La neurona y su funcionamiento

Adentrarnos en el mundo del cerebro humano es algo intrincado por el basto acervo de información biológica que conglomera, así, es sustancial tratar de entender como funcionamos, el porqué de nuestra conciencia, de lo que pensamos, de lo que memorizamos, de lo que creamos, de lo que sentimos, de lo que analizamos; son conceptos que han sido relacionados a nuestro cerebro, el cerebro considerado órgano primordial del sistema nervioso central (SNC).

El cerebro emite una disposición, como hacer un movimiento, pero esta decisión es generada a través de un proceso de unificación y valoración de cientos de señales que son emitidas por los sentidos y el mismo cerebro, de manera que estas órdenes son enviadas a los operantes, que son los músculos; en este transcurso está involucrada la participación de un número incontable de neuronas en las que se concentra y a la vez se distribuye la información de las actividades conectándose entre sí.    

Hablando del cerebro humano y en un intervalo de reconocimiento volcaremos la atención a las neuronas y si hablamos de las neuronas comenzaremos por tocar:

<El sistema nervioso central (SNC) conformado en su estructura por el encéfalo y la médula espinal que se localizan dentro del cráneo y la columna vertebral>.

<Y el sistema nervioso periférico (SNP) conformado por ganglios y nervios, que se localiza fuera del cráneo y la columna vertebral>.

Así “nuestro sistema nervioso (SN) está formado por diferentes tipos de células: las neuronas y las células gliales o de soporte” (Redolar, 2014).

Precisare un poco comentando sobre su estructura y funciones:

Las Neuronas: células del sistema nervioso encargadas de la transmisión de mensajes entre el cerebro y el resto de los órganos que componen el cuerpo.

Pinel y Ramos (2007) las definen así, “las neuronas son células especializadas en recibir, conducir y transmitir señales electroquímicas”.   

Como unidad elemental del sistema nervioso, las neuronas son importantes en el procesamiento y difusión de información codificada por medio de una intercomunicación con otras neuronas, en el que los impulsos nerviosos son un conducto de comunicación y ésta comunicación nos lleva como seres físicos a conectarnos y a relacionarnos con el mundo externo. 

La neurona como célula especializada también es altamente excitable al menor estímulo, su respuesta es eléctrica; a estas señales eléctricas (bioelectricidad) se les conoce como impulsos nerviosos o potenciales de acción. "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". (Uchitel, 2007)

                                                                      

La neurona en su anatomía externa consta de lo siguiente:

• Membrana celular: membrana semipermeable que rodea a la neurona, le sirve a esta para retener líquidos, ciertas sustancias, así como orgánulos que efectúan diferentes funciones. 

• Cuerpo celular: centro metabólico de la neurona, también conocido como soma neuronal, es dónde se fabrican las moléculas y es esencial para mantener el óptimo funcionamiento de la célula.

• Dendritas: prolongaciones cortas que surgen del cuerpo celular; reciben la mayoría de los contactos sinápticos de otras neuronas; su membrana posee proteínas especializadas (receptores).

• Cono axónico: región de forma triangular en la unión del axón y el cuerpo celular.

• Axón: prolongación larga y estrecha que surge del cuerpo celular, son transmisoras de señales electroquímicas (información codificada).

• Mielina o vaina de mielina: aislamiento graso alrededor de muchos axones, la cuál sirve para aumentar la transmisión del impulso nervioso.

• Nódulos de Ranvier: puntos de unión entre los segmentos de mielina.

• Botones terminales: terminaciones semejantes a botones, de las ramas de los axones, que liberan sustancias químicas en las sinapsis (neurotransmisores).

Fuente: Pinel, J. P. J. y Ramos Platón, M. J. (2007). Biopsicología

Ahora en lo que corresponde a su anatomía interna:

• Núcleo: estructura globular situada en el cuerpo o soma, aquí radica la información genética de la neurona.

• Retículo endoplásmico: grupo de membranas plegadas en el soma, las hay rugosas (contienen ribosomas) que favorecen la síntesis de las proteínas, las hay lisas (sin ribosomas) estas favorecen la síntesis de grasas.

• Mitocondrias: son los focos de liberación de energía aeróbica (utilizan oxigeno).

• Citoplasma: es un medio o ambiente líquido dónde se resguarda el núcleo, así como otros integrantes del soma, tiene participación metabólica activa.

