domingo, 30 de enero de 2011

¿Cuál es la relación entre la consciencia y el cerebro?

Esta pregunta representa el famoso: “Problema Mente-Cuerpo”. El cual tiene una larga y sórdida historia, tanto en filosofía como en ciencia. Creo, que de manera muy general, este problema tiene una solución. Los estados de consciencia son causados por procesos neurobiológicos de bajo nivel que tiene lugar en el cerebro, los que representan la principal característica funcional del cerebro. Las diferentes neuronas que conforman la arquitectura cerebral, presentan una actividad eléctrica la cual causa la variedad de nuestra vida consciente. Todos los estímulos que recibimos del mundo externo, son convertidos por el sistema nervioso en una energía eléctrica que manejan las neuronas (Potencial de Acción) en la sinapsis. De la misma forma, esta actividad eléctrica causa todo el color y variedad de nuestra vida consciente. El olor de una flor, el sonido de una sinfonía, los pensamientos para estudiar los teoremas de la geometría Euclidiana, so causados por procesos biológicos de bajo nivel en el cerebro, donde lo elementos cruciales son las neuronas y la sinapsis.

La unidad funcional es una intricada red neuronal, pero el punto crucial es establecer una relación causal. El primer paso para resolver el problema mente-cuerpo estaría determinado por la primera premisa: los procesos cerebrales causan los procesos de consciencia. La pregunta inmediata a resolver sería: ¿Qué forma toman los procesos de conciencia? De manera general y consensual esta relación entre procesos mentales y procesos de consciencia, se ha descrito a través del “dualismo”, donde se unen las cosas “físicas” con las cosas “mentales”. Sin embargo, consideramos que esta hipótesis no queda completamente establecida. Si consideramos que los procesos neuronales causan la consciencia; sin embargo, esta consciencia resultante no sólo es un mero producto de actividad neuronal, sino una característica de alto nivel del sistema completo (el hombre). Lo que nos daría la segunda premisa: procesos neuronales de bajo nivel en el cerebro causan la consciencia y esta es una característica de alto nivel del sistema que está conformado por elementos neuronales de bajo nivel.

Dr. Víctor Mendoza Fernández, Referencia: The problem of Consciousness,
John R. Searle (1993).

