como neurotransmisores. Conformegrupo de células blanco específico. lea sobre el sistema nervioso en este capítulo, recuerde que ningún sistema del cuerpo trabaja solo. Los sistemas hormonal y nervioso son coordinados de manera muy parecida para que lleven a cabo su control de las funciones corporales. Funciones y estructura de las neuronas Muestro estudio del sistema nervioso se inicia con la célula nerviosa individual, o neurona. Como la unidad fundamental del sistema nervioso, cada neurona debe realizar cinco funciones: 1. Recibir la información del medio interno o externo o de otras neuronas. 2. Integrar la información que recibe y  producir una señal de respuesta   adecuada.    20
  21. 21. 3. Conducir la señal a su terminación, suma las diversas señales nerviosas que la cual puede estar localizada a provienen de las dendritas y “decide” si cierta distancia. produce un potencial de acción, la señal 4. Transmitir la señal a otras células de respuesta eléctrica de la neurona. El nerviosas, glándulas o músculos. cuerpo celular, que contiene 5. Coordinar las actividades metabólicas que mantienen la integridad de la célula.Aunque las neuronas varían mucho enestructura, la neurona “común” de losvertebrados, tiene cuatro regionesestructurales distintas que realizan lasfunciones antes mencionadas. Estasregiones son las dendritas, el cuerpocelular, el axón y las terminales sinápticas(Figura 2).Las dendritas reciben señales de otrasneuronas o del medioLas dendritas, prolongaciones ramificadasque se extienden hacia el exterior a partir Figura 2 Una neurona mostrando sus partes y funciones. los organelos más comunes, lleva a cabo las actividadesdel cuerpo de la célula nervios, están comunes que la mayoría de células corporales realizan.especializadas para responder a señales Estas incluyen la síntesis de moléculas complejas, comoque provienen de otras neuronas o del proteínas, lípidos y carbohidratos, y la coordinación de las actividades metabólicas de la célula.medio externo. Su forma ramificada lesproporciona una gran área para recibir El axón lleva señales eléctricas delestas señales. Las dendritas de las cuerpo celular a su destinoneuronas sensitivas, tienen adaptaciones En una neurona típica, una fibra delgada yde membrana especiales que les permiten larga, llamada axón, se extiende haciaresponder a estímulos específicos que fuera del cuerpo celular, por lo que lasprovienen del medio como presión, neuronas son las células más largas en elmoléculas olorosas, luz o calor. En las cuerpo. Por ejemplo, axones únicos vanneuronas del encéfalo y médula espinal, desde su médula espinal hacia el extremolas dendritas responden a los del pie, recorriendo una distancia deneurotransmisores químicos liberados por alrededor de un metro. Los axones sonotras neuronas. Estas dendritas tienen líneas de distribución, que llevan losreceptores proteicos en las membranas, potenciales de acción desde el cuerpoque unen neurotransmisores específicos y celular a las terminales sinápticas,producen señales eléctricas como localizadas en el extremo de cada axón.resultado de esta unión. En general, los axones viajan juntos formando nervios, igual que los alambresEl cuerpo celular mantiene a la neurona en un cable eléctrico. Sin embargo, ae integra las señales eléctricas de las diferencia de los cables de distribución dedendritas energía eléctrica (en los cuales la energíaLas señales eléctricas viajan hacia las se pierde en el camino desde la estacióndendritas y convergen en el cuerpo de poder hasta el usuario), las membranascelular de la neurona, el cual funciona celulares de los axones, estáncomo un centro de integración. En su especializadas para conducir potencialespapel de integración, el cuerpo celular de acción no disminuidos o alterados 21
