El cerebro humano contiene miles de millones de neuronas que realizan diversas funciones.
El sistema nervioso es el sistema de comunicación interna del cuerpo. Hay muchas células nerviosas en este sistema. Las células nerviosas reciben información a través de los sentidos del cuerpo: tacto, gusto, olfato, vista y oído. Estas señales sensoriales son interpretadas por el cerebro para determinar lo que sucede dentro y fuera del cuerpo.
A lo largo de su cuerpo, las células nerviosas transmiten y reciben señales eléctricas a sus células objetivo a través de una extensa red de nervios. Las funciones controladas por el sistema nervioso incluyen:
- Presión arterial y frecuencia cardíaca
- respiración
- Movimientos de los músculos
- Emociones, recuerdos y aprendizaje
- Sueño, recuperación y envejecimiento
- respuesta al estrés
- Regulación hormonal
- Digestión, hambre y sed.
- los sentidos
Hay dos partes en el sistema nervioso humano. El sistema nervioso central (SNC) y el sistema nervioso periférico (SNP) se distinguen por sus ubicaciones dentro del cuerpo. En el cráneo y el canal espinal se encuentra el sistema nervioso central. Hay nervios en el cerebro y la médula espinal que forman este sistema. Los nervios periféricos constituyen el resto de los nervios del cuerpo.
Todo cuerpo humano tiene un SNC y un SNP, así como un sistema nervioso voluntario e involuntario. Un sistema nervioso voluntario controla las acciones de las que una persona es consciente y puede controlar conscientemente, como mover la cabeza, las manos, los pies y otras partes del cuerpo. Un sistema nervioso involuntario controla procesos que no son controlados conscientemente por el individuo. Este sistema regula constantemente la frecuencia cardíaca, la respiración, el metabolismo y otras funciones vitales del cuerpo.
Hay partes voluntarias e involuntarias de los sistemas nerviosos central y periférico. El sistema nervioso central conecta estas partes. Los sistemas nerviosos simpático, parasimpático y entérico comprenden la parte involuntaria del SNP.
El sistema nervioso simpático le indica al cuerpo que se prepare para la actividad física y mental. Como resultado de este sistema, el corazón late con más fuerza y rapidez, y las vías respiratorias se abren para facilitar la respiración. Además, el sistema detiene temporalmente la digestión para permitir que el cuerpo se concentre en una acción rápida. Cuando una persona está en reposo, el sistema nervioso parasimpático controla las funciones corporales. Estimula la digestión, activa el metabolismo y relaja el cuerpo, entre otras cosas.
Sólo los intestinos están controlados por el sistema nervioso del cuerpo. Durante la digestión, el sistema nervioso entérico regula automáticamente las deposiciones.
Para controlar las células cerebrales con luz, los científicos están desarrollando formas de piratear el sistema nervioso. La luz se puede programar genéticamente en las células. Los científicos pueden aprender más sobre cómo funcionan las diferentes neuronas pirateando el sistema nervioso. Se pueden activar varias células cerebrales simultáneamente y observar sus efectos.
Neuronas: ¿qué son?
El cerebro envía y recibe señales a través de las neuronas. Las neuronas tienen muchas similitudes con otros tipos de células, pero su estructura y función son únicas.
El cuerpo humano contiene miles de millones de células nerviosas (neuronas). Hay alrededor de 86 mil millones de neuronas en el cerebro y 13,5 millones en la médula espinal. Las neuronas reciben señales eléctricas y químicas y las transmiten a otras neuronas. Alrededor del 10% del cerebro está formado por neuronas. Las neuronas son apoyadas y nutridas por células gliales y astrocitos.
La neurogénesis es el proceso de producción de nuevas células nerviosas. Aunque la neurogénesis aún no se comprende bien, sabemos que es mucho más activa durante la embriogénesis. A pesar de esto, un estudio de 2013 encontró que también ocurre algo de neurogénesis en el cerebro adulto.
Las neuronas transmiten señales eléctricas y químicas a otras células a través de proyecciones especiales llamadas axones. Las dendritas, que se parecen a las raíces, también pueden recibir estas señales.
¿Cómo funciona una neurona?