martes, 4 de mayo de 2010

Neurobiologia del aprendizaje y la memoria

El aprendizaje es un proceso por el que los humanos modifican su conducta para adaptarse a las condiciones cambiantes e impredecibles del medio que los rodea. Junto a las fuerzas selectivas de la evolución, el aprendizaje constituye el modo principal de adaptación, de los seres vivos. En cuanto más, cambiante es el entorno más, más plástica debe ser la conducta, por lo que los organismos que viven en medios diferentes presentan también, grados diferentes de plasticidad conductual. Esta plasticidad es reflejo directo de los cambios que suceden en las neuronas y al sistema nervioso central de los organismos. Cuanta más plasticidad tiene su sistema nervioso más posibilidades de aprendizaje presenta el humano. Por tanto, el aprendizaje puede considerarse como un cambio en el sistema nervioso central que resulta de la experiencia y que origina cambios duraderos en la conducta de los organismos.
Lo que aprendemos es retenido o almacenado en nuestro cerebro y constituye lo que denominamos memoria. La memoria es siempre inferida del comportamiento. Por definición, no hay aprendizaje sin memoria y a su vez no hay memoria, sin aprendizaje, aunque éste último sea de naturaleza elemental. Aprendizaje y memoria son dos procesos estrechamente ligados y siempre coincidentes. Están además presentes en muchos otros procesos cerebrales, como la percepción sensorial, las emociones o el lenguaje, por lo que los especialistas tienen dificultades para referirse a alguno de ellos con independencia del otro o para discernir su presencia o participación específica en una función cerebral o conductual. La memoria (personas, lugares y sucesos) define lo que cada uno de nosotros somos y da a nuestra vida un sentido de continuidad.
CÓMO SE FORMA LA MEMORIA
La mayoría de las memorias no suelen formarse de una manera instantánea, cunado se recibe la información del medio que nos rodea, a reserva de aquellas que están asociadas a un alto contenido emocional. El proceso de formación de la memoria, requiere de cierto tiempo e incluye al menos dos estadios o etapas totalmente relacionadas: la memoria de corto plazo y la memoria de largo plazo. La memoria de corto plazo es un sistema para almacenar una cantidad limitada de información (generalmente menos de una docena de dígitos) durante un tiempo. Es una memoria inmediata para los estímulos que acaban de ser percibidos. Un ejemplo típico es el número de teléfono que retenemos en la mente durante el corto tiempo que necesitamos para marcarlo. Es una memoria frágil y transitoria que enseguida se desvanece y que resulta muy vulnerable a cualquier tipo de interferencias. La memoria a corto plazo se basa en actividad o cambios efímeros, eléctricos o moleculares, en las redes neuronales que procesan la información. Mientras marcamos el número de teléfono no podemos atender a otra cosa que a su recuerdo (trazas de memoria) sin riesgo de olvidarlo. Después de marcarlo solemos olvidarlo indefinidamente a no ser que lo volvamos a utilizar una y otra vez. Si esto último ocurre, es decir, si como consecuencia de la repetición de la experiencia, los cambios neuronales de la memoria a corto plazo persisten, pueden activar otros mecanismos de plasticidad cerebral produciendo cambios estructurales en las sinápsis entre las neuronas cerebrales. Estos cambios constituyen el soporte físico de la siguiente etapa, denominada memoria de largo plazo.
La memoria de largo plazo es un sistema cerebral para almacenar una gran cantidad de información durante un tiempo indefinido. A diferencia de la memoria de corto plazo, es una memoria estable y duradera, muy poco vulnerable a las interferencias. Gracias a esta memoria recordamos permanentemente quiénes somos, el lugar en que vivimos, la lengua que hablamos, los conocimientos necesarios para ejercer nuestra profesión o actividades y muchos de los acontecimientos de nuestra vida pasada. Aprender es siempre un intento de almacenar información en nuestro sistema de memoria de largo plazo. El proceso gradual por el que la retención de las memorias de corto plazo produce los cambios neuronales que originan la memoria de largo plazo se denomina consolidación de la memoria. La evocación de la información almacenada y el paso del tiempo suelen conferir a las memorias grados crecientes de estabilidad. Sin embargo, las memorias pueden perder estabilidad y cambiar con el tiempo.