  22. 22. desde el cuerpo estímulo, el potencial en el interior puedecelular hasta sus terminales sinápticas. En hacerse más o menos negativo. Si ellos vertebrados, los nervios nacen del potencial se hace lo suficientementeencéfalo y la médula espinal y se menos negativo, llega a un nivel llamadoextienden a todas las regiones del cuerpo. umbral (casi 15 milivoltios menos negativo que el potencial de reposo), en el cual se desencadena un potencial de acción. El punto de desencadenamiento está cercaLas terminales sinápticas se comunican de la unión del cuerpo celular y el axóncon otras neuronas, músculos o (Figura 2). Durante el potencial, la neuronaglándulas de pronto se vuelve positiva en el interior,Las señales son transmitidas a otras de 20 a 50 milivoltios. El potencial decélulas en las terminales sinápticas, las acción dura unos cuantos milisegundoscuales aparecen como dilataciones en las (milésimas de segundo) antes de que laterminaciones ramificadas de los axones célula restablezca su potencial de reposo(Figura 2). La mayoría de terminales negativo. Veamos más de cerca estossinápticas contienen un tipo específico de potenciales eléctricos, que son el lenguajesustancia química, un neurotransmisor, del sistema nervioso.que liberan en respuesta a un potencial de a.Axón gigante.acción que viaja por el axón. Lasterminales sinápticas de una neuronapueden comunicar con una glándula, unmúsculo, las dendritas o el cuerpo celularde una segunda neurona, de manera quela respuesta de la primera célula seconvierte en la entrada de información dela segunda célula.Mecanismos de actividad neuronalHace unos 40 años, utilizando el axóngigante de un molusco –el calamar-, losbiólogos desarrollaron formas pararegistrar los eventos eléctricos en elinterior de las neuronas (Figura 3).Encontraron que, sin ser estimuladas, lasneuronas inactivas mantienen unadiferencia eléctrica constante o potencial através de sus membranas celulares,parecida a la que se encuentra en lospolos de una batería. Como en unabatería, el potencial eléctrico de lamembrana neuronal almacena energía.Este potencial, llamado potencial dereposo, siempre es negativo en el interiorde la célula y oscila de -40 a -90 milivoltios(milésimas de un voltio). Si la neurona seestimula, ya sea naturalmente o con unacorriente eléctrica, el potencial negativo enel interior de la neurona puede alterarse.Dependiendo de la naturaleza del 22
  23. 23. la célula, el líquido extracelular contieneFigura 3 más iones de sodio cargados positivamente (Na+) y iones de cloro cargados negativamente (Cl-). Estas diferencias de concentración se mantienen por transporte activo utilizando una proteína de membrana especializada llamada bomba de sodio-potasio. Como usted ha aprendido, la membrana celular semeja un iceberg de proteínas que están inmersas en un océano de lípidos. Debido a que las partículas con carga no pueden pasar por los lípidos, deben viajar por las proteínas en forma de túnel, o canales, que se localizan en toda la membrana. En una neurona no estimulada que se muestra abajo, solo los iones de potasio pueden cruzar por la membrana. Viajan por proteínas específicas llamadas canales de potasio, que se muestran en amarillo. Aunque los canales de sodioFigura 4 La neurona mantiene sus (mostrados en azul) también estángradientes iónicos. presentes, en las neuronas no estimuladas permanecen cerradas. Sólo los iones de¿Cómo se genera el potencial de potasio pueden cruzar las membranas, yreposo?¿Cómo puede una célula éstos están en una concentración máscomportarse como una batería, elevada en el interior de la célula, dealmacenando, energía en la forma de manera que tienden a difundirse haciagradientes eléctricos y químicos en su fuera de la misma. La gran cantidad demembrana celular? Para entender este iones orgánicos con carga negativa sefenómeno, recordemos dos principios quedan en el interior, como se muestrafísicos, la difusión y la atracción eléctrica, y más adelante.una propiedad de las membranascelulares, la permeabilidad diferencial.Estos factores interactúan con lasdiferencias de concentración deconcentración de iones en el interior y elexterior de la célula para producir elpotencial de reposo, como se describióantes.La membrana celular de una neuronacontiene citoplasma con diversos ionesdisueltos en el mismo. La neurona mismaestá inmersa en una solución salina, el Conforme más iones de potasio con cargalíquido extracelular (Figura 4). Los iones positiva salen, el interior de la célula sedel citoplasma constan principalmente de hace cada vez más negativo. Pero debidoiones de potasio con carga positiva (k+) y a que cargas opuestas se atraen entre sí,grandes moléculas orgánicas con carga conforme los iones de potasio se difundennegativa, como las proteínas. Por fuera de hacia el exterior se desarrolla una fuerza 23
