Arquitectura sináptica y la comunicación neuronal: el universo paralelo de superpoderosos

Si imaginamos que el cerebro es un mundo, las neuronas serían sus habitantes, criaturas sociables cuya mejor habilidad es la comunicación, aunque no tienen ojos para ver, ni boca para hablar, ni siquiera manos para abrazar. Cómo se realiza la comunicación, entonces?  La neurona tiene el cuerpo, las antenas receptoras, que salen del cuerpo como los tentaculas del pulpo, y una larga prolongación que forzando lo mejor de la imaginación podríamos llamar una mano. Las antenas receptoras se llaman dendritas, normalmente son muchas y precisamente a través de las dendritas la información llega a la neurona. Cuanto más dendritas tiene una neurona, más social y extrovertida es, más información puede recibir y luego, procesar.

Cada neurona tiene solo una mano, el axón, tambièn lo llaman neurita. Esta mano como cualquier mano tiene varios dedos que le permiten tocar varias dendritas a la vez. Claro no son la dendritas de la misma neurona, son dendritas de otras con quienes se entabla la comunicación. Las señales emitidas por las neuronas van también a las células musculares o a las células de los órganos internos.

Las neuronas nunca están solas, ellas forman grupos especiales, en forma de cadenas y redes. Para que se forma una cadena, es necesario que el axón alcance la siguiente neurona y forme la conexión que llamamos la sinapsis, del griego ύναψις que significa enlace o conexión.

Si hasta este momento pensaste que la neurona era la unidad cerebral, tu mundo nunca volverá ser lo mismo: la unidad funcional y estructural del cerebro es la sinapsis. Es aquí donde suceden los procesos mágicos informativos y comunicativos en el sentido neuronal. Dos neuronas en el proceso de comunicación tienen papeles diferentes: la que emite la información se llama presináptica, la que recibe la información, tiene nombre de postsináptica.

Las neuronas igual que las personas tienen diferentes tipos de trato con la información. La información dentro del cerebro tiene forma de pensamientos, cuando la transmitimos, toma forma de palabras, pronunciadas, o escritas, y al llegar a su destino, de nuevo se convierta en pensamientos. Algo similar sucede con las neuronas. Dentro de la neurona, la información  se transporta en forma de los impulsos eléctricos, llamados potenciales de acción, muy rápidos que corren por el cuerpo de la neurona, por el axón, hacia la salida y, en el momento de llegar al fin de su recorrido, la señal cambia su naturaleza y, a partir de este momento, ya no es eléctrica, si no, química.

Resumiendo: la información dentro de la neurona, se transmite en forma eléctrica, pero entre las neuronas, de manera química. Me parece fascinante.

Lo que para nosotros es lenguaje, para las neuronas son los neurotransmisores, las sustancias químicas que pasan la información de una neurona a otra. Cuando el impulso eléctrico llega al final del axón, allá lo está esperando el neurotransmisor empaquetado como un regalo en una burbujita, o vesícula presináptica, que tiene un tamaño y volumen estándar para contener hasta 10 mil  moléculas del neurotransmisor. Este se sintetiza y se transporta a la vesícula presináptica mediante procesos químicos complejos.

Al llegar, el impulso recibe una bienvenida: se abren los canales de calcio, una especie de puerta, donde los iones de calcio se juntan con unas proteínas especiales y mueven la burbujita hacia la salida del axón. La burbuja se rompe y  el neurotransmisor pasa al espacio vacío entre las neuronas, llamado tambièn la hendidura sináptica. Este espacio es muy pequeño para que la información llegue más rápido posible. Así que cada pensamiento más simplón en nuestro cerebro es el trabajo secuencial de decenas de las sinapsis. Imagínense si cada sinapsis trabajara con la paciencia de una tortuga. Estaríamos pensando más lento aún, por ello la velocidad de estos procesos es muy importante. La velocidad y el calcio.

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Nota aparte: una de las formas para activar el trabajo del cerebro es agregar calcio al espacio intercelular. Así que ya saben, un poco más de calcio en la comida es bueno para diferentes sistemas de nuestro organismo, incluyendo nuestro cerebro.

Seguimos: el neurotransmisor llega a la membrana de otra neurona, a la membrana postsináptica, la parte final de la sinapsis. Aquí el neurotransmisor se encuentra con las proteínas receptores. Su estructura tiene un agujero, llamado el centro activo , es a dónde se dirige el neurotransmisor y entra como una llave al cerrojo, como un password de acceso al sistema.

A partir de este momento tenemos dos escenarios muy diferentes. Sabemos que hay información deseable, otra no, es igual como en la comunicación humana. Hay noticias que no queremos saber, ni que nadie más sepa. Entonces, la neurona receptora decide si la información que llegó pasa o no. Para esto hay diferentes vías y diferentes canales, los canales de sodio permiten que la neurona postsináptica se activa, y la señal se transmita. Este tipo de sinapsis se llaman  excitatorias y el transmisor también.  

Pero a la vez,  tenemos otros tipos de situaciones cuando la tarea no es transmitir la señal, sino, impedir que se transmita. Por eso, más o menos la mitad de las sinapsis no son excitatorias, sino, inhibitorias. Estas sinapsis usan los neurotransmisores que hacen a la neurona perder la posibilidad de generar el impulso eléctrico con el cual la información viaja por la neurona. Los elementos químicos que participan en la inhibición son el potasio y el cloro.  Gracias a éstos, la célula pierde la carga positiva eléctrica , y la señal no se transmite.

Recordamos que las dendritas son como tentáculos de un pulpo, eso implica que cada neurona puede conectarse con miles de otras, recibiendo simultáneamente las señales excitatorias e inhibitorias. Cada neurona es como un centro analítico que compara las señales entrantes y decide su transmisión. O como un genio analitico. La comunicación entre las neuronas es muy particular: normalmente, tu y yo podemos prestar atención a lo que dice una sola persona a la vez, en caso de las neuronas ellas reciben miles de señales de otras en el mismo momento, como si estuvieran escuchando atentamente a miles de personas, y son capaces de analizar las señales y decidir si las reciba o no.

La última etapa es la eliminación del transmisor después que éste ya cumplió su tarea. Como todo en nuestro cerebro, este proceso se realiza por un sistema especial, el sistema de inactivación que elimina el neurotransmisor. Hay dos opciones principales: lo hace un fermento especial que extrae el neurotransmisor del receptor, o, tambièn, hay las proteínas que transportan el transmisor de regreso a la terminación presináptica y éste pasa a la vesícula y se reusa. Todo un reciclaje cerebral.

Comenta si fue clara esta explicación. 

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5 comentarios

  1. Cuando uno piensa en la tremenda complejidad del cerebro comprende que es la máquina más compleja que podemos imaginar en el universo sin ninguna duda, fruto de 4.000 millones de años de evolución. Una explicación muy buena y muy detallada, muchas gracias.

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  2. Es un artículp excelente de divulgación, transformas lo que es complejo en frases de sencillez aplaudible. Aún así, queda uno atónito de la fisilología cerebra. Esa sinapsis es un laboratorio donde lo poco o lo mucho de una sustancia, puede desenvocar en resultado conductuales inciertos o quizá poco predecibles. Abrazo y rosas.

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