La neurona es una célula

La neurona es una célula altamente especializada. Puede ser excitada, es decir, ante un estímulo responde con una respuesta eléctrica, razón por la cual se la considera, al igual que a la célula muscular, una célula excitable. El cambio eléctrico que genera se propaga, en la mayoría de los casos, a lo largo de sus prolongaciones. Las neuronas se clasifican en sensitivas, motoras o de asociación, de acuerdo con la función que desempeñen. Las primeras transportan información de los receptores sensoriales hacia el sistema nervioso central. Las motoras la llevan del sistema nervioso central a los órganos efectores, músculos o glándulas. Las interneuronas o neuronas de asociación son intermediarias, es decir, conectan las neuronas entre sí. Las neuronas forman cadenas y redes, a lo largo de las cuales viajan los impulsos nerviosos. Aquellos puntos, en los que una neurona se relaciona con otra, de manera anatómica y funcional, reciben el nombre de sinapsis (Fig. 1C). Entre otras cosas, las sinapsis determinan la dirección de los impulsos nerviosos y permiten la integración de señales excitatorias e inhibitorias, por eso son de gran importancia funcional. Ejemplos sencillos de un conjunto de neuronas organizadas para cumplir una función se pueden observar en el arco reflejo, que experimentamos al retirar la mano frente a un estímulo de dolor en un dedo, o en el reflejo rotuliano, provocado por el médico durante un examen clínico. Consiste en el estiramiento brusco del tendón del músculo cuádriceps generado por un golpe seco debajo de la rodilla. Como reacción, el músculo cuádriceps se contrae y extiende la pierna. Esta respuesta se complementa con la relajación de los músculos flexores ubicados en la parte posterior del muslo. Estos reflejos son mecanismos funcionales simples del sistema nervioso. En ellos no hay participación de la voluntad, en otras palabras, no hay intervención del cerebro. En la Fig. 2 se esquematizan las estructuras que se necesitan para que haya un arco reflejo Estas estructuras son las prolongaciones de las neuronas sensitivas que pueden localizarse en la piel, los músculos, las articulaciones o las vísceras. Las neuronas sensitivas o aferentes se ubican en los ganglios sensitivos del SNP, desde donde parten los axones que entran en el SNC y establecen contactos sinápticos con las neuronas intercalares. Estas, a su vez, establecen contactos sinápticos con neuronas motoras o eferentes, cuyos axones emergen del SNC y establecen sinapsis con células musculares o con otros órganos efectores. Para realizar esta tarea el sistema nervioso utiliza señales eléctricas y señales químicas. Estos dos tipos de señales son universales y son la base del funcionamiento del sistema nervioso de vertebrados e invertebrados. Se hallan en todos los niveles del sistema nervioso y en todas las especies que posean un sistema nervioso, aun cuando este sea rudimentario o primitivo. Las señales eléctricas, también conocidas como impulsos nerviosos o potenciales de acción, permiten generar un código basado en el número, frecuencia y distribución de las señales individuales. Los impulsos se propagan fielmente por decenas de metros y a velocidades de hasta 100 metros por segundo (360 km por hora), a lo largo de una prolongación neuronal. Como en el SNC las distancias son de milímetros o centímetros, las señales eléctricas llegan de un punto a otro de la neurona en milésimas de segundos. Las señales químicas, por el contrario, son más lentas, locales y están dirigidas –fundamentalmente– a comunicar las neuronas entre sí en el nivel de la sinapsis. Si bien el sistema nervioso de un ser humano está formado por miles de millones de neuronas que se comunican entre sí por numerosos contactos sinápticos, los fenómenos básicos de comunicación neuronal se pueden analizar tomando un modelo mucho más sencillo.

