1. 1

2. PRESENTACIÓN…………………………………………………………… 3
SYLABUS……………………………………………………………………. 4
CRITERIOS DE EVALUACIÓN……………………………………………. 6
SITUACIÓN VITAL………………………………………………………….... 8
CONCEPTUALIZACION……………………………………………………. 8
1. FUNCIONAMIENTO DE LAS NEURONAS
(MODELO ELECTRICO Y QUIMICO)
1.1 LAS CUALIAS DESDE LO NEURONAL……………………………. 9
ENAMORARSE UNA CIENCIA………………………………………. 19
1.2. COMPARACION ENTRE LO NERVIOSO Y ENDOCRINO……… 18
2. MECANICA DE FLUIDOS ORGANISMOS COMPLEJOS.
2.1. HOMEOSTASIS Y TRANSPORTE A TRAVES DE MEMBRANA. . 32
2.2. SISTEMA EXCRETOR……………………………………………….. 35
2.3. FLUJOS INTESTINALES…………………………………………….. 37
3. PREPARASE PARA EL EXAMEN DE ESTADO…………………… 40
AUTOEVALUACIÓN………………………………………………………… 44
BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………………. 45
2

3. El contenido del presente modulo, En el primer momento tiene un objetivo muy
importante, es el realizar un estudio neurofisiológico del cerebro humano, tomando
como referente el capitulo 10 del libro “El cerebro y el mito del Yo” del
Neurocientífico Doctor Rodolfo Llinás.
Para el segundo parte, tiene como objetivo hacer un estudio de la mecánica y
dinámica de los fluidos (líquidos y gases) que permiten el funcionamiento de los
sistemas importantes (Respiración, circulación (sistema linfático y sanguíneo),
Digestión, Excreción) en el ser humano específicamente.
Por otro lado valorar y despertar el cuidado que se debe tener de nuestro cuerpo y
mantener una buena salud.
Las preguntas que van surgiendo a través del módulo te van a permitir indagar y
consultar en diferentes fuentes (libros, Internet, enciclopedias) para su pertinente
solución, las cuales son una herramienta fundamental para despertar tu curiosidad
y por su puesto un instrumento útil en la construcción de tu conocimiento. En él
aprenderás a desarrollar actitudes y comportamientos responsables, críticos y
conscientes de la relación del hombre con la naturaleza y la capacidad para actuar
favoreciendo la vida propia, la de la semejante y demás especie.
Por consiguiente, estos temas te van a permitir desarrollar competencias
específicas para mejorar y potenciar la expresión oral, expresión escrita, explicando
con propiedad las situaciones presentadas donde puedas demostrar los
conocimientos adquiridos, logrando un ambiente agradable y así lograr la
excelencia.
Transversal a la asignatura vas a utilizar algunas herramientas como la informática,
lectores competentes, que serán el complemento perfecto de las clases para que el
proceso sea más ameno y divertido.
No olvides que para lograr la excelencia y cumplir este compromiso tienes que estar
dispuesto a mostrar creatividad y a preguntar ordenadamente cuando tengas dudas.
Todo esto favorece tu desarrollo individual, ofreciéndote autonomía en tus
actividades, alegría, disciplina, compañerismo, respeto, orden, responsabilidad y
amor por lo que se hace y así conjuntamente logremos hacer del aprendizaje de las
Ciencias Naturales una experiencia constructiva y enriquecedora.
3

4. PROCESO ACADEMICO -CAPACIDADES
COMPETENCIAS1
1. RAZONAMIENTO LÓGICO
Son procesos lógicos que permitan desarrollar nociones de pensamiento
científico, a través de la curiosidad, observación, indagación, interpretación de
gráficos, mapas, esquemas, experimentos, comunicándolos en forma oral y
escrita.
a. Uso comprensivo del conocimiento científico
- Capacidad para comprender y usar conceptos, teorías y modelos en la
solución de problemas, a partir del conocimiento adquirido. Esta competencia
está íntimamente relacionada con el conocimiento disciplinar de las ciencias
naturales, pero es importante enfatizar que no se trata de que el estudiante
repita de memoria los términos técnicos ni las definiciones de conceptos de
las ciencias, sino de que comprenda los conceptos y las teorías y los aplique
en la solución de problemas.
b. Explicación de fenómenos
- Capacidad para construir explicaciones y comprender argumentos y modelos,
que den razón de fenómenos. Esta competencia se relaciona con la forma
como los estudiantes van construyendo sus explicaciones en el contexto de
la ciencia escolar. La escuela es un escenario de transición desde las ideas
previas de los alumnos hacia formas de comprensión más cercanas a las del
conocimiento científico. La competencia explicativa fomenta en el estudiante
una actitud crítica y analítica que le permite establecer la validez o
coherencia de una afirmación o un argumento.
c. Indagación
Capacidad para plantear preguntas y procedimientos adecuados, para buscar,
seleccionar, organizar e interpretar información relevante para dar respuesta a
esas preguntas. Esta competencia involucra los procedimientos, las distintas
metodologías que se dan para generar más preguntas o intentar dar
respuesta a una de ellas. Por tanto, El proceso de indagación en ciencias
implica, entre otras cosas, observar detenidamente la situación, plantear
preguntas, buscar relaciones de causa–efecto, recurrir a los libros u otras
fuentes de información, hacer predicciones, plantear experimentos, identificar
variables, realizar mediciones y organizar
2. CAPACIDAD INVESTIGATIVA:
La capacidad investigativa en este nivel empieza a verse influida por una
aproximación teórica de las ciencias.
1
Serie lineamientos curriculares Ministerio de Educación pág. 97
4

5. Planteamiento de preguntas desde la perspectiva de una teoría explicativa:
establece las posibles relaciones de tipo cualitativo, o cuantitativo.
Documentarse para responder preguntas y formular otras nuevas.
Formulación de hipótesis
Las posibles respuestas a las preguntas adquieren la forma de hipótesis cualitativas
se fundamentan en datos tratados en forma sencilla.
3. CAPACIDADES COMUNICATIVAS.
PROCESO DE FORMACIÓN ORAL Y ESCRITA
EXPRESIÓN ESCRITA
Ortografía: Escritura correcta de letras y palabras en un texto.
Caligrafía: Escribir a mano con letra bien hecha.
EXPRESIÓN ORAL
Vocalización: Capacidad para articular con claridad “lo que se dice” con el fin de
hacerlo más inteligible para quien escucha.
4. PROCESO DE FORMACIÓN ÉTICA2
VALORES – PROCESO CONVIVENCIAL Y ÉTICO
Respeto: Con los compañeros, reconocimiento de las diferencias: Trato amable
y cordial, con uso de lenguaje decente. Con los adultos, aceptación de la autoridad,
lo que implica la escucha y la adopción de actitudes cordiales. Con las normas,
acatamiento u obediencia. Con el ambiente, cuidándolo y respetándolo
Responsabilidad: Actitud de responder por nuestros actos. Esto es, cumplir
cabalmente con las obligaciones tanto académicas como convivenciales. Además,
implica el hecho de reconocer sin prejuicios las fallas propias y aceptar las
consecuencias de las mismas. Además, generando actitudes responsables en el
manejo de su entorno y garantizando una mejor calidad de vida.
Solidaridad: Capacidad de reconocer como propias las situaciones ajenas. Esto
implica la vinculación, el compromiso personal no sólo con las iniciativas de los
demás, sino el acompañamiento tanto en situaciones adversas como de
prosperidad. Se manifiesta en actitudes de trabajo en equipo y de iniciativas
personales para desarrollar diversos tipos de actividades.
Honestidad: capacidad para mostrar su rectitud, eficacia y eficiencia en su
trabajo haciendo las cosas organizadamente y con calidad.
Conciencia ética3. Cuidando todo lo que le rodea haciendo especial énfasis en
cuidar y respetar los seres vivos, contribuyendo con la preservación de la vida no
botando basuras, no desperdiciando el agua, economizando la energía eléctrica, el
gas o el cocinol, etc.
2
Serie Lineamientos Curriculares. Ministerio de Educación Nacional. Pág. 97
3
Serie Lineamientos Curriculares. Ministerio de Educación Nacional. Pág. 97
5