Dependiendo de su función y ubicación, las neuronas tienen diferentes formas, tamaños y estructuras. Casi todas las neuronas tienen tres partes básicas: un cuerpo celular, un axón y una dendrita.
Cuerpo celular de la neurona : El cuerpo celular de la neurona es la parte central de la neurona, que contiene información genética, mantiene la estructura de la neurona y proporciona energía para sus actividades. El cuerpo celular de una neurona contiene un núcleo y orgánulos especializados. Una membrana rodea el cuerpo celular y le permite interactuar con su entorno mientras lo protege.
Los axones son estructuras largas en forma de cola que están conectadas al cuerpo celular en una unión llamada «pila de axones». La mielina es una sustancia grasa que aísla muchos axones. Los axones conducen señales eléctricas con la ayuda de la mielina. Suele haber un axón principal por neurona. Un metro es la longitud máxima de un axón.
Una dendrita es una estructura similar a una raíz que se ramifica desde el cuerpo celular. Las dendritas reciben y procesan señales de los axones de otras neuronas. Es posible que las neuronas tengan más de un conjunto de dendritas, llamado “árbol dendrítico”.
El papel de una neurona determina el número de árboles dendríticos. El cerebelo, por ejemplo, contiene células de Purkinje, un tipo especial de neurona. Estas células pueden recibir miles de señales gracias a sus árboles dendríticos altamente desarrollados.
Estructuras de las neuronas
Hay miles de tipos diferentes de neuronas, cada una con su propia estructura, función y composición genética. Hay cinco tipos principales de neuronas:
El axón y las dendritas de las neuronas multipolares son simétricos. En el sistema nervioso central, este tipo de neurona es la más abundante.
Los invertebrados tienen neuronas unipolares, que tienen un solo axón.
En las neuronas bipolares, dos secuencias se extienden desde el cuerpo celular. Los axones están en un lado y las dendritas en el otro. Las neuronas de este tipo se encuentran principalmente en la retina, pero también están presentes en partes del sistema nervioso que hacen funcionar la nariz y los oídos.
Las neuronas con forma piramidal tienen un axón y varias dendritas. Ubicadas principalmente en la corteza cerebral, las neuronas piramidales son las células nerviosas más grandes. Los pensamientos conscientes se procesan en la corteza del cerebro.
Las dendritas salen del cuerpo celular de las neuronas de Purkinje. Las neuronas inhibitorias liberan neurotransmisores que evitan que otras neuronas se disparen.
Funciones de los diferentes tipos de neuronas.
Los científicos dividen las neuronas en tres tipos generales según su función: neuronas sensoriales, neuronas motoras e interneuronas.
Puedes saborear, oler, oír, ver y sentir tu entorno a través de tus neuronas sensoriales.
Las entradas físicas y químicas del medio ambiente estimulan las neuronas sensoriales. Las entradas físicas incluyen el sonido, el tacto, el calor y la luz, mientras que las entradas químicas incluyen el olfato y el gusto. Por ejemplo, cuando pisas arena caliente, las neuronas sensoriales de las plantas de los pies se activan y envían un mensaje al cerebro.
Los movimientos voluntarios e involuntarios están controlados por neuronas motoras. El cerebro y la médula espinal se comunican con los músculos, órganos y glándulas a través de estas neuronas.
Las neuronas motoras inferiores y las neuronas motoras superiores son dos tipos de neuronas motoras. Las señales son transportadas desde la médula espinal hasta los músculos lisos y los músculos esqueléticos por las neuronas motoras inferiores. Las señales se transmiten entre el cerebro y la médula espinal por las neuronas motoras superiores. Las neuronas motoras inferiores de la médula espinal envían señales a los músculos lisos del esófago, el estómago y los intestinos cuando comes. A medida que la comida se mueve a través del tracto digestivo, estos músculos se contraen.
Las neuronas intersticiales son mediadores nerviosos que se encuentran en el cerebro y la médula espinal. Las neuronas de este tipo son las más comunes. Las neuronas sensoriales y otras interneuronas transmiten señales a las neuronas motoras y otras interneuronas a través de las interneuronas. Como resultado, forman circuitos complejos que te ayudan a responder a los estímulos externos.