• Ribosomas: son estructuras internas en las cuales se sintetizan las proteínas, ubicadas en el retículo endoplásmico.

• Aparato de Golgi: serie de membranas apiladas que empaquetan las moléculas en vesículas del retículo, fabricando proteínas.

• Microtúbulos: son filamentos o hilvanes que tienen la función especial de transportar todo material por la neurona.

• Vesículas sinápticas: paquetes membranosos en forma de esfera, son bodegas de moléculas (neurotransmisores) listas para liberarse.

• Neurotransmisores: estos son moléculas que liberan la neuronas activas y catapultan la actividad de otras células.   

Fuente: Pinel, J. P. J. y Ramos Platón, M. J. (2007). Biopsicología

Las neuronas, así como los vertebrados cuenta con un "esqueleto", el citoesqueleto, esta conformado por filamentos proteicos, que son los microtúbulos, los microfilamentos y los neurofilamentos o filamentos intermedios.

El citoesqueleto tiene dos funciones principales:

1. Estructural, da rigidez y forma a la neurona
2. Transporte, participa en el transporte de sustancias y vesículas a lo largo de las dendritas y, sobre todo, del axón    

Tipos de neuronas:

Para desempeñar todo un sinnúmero de acciones, las neuronas presentan variadas tipologías en su conformación, a su forma y tamaño, a su función; así como también a su polaridad.

Por su forma y tamaño

- Piramidales: asemejando una forma piramidal

           - Estrelladas: forma de estrella o araña con muchas extremidades

                     - Esféricas: de forma redonda

                              - Poliédricas: con un aire geométrico explícito

                                      - Fusiformes: semejante a las células musculares cilíndricas

Por su función, según su papel en el sistema nervioso

> Sensoriales: las que vinculan la percepción de estímulos (a través de los sentidos) procedentes del exterior del cuerpo, conducen información por medio de los receptores sensoriales hacia el sistema nervioso central, son aferentes.

> Motoras: aquellas vinculadas con los movimientos y coordinación muscular, llevan la información del sistema nervioso al sistema periférico (músculos o glándulas), son eferentes.

> Interneuronas o neuronas de asociación: son conectoras (intermediarias) entre diversos tipos de neuronas.

De acuerdo a su polaridad 

Se distinguen entre neuronas unipolares, bipolares y multipolares

a) Neuronas unipolares: son las más simples, con un solo proceso (prolongación) que surge del soma, esta actúa como axón y dispone de dendritas que reciben y transmiten información. 

Este tipo de neuronas predomina en los invertebrados y en una menor medida en los vertebrados, a su vez esta neurona suele dividirse en dos ramas como es el caso de las neuronas pseudounipolares, que es una variante de la neurona unipolar, pero consta de dos extremos que trabajan como axones (surge de la misma prolongación por lo que sigue siendo una neurona unipolar).

                                     

“En mamíferos, las neuronas unipolares son un tipo especial denominadas neuronas seudomonopolares, seudounipolares o neuronas en T. Estas neuronas son de tipo sensorial: la arborización que queda fuera del sistema nervioso central constituye las dendritas” (Redolar, 2014). 

b) Neuronas bipolares: del soma o cuerpo salen dos prolongaciones, hay ocasiones que confunde saber cuál es el axón y cuál son las dendritas, estas son principalmente de los sistemas sensoriales.      

c) Neuronas multipolares: son las neuronas más comunes en el sistema nervioso de los vertebrados, del soma sale el axón y varias ramificaciones dendríticas, a decir de la longitud del axón se dividen en multipolares Golgi I (neuronas de proyección) y tipo Golgi II (neuronas locales).

 

     

 

 

  

La membrana celular o membrana citoplasmática

En un afán por cumplir con sus funciones bioquímicas obligatorias y mantener la vida, la neurona requiere de un medio interno apropiado, y esto es, gracias a que la membrana celular las mantiene separadas del medio exterior. 

Esta membrana se encarga de aislar uniformemente el contenido de la célula del ambiente externo, regula el intercambio de sustancias entre interior y exterior del medio, transporta nutrientes (agua, sales iónicas) hacia su interior y también expulsa (exocitosis) toda sustancia tóxica o desechos metabólicos fuera de la célula, además de que sirve para que haya una comunicación intercelular apropiada.

