Estructura neuronal
Las neuronas son los bloques de construcción centrales del sistema nervioso, 100 mil millones fuertes al nacer. Al igual que todas las células, las neuronas constan de varias partes diferentes, cada una de las cuales cumple una función especializada. La superficie externa de una neurona está formada por una membrana semipermeable. Esta membrana permite que las moléculas más pequeñas y las moléculas sin carga eléctrica pasen a través de ella, al tiempo que detiene las moléculas más grandes o altamente cargadas.
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| Esta ilustración muestra una neurona prototípica, que se está mielinizando. |
El núcleo de la neurona se encuentra en el soma o cuerpo celular. El soma tiene extensiones ramificadas conocidas como dendritas. La neurona es un pequeño procesador de información, y las dendritas sirven como sitios de entrada donde se reciben señales de otras neuronas. Estas señales se transmiten eléctricamente a través del soma y hacia abajo en una extensión importante del soma conocida como axón, que termina en múltiples botones terminales. Los botones terminales contienen vesículas sinápticas que albergan neurotransmisores, los mensajeros químicos del sistema nervioso.
Los axones varían en longitud desde una fracción de pulgada hasta varios pies. En algunos axones, las células gliales forman una sustancia grasa conocida como la vaina de mielina, que recubre el axón y actúa como un aislante, aumentando la velocidad a la que viaja la señal. La vaina de mielina es crucial para el funcionamiento normal de las neuronas dentro del sistema nervioso: la pérdida del aislamiento que proporciona puede ser perjudicial para la función normal. Para entender cómo funciona esto, consideremos un ejemplo. La esclerosis múltiple (EM), un trastorno autoinmune, implica una pérdida a gran escala de la vaina de mielina en los axones en todo el sistema nervioso. La interferencia resultante en la señal eléctrica impide la rápida transmisión de información por parte de las neuronas y puede provocar una serie de síntomas, como mareos, fatiga, pérdida del control motor y disfunción sexual. Si bien algunos tratamientos pueden ayudar a modificar el curso de la enfermedad y controlar ciertos síntomas, actualmente no existe una cura conocida para la esclerosis múltiple.
En individuos sanos, la señal neuronal se mueve rápidamente por el axón hacia los botones terminales, donde las vesículas sinápticas liberan neurotransmisores a la sinapsis. La sinapsis es un espacio muy pequeño entre dos neuronas y es un sitio importante donde se produce la comunicación entre las neuronas. Una vez que los neurotransmisores se liberan en la sinapsis, viajan a través del pequeño espacio y se unen con los receptores correspondientes en la dendrita de una neurona adyacente. Los receptores, proteínas en la superficie celular donde se unen los neurotransmisores, varían en forma, con diferentes formas que "coinciden" con diferentes neurotransmisores.
¿Cómo "sabe" un neurotransmisor a qué receptor unirse? El neurotransmisor y el receptor tienen lo que se conoce como una relación de cerradura y llave: los neurotransmisores específicos se ajustan a receptores específicos similares a cómo una llave se ajusta a una cerradura. El neurotransmisor se une a cualquier receptor que encaje.
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| (a) La sinapsis es el espacio entre el botón terminal de una neurona y la dendrita de otra neurona. (b) En esta imagen pseudo-coloreada de un microscopio electrónico de barrido, se ha abierto un botón terminal (verde) para revelar las vesículas sinápticas (naranja y azul) en el interior. Cada vesícula contiene alrededor de 10,000 moléculas de neurotransmisores. |
Comunicación neuronal
Ahora que hemos aprendido sobre las estructuras básicas de la neurona y el papel que juegan estas estructuras en la comunicación neuronal, echemos un vistazo más de cerca a la señal en sí misma: cómo se mueve a través de la neurona y luego salta a la siguiente neurona, donde el proceso se repite.
Comenzamos en la membrana neuronal. La neurona existe en un entorno fluido: está rodeada de líquido extracelular y contiene líquido intracelular (es decir, citoplasma). La membrana neuronal mantiene estos dos fluidos separados, un papel crítico porque la señal eléctrica que pasa a través de la neurona depende de que los fluidos intra y extracelulares sean eléctricamente diferentes. Esta diferencia de carga a través de la membrana, llamada potencial de membrana, proporciona energía para la señal.
La carga eléctrica de los fluidos es causada por moléculas cargadas (iones) disueltas en el fluido. La naturaleza semipermeable de la membrana neuronal restringe de alguna manera el movimiento de estas moléculas cargadas y, como resultado, algunas de las partículas cargadas tienden a concentrarse más dentro o fuera de la célula.