Si toca un objeto afilado, como un cactus, las neuronas sensoriales de las yemas de los dedos envían una señal a las interneuronas de la médula espinal. Las interneuronas envían señales a las neuronas motoras de la mano que le permiten mover la mano. Sientes dolor cuando otras interneuronas envían una señal al centro del dolor del cerebro.
Células de Schwann: ¿qué son?
En el sistema nervioso periférico, las células de Schwann se derivan de la cresta neural y juegan un papel vital en el mantenimiento y reproducción de las neuronas sensoriales y motoras. Los axones de las neuronas del sistema nervioso periférico los requieren principalmente para aislamiento (producción de vainas de mielina) y nutrición.
La velocidad de conducción axonal aumenta debido a la mielina, que facilita la transmisión de señales eléctricas por todo el sistema nervioso. Para que las neuronas del sistema nervioso periférico se reproduzcan, son necesarias las células de Schwann. Además de la mielinización, las células de Schwann aportan nutrientes y protegen los axones que carecen de mielina.
¿Cómo funciona el nodo de Rannoye?
Algunas neuronas tienen lagunas periódicas en su vaina aislante (mielina), lo que facilita la conducción rápida de los impulsos nerviosos.
La vaina de mielina está compuesta por capas concéntricas de lípidos, incluidos colesterol, cerebrósidos y fosfolípidos, separados por capas delgadas de proteínas. Como resultado de esta disposición estructural, el aislamiento tiene una alta resistencia y una baja capacidad eléctrica. A pesar de esto, los nodos del nodo no están aislados a intervalos, lo que permite que los impulsos salten de un nodo a otro.
Los nódulos de Rannoye tienen aproximadamente un micrómetro de ancho y exponen la membrana de la neurona al mundo exterior. Durante la generación de un potencial de acción, estos espacios se llenan con canales iónicos que intercambian iones de sodio y cloruro. El potencial de acción de una neurona ocurre cuando la polarización eléctrica de la membrana se invierte, provocando que una onda de excitación viaje a lo largo del axón. A medida que un potencial de acción se propaga de un nódulo nervioso al siguiente, se repite a lo largo del axón, lo que hace que el potencial de acción viaje rápidamente.
¿Cuál es la función de las neuronas?
Las neuronas utilizan los potenciales de acción para enviar señales. A medida que las partículas cargadas entran y salen de la membrana de la neurona, el potencial de acción cambia la energía potencial eléctrica de la neurona. Una terminal presináptica recibe un potencial de acción que viaja a lo largo del axón.
Las sinapsis químicas y eléctricas pueden activarse mediante potenciales de acción. Las neuronas transmiten mensajes eléctricos y químicos a través de las sinapsis. Una sinapsis consta de tres partes: una terminal presináptica, una hendidura sináptica y una terminal postsináptica.
Los neurotransmisores son mensajeros químicos liberados por las neuronas en las sinapsis químicas. Los receptores moleculares en el terminal postsináptico de una dendrita se unen a estas moléculas a través de la hendidura sináptica.
Una neurona postsináptica puede generar un potencial de acción cuando los neurotransmisores provocan una respuesta. También se puede evitar que las neuronas postsinápticas se disparen. En este caso, la neurona postsináptica no generará un potencial de acción.
Las sinapsis eléctricas solo son excitables. Las uniones comunicantes conectan dos neuronas para formar estas sinapsis. La señal eléctrica se transmite a través de este espacio, que es mucho más pequeño que la sinapsis química. Como resultado de la forma en que viajan estas señales, las sinapsis eléctricas transmiten señales mucho más rápido que las sinapsis químicas. A pesar de que estas señales pueden atenuarse de una neurona a otra. Como resultado, son menos eficientes en la transmisión de señales frecuentes.
Los neurotransmisores
Su cuerpo no puede funcionar sin neurotransmisores. Su trabajo es transmitir señales químicas (mensajes) de una célula nerviosa a otra. Una célula nerviosa, una célula muscular o una glándula pueden ser la célula diana.
Las terminales del axón contienen neurotransmisores. Las vesículas sinápticas son sacos de paredes delgadas que almacenan péptidos sinápticos. Las moléculas de neurotransmisores se pueden encontrar por miles en cada vesícula.