La membrana celular funciona como una barrera semipermeable, consiste en una bicapa (capa doble de moléculas grasas) lipídica que es semipermeable con proteínas adheridas a ambas caras de la misma, estas proteínas pueden ser lipoproteínas o glicoproteínas, así hay interacción entre células. Algunas de estas proteínas son de las llamadas proteínas del canal por medio de las cuales ingresan otro número determinado de moléculas, en cuanto a las otras proteínas que integran esta doble capa lipídica son la proteínas señal, estas como su nombre emiten señales hacia la neurona (interior) cuando ciertas moléculas abren un proceso de adhesión en la superficie de la membrana.

"La membrana hace que la neurona pueda retener en su interior (citoplasma) líquidos (principalmente agua), sustancias disueltas y varios orgánulos responsables de diferentes funciones" (Redolar, 2014, pág. 144)

Da click en el siguiente link:

https://www.genome.gov/sites/default/files/tg/es/narration/plasma_membrane.mp3

Al principio mencione que la neurona como célula especializada al menor estímulo su respuesta es eléctrica, y esto por que es altamente excitable, la membrana celular tiene procesos eléctricos, es decir, entre su interior y exterior hay una diferencia de carga eléctrica, dado que hay moléculas (iones) con cargas diferentes (positivas y negativas); la cantidad de moléculas varia entre el interior y el exterior. 

Como la membrana es semipermeable no da paso a todas las moléculas por igual, al haber una diferencia de iones hay una diferencia de carga eléctrica, entonces se dan dos fuerzas opuesta que son fuerza de difusión y fuerza electrostática.

A grandes rasgos cada fuerza acciona de esta manera:

• Fuerza de difusión; es cuando las moléculas en ciertas zonas se encuentran concentradas en grandes cantidades y luego se desplazan a otras zonas ya en una menor concentración. 
• Fuerza electrostática; según su carga eléctrica, la atracción o repulsión de sus partículas, iones con cargas opuestas se atraen y iones con cargas iguales se repelen (ejemplo típico de los imanes).  

El vaivén iónico no esta determinado solo por estas dos fuerzas, los iones como en el caso de las neuronas, atraviesan una membrana celular semipermeable, de manera que no todos tienen libre acceso, los iones que pueden acceder se tienen que acomodar de una forma tal que compensen a los que no pudieron hacerlo distribuyéndose a los lados de las membranas con una diferencia de potencial eléctrico; que a su vez genera el potencial de membrana.

Cuando una neurona no recibe ni envía información esta en reposo, a este potencial de membrana se le nombra potencial en reposo.

Los iones que logran pasar y se colocan asimétricamente en los fluidos intracelular y extracelular son:

• Aniones orgánicos (A-): son proteínas con carga negativa
• Iones de cloro (Cl-)
• Iones de sodio (Na+)
• Iones de potasio (K+) 

En la distribución se tiene que los aniones orgánicos se encuentran en el fluido intracelular, los demás iones pueden estar tanto en el espacio intracelular como en el extracelular, aunque es muy desigual su distribución:

• El ion K+ se encuentra en mayor porción en el fluido intracelular
• El ion Na+ y el Cl-, principalmente en el fluido extracelular  

En condiciones de reposo la membrana es más permeable al ion K+, no así al Na+, con un grado de permeabilidad media al ion Cl- en referencia a los otros dos cationes; en cuanto a los demás aniones proteicos es impermeable (no hay flujo).

"los iones atraviesan la membrana por medio de canales iónicos, esto es, proteínas que atraviesan la membrana celular. La mayoría de los canales son selectivos, es decir, que permiten el paso selectivo de un único ion" (Redolar, 2014)

En esta imagen se observa lo que se mencionaba arriba, el ion K+ se encuentra en mayor porción en el fluido intracelular ya que la membrana es más permeable a este ion, en tanto los iones Na+ y Cl- en menor porción de permeabilidad.

Fuente: Redolar Ripoll, D. (2014). Fundamentos de psicobiología

La Sinapsis 

Las señales electroquímicas es una forma de intercomunicación entre neuronas y sistema nervioso (se procesa y se transmite información). 

Se le llaman sinapsis al proceso de intercambio o transmisión de información entre neuronas, y al espacio convergente entre neuronas se le denomina espacio sináptico en el que una neurona presináptica (encargada de enviar información) y una neurona postsináptica (la que recibe la información) llevan a cabo este transcurso sináptico.