  24. 24. eléctrica que tiende a jalarlos nuevamente mucha información. La informaciónhacia dentro. En cierto punto, la difusión de nerviosa es, por tanto, codificada enlos iones de sodio hacia afuera de la cambios transitorios en el potencialneurona debida a diferencias de eléctrico de las células nerviosas. Unconcentración será balanceada mediante ejemplo es el potencial de acción. Veamosla atracción eléctrica que tiende a jalarlos estas señales con mayor detalle.de nuevo hacia el interior. En este punto, Si el potencial en el interior de la célula deno hay más movimiento neto de iones de una neurona, se hace lo suficientementepotasio, y la célula alcanza un potencial de negativo (como por potencialesreposo estable –negativo en el interior-. postsinápticos, que se describenEste punto de ilustra aquí. posteriormente), la membrana de la neurona puede alcanzar el umbral y desencadenar un potencial de acción en el punto donde el axón abandona el cuerpo celular. Un potencial de acción es una inversión repentina de la carga eléctrica en la membrana, desencadenada por un incremento temporal y localizado de su permeabilidad al sodio. Esta permeabilidad aumentada permite una entrada rápida de iones de sodio con carga positiva. Un potencial de acción semeja una onda de movimiento rápido de carga positiva queObserve que un potencial de reposo se viaja, sin disminuir de tamaño, a lo largobasa en el balance entre los gradientes del axón hacia la terminal sináptica.eléctrico y químico, mantenido por Inmediatamente después de que pasa eltransporte activo y una membrana potencial de acción, el potencial de reposopermeable diferencial. Ambos gradientes negativo se restablece dentro del axón.representan una forma de energía o Los acontecimientos que suceden durantepotencial almacenado, que puede utilizarse un potencial de acción como sonpara generar señales eléctricas, como se registrados utilizando un electrododescribe más adelante. El establecer un colocado en el interior de la neurona sepotencial de reposo no requiere cambios muestran en la Figura 5 y se describensignificativos en el interior y exterior de la más adelante.célula. Sólo aproximadamente 1 /10000de los iones de potasio que al comienzo seencuentran en el interior de nuestra célula Figura 5 Eventos eléctricos durante unhipotética deben salir de la misma para potencial de acciónestablecer un potencial de reposo de -60 Una neurona en reposo, se parece a unmilivoltios. Es interesante hacer notar que, fusil cargado, listo para disparar si el gatilloaunque las neuronas hacen uso especial se jala. En una neurona, la “cargade sus potenciales eléctricos, casi todas explosiva” está representada por ellas células vivas mantienen potenciales de gradiente de concentración de iones dereposo. sodio, los cuales están en concentración más elevada que fuera de la célula. ElLos potenciales de acción pueden llevar “gatillo” está representado por un conjuntomensajes rápidamente a distancias de proteínas de membrana, los canales degrandes sodio (que se muestran en azul). EstasUn potencial de reposo que no cambia, proteínas son selectivamente permeablescomo una nota musical, no puede llevar al sodio, están cerradas en una neurona 24
  25. 25. en reposo y están especializadas paraabrirse de repente cuando se alcance elumbral. La energía para jalar el gatillo laproporcionan los potencialespostsinápticos (ya descritos) que llevan ala neurona al umbral. Citoplasma de la neurona Tantos iones de potasio salen que el Citoplasma de la neurona (con carga negativa) interior una vez más se hace negativo, y se restablece el potencial de reposo. Así, el potencial de acción es un suceso breve, laAl alcanzar el umbral, los canales de sodio neurona, en primer lugar, se convierte ense abren. Los iones de sodio cargados positiva mientras los iones de sodio entran,positivamente fluyen hacia la célula y y luego se vuelve de nuevo negativahacen que el interior sea por un momento conforme los iones de potasio salen.positivo. Los potenciales de acción funcionan como un “todo o nada”,-esto es, no varían en amplitud. Si la neurona no alcanza el umbral, no habrá ningún potencial de acción, pero si se alcanza, entonces ocurrirá un potencial de acción que viajará a todo lo largo del axón. La bomba de sodio-potasio ayuda a mantener un gradiente iónico en la membrana Solo una pequeña fracción del total