El Impulso Nervioso
Las neuronas están rodeadas de un medio líquido extracelular constituido por agua y diferentes iones disueltos. Los principales iones son los de sodio y, en menor cantidad, los de potasio. Por el contrario, dentro de la célula hay mayor cantidad de iones de potasio que de sodio. Además, en el interior celular hay muchos iones con carga negativa. Esta distribución desigual de cargas eléctricas entre ambos lados de la membrana celular genera una diferencia de voltaje o potencial de reposo, y por eso se dice que la membrana está polarizada.
Si bien la membrana de todas las células está polarizada, solo las neuronas y las células musculares son «excitables», ya que ese potencial de reposo puede modificarse. Esta variación en el potencial de membrana se denomina potencial de acción y su desplazamiento a lo largo de una neurona, impulso nervioso.
Un potencial de acción se genera siempre que se modifica la permeabilidad de la neurona a ciertos iones específicos. Esta es la manera:
- Al recibir un estímulo, en la membrana de la neurona se abren algunos canales de sodio en el sitio de estimulación. Entonces, los iones de sodio entran rápidamente en la célula y se desplazan.
- Como aumenta la cantidad de iones positivos en el interior celular, la diferencia de potencial dentro y fuera de la célula disminuye y la membrana se despolariza. Esto provoca que se abran más canales e ingrese más sodio, hasta llegar a un determinado voltaje. Entonces, el potencial de membrana cambia y pasa a valores positivos. Este cambio se denomina potencial de acción y es el que genera el impulso nervioso. La apertura de los canales de sodio dura menos de un milisegundo. Luego se cierran y la membrana vuelve a ser impermeable a ellos.
- Con el cambio de voltaje, los canales de potasio se abren, pero más lentamente. Entonces, se produce de forma tardía la salida de los iones de potasio de la célula a favor de su gradiente de concentración. Esta salida permite restablecer el potencial de reposo de la membrana, por lo que esta se repolariza.
- Aunque la membrana recupera la diferencia de potencial, la distribución de iones no es la misma. Para restablecer las concentraciones iónicas originales, actúa la bomba de sodio-potasio, que envía al exterior el sodio ionizado y recupera el potasio ionizado hacia el interior celular. La bomba de sodio-potasio es una proteína de la membrana celular que facilita el transporte de iones entre el interior y el exterior de la célula. Esta bomba mantiene el potencial de membrana expulsando iones de sodio e ingresando iones de potasio en contra del gradiente de concentración. Este tipo de transporte se denomina transporte activo.
La Propagación del Impulso Nervioso
Para que la comunicación sea posible, la reacción de una neurona ante un estímulo debe conducirse hacia otros sitios.
La despolarización de la membrana neuronal se produce en un punto y activa la apertura de los canales de sodio. Así se produce la entrada de sodio. Esta zona se despolariza y así sucesivamente. Como consecuencia de esta «renovación constante», el impulso nervioso puede recorrer una distancia considerable sin que cambie su intensidad. Una vez que los canales de sodio se cierran, quedan inactivos y no son capaces de responder a un nuevo estímulo durante unos milisegundos. A este intervalo de tiempo se lo conoce como periodo refractario.
La Vaina de Mielina
Algunos tipos de células gliales, denominadas células de Schwann, se enroscan repetidas veces alrededor de los axones y forman una envoltura de varias capas de membrana, que se denomina vaina de mielina. La función de esta vaina es aislar eléctricamente a la neurona del medio extracelular. La cubierta de mielina no es continua, sino que está interrumpida en ciertas zonas llamadas nódulos de Ranvier.
De este modo, la conducción resulta muchísimo más rápida. Este tipo de conducción del impulso nervioso se denomina conducción saltatoria.
La Sinapsis
La información se transmite de una neurona a otra; esta comunicación es la sinapsis. Hay tres tipos principales de sinapsis según las estructuras neuronales involucradas:
- Sinapsis axodendríticas: entre axones y dendritas.
- Sinapsis axosomáticas: entre axones y el cuerpo celular (soma) de otra neurona.
- Sinapsis axoaxónicas: entre axones.
En estas sinapsis, la neurona que transmite la información se denomina neurona presináptica, y la que la recibe es la neurona postsináptica.
Existen dos modalidades fundamentales de sinapsis:
En las sinapsis eléctricas, las membranas celulares de ambas neuronas están estrechamente unidas, y los iones pasan directamente de una a otra a través de uniones comunicantes o poros específicos.
Otro tipo son las sinapsis químicas, en las que las membranas celulares están separadas por una hendidura o espacio sináptico. La comunicación se efectúa mediante la liberación de sustancias químicas llamadas neurotransmisores.
Las Sinapsis Químicas
En la neurona se fabrican muchas sustancias. Algunas de ellas, los neurotransmisores, se «empaquetan» en vesículas sinápticas, orgánulos esféricos que se acumulan en la porción final de las ramificaciones de los axones, conocidas como botones terminales o terminales axónicos.
El Sistema Nervioso Central (SNC)
El SNC es la estructura más importante del sistema nervioso y se encuentra bien protegido: está alojado dentro del cráneo y la columna vertebral.
La porción del SNC que está protegida por los huesos que forman el cráneo es el encéfalo, que a su vez está integrado por el cerebro, el tronco encefálico y el cerebelo. El SNC se continúa caudalmente en la médula espinal, protegida por la columna vertebral.
Un líquido incoloro y transparente, el líquido cefalorraquídeo (LCR), baña el SNC y circula por fuera de este y por dentro de los ventrículos, que son cavidades internas de los órganos que lo componen, proporcionando amortiguación y nutrientes.
Asimismo, todo el SNC está envuelto en tres membranas protectoras denominadas meninges, que cubren tanto el encéfalo como la médula espinal. Estas son, desde la más interna a la más externa:
- Piamadre: la más interna, muy delicada y vascularizada, adherida directamente al tejido nervioso.
- Aracnoides: una capa intermedia, similar a una telaraña, por debajo de la cual circula el LCR en el espacio subaracnoideo.
- Duramadre: la más externa, gruesa y resistente.
En el SNC, los somas (cuerpos celulares) neuronales y sus dendritas, así como los axones amielínicos y las células gliales, se agrupan formando la sustancia gris. Los axones mielinizados, por otro lado, se agrupan formando fascículos o haces, que constituyen la sustancia blanca.
En los órganos del SNC se pueden distinguir zonas de sustancia gris y de sustancia blanca:
Sustancia Gris
Está constituida principalmente por cuerpos neuronales (somas), dendritas, axones amielínicos, terminales axónicos (sinapsis) y células gliales (neuroglía). Esta zona se ocupa de recibir estímulos, procesar información y elaborar respuestas. Es el sitio de la integración neural.
Sustancia Blanca
Está formada predominantemente por axones mielínicos agrupados en tractos o fascículos. Su función principal es conducir la información (impulsos nerviosos) entre distintas regiones del SNC. Debe su color blanquecino a la vaina de mielina lipídica que recubre los axones.