APRENDER LO INEXPLICABLE: LA MEMORIA IMPLÍCITA
El aprendizaje, como ya mencionamos, es un proceso cerebral que involucra mecanismos perceptivos y asociativos. Las formas de aprendizaje complejo se basan en otras básicas o en combinaciones de ellas. Muchas de esas formas básicas dan lugar a memorias implícitas, también llamadas procedimentales o instrumentales. La memoria implícita estaría formada por los “recuerdos” básicamente inconscientes en que se basan nuestros hábitos perceptivos y motores. La memoria implícita se forma a partir de tipos de aprendizaje filogenéticamente antiguos, estrechamente ligados a las condiciones particulares de adaptación y supervivencia de cada especie. Memoria implícita es ese tipo de memoria que hace que dejemos de espantarnos cuando oímos ruidos intensos con los que ya estamos familiarizados (habituación), salivar ante la presencia de una comida apetitosa (condicionamiento clásico), comportarnos rutinariamente de forma socialmente aceptada (condicionamiento instrumental), reconocer inmediatamente a nuestros familiares y amigos (aprendizaje perceptivo) o montar en bicicleta (aprendizaje motor). Es, por tanto, el tipo de aprendizaje y memoria sobre cómo se hacen las cosas que solemos hacer. Su expresión es en gran medida autonómica y difícil de verbalizar o expresar mediante el lenguaje. Generalmente es una memoria fiel, rígida y duradera, que se adquiere gradualmente y se perfecciona con la práctica. Una excepción son las memorias de las situaciones con alto contenido emocional, que pueden ser adquiridas y formadas muy rígidamente, con una sola experiencia. Por ejemplo, muchas personas no olvidarán nunca el momento y lugar o situación en que recibieron la noticia del colapso de las torres gemelas de Nueva York o la primera vez que vieron a su hijo recién u otras primeras veces.
Otra característica de las memorias implícitas son las predisposiciones biológicas de cada especie animal y de cada persona para adquirirlas. Prácticamente todas las formas de aprendizaje que dan lugar a memoria implícita están condicionadas por grados más o menos específicos de plasticidad cerebral. Hay muchos ejemplos. Las abejas son animales especialmente capaces de establecer asociaciones con colores y olores, los pájaros que anidan tienen una excelente memoria espacial, las ratas son animales bien adaptados al aprendizaje en laberintos, los primates han desarrollado habilidades especiales para el aprendizaje de naturaleza social y entre estos últimos, los humanos son especialmente capaces de reconocer voces y rostros. En humanos encontramos además diferencias de género y entre individuos. Las mujeres, en promedio, tienen capacidades analíticas superiores a las de los varones, quienes a su vez, en promedio superan a las mujeres en habilidades espaciales. Es obvio, por otro lado, que diferentes individuos de uno y otro sexo heredan predisposiciones que les capacitan para desarrollar mejor determinados tipos de aprendizaje. Las predisposiciones de origen ambiental, educativas y sociales, influyen tambien en el proceso de aprendizaje implícito.
APRENDER LO EXPLICABLE: LA MEMORIA EXPLÍCITA
La Memoria explícita, por su parte, son los recuerdos deliberados y conscientes que tenemos sobre nuestro conocimiento del mundo o sobre nuestras experiencias personales. Es el almacenamiento cerebral de hechos (memoria semántica) y eventos autobiográficos (memoria episódica). Se expresa conscientemente y es fácil de declarar verbalmente o por escrito, lo que le ha valido también en humanos, el nombre de memoria declarativa. A diferencia de la memoria implícita, este tipo de memoria puede adquirirse en uno o pocos ensayos y tiene como destacada particularidad el poder expresarse en situaciones y modos diferentes a los del aprendizaje original, es decir, es una memoria de expresión, flexible, promiscua y cambiante. Es la memoria correspondiente al llamado aprendizaje relacional, una forma evolucionada de aprendizaje que nos permite comparar y adquirir información sobre personas, lugares, cosas y circunstancias complejas, utilizando más de una modalidad sensorial. Requiere, por tanto, la intervención de diferentes zonas de procesamiento cerebral de información, como la corteza más evolucionada del cerebro (la neocorteza), que está ampliamente implicada en el análisis de la información sensorial y las percepciones, o el denominado lóbulo temporal medial del cerebro, que incluye el hipocampo, una región, esencial para la formación de este tipo de memoria.