de Citoplasma de la neurona (con carga positiva) sodio y potasio que se encuentra en el interior y alrededor de cada neurona seDespués de un periodo corto, los canales intercambia durante cada potencial dede sodio se cierran en forma espontánea, y acción. Pero después de que se presentanun conjunto diferente de canales de unos cuantos miles de potenciales depotasio de abren, los cuales se muestran acción, los gradientes de concentración dede color anaranjado más adelante. Los sodio y potasio en la membrana de laiones de potasio ahora fluyen hacia fuera neurona se perderán. Esta pérdida esde la célula a lo largo de ambos tipos de impedida por un conjunto de moléculas decanales de potasio. Los iones son sacados transporte activo en la membrana celulartanto por su gradiente de difusión como llamada la bomba de sodio-potasio, quepor repulsión eléctrica a partir de los iones utiliza energía del ATP para bombear sodiode sodio positivos que entraron fuera de la célula y potasio dentro de larecientemente. misma, manteniendo los gradientes de concentración de estos iones a través de la 25
  26. 26. membrana celular. Así, la carga explosivaa la que ya nos referimos se crea por labomba utilizando la energía que proviene Cuando la región adyacente de ladel ATP. membrana llega al umbral, sus canales de sodio se abren y ocasionan una entradaEl potencial de acción es conducido a lo adicional de iones de sodio y un potenciallargo del axón sin disminuir su tamaño de acción en la membrana adyacente. EsteEl potencial de acción es una señal. Para proceso continúa a todo lo largo del axón.ser eficaz, debe transmitirse a lo largo del Mientras tanto, los canales de sodio que seaxón a células especializadas para recibir encuentran en el sitio original del potencialel mensaje, que incluyen a otras neuronas, de acción se cierran y se restablece elcélulas musculares o glandulares. Si la potencial de reposo. De esta manera, elneurona debe conducir un potencial de potencial de acción puede viajar sinacción a lo largo de su axón hasta su modificarse a lo largo del axón duranteterminal sináptica, el potencial de acción varios metros de longitud (por ejemplo enno debe disminuir en magnitud y no debe las jirafas y en las ballenas).perderse en el camino. La célula mantienela magnitud del potencial de acción La mielina aislante aumenta larenovándolo en cada punto sucesivo a lo velocidad de conducción del potenciallargo del axón. de acciónEl potencial de acción empieza cuando se Los potenciales de acción deben viajar conalcanza el umbral, se abren los canales de rapidez. Por ejemplo, una jirafa no podríasodio y los iones de sodio entran a la escapar de un león si tomara 10 segundoscélula, con lo que el interior de la misma es para que la señal viajara de su encéfalo apositiva en ese punto. sus pezuñas. Sin embargo, la apertura y el cierre de los canales iónicos durante los potenciales de acción es relativamente lenta. Por tanto, para que una señal viaje tan rápido como le sea posible, deberán abrirse y cerrarse tan pocos canales como sea posible.Aunque mucho de esta carga positiva seescapa de nuevo hacia el exterior, parte dela misma se disemina en forma pasiva ycasi de manera instantánea al interior delaxón, con lo que la región adyacente seamenos negativa 26
  27. 27. Figura 6 La vaina de mielinaEn los vertebrados, los axones quenecesitan conducir con prontitud (como losque llevan señales a los músculosutilizados durante una persecución oescape) están envueltos con capasaislantes de membranas llamadas mielina,la cual está interrumpida a ciertosintervalos con áreas desnudas del axónque reciben el nombre de nodos (Figura6). La mielina se forma de célulasespecializadas que se aplanan y enrollanalrededor del axón. Estos axonesmielinizados transmiten señales muchomás rápidamente que los axones nomielinizados debido a que los canalesiónicos están concentrados solo en losnodos.Cuando se presenta un potencial de acciónen un axón mielinizado, la carga positivaque entra al axón cerca del cuerpo celularno puede escaparse por la mielina, y enlugar de ello pasa casi instantáneamente alsiguiente nodo, donde los canales seabren y se inicia un nuevo potencial deacción. Las cargas positivas entran en elnodo, influyen de inmediato en el nodosiguiente, etc. Pero la carga que fluye pordebajo de la mielina