6. RAZONAMIENTO LOGICO
 Elabora mentefactos conceptuales sobre sistema nervioso
 Aplica los conceptos vistos en la resolución de problemas vitales
 Expresa las diferencias entre proceso químico y eléctrico en el funcionamiento
neuronal.
 Explica el funcionamiento de las hormonas a nivel cerebral. ¿Cómo nos
enamoramos?
 Interpreta el funcionamiento de los fluidos corporales.
 Dibuja diferentes neuronas, dibujo del funcionamiento eléctrico y químico.
 Expresa su interpretación de la consulta semanal sobre Ciencia y Tecnología.
 Sustentación oral y escrita.
 Evaluación tipo icfes.
CAPACIDADES COMUNICATIVAS
 EXPRESIÓN ESCRITA
Se tendrá en cuenta la ortografía, manejo del renglón, trazos legibles, manejo
estético del espacio, presentación adecuada de actividades y trabajos.
 EXPRESIÓN ORAL
Se tendrá en cuenta claridad en el manejo y desarrollo de ideas, fluidez verbal,
coherencia gramatical con vocalización y pronunciación adecuada, participación
oral
VALORES – PROCESO CONVIVENCIALY ÉTICO
RESPETO
 Es amable y cordial con compañeros y docentes.
 Acepta y acata las normas establecidas en la clase escuchando activamente a
compañeros y profesor, respetando el turno conversacional.
 Tiene cuidado de no atentar contra la dignidad de las personas por medio de
comentarios o apodos.
 Diferencia el comportamiento según el lugar donde se encuentre. (patio, iglesia,
teatro, formación y salón de clase)
RESPONSABILIDAD
 Cumple con todas sus deberes tanto académicas como convivenciales.
 Reconoce sus propias fallas y acepta las consecuencias de las mismas.
 Evita que sus acciones atenten contra su seguridad y la de los demás.
 Asume las consecuencias de sus actos y de sus decisiones teniendo en
 cuenta los acuerdos establecidos.
SOLIDARIDAD
 Colabora con todas las actividades programadas.
 Actúa con iniciativa.
 Lee gusta trabajar en equipo.
 Ayuda desinteresadamente sin esperar nada a cambio
HONESTIDAD
 Muestra rectitud, eficacia y eficiencia en su trabajo haciendo las cosas
organizadamente y con calidad.
 Identifica y acepta sus errores y los corrige.
6

7.  Utiliza el diálogo y el perdón como mediación en un conflicto buscando crecer
como persona.
 Evita hacer trampa y cumple con sus obligaciones
FORMACIÓN ÉTICA
 Es coherente en el establecimiento entre valores, actitudes y comportamiento
 Se ubica críticamente en relación con los demás elementos de su entorno y de su
comunidad y muestra actitudes positivas hacia la conservación, uso y
mejoramiento del ambiente.
BIBLIOGRAFÍA PROPUESTA PARA EL TRABAJO
 ARTETA DE MOLINA, Judith E. Desafíos 9. Bogota Ed. Norma, 2002.
 BEHARA CABRERA, BEATRIZ, Ciencias Naturales 9. Bogota. Ed. Santillana
1999.
 AUDESIRK Teresa y Gerard, Biología superior. México. Prentice Hall. 1997.
 GOMEZ R, Carlos William. Investiguemos 9. Bógota. Ed. Voluntad. 1994.
 STARR. Cecie y otros. Biology:The unity and diversity of life. Ed. International
student.belmont USA.2009.
7

8. Uno de los remedios para el estreñimiento es usar un laxante que contenga sales de
magnesio. En el intestino grueso, las sales de magnesio se absorben muy
lentamente a través de la pared intestinal, por períodos, situación que tiene un efecto
sobre el movimiento del agua en el intestino grueso. Basándose en esta información,
explique la acción laxante de las sales de magnesio.
Realizar una profundización sobre “La diálisis, cuando los riñones fallan”,
interpretando las fallas de tipo fisiológico que sufren nuestros riñones. De igual
manera consultar sobre Hipertensión arterial y sus efectos sobre los accidentes
cerebrovasculares y cardiovasculares, por último hacer una indagación sobre la
Deshidratación y sus efectos en la salud del cuerpo humano.
8

9. 1. FUNCIONAMIENTO DE LAS NEURONAS
Documento de estudio. Capitulo Nº 10 “El cerebro y el mito del Yo” Doctor
Rodolfo Llinás, Neurocientífico4
«El cerebro es una entidad muy diferente
de las del resto del universo.
Es una forma diferente de expresar todo.
La actividad cerebral es una metáfora para todo lo demás.
Somos básicamente máquinas de soñar
que construyen modelos virtuales del mundo real».
4
LLINÁS, Rodolfo R. El cerebro y el mito del yo. Cap. 10. Bogotá. Ed. Norma. Año 2003. Pág. 235
9