A diferencia de la memoria implícita, la memoria explícita puede establecerse en una única experiencia, sobre todo, como también ocurría con la memoria implícita, cuando su contenido tiene un carácter fuertemente emocional. Gracias a este tipo de memoria sabemos, por ejemplo, quien fue Teresa de Calcuta, qué es – o qué no es- un periodista, cuándo hay que hacer la declaración de impuestos, o dónde vive un amigo (memoria semántica). Es también la memoria que nos permite recordar las jugadas de gol de un partido o lo que hemos hecho durante todo el día (memoria episódica). Es, en resumen, el aprendizaje y memoria de los acontecimientos, hechos e información general.
La memoria explícita, ha sido especialmente analizada en individuos con lesiones cerebrales, particularmente en el hipocampo. Un caso muy relevante por su gran repercusión en el conocimiento sobre las bases cerebrales de la memoria, fue el de H.M., un individuo que había sufrido ataques epilépticos desde los 16 años. Cuando tenía 27, ni siquiera las dosis masivas de fármacos anticonvulsivantes aliviaban su enfermedad, por lo que fue intervenido quirúrgicamente para tratar de reducir sus síntomas, especialmente la intensidad de las convulsiones. El cirujano extirpó buena parte del hipocampo en ambos hemisferios cerebrales. La operación fue exitosa y H.M. pudo a partir de entonces controlar sus crisis con ayuda de medicamentos.
Pero, sorprendentemente, la operación le ocasionó también un fuerte impedimento para formar nuevas memorias; es decir, para retener nueva información, una enfermedad denominada como amnesia anterógrada. En esta condición el paciente olvidaba sus experiencias casi al mismo tiempo que ocurrían. Podía leer cada día el mismo periódico creyéndolo diferente. Aunado a este problema, la cirugía le produjo también una amnesia retrógrada, una incapacidad para recordar ciertos acontecimientos de épocas pasadas previos a la intervención quirúrgica. Sin embargo, podía mantener la memoria a corto plazo, lo que le permitía mantener una conversación en base al pensamiento actual. Al parecer su déficit era permanente, pues se mantuvo por mucho tiempo después de su operación. A pesar de todo, recordaba bien los acontecimientos de su infancia y, aunque resulte extraño, conservaba su inteligencia general y sus capacidades lingüísticas, perceptivas y motoras. De hecho, cuando se le trataba por primera vez se observa muy poca alteración en su conducta general.
Hoy sabemos que ese tipo de amnesias son características de todos los enfermos con daño o alteraciones en el lóbulo temporal medial del cerebro, la zona afectada en HM. Los enfermos de Alzheimer, uno de cuyos síntomas mas graves, es la perdida progresiva de la memoria, también presentan degeneración neuronal en las regiones cerebrales que se comunican con el hipocampo, especialmente en el lóbulo temporal medial. En general, los enfermos amnésicos recuerdan acontecimientos recientes pero no pueden formar memorias a largo plazo. Al parecer, pierden la habilidad de transferir la información desde los núcleos de las memoria de cotro plazo hasta los núcleos cerebrales que controlan la memoria de largo plazo. Por lo tanto, se trata de un déficit que afecta a lo que llamamos en psicología consolidación de la memoria.
La Torre de Hanoi es un rompecabezas, que nos permite distinguir claramente entre los tipos de memoria implícita y explícita. Este consiste en pasar varios discos de madera, de diámetros progresivamente mayores, desde un eje vertical a uno de otros dos ejes, en movimientos de una sola pieza a la vez y sin colocar nunca un disco mayor encima de uno menor. Los pacientes amnésicos aprenden con normalidad a mover los discos correctos con eficacia creciente, pero son incapaces de recordar y reconocer conscientemente esos discos y en su conjunto el rompecabezas, o las experiencias de días anteriores practicando con él. Cada ensayo diario es una novedad, porque el individuo no recuerda haberlo hecho antes, pero, sin duda, el paciente aprende y recuerda implícitamente lo aprendido, como demuestra con su ejecución cada día más perfecta. Por el contrario, pacientes como los de Parkinson con temblores y déficit motor de memoria implícita, recuerdan perfectamente sus experiencias previas con el rompecabezas, pero no consiguen acumular esa experiencia en forma de aprendizaje, por lo que se equivocan continuamente, todos los días que lo intenten. Con este rompecabezas, vemos pues en la práctica, la división cerebral y funcional de ambos tipos de memoria y su trastorno en cada tipo de enfermo.