Entre las señales, el potencial de la membrana de la neurona se mantiene en un estado de preparación, llamado potencial de reposo. Como una banda de goma estirada y esperando a la acción, los iones se alinean a ambos lados de la membrana celular, listos para atravesar la membrana cuando la neurona se activa y la membrana abre sus puertas (es decir, una bomba de sodio-potasio que permite el movimiento de iones a través de la membrana). Los iones en áreas de alta concentración están listos para moverse a áreas de baja concentración, y los iones positivos están listos para moverse a áreas con carga negativa.
En estado de reposo, el sodio (Na +) está en concentraciones más altas fuera de la célula, por lo que tenderá a moverse hacia la célula. El potasio (K +), por otro lado, está más concentrado dentro de la célula y tenderá a salir de la célula. Además, el interior de la celda está ligeramente cargado negativamente en comparación con el exterior. Esto proporciona una fuerza adicional sobre el sodio, haciendo que se mueva hacia la célula.
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| En el potencial de reposo, el Na + (pentágonos azules) está más altamente concentrado fuera de la célula en el líquido extracelular (mostrado en azul), mientras que el K + (cuadrados morados) está más altamente concentrado cerca de la membrana en el citoplasma o líquido intracelular. Otras moléculas, como los iones cloruro (círculos amarillos) y las proteínas cargadas negativamente (cuadrados marrones), ayudan a contribuir a una carga neta positiva en el líquido extracelular y a una carga neta negativa en el líquido intracelular. |
Desde este estado potencial de reposo, la neurona recibe una señal y su estado cambia abruptamente. Cuando una neurona recibe señales en las dendritas, debido a neurotransmisores de una neurona adyacente que se une a sus receptores, pequeños poros o puertas se abren en la membrana neuronal, permitiendo que los iones Na +, impulsados por las diferencias de carga y concentración, se muevan hacia la célula. . Con esta afluencia de iones positivos, la carga interna de la célula se vuelve más positiva. Si esa carga alcanza un cierto nivel, llamado umbral de excitación, la neurona se activa y comienza el potencial de acción.
Se abren muchos poros adicionales, lo que provoca una afluencia masiva de iones Na + y un pico positivo enorme en el potencial de membrana, el potencial de acción máxima. En el pico de la espiga, las puertas de sodio se cierran y las puertas de potasio se abren. Cuando los iones de potasio cargados positivamente se van, la célula comienza rápidamente a repolarizarse. Al principio, se hiperpolariza, se vuelve ligeramente más negativo que el potencial de reposo, y luego se nivela, volviendo al potencial de reposo.
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| Durante el potencial de acción, la carga eléctrica a través de la membrana cambia dramáticamente. |
Este pico positivo constituye el potencial de acción: la señal eléctrica que típicamente se mueve desde el cuerpo celular hacia abajo del axón a los terminales del axón. La señal eléctrica baja por el axón como una onda; En cada punto, algunos de los iones de sodio que ingresan a la célula se difunden a la siguiente sección del axón, elevando la carga más allá del umbral de excitación y desencadenando una nueva afluencia de iones de sodio. El potencial de acción se mueve por todo el axón hasta los botones del terminal.
El potencial de acción es un fenómeno de todo o nada. En términos simples, esto significa que una señal entrante de otra neurona es suficiente o insuficiente para alcanzar el umbral de excitación. No hay intermedios, y no se puede desactivar un potencial de acción una vez que comienza. Piense en ello como enviar un correo electrónico o un mensaje de texto. Puede pensar en enviarlo todo lo que desee, pero el mensaje no se envía hasta que presiona el botón Enviar. Además, una vez que envía el mensaje, no hay forma de detenerlo.
Debido a que es todo o nada, el potencial de acción se recrea o propaga con toda su fuerza en cada punto del axón. Al igual que el fusible encendido de un petardo, no se desvanece a medida que viaja por el axón. Es esta propiedad de todo o nada la que explica el hecho de que su cerebro percibe que una lesión en una parte del cuerpo distante como su dedo del pie es tan dolorosa como una en la nariz.
Como se señaló anteriormente, cuando el potencial de acción llega al botón terminal, las vesículas sinápticas liberan sus neurotransmisores en la sinapsis. Los neurotransmisores viajan a través de la sinapsis y se unen a los receptores en las dendritas de la neurona adyacente, y el proceso se repite en la nueva neurona (suponiendo que la señal sea lo suficientemente fuerte como para activar un potencial de acción). Una vez que se entrega la señal, el exceso de neurotransmisores en la sinapsis se aleja, se descompone en fragmentos inactivos o se reabsorbe en un proceso conocido como recaptación. La recaptación implica que el neurotransmisor se bombea nuevamente dentro de la neurona que lo liberó, para limpiar la sinapsis. Limpiar la sinapsis sirve tanto para proporcionar un claro estado "encendido" como "apagado" entre las señales y para regular la producción de neurotransmisores (las vesículas sinápticas completas proporcionan señales de que no se necesitan producir neurotransmisores adicionales).