10. No son palabras de un filósofo ni de un
poeta, aunque su obra establece un puente
entre éstos y la ciencia. Es la provocadora
conclusión a la que ha llegado, tras cuarenta
años de estudiar el sistema nervioso, uno de
los cerebros más brillantes de nuestra
época: el neurocientífico Rodolfo Llinás
Riascos.
Partió del estudio microscópico del
funcionamiento unicelular de las neuronas
hasta convertirse en fundador y pionero de
la neurociencia. Ésta integra diversas
ciencias para entender el funcionamiento del
cerebro: biología, filosofía, fisiología,
sistemas, bioelectricidad, cognición,
psicología, medicina, psiquiatría,
informática, zoología, evolución,
antropología y geometría, por mencionar
sólo algunas.
En todas esas aguas navega con propiedad
Llinás, hasta revolucionar el concepto que
antes se tenía sobre el sistema nervioso, es
decir, «la esencia de la naturaleza humana».
Sus colegas dicen que la obra de Llinás
rompe por completo las antiguas creencias y
marca un nuevo paradigma sobre la manera
de entendernos a nosotros mismos y
nuestra interacción con lo que llamamos
«realidad».
Luego de publicar más de quinientas investigaciones y catorce libros científicos,
Llinás decidió compartir sus hallazgos con el público no especializado a través de un
libro pedagógico que sintetiza su hipótesis sobre la electrofisiología de la
subjetividad: El cerebro y el mito del yo, de Editorial Norma.
En la obra, salpicada de metáforas tan didácticas, cómicas y lúcidas como su autor,
se resume el trabajo de este colombiano de 68 años, nacionalizado hace cuarenta en
Estados Unidos, director del Departamento de Fisiología y Neurociencia de la
Universidad de Nueva York, asesor de la Nasa, miembro de las academias de Ciencia
de Estados Unidos, Francia, España y Colombia, y varias veces postulado al premio
Nobel, entre muchas otras distinciones.
Con su melena cana y una inexplicable belleza infantil en el esplendor de su sexto
piso, dialogó así con Número:
1.1. LAS CUALIAS DESDE EL PUNTO DE VISTA NEURONAL
El exorcismo del fantasma en entidades. El filósofo Willar Quine empleó el
la máquina término para denotar el carácter subjetivo de la
EI término "cualia" se refiere a Ia calidad de las sensación.
10

11. Hoy en día, hay dos posiciones afines respecto actividad cerebral se relaciona con funciones
de la naturaleza de las cualias. Según la preconscientes o con los mecanismos
primera, éstas serían un epifenómeno neuronales que coordinan el movimiento.
innecesario para la conciencia (Davis, 1982). La Finalmente, señalan que los aspectos
segunda, que no es muy diferente de la funcionales en principio están basados en la
primera, plantea que si bien las cualias son la experiencia sensorial de la función cerebral,
base de la conciencia, éstas aparecieron sólo no se emplean frecuentemente y no son
en formas superiores de la evolución, por lo necesariamente base de la conciencia, en
cual representarían una función central superior particular cuando el sujeto se distrae
presente sólo en los cerebros más avanzados momentáneamente. Mientras usted goza de
(Crook, 1983). Esta perspectiva relega a un partido de tenis, le roban la billetera Más
ámbitos carentes de toda experiencia subjetiva tarde recordará que sintió algo en la cadera o
animales inferiores como las hormigas. Ello cerca del bolsillo de la chaqueta. Estos
implica: que los circuitos" de estos animales son puntos de vista indican que las cualias no son
automáticos y que se organizan de manera componentes o productos necesarios de la
refleja, lo cual les permite una interacción con el función cerebral y que, si ocasionalmente lo
exterior que, no por exitosa para sobrevivir, deja fueran, son esencialmente fugaces y poco
de ser eminentemente refleja. Para efectos confiables.
prácticos y pese a su éxito evolutivo, las Para mí, a estos modos de pensar les
criaturas primitivas como las hormigas y las falta una perspectiva evolutiva adecuada,
cucarachas serían autómatas biológicos. razón, tal vez, por la cual a las cualias se les
La perspectiva elitista, según la cual ha puesto tan poco énfasis dentro del estudio
sólo las formas superiores están dotadas de de la función cerebral. Comprendemos a
cualias, dan otras razones: las cualias se cabalidad que la arquitectura funcional del
originaron accidentalmente, como resultado cerebro es producto del lento devenir de la
inesperado y posiblemente como una evolución, la cual selecciona las funciones
propiedad emergente de circuitos cerebrales cerebrales más útiles para la supervivencia
complejos, pero no como necesarias para un de las especies. Lo que no es tan claro para
comportamiento debidamente organizado. muchos es la íntima relación entre las cualias
Los partidarios de esta posición señalan que, y la estructura evolutiva funcional del cere-
incluso en aquellos seres dotados de cualias bro. Mi razonamiento es que la existencia
como los humanos, la mayoría de los eventos misma del sistema nervioso central se origina
cerebrales no forman parte de ellas, y que, a en la experiencia sensorial, la cual, gracias a
su vez, ellas no son parte de la mayoría de la predicción, permite el movimiento activo
los eventos cerebrales. Estos autores se (motricidad). Considerando que la evolución
inclinan a pensar que gran parte de la de la percepción misma en cualquier
11

12. modalidad sensorial dio lugar al elaborado animal se enriqueció con órganos sensoriales
proceso que vemos hoy en día, entonces lo que migraron hacia él, en lugar de haberlo
más lógico es plantear que la experiencia hecho hacia los pies o la cola. ¿Por qué?
sensorial, las cualias, deben ser primordiales Porque la dirección que la evolución eligió
para la organización global del sistema para el movimiento del animal es "hacia
nervioso. De hecho, las cualias deben haber adelante". Evolutivamente, es lógico que los
desempeñado un papel relevante e influyente órganos sensoriales migren hacia allí, en
en el curso de la evolución. A continuación donde, combinados con otros, se aprovechen
me extenderé sobre este punto. al máximo.
La biología evolutiva nos indica que, al Así, de la necesidad de "monitorear"
madurar, algunas funciones del sistema sensorialmente el mundo por el cual puede
nervioso migran de un sitio a otro dentro del moverse, y a causa de la dirección frontal del
cerebro. Durante la ontogenia y también a lo movimiento, los órganos sensoriales
largo de milenios de evolución, una función florecieron en el polo cefálico. Estos órganos
puede desarrollarse lejos de su sitio de ori- sensoriales no sólo se volvieron más capaces
gen. Esta migración de funciones sólo es para informarse sobre el mundo exterior, sino
posible si lo que migra es el conjunto total del que los centros nerviosos asociados a ellos
complejo neuronal de dicha función. se especializaron para realizar de manera
Desde el punto de vista ontogénico, el rápida las decisiones predictivas que llevan a
mejor ejemplo de migración funcional es la realizar y mantener comportamientos
oxigenación de los elasmobranquios durante holísticos cruciales, para la supervivencia.
la embriogénesis (Harris y Whiting, 1954). Se Pero fundamentalmente la experiencia sirve
recuerda que, debido a los acoples para contextualizar y despertar la unidad de
electrotónicos, el temblor intrínseco de la la activación sensorial, en un estado funcional
musculatura produce un movimiento rítmico y global (algo como "yo siento"), que actúa para
oscilatorio que permite el flujo de agua por las tomar decisiones. Aun es más claro que las
agallas y el intercambio de oxígeno con el cualias primitivas migraron desde regiones
exterior a través del saco vitelino. Se trata de caudales al encéfalo, donde tomaron asiento
un tipo de motricidad "miogénica", porque e impulsaron una conectividad neuronal cada
representa un movimiento engendrado vez más compleja. Entendiendo lo anterior,
meramente a partir de las propiedades me parece que las cualias, las experiencias
intrínsecas de las células musculares. sensoriales, deben haber sido una de las
¿Cuál es la relación entre la migración propiedades fundamentales del ensamblaje
de estas funciones y las cualias? Ya neuronal que dio lugar al desarrollo evolutivo
mencionamos que durante la filogenia el del sistema nervioso central. Si las cualias
extremo anterior o polo cefálico (rostral) del tuvieron ese destacado lugar en el desarrollo
12