Las memorias implícitas y explícitas no trabajan de manera independiente. En los organismos superiores se observa una considerable interacción de ambas memorias. Los recuerdos o conductas inconscientes (implícitas) pueden ser modulados y modificados por la memoria consciente (explícita) y los recuerdos explícitos suelen estar impregnados de muchos componentes de la memoria implícita.
Muchos tipos de aprendizaje y memoria comienzan siendo conscientes y explícitos para acabar convirtiéndose, con la evocación (recuerdo) o práctica repetida de su contenido, en una conducta o memoria meramente implícita. Por ejemplo, cuando aprendemos a escribir en computadora, a nadar o a conducir un coche, nuestra conducta es consciente y explícita pero con la práctica se automatiza y se convierte en una rutina inconsciente. Hay incluso tareas complejas que pueden aprenderse tanto de forma implícita como de forma explícita, requiriendo cada una de ellas regiones cerebrales diferentes y originando memorias con propiedades también diferentes, pero lo más frecuente es que ambos tipos de memoria interactúen y se apoyen para potenciar el proceso de aprendizaje.
PENSAR, RAZONAR, DECIDIR: COGNICIÓN EJECUTIVA
Una forma particular de memoria explícita, y por tanto consciente, es la llamada memoria de trabajo. Es el tipo de memoria a corto plazo que utilizamos cuando tratamos de retener información sobre algo que nos acaban de decir, cosas que acaban de pasar o pensamientos que acabamos de tener, para utilizarlos inmediatamente en el propio razonamiento, en la resolución mental en curso de algún tipo de problema o en la toma de decisiones. Cuando, por ejemplo, multiplicamos mentalmente, retenemos brevemente en la memoria los factores parciales para integrarlos en el producto final. Esa retención de los factores parciales es lo que llamamos memoria de trabajo. Se trata entonces de información transitoria, que frecuentemente está generándose, borrándose y sustituyéndose por otra memoria de naturaleza similar. La memoria de trabajo se encuentra estrechamente relacionada con la inteligencia de cada individuo.
Las técnicas modernas de imágenes cerebrales (neuroimagen funcionales como la resonancia magnética o la tomografía por emisión de positrones) nos permiten visualizar las regiones del cerebro que están activas en un momento determinado, en el curso de una operación mental, cuando pensamos algo. Cuando analizamos al cerebro en estas condiciones, y se induce una memoria de trabajo, una de las regiones que se activa es la corteza prefrontal o frontal, considerada la parte más evolucionada en el humano. Recientemente, se ha mostrado que otras regiones del cerebro se activan durante este proceso, lo que implicaría que la activación de la corteza frontal, no necesariamente seria la base anatómica de la memoria, sino que participaría en la selección o preparación de ciertas respuestas motoras de uso prospectivo para generar una conducta o una respuesta. Esto sugeriría, que la corteza frontal, forma parte de una red neuronal que incluye otras regiones de la corteza cerebral (temporal, parietal, premotora, límbica) para representar los estímulos ausentes y “guiar” de ese modo el comportamiento.
La corteza frontal, seria el director de la orquesta cerebral, reclutando y organizando la información en curso de procesamiento, jerarquizando la información involucrada en las actividades cognitivas ordinarias y evocando los recuerdos necesarios para generar la conducta. Así, la corteza frontal estaría implicada en los aspectos temporales y en la sintaxis o composición coherente de los episodios de la memoria. En definitiva, lo que actualmente llamamos memoria de trabajo, consiste en un sistema de control cognitivo y de procesamiento ejecutivo, el cual guía o regula el comportamiento. Este sistema de memoria, implica la participación e interacción de varios procesos cerebrales como son: atención, sensación, percepción, aprendizaje, motivación, emoción y memoria.
