Sistema nervioso e impulso nervioso

¿Cómo viaja el impulso por el sistema nervioso?

El sistema se parte en dos regiones. El central es el encéfalo y la médula espinal. El periférico es lo demás: ganglios y nervios. El encéfalo está en la cavidad craneal y la médula en la columna. Decir que todo lo de adentro es central y todo lo de afuera es periférico es un atajo: hay piezas periféricas dentro de esas cavidades, y la frontera no es la misma en todos los criterios. La célula que comunica es la neurona, con soma, axón hacia el blanco y dendritas que reciben casi toda la entrada. El tejido que la acompaña está en tejidos animales. ¹

Ideas clave

• Gris, blanco y el nombre según el lugar. Donde hay muchos cuerpos y dendritas, el tejido sin teñir se ve más oscuro: sustancia gris. Puede verse rosada por la sangre o un poco tostada según el tiempo de conservación. Donde hay muchos axones, es sustancia blanca, porque la mielina es rica en lípido. En el central, un grupo local de cuerpos se llama núcleo y un haz de axones, tracto. En el periférico, el grupo de cuerpos es un ganglio y el haz es un nervio. Los mismos axones de la retina se llaman nervio óptico al salir del ojo y tracto óptico ya dentro del cráneo. El cambio de nombre está en el quiasma óptico. Un grupo de núcleos del central se llamó ganglios basales cuando "ganglio" aún no se reservaba al periférico. Algunas fuentes dicen núcleos basales para no mezclar los dos usos. ¹
• Sentir, integrar y responder. Sensación es registrar un estímulo: un cambio respecto de la homeostasis o un suceso del entorno. Los cinco que el texto pone primero son gusto, olfato, tacto, vista y oído. También hay estímulos de adentro, como el estiramiento de una pared. La respuesta puede ser músculo esquelético, cardíaco o liso, o una glándula, como el sudor de la piel para bajar la temperatura. Integrar es comparar ese estímulo con otros, con recuerdos o con el estado de la persona. Lo voluntario, sobre todo el esquelético, lo gobierna el somático, aunque un reflejo puede ocurrir sin que lo decidas. Lo involuntario (liso, cardíaco y glándulas) lo gobierna el autónomo, en general para la homeostasis. Sudar por nervios no es homeostasis: es respuesta a un estado emocional. El entérico controla músculo liso y glándulas del digestivo. Es una parte grande del periférico, no depende del central y a veces se cuenta dentro del autónomo. ¹
• De -70 mV a +30 mV, todo o nada. El potencial compara el interior con el exterior, tomado como cero. En reposo se usa -70 mV. El sodio es unas diez veces más concentrado afuera. El potasio está más concentrado adentro. Canales de fuga dejan pasar un poco de cada uno, y la bomba sodio/potasio, que gasta ATP, los devuelve contra su gradiente. Si entra sodio, la membrana se vuelve menos negativa: despolarización, hasta +30 mV. Sale potasio: repolarización hacia -70 mV, y un poco más abajo, porque esos canales tardan en cerrarse. Eso es la hiperpolarización. El umbral es -55 mV. Si un estímulo (ligando o mecánico) no lo alcanza, no hay potencial de acción. Si lo alcanza, se abren los canales de sodio dependientes de voltaje y el pico es siempre +30 mV. Un estímulo más fuerte no lo hace más alto: dispara más potenciales, más seguido. Ese canal de sodio tiene dos compuertas. En reposo, la de activación está cerrada y la de inactivación abierta. En el pico se cierra la de inactivación. El de potasio tiene una, sensible a unos -50 mV, y abre más lento. Todo cabe en unos 2 ms. Mientras dura, no empieza otro: periodo refractario absoluto por la compuerta de inactivación. En el relativo ya podría, pero hace falta un estímulo más fuerte. ²
• El impulso no rebota, y con mielina salta. Empieza en el segmento inicial del axón, donde hay muchos canales de sodio dependientes de voltaje. El sodio que entra despolariza un tramo vecino y abre los canales de adelante. Los de atrás están inactivados, así que la señal no regresa: sigue hacia las terminales. Sin mielina, la conducción es continua y lenta, porque se abren canales en todo el camino. Con mielina, no hay esos canales hasta el siguiente nódulo de Ranvier. La despolarización llega todavía por encima del umbral y el potencial salta de nódulo en nódulo: conducción saltatoria, más rápida. Si los nódulos estuvieran más lejos, la despolarización se caería antes del umbral. Si estuvieran más cerca, iría más lento. Un axón más ancho conduce más rápido que uno estrecho, por la resistencia, como el agua corre más en un río ancho que en un arroyo. ²
• La sinapsis química y el potencial graduado. Hay sinapsis eléctrica, con paso directo de iones, y química. En la química, el potencial de acción abre canales de calcio en el bulbo terminal. El calcio ayuda a que la vesícula se fusione y el neurotransmisor sale por exocitosis a la hendidura. Encaja solo en su receptor. Se retira por degradación, recaptura neuronal o recaptura glial. En la unión neuromuscular el químico es acetilcolina, el receptor es el nicotínico, el postsináptico es el sarcolema y la acetilcolinesterasa lo elimina. Antes del umbral el cambio es graduado: su tamaño sigue al del estímulo. Si acerca la membrana al umbral, es excitatorio. Si la aleja, inhibitorio. Se suman en el segmento inicial. En la mayoría de las neuronas ese lugar es el cono axónico. Una suma de +15 mV lleva de -70 mV a -55 mV. Espacial: entradas de distintos sitios. Temporal: varias de la misma célula. El efecto depende del receptor. La acetilcolina nicotínica despolariza. La muscarínica puede ir en cualquiera de los dos sentidos. En el adulto, el glutamato se toma como excitatorio y la glicina y el GABA como inhibitorios. ³