13. filogenético del sistema nervioso central, es real de las vías sensoriales, con la experiencia
difícil de aceptar que ellas actualmente no directa de eventos externos o también con la
desempeñen un papel, o que por lo menos evocación consciente de un recuerdo. Sin
éste no sea importante y preponderante en el embargo, el simple paso de electricidad aplicado
funcionamiento de nuestro cerebro durante el a áreas minúsculas de la corteza genera o con-
transcurso de nuestra vida. Más adelante figura sensaciones semejantes a una experiencia
discutiremos la importancia de las cualias y real. Neuronalmente hablando, existe un carácter
su necesidad crítica. Por ahora estudiemos modular acerca de la experiencia sensorial.
las cualias, lo que son, o lo que deben ser,
desde una perspectiva fisiológica objetiva.
Localización de las cualias
En el curso de las cirugías para epilepsia
intratable, Wilder Penfield estimulaba
eléctricamente diversas partes del cerebro de
pacientes y les preguntaba acerca de lo que
sentían con la estimulación. Aunque la
corteza cerebral se halla expuesta y el
paciente está despierto, no experimenta
ningún malestar y puede informar lo que sien- Figura.
te. Penfield encontró (además de Famosos mapas dibujados por Wilder Penfield,
contracciones en las piernas, dedos y labios que muestran la representación de las diferentes
al estimular diferentes sitios del homúnculo partes del cuerpo en dos bandas de la corteza
motor) que era posible evocar experiencias cerebral, la corteza somatosensorial (izquierda)
sensoriales muy específicas al estimular que recibe sensaciones de tacto (denominado
eléctricamente la corteza sensomotora y las "homúnculo sensorial") y la corteza motora
distintas localizaciones corticales que se le (derecha) que controla el movimiento
asocian (Penfield y Rasmussen, 1950)- ("homúnculo motor"). En ambos mapas, los
(figura). Dependiendo de la corteza dedos, la boca y algunas otras áreas muy
estimulada, los pacientes "oían" fragmentos sensibles ocupan la mayor parte del espacio.
de canciones familiares o de voces, o "veían" (Tomado de Posner y Raichle, 1995.)
a algún familiar o evocaban alguna imagen
del pasado. También es posible, por ejemplo; estimular el
índice derecho del paciente cuya corteza ha sido
Tales sensaciones quizás no eran tan completas expuesta, y examinar la actividad neuronal
como las que se experimentan con la activación
13

14. generada por tal estimulación: en el área oscilatoria de 40Hz y su relación con la actividad
correspondiente de la corteza somatosensorial. intrínseca tálamo-cortical, vimos que un "cuanto"
de cognición puede medirse como una época
"¿Qué estimulamos?", pregunta el doctor. temporal bien definida de 12-15 milisegundos.
”Mi índice derecho". La actividad registrable de Ello significa que la capacidad del sistema
las células de esta parte de la corteza también nervioso central para discriminar que dos eventos
muestra que sí, que de hecho se estimuló el sensoriales están separados temporalmente
índice derecho. requiere un intervalo mínimo de 12.5
Y ahora se puede demostrar un fascinante milisegundos entre ambos, o de lo contrario el
fenómeno, pues si anestesiamos la corteza cerebro los registrará como uno solo
somatosensorial o los núcleos talámicos, (Kristofferson, 1984; Llinás y Pare, 1991; Llinás y
relacionados específicamente con esta vía de Ribary, 1993; Joliet et al, 1994). Este "cuanto de
información táctil (como durante el procedimiento cognición implica la activación de patrones de
Conocido como la prueba de Wada, para ubicar el actividad en millones o incluso en cientos de
centro del habla durante la neurocirugía), al millones de células. Por tanto, el único medio que
estimular el mismo sitió y preguntarle qué sintió, tendrían las células de generar una coherencia tal
inevitablemente escucharemos del paciente: sería usando la electricidad como modo de
"Usted no ha estimulado nada todavía". Sin conexión del flujo de información entre ellas. ¡No
introducir en específica. Si la anestesia local es existe otra manera, que sepamos, para que las
capaz de eliminar la sensación; por fuerza las células se interconecten (dentro del cerebro) que,
cualias han de relacionarse ningún cambió en la: siquiera remotamente, sea tan rápido como el
conectividad física o, en la anatomía, la aplicación anterior! Al examinar los posibles eventos
del anestésico hizo desaparecer de manera com- biológicos que suceden en el interior y alrededor
pleta e inmediata la sensación, la experiencia de una sola neurona, una actividad de conjunto
sensorial fundamentalmente con la actividad eléc- que abarque o emplee cientos de millones de
trica del cerebro, ya que la anestesia Sólo células con un marco de referencia temporal de
modificó el aspecto de la función neuronal 12-15 milisegundos impone serias limitaciones
relacionado con la capacidad de generar patrones sobre el posible modo de transmisión de esta
particulares de actividad eléctrica. indispensable información. La difusión es
Teóricamente hay razones de muchísimo exageradamente lenta y su efecto demasiado
peso para pensar que el fundamento de las corto. Con los marcos de referencia temporales
cualias se encuentre en fenómenos eléctricos ya mencionados, si la información se transmitiera
neuronales. Consideremos la increíble rapidez por difusión, las moléculas no podrían
con la cual un estímulo sensorial puede distanciarse mucho fuera de la célula o, para el
analizarse y entretejerse en el fluir de la caso, dentro de ésta. La electricidad es el único
conciencia Recordando la activación cerebral medio suficientemente rápido y con un alcance
14