← Neurona presináptica

 ← Neurona postsináptica

Redolar (2014) (p. 186) señala que:

< cada neurona establece una media de 1,000 conexiones sinápticas y recibe en torno a unas 10,000 >

< la sinapsis solo deja pasar la información en un solo sentido >

El intercambio de información entre las neuronas es a la vez, divergente y convergente.

La divergencia se efectúa en el momento que un solo botón terminal transmite la información a un gran número de dendritas postsinápticas, con lo que este axón ya extendió su información a otras neuronas postsinápticas. En este proceso divergente un único receptor sensorial distribuye la información a variadas zonas del cerebro.

A diferencia del proceso convergente bastantes botones terminales enlazan la sinapsis sobre una misma neurona. Esta convergencia acciona sobre las neuronas que se encargan de la contracción muscular, reciban información de un buen número de neuronas.

Representación esquemática de los procesos de divergencia y convergencia

Los neurotransmisores

Hay que hablar ahora de las señales que disparan las neuronas (sustancias químicas) a través de sus botones terminales, interactuando con moléculas receptoras, estos mensajeros se denominan Neurotransmisores, estos se difunden por medio de hendiduras sinápticas haciendo contacto con otra neurona como parte de toda esta interacción que es la sinapsis.

Los neurotransmisores tienen funciones como estimular o inhibir a otras células, su función puede ser local, por la sangre o por los tejidos a través de hormonas o gases. 

"La alteración en la actividad de los neurotransmisores es la base de muchas enfermedades neurológicas y psiquiátricas, y su manipulación farmacológica es una de las principales herramientas terapéuticas" (Uchitel, 2007).  

Para que una transferencia sináptica se realice lo más optimo posible, el neurotransmisor debe de tener un control efectivo sobre la célula postsináptica, confiando en los mecanismos altamente regulados de la neurona para realizar la síntesis, el empaquetamiento, liberación, así como la degradación de los neurotransmisores. 

Para estos procesos las enzimas que en gran cantidad se encuentran en las neuronas juegan un papel importante como neurotransmisores en la sinapsis.  

Clases de neurotransmisores

De molécula pequeña:                                 De molécula grande:

- los aminoácidos                                          - los neuropéptidos

- las monoaminas

- los gases solubles

- la acetilcolina

Desglosando un poco cada neurotransmisor

Aminoácidos

participan en la mayoría de sinapsis rápidas, llamados <ladrillos> moleculares de las proteínas, son cuatro neurotransmisores aminoácidos más comunes; glutamato, aspartato, glicina y el ácido gamma-aminobutúrico (GABA). Los primeros tres encontrados en las proteínas que consume el ser humano, solo el GABA (inhibidor predominante) es sinterizado por un proceso modificativo a partir del Glutamato (excitador predominante) neurotransmisor principal en el sistema nervioso de los mamíferos.     

Monoaminas

todas sintetizadas a partir de un único aminoácido (una amina), de tamaño un poco más grande que los aminoácidos, las monoaminas conforman selectos grupos de neuronas localizadas en el tronco del encéfalo, las cuales desde sus axones por medio de sus ramificaciones liberan las monoaminas en el líquido extracelular.

Son cuatro monoaminas que transmiten: dopamina, adrenalina, noradrelina y serotonina, subdivididos en dos grupos; catecolaminas e indolaminas en base a su estructura.

Dopamina, adrenalina y noradrelina son catecolaminas sintetizadas por el amonoácido tirosina, esta se convierte en L-dopa y a la vez se convierte en dopamina.

Así la serotonina (5-hidroxitriptamina o 5-HT) es sintetizada del aminoácido triptófano con lo cuál esta es indolamina.

Gases solubles

También neurotransmisor de molécula pequeña, estos incluyen el monóxido de nitrógeno, y al monóxido de carbono, estos se generan en el citoplasma neuronal y de ahí se difunden a través de la membrana al líquido extracelular y células vecinas. Estos gases por ser liposolubles cruzan fácilmente la membrana celular, se ha demostrado que estos gases tienen una transmisión retrograda, en la sinapsis el monóxido de nitrógeno envía señales de retroalimentación en ida y vuelta entre una neurona postsináptica y otra neurona presináptica.