Ejemplos resueltos

El mismo axón, dos nombres

Los axones que salen de la retina no cambian de célula al entrar al cráneo. Fuera, en el periférico, el haz se llama nervio óptico. Desde el quiasma óptico, ya en el central, se llama tracto óptico. Es el mismo ejemplo que una calle que cambia de nombre al cruzar el límite del pueblo. Si el reactivo dice "nervio" dentro del cráneo para ese haz, o "tracto" en la órbita, mezcló la tabla: núcleo y tracto son del central; ganglio y nervio, del periférico. ¹

Un golpe en la mesa y un roce

La membrana en reposo está en -70 mV. El umbral de esta sección es -55 mV. Un roce que solo la lleve a -60 mV no abre el aluvión de canales de sodio dependientes de voltaje: no hay potencial de acción. Un golpe que la lleve a -55 mV o más allá sí lo dispara, y el pico es +30 mV, igual que el de cualquier otro potencial de acción. No se siente "más" porque el pico sea más alto. Se siente distinto porque los potenciales se suceden más rápido. Durante unos 2 ms, mientras dura uno, no cabe otro. ²

Acetilcolina en el músculo y glutamato en el adulto

En la unión neuromuscular el químico es acetilcolina, el receptor nicotínico deja pasar cationes y el músculo se despolariza. La acetilcolinesterasa retira el químico de la hendidura. El mismo químico, en un receptor muscarínico, no tiene un solo sentido: según la variante, despolariza o hiperpolariza. El glutamato, en los receptores del adulto que cita el texto, despolariza, así que se llama excitatorio. GABA y glicina hiperpolarizan, así que se llaman inhibitorios. Si no hay receptor en la membrana postsináptica, el químico no hace nada. ³

Errores comunes

• Llamar nervio a cualquier haz de axones. Dentro del central es un tracto. El nervio óptico y el tracto óptico son los mismos axones, con la frontera en el quiasma.
• Tratar "ganglios basales" como ganglios del periférico. El texto avisa que son núcleos del central, y que algunas fuentes prefieren "núcleos basales".
• Creer el anuncio de que usamos el 10 % del encéfalo. La sección lo niega con el ejemplo de la resonancia funcional.
• Pensar que un estímulo mayor agranda el potencial de acción. Lo que cambia es cuántos se disparan y qué tan seguido. El graduado sí cambia de tamaño con el estímulo, y no es el potencial de acción.
• Asignar a un neurotransmisor un solo efecto. El efecto lo pone el receptor. La acetilcolina nicotínica y la muscarínica no hacen lo mismo.

Cómo lo pregunta el examen

Suelen pedir la región (central o periférico), el nombre de la estructura (núcleo, ganglio, tracto, nervio) o el orden del voltaje: reposo, umbral, pico, repolarización, hiperpolarización. Otra pide somático frente a autónomo, o por qué la mielina acelera. Estas fichas no recorren cada nervio craneal ni cada lóbulo: las secciones 13.2 y 13.4 no entran aquí. El detalle de gusto, oído, equilibrio y vista está en órganos de los sentidos. ^{1 2}

Resumen

• El central es encéfalo y médula. El periférico es lo demás. Gris: cuerpos. Blanco: axones con mielina.
• Núcleo y tracto son nombres del central. Ganglio y nervio, del periférico.
• Sensación, integración y respuesta. El somático mueve esquelético. El autónomo, liso, cardíaco y glándulas.
• El potencial de acción va de -70 mV a un umbral de -55 mV y a un pico de +30 mV. Es todo o nada y dura unos 2 ms.
• En la sinapsis química, el calcio suelta el neurotransmisor a la hendidura. El efecto depende del receptor.