La carga eléctrica de una señal viaja a lo largo de una célula nerviosa, provocando que las vesículas que contienen neurotransmisores se fusionen con la membrana de la neurona. Una vez que los neurotransmisores transmiten el mensaje, se liberan desde la terminal del axón hacia el espacio lleno de líquido entre las neuronas. Las conexiones sinápticas son espacios donde los neurotransmisores transmiten mensajes a menos de 40 nanómetros (en comparación, una hebra de cabello humano tiene 75,000 nanómetros de ancho).
Los neurotransmisores se unen a receptores específicos en las células diana. Al unirse a una célula objetivo, el neurotransmisor provoca una acción o un cambio, como generar una señal eléctrica en otra célula nerviosa, contraer músculos o liberar hormonas.
Tipos de neurotransmisores
Los científicos conocen al menos 100 neurotransmisores, y es probable que se descubran muchos más en el futuro. Químicamente, los neurotransmisores se pueden clasificar en diferentes tipos. Entre los tipos más conocidos se encuentran:
- El cuerpo produce monoaminas como la epinefrina, la norepinefrina, la dopamina, la serotonina y la histamina.
- Los aminoácidos ácido gamma aminobutírico (GABA), glicina y glutamato
- Las endorfinas son péptidos.
- La adenosina y el trifosfato de adenosina (ATP) son purinas
- Colina acetilcolina
Disfunción de los neurotransmisores: ¿qué la causa?
- Uno o más neurotransmisores se producen o liberan en exceso o en cantidades insuficientes.
- Hay un problema con el receptor en la célula.
- La inflamación y el daño a la hendidura sináptica impiden que los receptores celulares absorban suficientes neurotransmisores.
- Hay una rápida reabsorción de los neurotransmisores.
- Los neurotransmisores no pueden alcanzar las células diana cuando las enzimas están presentes.
Investigación en neurociencias en los últimos años
La investigación durante el último siglo ha aumentado nuestra comprensión de las neuronas, pero aún queda mucho por aprender. Hasta hace poco, los investigadores creían que las neuronas se producían en el hipocampo del cerebro de los adultos. El hipocampo facilita el aprendizaje y la memoria. Sin embargo, un estudio de 2018 descubrió que el hipocampo produce menos neuronas después del nacimiento y, en la edad adulta, casi no se produce ninguna. Debido a este descubrimiento, la neurogénesis se consideró un obstáculo para el tratamiento de enfermedades como el Alzheimer y el Parkinson. Es tanto el resultado del daño a las neuronas como el resultado de su muerte lo que causa estas enfermedades.
Sin embargo, todavía es posible generar nuevas neuronas utilizando células madre neurales. Las células madre neurales pueden producir nuevas neuronas. Los científicos todavía están tratando de encontrar una forma de usar estas células madre para crear tipos específicos de neuronas en el laboratorio. Al regenerar las células nerviosas, podemos reemplazar aquellas que han sido destruidas por el envejecimiento, las lesiones y las enfermedades.
Hay ensayos clínicos en curso
Las células nerviosas frescas se están probando en muchos ensayos clínicos. Entre estos ensayos, uno está dirigido a personas que han sufrido un accidente cerebrovascular isquémico. Además, se usaron sondas fluorescentes para observar la actividad de las células nerviosas en ratones en tiempo real en un estudio de 2019. Usando esta tecnología, podríamos mapear la actividad cerebral, descubrir problemas que conducen a trastornos neurológicos y avanzar en la inteligencia artificial.
En conclusión
Las neuronas son las células del sistema nervioso. Hay tres partes distintas en una célula: su cuerpo, su axón y sus dendritas. Usan estas partes para enviar y recibir señales químicas y eléctricas. Hay miles de millones de neuronas y miles de tipos diferentes, pero se pueden dividir en tres grupos principales según su función: neuronas motoras, neuronas sensoriales e interneuronas.
Las neuronas y su papel en ciertas enfermedades cerebrales siguen siendo en gran parte desconocidos. Sin embargo, hay una serie de proyectos de investigación y ensayos clínicos en curso para encontrar respuestas a estas preguntas.
