Vías Aferentes y Eferentes: Fundamentos de la Comunicación Nerviosa

Las tres funciones del SNC (sensitiva, integradora y motora) están conectadas a través de neuronas que constituyen vías aferentes o sensitivas y vías eferentes o motoras. Los impulsos nerviosos que provienen de receptores sensitivos y llegan al SNC a través de las vías aferentes son procesados en diferentes partes del SNC y originan las sensaciones.

Proceso de Percepción Sensorial

Estimulación:

Un estímulo es detectado por un tipo de receptor específico.

Transducción:

El receptor sensitivo convierte la energía del estímulo en señales electroquímicas. El estímulo produce un cambio en los potenciales de la membrana (despolarización) por activación o apertura de los canales iónicos.

Conducción:

Si el potencial de la membrana alcanza o supera el nivel umbral, se generan potenciales de acción (impulsos nerviosos) que son conducidos hasta el SNC.

Traducción:

Una región determinada del SNC transforma los impulsos nerviosos en sensación.

Mientras mayor es la fuerza del estímulo, mayor es la intensidad de la sensación.

El Sistema Visual y las Vías Aferentes

Está la retina, que es la estructura donde se encuentran los fotorreceptores a los cuales se conectan las neuronas aferentes que forman el nervio óptico. Las fibras de este nervio se prolongan a través de la vía óptica hasta determinadas áreas de la corteza cerebral, donde se elabora la modalidad sensorial de la visión.

Componentes del Ojo Humano

Humor vítreo:

Sustancia clara y gelatinosa ubicada en el espacio entre el cristalino y la retina.

Esclerótica:

Capa de tejido que cubre el globo ocular y lo protege.

Córnea:

Capa transparente que protege la parte exterior del ojo.

Humor acuoso:

Líquido claro y transparente que llena la cámara anterior del ojo, es decir, entre el cristalino y la córnea.

Pupila:

Orificio central por donde ingresa la luz.

Cristalino:

Constituye un lente de fibras proteicas que permite enfocar los objetos.

Iris:

Formado por músculos circulares y radiales, cuya contracción y dilatación regulan el tamaño de la pupila.

Coroides:

Capa que contiene vasos sanguíneos que nutren los tejidos y pigmentos que absorben el exceso de luz.

Retina:

Está formada por múltiples capas de células que incluyen fotorreceptores y neuronas de diverso tipo. Se distingue la retina medial (cercana a la nariz) y la retina lateral (hacia el otro extremo).

Punto ciego:

Corresponde al lugar donde convergen las neuronas que forman el nervio óptico.

Procesamiento de la Imagen Visual

La elaboración de las imágenes visuales comienza con el ingreso de luz al globo ocular. Los rayos luminosos provenientes del objeto observado son concentrados por la córnea, atraviesan el humor vítreo hasta la retina, que es la estructura donde se enfoca la imagen observada. En cada una de estas partes, excepto la retina, se produce la refracción de la luz. La contracción y dilatación de los músculos circulares y radiales del iris permiten la regulación del diámetro de la pupila, cuyo ajuste ayuda a mantener una exposición adecuada de la retina a la luz. El cristalino puede acomodar su curvatura al enfocar objetos que se encuentran a diferentes distancias, permitiendo que los rayos luminosos se proyecten sobre la retina. La imagen enfocada en la retina es invertida. Los mensajes nerviosos que salen de la retina por el nervio óptico llegan finalmente hasta la zona occipital de la corteza cerebral, donde son procesados y analizados. En esta región, la información es procesada y la imagen es percibida derecha.

Tipos de Fotorreceptores

Bastones:

Poseen mayor cantidad de discos (pigmento visual), captan más la luz que los conos, son más sensibles a la luz y son más numerosos que los conos, lo que posibilita la visión con escasa iluminación.

Conos:

Responsables de la visión en color con buena iluminación.

Efectos de las Drogas en el Sistema Nervioso Central

Alcohol:

Actúa en diferentes regiones del SNC. A nivel de la sinapsis, afecta diferentes receptores de neurotransmisores, como los del GABA, un neurotransmisor relacionado con los impulsos nerviosos inhibitorios; lo que explicaría sus efectos sedantes.

Marihuana:

Actúa como desorganizador del SNC, produce confusión, letargo, alteración de la memoria, de la percepción, del juicio, incoordinación motora y alucinaciones. Distorsiona la capacidad para percibir con claridad los peligros potenciales.

Morfina:

Se une a receptores nerviosos ubicados en el cerebro y en la médula espinal, que participan en las vías del dolor. Esto explica su uso para reducir el dolor y producir sedación.

Cafeína:

Se une a los receptores del SNC provocando trastornos del sueño y del ritmo cardíaco.

Nicotina:

Afecta la actividad de los ganglios autónomos y de la unión neuromuscular. Su inhalación puede provocar temblores, vómitos y estimulación del centro respiratorio.

Cocaína:

Afecta la recaptación de la dopamina, un neurotransmisor que participa en la percepción del placer. Es una droga estimulante del SNC. A nivel psicológico, provoca ansiedad, agresividad, desinterés general y depresión.