si disminuye con ladistancia, de manera que los axones Figura 7 La estructura y función de la sinapsismielinizados mantienen la señal iniciando Las sinapsis incluyen parte de dosun nuevo potencial de acción en cada neuronas con un espacio que lasnodo. La transmisión de un potencial de separaacción a lo largo de un axón mielinizado Cuando un potencial de acción llega a larecibe el nombre de conducción terminal sináptica del axón, se encuentra,saltatoria, debido a que el potencial de con una región que recibe el nombre deacción brinca de un nodo a otro. sinopsis, donde están muy cerca partes de dos neuronas que se especializan enLas neuronas se comunican en la comunicarse una con otra. Un pequeñosinapsis espacio, llamado hendidura sináptica,Una vez que un potencial de acción sea separa la terminal sináptica de la primeraconducido a la terminal sináptica de la neurona, la neurona presináptica, de laneurona, la señal deberá trasmitirse a otra segunda, o neurona postsinápticacélula, por lo común otra neurona. Esta (Figura 7). Con frecuencia, tanto lastransmisión sucede en regiones dendritas como los cuerpos celulares deespecializadas llamadas sinapsis, y las las neuronas presentan sinopsis.señales transmitidas reciben el nombre de Cuando un potencial de acción llega a unapotenciales postsinápticos. terminal sináptica, su interior adquiere una 27
  28. 28. carga positiva. Esta carga hace que laterminal libere u neurotransmisor químicoal interior de la hendidura sináptica. Las Este diagrama muestra los sucesosmoléculas de neurotransmisor se difunden eléctricos registrados en el interior delrápidamente por el espacio y se unen a cuerpo celular de una neurona que recibereceptores en la membrana de la célula tanto potenciales postsinápticospostsináptica (Figura 7). La sinopsis excitatorios como inhibitorios e integraincluye a la terminal sináptica de la célula estas señales. 1. La neurona presinápticapresináptica, la hendidura sináptica y la que tiene una sinapsis inhibitoria sobre lamembrana especializada de la célula célula registrada ocasiona un potencialpresináptica que se encuentra en contacto postsináptico inhibitorio (PPI). Este trae elcon la hendidura y que contiene receptores potencial hacia el interior del cuerpo celularpara los neurotransmisores. más allá del umbral. 2. Una neurona presináptica diferente que presenta unaLos potenciales postsinápticos son sinapsis excitatoria con la célula registradaproducidos por la unión del ocasiona un potencial postsinápticoneurotransmisor con los receptores excitatorio (PPE). Esta trae el potencialLos receptores, que son proteínas más cerca del umbral. Si un segundo PPEespecializadas en la membrana que proviene de una sinapsis excitatoria sepostsinápticas, tienen dos funciones. En presenta al mismo tiempo, los dos sonprimer lugar, se unen a un tipo específico sumados y (en este caso) hacen que elde neurotransmisor. En segundo, después potencial en el cuerpo celular se encuentrede unírsele hacen que se abran tipos por debajo del umbral, y se inicie unespecíficos de canales iónicos en la potencial de acción en el axón. 3. Si unmembrana de la neurona postsinápticos. PPE que provienen de sinapsis excitatoriasCuando los canales iónicos están abiertos y un PPI que proviene de una sinapsislos iones fluyen a través de la membrana inhibitoria se presenta aproximadamente alcelular de acuerdo con sus gradientes de mismo tiempo, se suman. El PPI puedeconcentración. El flujo de iones en la impedir que los PPE hagan que elneurona postsináptica ocasiona un cambio potencial dentro del cuerpo celular lleguepequeño y breve en la carga eléctrica, al umbral, y así pueden impedir quellamado potencial postsináptico, en el ocurra un potencial de acción.interior de la neurona postsináptica de las Y que sea más probable que dispare unsinapsis (Figura 8). Dependiendo de que potencial de acción, o bien inhibitorios,tipos de canales se abran y qué tipos de haciendo que sea más negativa y que seaiones fluyen, los potenciales postsinápticos menos probable que dispare. Un potencialpueden ser o bien excitatorios, que hacen postsináptico excitatorio recibe el nombreque la neurona sea menos negativa en el de PPE; un potencial postsinápticointerior inhibitorio, el de PPI. Una sinapsis que produce PPE en la célula postsináptica recibe el nombre de sinapsis excitatoria, y una sinapsis que produce PPI es una sinapsis inhibitoria. Los potenciales postsinápticos no pueden viajar lejos en una neurona; después de unos cuántos milímetros, cuando mucho, los iones se escapan por la membrana y la señal se pierde. Sin embargo, los potenciales postsinápticos viajan lo bastante lejos para 28