El recuerdo de las memorias implícitas suele ser un proceso instantáneo y autonómico que nos permite reproducir con precisión el comportamiento aprendido y almacenado previamente en el cerebro. En otras ocasiones, se trata más bien de un proceso activo, una reconstrucción no siempre fiel de lo que inicialmente se almacenó en el la memoria. Muchas memorias de tipo implícito y explícito pueden ser activadas mediante estímulos sensoriales o percepciones relativamente simples, como imágenes y sonidos. Los cuales activas a los circuitos cerebrales que se relacionan con las memorias implicadas. Por ejemplo, es sorprende el poder que tienen los estímulos olfativos para evocar memorias remotas. El olor de una muñeca antigua o de un objeto antiguo guardado en un baúl, puede hacer nos recordar al instante momentos o sensaciones de nuestra más lejana infancia. Esta actividad constituye una conducta filogenética conservada en varias especies incluyendo al humano, para alertar los procesos vitales como sobrevivencia, reproducción y alimentación.
Una situación especial es aquella en que las memorias están disponibles pero no son accesibles, cuando tratamos de recordar algo que estamos seguros de saber sin conseguirlo. Es el caso frecuente de pero si esto yo lo sabía muy bien, ¿porqué ahora no me puedo acordar?, o el de ¿qué he venido yo a hacer aquí? O quizá el de tengo ese nombre en la punta de la lengua pero no me sale. En muchos de estos casos la incapacidad de recordar se debe a que el recuerdo también puede relacionarse con situaciones orgánicas del individuo o exteriores a él. Cuando aprendemos en un determinado estado orgánico, por ejemplo, cuando estamos muy despejados y activos, o por el contrario cuando estamos adormilados, o bajo los efectos de una sustancia estimulante como la cafeína (café, té o coca cola) o sustancia depresora como el alcohol, suele ocurrir que la mejor situación para recordar posteriormente lo aprendido es volver a estar en la misma situación en que se aprendió. En caso contrario la evocación del recuerdo, puede verse disminuida y el individuo quedar en blanco total.
El olvido, más que una perdida de la información almacenada (memoria) puede constituir muchas veces una mera incapacidad para acceder a esa información. Todos sabemos que el que en un momento determinado no recordemos algo no quiere decir que no podamos recordarlo más tarde, en otro momento. Además, existen pacientes que recuperan la memoria algún tiempo después de sufrir el trauma o accidente que les hizo perder la memoria. Todo ello viene a confirmar que las memorias no habían desaparecido del cerebro. En realidad, seguían disponibles, pero no eran accesibles al no estar el organismo en el estado fisiológico que permite la accesibilidad a las mismas y genera el recuerdo. Además de las condiciones internas, tal estado puede depender también del contexto ambiental, pues todos tenemos la experiencia de, por ejemplo, no reconocer a una persona si la vemos en un lugar diferente a donde solemos encontrarla. Igualmente, cuando no recordamos lo que hemos ido a buscar a la cocina, lo mejor es volver nuevamente a la sala para volver a activar la memoria. La mejor manera de facilitar el recuerdo consiste entonces en situarnos en un contexto, orgánico y ambiental, lo más parecido posible al original en el que adquirimos la información.
Trabajos recientes con neuroimagenes funcionales en humanos muestran también, que el olvido, en lugar de ser un proceso degenerativo neural o un des-aprendizaje, puede consistir en un proceso activo e inhibitorio que impide el recuerdo. Se ha observado que cuando un sujeto está tratando de impedir mentalmente un recuerdo aumenta la actividad neural en su corteza cerebral frontal, y se reduce en el hipocampo, al tiempo que consigue evitar ese recuerdo. Es decir, la activación del sistema de cognición ejecutiva parece impedir el recuerdo inactivando transitoria y funcionalmente estructuras del lóbulo temporal medial del cerebro que podrían estar implicadas en la reactivación de las memorias. Quienes descubrieron estos resultados no han evitado la tentación de relacionar ese proceso con las conocidas hipótesis freudianas, acerca de la represión
Por otro lado, resulta plausible creer que la extraordinaria capacidad asociativa del cerebro humano debe estar sometida a un proceso de autocontrol permanente que impida que nuestra mente se sature de información irrelevante. La clave parece radicar en unas proteínas especiales del cerebro (enzimas fosfatasas) que, tal como se ha comprobado en ratas, podrían actuar como un freno permanente a la formación de las memorias en las neuronas. Si se confirma este mecanismo en el cerebro humano, puede resultar de extraordinaria relevancia para la modulación de la memoria en situaciones normales como patológicas.