Anfetaminas:

Aumentan la liberación de dopamina y, con ello, la sensación de vigilia y alerta. Deprimen la actividad del centro del apetito. Pueden ocasionar depresiones severas.

LSD:

Produce alteraciones de la percepción del mundo y de la personalidad. Participa en las vías nerviosas relacionadas con la excitación del SNC.

Regulación Nerviosa de la Contracción Muscular

La contracción de los diferentes tipos de músculos está determinada por las vías eferentes del sistema nervioso periférico (SNP), ya sea somático o autónomo.

En la contracción o relajación de los músculos esqueléticos, las fibras nerviosas eferentes que forman parte del sistema nervioso somático (SNS) conducen impulsos nerviosos desde áreas específicas de la corteza cerebral, que es la principal región que controla el inicio de los movimientos voluntarios.

La actividad de los músculos lisos (involuntarios), del músculo cardíaco y de las glándulas del organismo está regulada por las fibras nerviosas eferentes del sistema nervioso autónomo (SNA). Estas fibras se agrupan en los diversos nervios raquídeos, que son los que se conectan con la médula espinal. En coordinación con el sistema nervioso central (encéfalo y médula espinal), el sistema nervioso autónomo controla las principales funciones vitales de nuestro organismo.

Organización del Tejido Muscular

El músculo esquelético está formado por fibras musculares, que son células largas, cilíndricas y multinucleadas. Estas, a su vez, contienen miofibrillas con filamentos de proteínas organizados de manera específica. Los filamentos más gruesos son de la proteína miosina y los más delgados de actina. Esto produce el aspecto de estriación transversal característico de los músculos esqueléticos.

No todos los movimientos musculares son controlados voluntariamente; también ocurren en músculos de naturaleza involuntaria, como los lisos y los cardíacos.

Mecanismo de la Contracción Muscular

La contracción muscular es posible gracias a la unión neuromuscular, que es la sinapsis química entre una neurona motora y una fibra muscular. Los terminales axonales de la neurona presináptica contienen vesículas en cuyo interior se encuentra un tipo especial de neurotransmisor: la acetilcolina. La membrana de la fibra muscular donde existe una unión neuromuscular se denomina placa motora terminal y contiene receptores para la acetilcolina.

Cuando un impulso nervioso llega hasta los terminales axonales, se produce la liberación de acetilcolina al espacio sináptico. Este neurotransmisor se une a los receptores de la placa motora terminal, lo que genera la apertura de canales para los iones de Na⁺ principalmente, desencadenando un potencial de acción muscular que se conduce a lo largo de la membrana de la fibra muscular o sarcolema. La enzima acetilcolinesterasa se encarga de degradar la acetilcolina.

El potencial de acción muscular provoca la liberación del ion calcio (Ca²⁺) que se encuentra almacenado en el retículo sarcoplasmático. Cuando el Ca²⁺ está en el citoplasma de la fibra muscular (sarcoplasma), produce el desplazamiento de los filamentos delgados y la consecuente contracción muscular. Existen bombas de transporte activo de Ca²⁺ que devuelven este ion desde el sarcoplasma al retículo sarcoplasmático, lo que conduce a la relajación muscular.

Ventilación Pulmonar: Regulación Nerviosa

Este proceso es un claro ejemplo de cómo las vías aferentes y eferentes intervienen para regular un mismo proceso.

El control nervioso de la ventilación pulmonar está regulado por el centro respiratorio. El centro respiratorio está formado por grupos de neuronas que, funcionalmente, se dividen en 3 áreas: el área rítmica bulbar, que posee las áreas inspiratorias y espiratorias y está ubicada en el bulbo raquídeo; y las áreas neumotáxica y apnéusica, ubicadas en la protuberancia.

El área inspiratoria se activa para provocar la inspiración. Entonces se conducen impulsos nerviosos, a través de determinados nervios, que provocan la contracción de los músculos intercostales externos y del diafragma, con lo cual se produce la inspiración. Durante la espiración, en las paredes de los bronquios y los bronquiolos existen receptores sensibles a la distensión, los que envían impulsos nerviosos, a través de nervios, hasta el área inspiratoria, provocando su inhibición. Esto determina la relajación de los músculos (intercostales y diafragma) y ocurre la espiración. Cuando el aire abandona los pulmones, los receptores de distensión dejan de ser estimulados, por lo tanto, cesa la inhibición del área inspiratoria y se puede iniciar una nueva inspiración.

El área rítmica bulbar regula el ciclo de la ventilación, es decir, la relación entre los tiempos de inspiración y espiración, y también controla la amplitud del ciclo. El centro respiratorio también está bajo la influencia de la corteza cerebral, lo cual permite, dentro de ciertos límites, el control voluntario de los movimientos respiratorios, tanto de la inspiración como de la espiración. La capacidad para detener voluntariamente la ventilación pulmonar está limitada, principalmente, por la acumulación de dióxido de carbono (CO₂) en la sangre.

Frecuencia y Profundidad de la Ventilación Pulmonar

El centro respiratorio del tronco encefálico ajusta la respiración según los niveles de actividad física: reduce la frecuencia durante el sueño y la aumenta durante el ejercicio físico. En esta última situación, además, aumenta la profundidad de la ventilación pulmonar.