  29. 29. alcanzar el cuerpo celular, donde que controlan las secreciones del tractodeterminan si se producirá un potencial de digestivo son sintetizadas en el encéfalo,acción. donde influyen en el apetito. Se han identificado por lo menos 50 neurotransmisores y neuromoduladores, yLos potenciales postsinápticos se se agregan más a la lista cada año. En lasintegran en el cuerpo celular. secciones siguientes, analizaremosLas dendritas y el cuerpo celular de una primero unos cuantos neurotransmisoressola neurona pueden recibir PPE y PPI de “clásicos” que se han reconocido duranteterminales sinápticas de miles de neuronas muchos años y cuyas funciones sonpresinápticas. Los potenciales comprometidas en parte. Luegopostsinápticos producidos por neuronas describiremos unos cuantospresinápticas diferentes son “sumados” o neuromoduladores recientementeintegrados en el cuerpo celular de la descubiertos, sustancias liberadas porneurona postsináptica, lo que producirá un neuronas que alteran la actividad depotencial de acción solo si los potenciales grupos de neuronas durante periodosexcitatorios y los inhibitorios, al ser largos.sumados, elevan el potencial eléctrico enel interior de la neurona más arriba delumbral.Los neurotransmisores son eliminadosrápidamente de la hendidura sinápticaLos neurotransmisores actúan solo unmomento en la célula postsináptica. Unoscuantos neurotransmisores son destruidospor la hendidura sináptica mediante eltransporte activo de regreso hacia laneurona presináptica, y otros mássimplemente se difunden hacia el líquidoextracelular.El sistema nervioso se vale de muchosneurotransmisores y neuromoduladoresHace 25 años, los neurobiólogos pensabanque los sistemas nerviosos funcionabancon apenas unos cuantosneurotransmisores excitatorios einhibitorios. Desde ese tiempo losinvestigadores se han dado cuenta de queel encéfalo es como una caldera repleta: Figura 9. La corteza cerebral humana.sus neuronas sintetizan y responden a lallegada de una gran cantidad de Acetilcolinasustancias químicas, incluyendo muchas El neurotransmisor acetilcolina sede las hormonas que una vez se pensó encuentra en muchas áreas del encéfalo yque eran exclusivas del sistema endocrino. es el único transmisor encontrado en laPor ejemplo, se sabe que las hormonas sinapsis entre las neuronas motoras y los 29
  30. 30. músculos esqueléticos, donde siempre presináptica y ocasionan queactúa como excitador. El fármaco curaré, permanezcan en las sinapsis yaislado de una rana venenosa de prolongando sus efectos. El abuso deSudamérica, bloquea los receptores de estos fármacos en ocasiones puedeacetilcolina localizados en la membrana producir síntomas que semejan a lapostsináptica. Este bloque impide la esquizofrenia.contracción muscular, lo que ocasionaparálisis y en ocasiones la muerte. Por el Serotoninacontrario, muchos insecticidas envenenan El neurotransmisor serotonina actúa en elinsectos inhibiendo una enzima (que se encéfalo y la médula espinal. Puede inhibirencuentra en la hendidura sináptica) que neuronas sensitivas de dolor en la méduladesdobla la acetilcolina. Esta inhibición espinal, y en ocasiones instrumentosocasiona que los músculos se contraigan eléctricos que estimulan estas neuronasde manera incontrolada y produzcan son implantados en pacientes que sufrenconvulsiones y la muerte. En el sistema de dolor crónico. Se cree que la serotoninanervioso central humano, el trastorno de también afecta el sueño y el carácter. Losgrupos específicos de neuronas que animales en quienes la producción deproducen acetilcolina se encuentra en serotonina es bloqueada son incapaces depacientes con la enfermedad de Alzheimer. dormir normalmente. La producción deEn el sistema nervioso periférico, la muy poca serotonina (y norepinefrina)acetilcolina es el neurotransmisor liberado puede ocasionar depresión. Algunospor neuronas del sistema nervioso fármacos utilizados para tratar la depresiónparasimpático en sus órganos blanco. bloquean ya sea la destrucción