El paciente H.M.





El paciente H.M. se llamaba realmente Henry Gustav Malaison, en 1953 se le practicó una operación, para aliviar los síntomas de su epilepsia. En esta operación, perdió 2/3 del hipocampo, de la protuberancia parahipocampal y de la amígdala. El daño en su memoria como se describe en el texto, permitió a las neurociencias estudiar su caso desde el año de su operación hasta su muerte (2 de diciembre de 2008). Su caso clínico, permitió comprobar la relación entre una estructura cerebral con una función conductual en los humanos la memoria y el desarrollo de la neuropsicología cognitiva, como una rama de la psicología cuyo principal objetivo sería entender como las estructuras cerebrales y las funciones están asociadas a procesos psicológicos específicos (léase conductas especificas).

domingo, 21 de febrero de 2010

Resumen Potencial de reposo y acción

Fisiología neuronal (potencial de reposo y potencial de acción).

Las neuronas realizan su trabajo, de recibir y enviar impulsos, por medio de una fuerza electroquímica. La cual es generada por el flujo de partículas químicas cargadas eléctricamente, llamadas iones, a través de la membrana de la neurona.
La neurona en “reposo”. En el fluido que rodea a todas las células, existen iones con cargas positivas y negativas distribuidos de manera casi similar, lo que permite que cada una se neutralice. Los iones de calcio, sodio, potasio y magnesio tienen cargas positivas; los iones de cloro, fosfato (combinación de oxígeno y fósforo) y ciertos ácidos más complejos compuestos de carbono y oxígeno tienen cargas negativas. Los iones de otros elementos como hierro, cobre, zinc y azufre también están presentes en estos líquidos, pero en muy baja concentración (por lo que recibe el nombre elementos trazas).
La mayoría de las proteínas del cuerpo se encuentran dentro de las células, incluyendo las neuronas y se encuentran principalmente en forma de iones con cargas negativas. Por esto, el interior de las neuronas (y de otras células), esta cargado negativamente; o bien, se encuentra negativamente polarizado, con respecto al exterior celular. La deficiencia relativa de cargas positivas en el interior de las células, significa que existe una fuerza eléctrica fuerte que trata de meter cargas positivas al interior de las células. Pero la membrana celular, no permite el paso libre de iones positivos al interior de la célula, lo que hace que en reposo el interior de la neurona se mantenga negativo.
La selectividad de la membrana se da gracias a los canales iónicos, los cuales son proteínas especializadas que permiten el paso selectivo de iones, de tal forma que existen canales de potasio, sodio, calcio, etc. La mayoría de los canales se encuentran cerrados, amenos que reciban una señal que los abra, así que por lo general nada pasa a través de ellos. Motivo por el cual se dice que los canales son compuertas (se encuentran cerradas o abiertas). En condiciones de reposo el único ion que se puede mover es el de potasio, en comparación con otros iones. Otro mecanismo que permite mantener la polaridad negativa del interior de las células lo representan las bombas, las cuales necesitan energía para trabajar. Esta bomba intercambia potasio extracelular por sodio intracelular y aunque no se genera ninguna carga eléctrica, este trabajo asegura que se saque el exceso de sodio que haya entrado al interior celular durante el proceso de excitación. Debido a que hay más potasio en el interior de la célula comparado con el medio exterior, es más probable que el potasio tienda a salir espontáneamente, en vez de entrar. Este proceso permite también mantener el valor negativo del interior celular.
En resumen, las neurona presentan una diferencia de voltaje a través de su membrana, esta diferencia es negativa en el interior comparada con el exterior. Este estado eléctrico, es comúnmente denominado como potencial en reposo. Las demás células del cuerpo también son negativas en su interior.
El impulso nervioso. Una neurona se estimula para “disparar” (conducir un estímulo eléctrico), cuando recibe una señal química en la sinapsis excitadora. El efecto inmediato de la señal química, es alterar el estado eléctrico del interior de la neurona cerca de la sinapsis activa, haciendo que el área cerca de la sinapsis se vuelva más positiva comparándola con el estado en reposo. Este pequeño movimiento hacia valores positivos en el valor eléctrico de la membrana hace que los canales de sodio se abran y permitan la entrada de sodio al interior de la neurona, algunas veces los canales de calcio también permiten la entrada de calcio. El calcio y el sodio entran rápidamente al interior de le neurona por la fuerza eléctrica negativa. Este efecto genera que las cercanías a los canales de sodio de la membrana interna de la neurona, se hagan positivas. Este estado positivo, genera que más canales de sodio se abran conforme pasa el tiempo. Lo que hace que la carga eléctrica interna se haga positiva, lo que se conoce como despolarización o potencial de acción. Las otras células del cuerpo que pueden sufrir despolarización son las células glandulares (que forman a las glándulas y responden con la liberación de hormonas) y las células musculares (las cuales responden con la contracción).
La duración del potencial de acción es de 1 milisegundo, es breve debido a un proceso de auto corrección. Durante la entrada de iones calcio y potasio a la célula, existe también un flujo hacia el exterior de iones de potasio, lo que genera el cierre automático de los canales de sodio y calcio. Los tres eventos, ayudan a reestablecer el potencial de reposo de la neurona, a través de un ciclo de actividad. Las bombas iónicas también trabajan, asegurándose de mantener baja la concentración interna de sodio.
El movimiento del potencial de acción en forma repetida, del soma hasta la terminal del axon, asegura que la señal se mantenga fuerte durante todo el trayecto, no importando que tan largo sea el axon. De esta manera, cuando un potencial de acción alcaza la terminal sináptica del axon, este inicia la liberación de neurotransmisores químicos, los cuales cruzan el espacio sináptico y se unen a receptores localizados en la membrana de la neurona blanco, si la señal es excitadora, el proceso se inicia de nuevo.
La inhibición del impulso nervioso. Mientras que algunos neurotransmisores inducen alas neuronas a activarse “disparar”, existen otros que les indican detener su actividad, es decir, inhiben su capacidad de disparo. Las sustancias químicas que son liberadas en las sinapsis inhibidoras, actúan haciendo que el voltaje dentro de la neurona se vuelva más negativo, comparado con el valor del potencial en el estado de reposo. Una forma común de lograr el incremento en la negatividad del interior de la neurona, es abriendo brevemente algunos canales que permitan la entrada de iones cloro. Debido a que estos iones tienen carga eléctrica negativa, hacen que el interior de la neurona se vuelva aun más negativa comparada con el exterior, lo que impide que la neurona se active por que no se pueden abrir los canales de sodio. De este modo, una sinapsis puede ser excitadora o inhibidora, dependiendo del tipo de neurotransmisor que emplea en su sinapsis y de la naturaleza de los receptores en la célula que recibe la señal, siguiendo en este sentido, cualquier neurona puede ser tanto excitadora como inhibidora.