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| La recaptación implica mover un neurotransmisor desde la sinapsis hacia el terminal del axón desde el que se liberó. |
Neurotransmisores y Drogas
Hay varios tipos diferentes de neurotransmisores liberados por diferentes neuronas, y podemos hablar en términos generales sobre los tipos de funciones asociadas con diferentes neurotransmisores. Gran parte de lo que los psicólogos saben sobre las funciones de los neurotransmisores proviene de la investigación sobre los efectos de las drogas en los trastornos psicológicos. Los psicólogos que toman una perspectiva biológica y se centran en las causas fisiológicas del comportamiento afirman que los trastornos psicológicos como la depresión y la esquizofrenia están asociados con desequilibrios en uno o más sistemas de neurotransmisores. En esta perspectiva, los medicamentos psicotrópicos pueden ayudar a mejorar los síntomas asociados con estos trastornos. Los medicamentos psicotrópicos son medicamentos que tratan los síntomas psiquiátricos mediante la restauración del equilibrio de neurotransmisores.
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Neurotransmisor
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Envuelto en
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Efecto potencial sobre el comportamiento
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Acelticolina
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Acción muscular, memoria
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Aumento de la excitación, cognición mejorada
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Beta-endorfina
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Dolor, placer
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Disminución de la ansiedad, disminución de la tensión
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Dopamina
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Estado de ánimo, sueño aprendizaje
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Aumento del placer, disminución del apetito
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Ácido gamma-aminobutírico (GABA)
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Función cerebral ,sueño
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Disminución de la ansiedad, disminución de la tensión
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Glutamato
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Memoria, aprendizaje
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Mayor aprendizaje, memoria mejorada
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Norepinefrina
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Corazón, intestinos, estado de alerta
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Aumento de la excitación, disminución del apetito
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Estado de ánimo de serotonina
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Estado de ánimo, sueño
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Estado de ánimo modulado, apetito suprimido
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Las drogas psicoactivas pueden actuar como agonistas o antagonistas para un sistema neurotransmisor dado. Los agonistas son sustancias químicas que imitan un neurotransmisor en el sitio del receptor y, por lo tanto, fortalecen sus efectos. Un antagonista, por otro lado, bloquea o impide la actividad normal de un neurotransmisor en el receptor. Se recetan medicamentos agonistas y antagonistas para corregir los desequilibrios neurotransmisores específicos subyacentes a la condición de una persona. Por ejemplo, la enfermedad de Parkinson, un trastorno progresivo del sistema nervioso, se asocia con bajos niveles de dopamina. Por lo tanto, los agonistas de la dopamina, que imitan los efectos de la dopamina al unirse a los receptores de dopamina, son una estrategia de tratamiento.
Ciertos síntomas de esquizofrenia están asociados con neurotransmisión de dopamina hiperactiva. Los antipsicóticos utilizados para tratar estos síntomas son antagonistas de la dopamina: bloquean los efectos de la dopamina al unir sus receptores sin activarlos. Por lo tanto, evitan que la dopamina liberada por una neurona envíe información a las neuronas adyacentes.
A diferencia de los agonistas y antagonistas, que funcionan uniéndose a los sitios receptores, los inhibidores de la recaptación evitan que los neurotransmisores no utilizados sean transportados de regreso a la neurona. Esto deja más neurotransmisores en la sinapsis durante más tiempo, lo que aumenta sus efectos. La depresión, que se ha relacionado constantemente con niveles reducidos de serotonina, se trata comúnmente con inhibidores selectivos de la recaptación de serotonina (ISRS). Al prevenir la recaptación, los ISRS fortalecen el efecto de la serotonina, dándole más tiempo para interactuar con los receptores de serotonina en las dendritas. Los ISRS comunes en el mercado hoy en día incluyen Prozac, Paxil y Zoloft. El fármaco LSD es estructuralmente muy similar a la serotonina, y afecta las mismas neuronas y receptores que la serotonina. Las drogas psicotrópicas no son soluciones instantáneas para las personas que sufren trastornos psicológicos. A menudo, un individuo debe tomar un medicamento durante varias semanas antes de ver una mejora, y muchos medicamentos psicoactivos tienen efectos secundarios negativos significativos. Además, los individuos varían dramáticamente en cómo responden a las drogas. Para mejorar las posibilidades de éxito, no es raro que las personas que reciben farmacoterapia también se sometan a terapias psicológicas y / o conductuales. Algunas investigaciones sugieren que la combinación de la terapia farmacológica con otras formas de terapia tiende a ser más efectiva que cualquier tratamiento por sí solo (por ejemplo, ver March et al., 2007).
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