15. suficientemente amplio, capaz de permitir la acti- cuando examinamos la conectividad y la
vidad de conjunto de manera rápida y función tálamo-cortical. Vemos que el llamado
generalizada. Esta actividad es la base de la sueño no-MOR (dormir sin soñar) es un estado
experiencia sensorial, y su percepción se funcional caracterizado por una actividad de
enmarca dentro de limitaciones temporales, como ondas delta lentas y sincrónicas (Llinás y
las que concibiera Charles Sherrington en el "telar Ribary, 1993). El rango de frecuencia de todo
encantado" (1941, p. 225). Aceptamos pues, que este patrón de actividad rítmica es de 0,5 a 4
las cualias se desencadenan gracias a la Hz y su amplitud en el EEG o MEG
actividad eléctrica en el cerebro y que están (magnetoencefalograma) es la mayor de todas
constituidas por eventos muy cercanos en el las que se registran en el cerebro. En el capítu-
tiempo a las estructuras eléctricas que se deslizan lo 6 vimos que durante el sueño profundo el
sobre la superficie de las membranas neuronales. sistema tálamo-cortical no acepta casi ninguna
Estos torbellinos eléctricos estallan en zigzag en modalidad de entrada sensorial. Aunque las
diferentes direcciones, como relámpago que vías sensoriales transmiten la información
centellean, dejando tras ellos un débil y fugaz sensorial específica, el sistema no le presta
resplandor una sensación que se encenderá de significado interno; de hecho, no existe ex-
nuevo en cuanto se desencadene y generalice la periencia sensorial alguna. ¡Las cualias dejaron
siguiente oleada de relámpagos, dejándonos la de existir temporalmente!
imagen de una red continua de sensaciones. Las Así mismo, las cualias también dejan de
cualias realmente son eventos celulares fugaces existir durante las crisis de la epilepsia tipo
y discontinuos, por las mismas razones "pequeño mal", simplemente porque en el
fisiológicas por las cuales la conciencia en sí es estado epiléptico se modifica la frecuencia
un evento fugaz e intermitente. Al final del fundamental de la actividad cerebral, aunque el
capítulo veremos que las cualias se relacionan resto de la conectividad básica que permite la
con el "sí mismo" y, específicamente, con el función neuronal permanece intacta. Toda la
hecho de que nos percatamos de nosotros experiencia sensorial, de hecho la "persona",
mismos. desaparece. Así, para que las cualias
aparezcan y desaparezcan, no basta
Habiendo relacionado las cualias con los considerar tan sólo la actividad eléctrica
eventos neuronales eléctricos, se plantean neuronal, sino que deben tenerse en cuenta los
otros puntos. Para los eventos funcionales rangos particulares de frecuencia de la
globales del sistema nervioso central, como la actividad cerebral global. En términos más
vigilia o el sueño, no sólo es indispensable la sencillos, para evocar sentimientos es
actividad eléctrica, sino que también es necesaria la activación de patrones eléctricos
indispensable que sus frecuencias sean muy específicos, globales y locales de modo
específicas, tal como se detalló en el capítulo 6 temporalmente coherente.
15

16. movimiento estereotipado. Por el contrario, los
Geometría funcional de que denominaré PAF sensoriales encuentran su
las cualias: PAF expresión final internamente; esta expresión es
interiorados lo que conocemos como experiencia subjetiva.
Los PAF sensoriales están acompañados de
¿Cuál sería, entonces, la base neuronal de las experiencias subjetivas, bien sean producidas
cualias? Deseo abordar momentáneamente el por la activación de las vías sensoriales debida a
tema de las cualias desde una perspectiva más estímulos externos, bien por la estimulación
teórica, comenzando con el punto de vista motor experimental eléctrica (o química) en diversas
y basándome en buena parte en lo aprendido en áreas del cerebro, o bien por acciones iniciadas
capítulos anteriores. En último término, la en el interior, como en los sueños. Es claro que
motricidad siempre es producto de las contrac- cuando se estimula experimentalmente el
ciones musculares, puesto que no hay otro modo cerebro, con corriente aplicada directamente, se
de moverse. De inmediato se concluye que el producen pequeños fragmentos de sensación y
contexto del sistema nervioso incluye, al final de no eventos sensoriales completos como los que
la cadena, un efector motor que transforma la se generan cuando la activación cerebral es
actividad eléctrica de las neuronas motoras en normal, fisiológica. Esto no es sorprendente.
contracciones musculares manifiestas. Por Basta con comparar la activación fisiológica
analogía, cabe preguntar cuál es el efector, el normal del cerebro y la intrincada complejidad de
aparato de expresión última de la experiencia su organización eléctrica con la" estimulación
sensorial. Éste es, para mí, el problema más eléctrica exógena, y en el mejor de los casos
importante de la neurociencia contemporánea. resulta extraordinariamente burda y limitada,
Fisiológicamente hablando, no sabemos cuáles tanto en su elaboración como en su alcance y
sean, o cómo funcionen, los efectores de la complejidad.
experiencia sensorial. Sin embargo, conocemos
su ámbito de operación. Sabemos, por ejemplo, Experimentalmente se demuestra que la
que se requiere una actividad eléctrica neuronal estimulación eléctrica del cerebro produce
de un tipo particular. En determinados sitios del sensaciones, y que al anestesiar o destruir esas
sistema nervioso central, mientras que en otros áreas o las vías que las activan, tales
debe silenciarse. Visto así, concluimos que las sensaciones desaparecen. Por ende, puede
bases neuronales de los efectores de las cualias decirse que muy probablemente las cualias se re-
son muy semejantes a las de los PAF motores, lacionan con el tipo y la localización de la
sólo que parecen ser PAF interiorizados. En actividad eléctrica. En este punto existen unos
cuanto a su expresión, los PAF motores pocos escenarios que podemos considerar.
permanecen silenciosos en el cerebro hasta ser Muchos se inclinan por pensar que las cualias
liberados, expresándose externamente en un representarían eventos muy profundos de la
16

17. función neuronal, relacionados con las estructuras funcionamiento cerebral, ya que las sensaciones
mecánicas cuánticas de las neuronas, entre las de por sí son eventos geométricos
que se incluyen los detalles de la organización de desencadenados eléctricamente, y hasta aquí
los microtúbulos y microfilamentos. Por supuesto, llega el nivel de análisis posible en este momento.
ello abre en la neurociencia un área nueva y Pero si tal estado geométrico y funcional es la
hasta el momento inexplorada. Yo no proseguiré sensación en sí, surge inmediatamente un serio
por allí, porque sinceramente dudo que se problema filosófico. Según esta definición, ¿no
compruebe con un análisis serio. La razón para serían las cualias simplemente otro ejemplo de
descartarlo es que los elementos neuronales sub- aquello que "todavía está por comprenderse"? o,
yacentes a la activación sensorial parecen ser desde el punto de vista cualitativo, ¿podrían
muy semejantes a los que sirven de base a la quizás ser algo que es radicalmente diferente,
actividad motora. Al parecer, las cualias se algo que transciende al sustrato neurológico de
relacionan no sólo con neuronas particulares en las neuronas y de su actividad eléctrica, tras lo
sí, sino más aún, con la geometría dinámica de cual intentamos esconder las cualias? Por el
los patrones de actividad eléctrica que las contrario, creo que la esencia de la sensación es
neuronas son capaces de producir. justamente el conjunto de patrones de actividad
eléctrica de las neuronas y de sus contrapartes
Para mí, la razón evolutiva de las cualias es moleculares.
abordable representan la línea de base del
ACTIVIDAD DE APLICACIÓN
1. ¿Qué son las cualias?
2. ¿Qué piensa llinas sobre la existencia del SNC?
3. ¿Qué es la motricidad?
4. ¿qué es la ontogenia?
5. ¿Qué son las elasmobranquias?
6. ¿Qué es la embriogénesis?
7. ¿Dónde se localizan las cualias?
8. ¿Cuál es la razón teórica del fundamento de las cualias?
9. Consulte cuales son las etapas del sueño?
10. ¿qué es un experiencia subjetiva?
11. ¿qué relación hay entre las cualias y la actividad eléctrica?
4
LLINÁS, Rodolfo R. El cerebro y el mito del yo. Cap. 10. Bogotá. Ed. Norma. Año 2003. Pág 235
17