enzimática tanto de la serotonina como de laDopamina norepinefrina o bien su transporte deLa dopamina es un neurotransmisor regreso hacia la célula presináptica,importante en el encéfalo, donde sus prolongando así los efectos de estosefectos son principalmente inhibitorios. La neurotransmisores. Por ejemplo, eldegeneración de neuronas que producen antidepresivo Prozac, bloqueadopamina produce la enfermedad de selectivamente la captura de serotonina enParkinson, caracterizada por rigidez la neurona presináptica, lo que incrementemuscular (debido a la contracción continua sus efectos. Existe cierta evidencia de quede algunos músculos) y por temblores no el LSD, entre muchos otros efectos, puedecontrolados. El fármaco levodopa (L-dopa), bloquear los receptores de serotonina.administrado a los pacientes de Parkinson,se utiliza por las neuronas no dañadas Norepinefrinapara sintetizar dopamina, reemplazando La norepinefrina (también llamadaparcialmente la que se ha perdido. Las noradrenalina) es químicamente muyvictimas de esquizofrenia con frecuencia similar a la hormona epinefrinason tratadas satisfactoriamente con (adrenalina) secretada por las glándulasfármacos que bloquean los receptores de suprarrenales. La noradrenalina esdopamina. Aunque los mecanismos de liberada por neuronas del sistema nerviosoesta enfermedad aún no se conocen del simpático en muchos órganos (comotodo, una hipótesis es que la esquizofrenia corazón, sistema digestivo y pulmones).es el resultado de exceso de receptores de Los efectos de la norepinefrina, quedopamina. Por desgracia, los fármacos pueden ser excitatorios o inhibitoriospara tratar la esquizofrenia pueden inducir preparan el cuerpo para responder asíntomas de enfermedad de Parkinson. La situaciones estresantes. Tanto lascocaína y las anfetaminas bloquean la anfetaminas como la cocaína bloquean latoma de dopamina en la neurona entrada de norepinefrina en la neurona 30
  31. 31. presináptica y prolongan sus efectos. opioides se liberan durante el ejercicioAlgunas muertes súbitas entre drogadictos extenuante y pueden producir el bienque utilizan cocaína son causadas por conocido efecto de “el mejor corredor”. Alsobrestimulación del sistema nervoso parecer, los efectos del analgésico de lasimpático por un exceso de norepinefrina. acupuntura son causados por su capacidad de estimular la liberación deNeuromoduladores opioides.los opioides y otrosAdemás de éstos y muchos neuromoduladores participan en elneurotransmisores clásicos, docenas mantenimiento de la temperatura corporalpéptidos son sintetizados y liberados por y de la presión arterial. También se hanneuronas. Muchos pueden ser liberados implicado en la regulación de estadosjunto con neurotransmisores para actuar conductuales como el hambre, lacomo neuromoduladores. Los excitación sexual, el enojo y la depresión.neuromoduladores, como su nombre lo Y es probable que también esténindica, modifican la estructura de la involucrados en el aprendizaje.sinapsis, haciéndola más o menos eficaz.Los neuromoduladores funcionan duranteun periodo más largo que losneurotransmisores clásicos y pueden influirsobre muchas neuronas a la vez.Ejemplos de neuromoduladores peptídicosson los opioides (literalmente, “sustanciasparecidas al opio”), como la endorfina.Durante siglos se han reconocido losefectos analgésicos (de curación de dolor)de opioides como la morfina, el opio, lacodeína y la heroína. A principios de ladécada de 1970, los neurobiólogosdescubrieron que los opioides se unen areceptores específicos que se encuentransobre neuronas del sistema nerviosocentral. Debido a que los opioides sonproductos vegetales, era poco probableque el encéfalo humano hubieradesarrollado la producción de receptoresespecíficamente para éstas sustanciasquímicas. Quizá, razonaron losinvestigadores, los opioides semejan unasustancia no conocida producida por elencéfalo que disminuía la percepción deldolor. Esta hipótesis condujo a labúsqueda de tales sustancias, la cual tuvoéxito en 1975 con el descubrimiento de losopioides.Algunos opioides actúan con la serotoninaen la médula espinal para bloquear lapercepción del dolor. Son parcialmenteresponsables de la supresión del dolor enmomentos de estrés extremo, como en elcampo de batalla (o en el fútbol). Los 31

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