1.Introducción

Hace ya más de dos milenios, filósofos griegos como Hipócrates y Platón apreciaban algo especial en el cerebro, al que responsabilizaban del comportamiento humano y animal. Por el contrario, Aristóteles, en Historia de los animales, describía al cerebro como un órgano blando, caliente, de una contextura parecida a la de los excrementos y consideraba imposible que fuera el sustrato de una función tan noble como el pensamiento humano. Hoy aceptamos sin cuestionamiento que el cerebro somos nosotros mismos y que el resto del cuerpo sirve para mantenerlo y transportarlo. El cerebro es responsable de los movimientos voluntarios de nuestro cuerpo y, asimismo, de nuestros sentimientos, aspiraciones y pensamientos. El cerebro puede ser estudiado desde diversas disciplinas. Los bioquímicos y biólogos moleculares investigan las propiedades de las moléculas que cumplen funciones en el cerebro. Los fisiólogos estudian las características de las células individuales o de grupos celulares y cómo se relacionan entre ellas. Los psicólogos comportamentales analizan los patrones de comportamiento en animales y humanos. Los neurocientíficos computacionales intentan generar modelos del funcionamiento del cerebro, tomando la información aportada por los estudios celulares y moleculares. Entender el cerebro es uno de los más grandes desafíos del hombre. No es la intención de este libro resolver tamaño problema. Lo que conocemos hoy del cerebro puede ser homologado a un juego de cartas, en el que sólo hemos podido reconocer algunas figuras y establecer algunas de las complicadas reglas de juego. Una de las cartas de este “juego cerebral” son las señales que utiliza el sistema nervioso para que sus componentes dialoguen entre sí o generen una acción. Aquí sólo nos ocuparemos de cómo las neuronas generan y transfieren esas señales. En los vertebrados, el cerebro elabora una orden para generar un movimiento. Dicha orden es el resultado de un proceso de integración y filtrado de una enorme cantidad de señales que provienen de los sentidos y de la propia actividad cerebral. En consecuencia, la orden es emitida hacia los ejecutores, los músculos. Una vez que los músculos realizan un primer movimiento, el cerebro comienza a recibir información de la actividad realizada y, normalmente, la utiliza para corregir el rumbo del movimiento hacia el blanco elegido. Todo este proceso involucra la comunicación de millones de neuronas conectadas entre sí en forma lineal, en circuitos convergentes o divergentes, en los que la actividad se concentra o distribuye a otros grupos de neuronas, en circuitos que se retroalimentan, o en otros altamente complejos. Esta diversidad de circuitos neuronales forma el sistema nervioso que en los vertebrados ocupa el cráneo y la columna vertebral y se conoce como el sistema nervioso central (SNC). Sus prolongaciones, formadas por nervios y ganglios, se distribuyen por todo el cuerpo formando el sistema nervioso periférico (SNP). Tanto el sistema nervioso central como el periférico están formados por neuronas y células de la neuroglía. Las neuronas tienen a su cargo la función de captar y transmitir los impulsos nerviosos dentro del sistema, mientras que las células de la neuroglía o glía tienen a su cargo las funciones de sostén, defensa, protección y aporte de material para el metabolismo de las neuronas. Las neuronas se caracterizan por sus intrincadas ramificaciones, que irradian desde el cuerpo celular o soma (Fig. 1A, B). Existen dos tipos de prolongaciones, las dendritas y los axones. Las dendritas se caracterizan por ser muy numerosas y por extenderse –en la mayoría de los casos– a distancias cortas del soma; conducen los impulsos nerviosos hacia el cuerpo celular. Por su parte, los axones se caracterizan por ser únicos, es decir, hay uno para cada neurona y, en algunos casos, son muy largos. Conducen los impulsos nerviosos desde el cuerpo celular a otras regiones. En algunas neuronas, el axón se recubre de una vaina de mielina constituida por la membrana de una célula de la glía. A lo largo del axón, la mielina suele presentar constricciones a intervalos regulares, que se denominan nódulos de Ranvier. La vaina de mielina y los nódulos de Ranvier son de gran importancia para la conducción a alta velocidad de los impulsos nerviosos.

El lenguaje de las Neuronas.

Agradecimientos.
El 8 de octubre de 1894, en un puerto entrerriano, desembarcó mi bisabuelo paterno acompañado por sus ocho hijos. Entre ellos estaba mi abuelo que en ese entonces tenía 2 años. Formaban parte de uno de los contingentes que dieron origen a los gauchos judíos que poblaron las colonias fundadas por el barón Moisés de Hirsch. Agradezco a este hombre haber salvado y dignificado la vida de mis antepasados. Instalados como colonos, con enormes sacrificios a veces retribuidos con una buena cosecha y, otras veces, castigados con la langosta, mis abuelos pusieron todo su esfuerzo en la educación de mi padre quien, gracias a la educación pública y gratuita, pudo graduarse como médico en la Universidad de Buenos Aires. Le agradezco a la Argentina y a todos los promotores y defensores de la Universidad pública y gratuita haberle dado a mi padre y, luego a mi mismo, la oportunidad de estudiar y elegir libremente nuestro camino. Mi agradecimiento a los que me enseñaron los primeros pasos en la investigación científica, los doctores Raúl Carrea y Horacio García en el Hospital de Niños y el doctor Enrico Stefani en la Facultad de Medicina de la UBA. La dictadura militar y mis deseos de perfeccionamiento se combinaron para llevarme al Department of Biophysics del University College London donde el Profesor Ricardo Miledi me enseñó el arte de experimentar. Mi agradecimiento a él y a todos con los que compartí esos años de exilio. A mi regreso al país, en 1982, tuve la oportunidad de recrear el laboratorio de electrofisiología en el entonces Instituto de Anatomía General y Embriología dirigido por el Dr. Eduardo D. P. De Robertis a quien le guardo un cariño especial por todo el apoyo y aliento recibido en los difíciles años de la reinserción. Pronto el laboratorio se pobló de estudiantes de Medicina y de Biología deseosos de conocer y experimentar. Ellos me impulsaron a tomar a mi cargo la asignatura Fisiología del Sistema Nervioso en la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. En sus aulas, durante los últimos 15 años, enseñé y, por sobre todo, aprendí los conceptos que pretendo explicar en este libro.