18. ▬▬ on the emotions producing feelings of
satisfaction and pleasure.
Note: Con el siguiente articulo en ingles,
responde las preguntas, al finalizar el trabajo The dopamine in high levels increases the
se socializaran las respuestas. energy and the motivation, that carries an
FALLING IN LOVE: A SCIENCE.5 individual to create a need for alcohol, drugs,
cigarette, exercise and in this case, the dear
“love is stronger” says the popular wisdom and
person.
the science has working finding the reason.
American scientists have made in the last Like in an addiction, the investigators have
years several studies in order to analyze the observed that felling in love is associated
reaction of the brain of a lover before the to big quantities of the dopamine in the
presence of his partner and the results middle of the brain. Arthur Aron, “the emotions
conclude that the love is the most powerful and of falling in love go in a chaotic way between
lasting experience for the humanity, which is the euphoria the anxiety, the anger, the
the over sex. Love emotions are the same that sadness or the happiness. On the other hands,
generates an addictions and physical like is all the volunteers of the study showed an
determinant. intense activity in the areas of motivation and
remuneration of the brain, which are the same
One of the studies made by the state
that are activated in addictions”.
University of New York and published by the
magazine journal of Neurophysiology, includes Nevertheless, the magnetic resonances
questionnaires to lovers answered while their indicate that the areas of the brain that are
brains are observed by a scanner across activated change as a couple relation matures:
images of magnetic resonance. in the first seven months a hyperactivity is
observed in areas involved in the addictions,
According to the analysis of the investigators,
especially in the tegmental ventral area and the
the areas activated in relation with the intense
caudate nucleus, but in couples that have more
romantic love were principally those of the right
time together, they have activated the pale
side of the brain, while the areas activated in
ventral, which seems to be vital to establish
relation with the physical attraction were
lasting relations.
principally in the left side.
But in this process in which some areas of the
That is why, according to the authors of the
brain are activated an others are deactivate,
investigation, a person can find multiple
there is the risk that people have unexpected
attentions attractive people, but is not easy to
fallings in love, because the room of the
fall in love with more than one simultaneously:
passion in this area (tegmental ventral) is
the area that manage the love tends to the
available, even when the part that guarantees
monogamy, while the one that manage the
the stable relation remains active. This would
physical attraction tends to the polygamy.
explain why a couple with a lasting great
Nevertheless, say the scientists “the process of relation can turn surprised by this type of
romantic feelings involves a system of neural feelings for another person.
constellations that concludes love wins, clearly,
Other interesting information from this study is
to sex in power on the human mind”. For on of
that the principal areas of the brain involved in
the investigators, the anthropologist Helen
falling in love work in an unconscious level and
Fisher of the Rutgers University. ”romantic love
are common to all the mammals. To explain it,
is the most powerful of all human experiences,
the investigators mention the example of the
definitively more powerful than the sexual
mice of the meadows that establish
impulse”.
monogamous lasting relations thanks to the
Addicts to the love activation of the same area of people’s brain.
Nevertheless, it does not mean that the human
When a person falls in love, the idyll seems to
experience of falling in love should be like in
activate parts of the brain that are rich in
other animals, because “the human brain has
dopamine, a chemical effect that has influence
an aptitude to be conscious of the process,
superior to other species, say anthropologist
5
REVISTA SEÑALES. Año 2005. Páginas 2, 3,4. Helen Fisher.
18

19. How to take advantage reduced to the physiological process that is
observed in the laboratories.
Heart beating, getting blushed, loss of the
sense of the reality, are consequences of the
whole process of falling in love, which thanks Answers the Question?
to scientific studies is not a mystery any more,
and even, can offer useful information at the
moment of flattering.  How love is defined by researchers?
r
The first mistake of lovers consists on  Which are the areas activated in relation
preparing carefully each word that they are
going to say, because the investigations have with the intense romantic love?
demonstrated that in the “science of love”, the  Why is not easy to fall in love?
corporal language and the tone of the voice are
much more important than the speech.  What is the romantic love definition
According to the studies, the first thing that done by Helen Fisher?
people keep in the mind is the one tha the
that  What is the dopamine role? Explain it?
pupils catch and knowing if there is an
attraction takes more than 90 seconds and less  What is the author’s purpose?
than four minutes. This way, when cupid
 Paraphrase the whole idea of this
throws his first dart, corporal language
influences 55 per cent, the tone of the voice 38 article?
per cent and what we say only 7 p cent.
per
 What do you learn about this article?
Another determinant factor is physicist,
because the appearance is interpreted as an
indicator of the genes of a person.
Other important information in the process of
falling in love is that people tends to imitate the
movements of the other person, which the
n,
scientists consider to be an index of god
communication and reflex the interest for the
other.
Nevertheless, according to a study of San
Andrews University Scotland, the imitation and
the looking for the symmetry of the people only
confirm the interest of finding someone who
looks like them themselves. The investigations,
which consisted on fitting and transforming the
faces of the participants into images of
opposite sex, said that they chose their own
faces.
The conclusion of the director of the
experiment, the psychologist David Perret, is
that “people are habituated with faces that they
know since they were kids and that is why they
always show a preference for the
characteristics of theirs parents”.
Nevertheless, trough there are many studistudies,
the investigators warn that falling in love is a
very complex phenomenon determined by
cultural influences and that it cannot be
19