Acetilcolina  

La ACh abreviatura de la acetilcolina, es originada por un grupo acetilo con una molécula de colina, este neurotransmisor de molécula pequeña  funciona en las uniones neuromusculares, en algunas sinapsis del sistema nervioso central y del sistema nervioso neurovegetativo. Las neuronas que liberan acetilcolina se les conoce como neuronas colinérgicas.

Como neurotransmisor de molécula grande

Neuropéptidos

En sí son péptidos, unos de los más estudiados, las endorfinas, son opiáceos endógenos (similar al opio, pero producido en el organismo como sustancia química), estos son activadores neurales que producen analgesia (alejamiento de dolor), así como sistemas que median la sensación del placer.

Los neuropéptidos son sintetizados en el aparato de Golgi.

¿Por qué un psicólogo debe conocer la estructura y funcionamiento neuronal para la comprensión de la conducta humana?

Tocando superficialmente estos temas, encuentro que con el estudio de las neuronas nos damos cuenta que cuando hay una disfunción en el accionar de estas, la salud del ser humano se ve perjudicada, incluso cayendo en enfermedades degenerativas y tal vez irreversibles. Y estas enfermedades, así como los problemas conductuales del individuo provienen del cerebro o mejor dicho, el epicentro de toda conducta anormal del individuo es el cerebro.

Arango (2014) señala: "El cerebro en cuanto a entidad física que a través de una serie de procesos materiales (bioquímicos, genético-moleculares, eléctricos) recibe los estímulos del medio, los integra con la experiencia acumulada y los envía, ya elaborados, a diversas estructuras efectoras que producen  las correspondientes respuestas". (pág. 162).

La psicología y la neuropsicología comprenden una estrecha relación en este campo, la neuropsicología clínica estudiando pacientes con lesiones cerebrales y que se han visto afectados algunos procesamientos cognitivos, entre las dos disciplinas existe un objeto de estudio que es el cerebro, que deriva en lo cognitivo-conductual.

En esta relación indudablemente el sistema nervioso también juega un papel fundamental, ya que a través de sus mecanismos, utilizando el procesamiento y distribución de información nos convierte en seres que pensamos, que aprendemos, que entendemos, que hablamos, que memorizamos, igualmente cuando hay alguna disfunción en estos conceptos los psicólogos hacen su papel interviniendo, evaluando y rehabilitando a pacientes que requieran ser atendidos por alteraciones conductuales y emocionales en definitiva que emanen del cerebro. 

"El neuropsicólogo trabajaría coordinadamente con el psiquiatra y el psicólogo clínico en el tratamiento de las alteraciones conductuales y emocionales derivadas del daño cerebral" (Fernández, 2003)

De aquí entender por parte del psicólogo el funcionamiento neuronal, su actividad mental, para predecir la conducta humana.

Concluyendo

Sería necesario contar con espacios mucho más prolongados para abarcar tantos temas y subtemas en torno a las neuronas y su funcionamiento, temas tan fascinantes como complejos para su estudio, pero tan exclusivos del ser humano y más si motivan el estudio de la inteligencia humana. 

Los conceptos que se tocaron solo son una parte del gran abanico de información que podríamos revisar, más se trata de tocar un poco de y en general sobre los temas trascendentes, para imaginarnos y a la vez motivar un poco a seguir escudriñando el fascinante mundo de nuestro cerebro y sus componentes funcionales.

Bibliografía: 

Uchitel, Osvaldo. D. (2007). El lenguaje de las neuronas. Eudeba. https://elibro.net/es/ereader/ieu/101404

Pinel, J. P. J. y Ramos Platón, M. J. (Trad.). (2007). Biopsicología. Pearson Educación. https://elibro.net/es/ereader/ieu/85159

Redolar Ripoll, D. (2014). Fundamentos de psicobiología (2a. ed.). Editorial UOC. https://elibro.net/es/ereader/ieu/57783

González, E. R., Montoya, D. M., & Vanegas, J. H. (2016). Aportes desde la psicología al estudio de la relación mente-cerebro. Revista Tesis Psicológica, vol. 11, núm. 2, p.p. 90-110. Recuperado el 13 de enero de 2021 de https://www.redalyc.org/pdf/1390/139053829006.pdf

Barco Ríos, John; Duque Parra, Jorge E. (2017). Las células pensantes. Editorial Universidad de Caldas

Gahl, William. (s.f). Membrana celular (membrana citoplasmática). National Human Genome Research Institute [audio]. Recuperado el día 11 de febrero de 2021 de https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Membrana-celular