20. 1.2. Comparación entre la comunicación Figura 1 Los tres principales tipos de célula control.
nerviosa y endocrina6
En tercer lugar, una célula nerviosa
Aunque resulta conveniente analizar el disemina información de una parte del
control hormonal aparte del control cuerpo a otra por medio de señales
nervioso, en cierta manera los dos son eléctricas que viajan dentro de la célula
bastantes similares. Tanto las células que misma, y libera su neurotransmisor sólo
producen hormonas como las neuronas cuando llega a su blanco. Las hormonas
sintetizan sustancias químicas se mueven muy lentamente y son
“mensajeras” que se liberan en los liberadas a distancias variables de la célula
espacios intracelulares (Figura 1). Sin blanco. Por último, los efectos de los
embargo, hay cuatro diferencias mensajes enviados por las neuronas
principales en la forma en que los sistemas tienden a ser mucho más cortos en
nervioso y endocrino utilizan los mensajes duración que los efectos de las hormonas.
químicos. En primer lugar, mientras que Estas diferencias se empañan conforme
las células que producen hormonas y aprendemos más acerca de los sistemas
neurosecretoras liberan hormonas en la hormonal y nervioso de los animales.
sangre, las células nerviosas generalmente Algunas hormonas son de hecho
liberan sus mensajeros químicos (llamados producidas y liberadas en la sangre por
neurotransmisores) muy cerca de las medio de células nerviosas, como las
células sobre las que influyen, con células neurosecretoras del hipotálamo.
frecuencia con una distancia menor de un Otras sustancias químicas, que al principio
micrómetro. En segundo lugar, mientras los biólogos creían que eran estrictamente
que las hormonas contenidas en la sangre hormonas, como la insulina, recientemente
bañan a millones de células se han descubierto en el cerebro, en el que
indiscriminadamente, una neurona libera son sintetizadas y liberadas por neuronas y
su neurotransmisor en una o un pequeño actúan como neurotransmisores. Conforme
grupo de células blanco específico. lea sobre el sistema nervioso en este
capítulo, recuerde que ningún sistema del
cuerpo trabaja solo. Los sistemas
hormonal y nervioso son coordinados de
manera muy parecida
para que lleven a cabo su control de las
funciones corporales.
Funciones y estructura de las neuronas
Muestro estudio del sistema nervioso se
inicia con la célula nerviosa individual, o
neurona. Como la unidad fundamental del
sistema nervioso, cada neurona debe
realizar cinco funciones:
1. Recibir la información del medio
interno o externo o de otras
neuronas.
2. Integrar la información que recibe y
 producir una señal de respuesta
 
 adecuada.




20

21. 3. Conducir la señal a su terminación, suma las diversas señales nerviosas que
la cual puede estar localizada a provienen de las dendritas y “decide” si
cierta distancia. produce un potencial de acción, la señal
4. Transmitir la señal a otras células de respuesta eléctrica de la neurona. El
nerviosas, glándulas o músculos. cuerpo celular, que contiene
5. Coordinar las actividades
metabólicas que mantienen la
integridad de la célula.
Aunque las neuronas varían mucho en
estructura, la neurona “común” de los
vertebrados, tiene cuatro regiones
estructurales distintas que realizan las
funciones antes mencionadas. Estas
regiones son las dendritas, el cuerpo
celular, el axón y las terminales sinápticas
(Figura 2).
Las dendritas reciben señales de otras
neuronas o del medio
Las dendritas, prolongaciones ramificadas
que se extienden hacia el exterior a partir Figura 2 Una neurona mostrando sus partes y funciones.
los organelos más comunes, lleva a cabo las actividades
del cuerpo de la célula nervios, están comunes que la mayoría de células corporales realizan.
especializadas para responder a señales Estas incluyen la síntesis de moléculas complejas, como
que provienen de otras neuronas o del proteínas, lípidos y carbohidratos, y la coordinación de
las actividades metabólicas de la célula.
medio externo. Su forma ramificada les
proporciona una gran área para recibir El axón lleva señales eléctricas del
estas señales. Las dendritas de las cuerpo celular a su destino
neuronas sensitivas, tienen adaptaciones En una neurona típica, una fibra delgada y
de membrana especiales que les permiten larga, llamada axón, se extiende hacia
responder a estímulos específicos que fuera del cuerpo celular, por lo que las
provienen del medio como presión, neuronas son las células más largas en el
moléculas olorosas, luz o calor. En las cuerpo. Por ejemplo, axones únicos van
neuronas del encéfalo y médula espinal, desde su médula espinal hacia el extremo
las dendritas responden a los del pie, recorriendo una distancia de
neurotransmisores químicos liberados por alrededor de un metro. Los axones son
otras neuronas. Estas dendritas tienen líneas de distribución, que llevan los
receptores proteicos en las membranas, potenciales de acción desde el cuerpo
que unen neurotransmisores específicos y celular a las terminales sinápticas,
producen señales eléctricas como localizadas en el extremo de cada axón.
resultado de esta unión. En general, los axones viajan juntos
formando nervios, igual que los alambres
El cuerpo celular mantiene a la neurona en un cable eléctrico. Sin embargo, a
e integra las señales eléctricas de las diferencia de los cables de distribución de
dendritas energía eléctrica (en los cuales la energía
Las señales eléctricas viajan hacia las se pierde en el camino desde la estación
dendritas y convergen en el cuerpo de poder hasta el usuario), las membranas
celular de la neurona, el cual funciona celulares de los axones, están
como un centro de integración. En su especializadas para conducir potenciales
papel de integración, el cuerpo celular de acción no disminuidos o alterados
21

22. desde el cuerpo estímulo, el potencial en el interior puede
celular hasta sus terminales sinápticas. En hacerse más o menos negativo. Si el
los vertebrados, los nervios nacen del potencial se hace lo suficientemente
encéfalo y la médula espinal y se menos negativo, llega a un nivel llamado
extienden a todas las regiones del cuerpo. umbral (casi 15 milivoltios menos negativo
que el potencial de reposo), en el cual se
desencadena un potencial de acción. El
punto de desencadenamiento está cerca
Las terminales sinápticas se comunican de la unión del cuerpo celular y el axón
con otras neuronas, músculos o (Figura 2). Durante el potencial, la neurona
glándulas de pronto se vuelve positiva en el interior,
Las señales son transmitidas a otras de 20 a 50 milivoltios. El potencial de
células en las terminales sinápticas, las acción dura unos cuantos milisegundos
cuales aparecen como dilataciones en las (milésimas de segundo) antes de que la
terminaciones ramificadas de los axones célula restablezca su potencial de reposo
(Figura 2). La mayoría de terminales negativo. Veamos más de cerca estos
sinápticas contienen un tipo específico de potenciales eléctricos, que son el lenguaje
sustancia química, un neurotransmisor, del sistema nervioso.
que liberan en respuesta a un potencial de a.Axón gigante.
acción que viaja por el axón. Las
terminales sinápticas de una neurona
pueden comunicar con una glándula, un
músculo, las dendritas o el cuerpo celular
de una segunda neurona, de manera que
la respuesta de la primera célula se
convierte en la entrada de información de
la segunda célula.
Mecanismos de actividad neuronal
Hace unos 40 años, utilizando el axón
gigante de un molusco –el calamar-, los
biólogos desarrollaron formas para
registrar los eventos eléctricos en el
interior de las neuronas (Figura 3).
Encontraron que, sin ser estimuladas, las
neuronas inactivas mantienen una
diferencia eléctrica constante o potencial a
través de sus membranas celulares,
parecida a la que se encuentra en los
polos de una batería. Como en una
batería, el potencial eléctrico de la
membrana neuronal almacena energía.
Este potencial, llamado potencial de
reposo, siempre es negativo en el interior
de la célula y oscila de -40 a -90 milivoltios
(milésimas de un voltio). Si la neurona se
estimula, ya sea naturalmente o con una
corriente eléctrica, el potencial negativo en
el interior de la neurona puede alterarse.
Dependiendo de la naturaleza del
22

23. la célula, el líquido extracelular contiene
Figura 3 más iones de sodio cargados
positivamente (Na+) y iones de cloro
cargados negativamente (Cl-). Estas
diferencias de concentración se mantienen
por transporte activo utilizando una
proteína de membrana especializada
llamada bomba de sodio-potasio.
Como usted ha aprendido, la membrana
celular semeja un iceberg de proteínas que
están inmersas en un océano de lípidos.
Debido a que las partículas con carga no
pueden pasar por los lípidos, deben viajar
por las proteínas en forma de túnel, o
canales, que se localizan en toda la
membrana. En una neurona no estimulada
que se muestra abajo, solo los iones de
potasio pueden cruzar por la membrana.
Viajan por proteínas específicas llamadas
canales de potasio, que se muestran en
amarillo. Aunque los canales de sodio
Figura 4 La neurona mantiene sus (mostrados en azul) también están
gradientes iónicos. presentes, en las neuronas no estimuladas
permanecen cerradas. Sólo los iones de
¿Cómo se genera el potencial de potasio pueden cruzar las membranas, y
reposo?¿Cómo puede una célula éstos están en una concentración más
comportarse como una batería, elevada en el interior de la célula, de
almacenando, energía en la forma de manera que tienden a difundirse hacia
gradientes eléctricos y químicos en su fuera de la misma. La gran cantidad de
membrana celular? Para entender este iones orgánicos con carga negativa se
fenómeno, recordemos dos principios quedan en el interior, como se muestra
físicos, la difusión y la atracción eléctrica, y más adelante.
una propiedad de las membranas
celulares, la permeabilidad diferencial.
Estos factores interactúan con las
diferencias de concentración de
concentración de iones en el interior y el
exterior de la célula para producir el
potencial de reposo, como se describió
antes.
La membrana celular de una neurona
contiene citoplasma con diversos iones
disueltos en el mismo. La neurona misma
está inmersa en una solución salina, el Conforme más iones de potasio con carga
líquido extracelular (Figura 4). Los iones positiva salen, el interior de la célula se
del citoplasma constan principalmente de hace cada vez más negativo. Pero debido
iones de potasio con carga positiva (k+) y a que cargas opuestas se atraen entre sí,
grandes moléculas orgánicas con carga conforme los iones de potasio se difunden
negativa, como las proteínas. Por fuera de hacia el exterior se desarrolla una fuerza
23

24. eléctrica que tiende a jalarlos nuevamente mucha información. La información
hacia dentro. En cierto punto, la difusión de nerviosa es, por tanto, codificada en
los iones de sodio hacia afuera de la cambios transitorios en el potencial
neurona debida a diferencias de eléctrico de las células nerviosas. Un
concentración será balanceada mediante ejemplo es el potencial de acción. Veamos
la atracción eléctrica que tiende a jalarlos estas señales con mayor detalle.
de nuevo hacia el interior. En este punto, Si el potencial en el interior de la célula de
no hay más movimiento neto de iones de una neurona, se hace lo suficientemente
potasio, y la célula alcanza un potencial de negativo (como por potenciales
reposo estable –negativo en el interior-. postsinápticos, que se describen
Este punto de ilustra aquí. posteriormente), la membrana de la
neurona puede alcanzar el umbral y
desencadenar un potencial de acción en el
punto donde el axón abandona el cuerpo
celular. Un potencial de acción es una
inversión repentina de la carga eléctrica en
la membrana, desencadenada por un
incremento temporal y localizado de su
permeabilidad al sodio. Esta permeabilidad
aumentada permite una entrada rápida de
iones de sodio con carga positiva. Un
potencial de acción semeja una onda de
movimiento rápido de carga positiva que
Observe que un potencial de reposo se viaja, sin disminuir de tamaño, a lo largo
basa en el balance entre los gradientes del axón hacia la terminal sináptica.
eléctrico y químico, mantenido por Inmediatamente después de que pasa el
transporte activo y una membrana potencial de acción, el potencial de reposo
permeable diferencial. Ambos gradientes negativo se restablece dentro del axón.
representan una forma de energía o Los acontecimientos que suceden durante
potencial almacenado, que puede utilizarse un potencial de acción como son
para generar señales eléctricas, como se registrados utilizando un electrodo
describe más adelante. El establecer un colocado en el interior de la neurona se
potencial de reposo no requiere cambios muestran en la Figura 5 y se describen
significativos en el interior y exterior de la más adelante.
célula. Sólo aproximadamente 1 /10000
de los iones de potasio que al comienzo se
encuentran en el interior de nuestra célula Figura 5 Eventos eléctricos durante un
hipotética deben salir de la misma para potencial de acción
establecer un potencial de reposo de -60 Una neurona en reposo, se parece a un
milivoltios. Es interesante hacer notar que, fusil cargado, listo para disparar si el gatillo
aunque las neuronas hacen uso especial se jala. En una neurona, la “carga
de sus potenciales eléctricos, casi todas explosiva” está representada por el
las células vivas mantienen potenciales de gradiente de concentración de iones de
reposo. sodio, los cuales están en concentración
más elevada que fuera de la célula. El
Los potenciales de acción pueden llevar
“gatillo” está representado por un conjunto
mensajes rápidamente a distancias
de proteínas de membrana, los canales de
grandes
sodio (que se muestran en azul). Estas
Un potencial de reposo que no cambia,
proteínas son selectivamente permeables
como una nota musical, no puede llevar
al sodio, están cerradas en una neurona
24

25. en reposo y están especializadas para
abrirse de repente cuando se alcance el
umbral. La energía para jalar el gatillo la
proporcionan los potenciales
postsinápticos (ya descritos) que llevan a
la neurona al umbral.
Citoplasma de la neurona
Tantos iones de potasio salen que el
Citoplasma de la neurona (con carga negativa)
interior una vez más se hace negativo, y se
restablece el potencial de reposo. Así, el
potencial de acción es un suceso breve, la
Al alcanzar el umbral, los canales de sodio neurona, en primer lugar, se convierte en
se abren. Los iones de sodio cargados positiva mientras los iones de sodio entran,
positivamente fluyen hacia la célula y y luego se vuelve de nuevo negativa
hacen que el interior sea por un momento conforme los iones de potasio salen.
positivo. Los potenciales de acción funcionan como
un “todo o nada”,-esto es, no varían en
amplitud. Si la neurona no alcanza el
umbral, no habrá ningún potencial de
acción, pero si se alcanza, entonces
ocurrirá un potencial de acción que viajará
a todo lo largo del axón.
La bomba de sodio-potasio ayuda a
mantener un gradiente iónico en la
membrana
Solo una pequeña fracción del total de
Citoplasma de la neurona (con carga positiva)
sodio y potasio que se encuentra en el
interior y alrededor de cada neurona se
Después de un periodo corto, los canales intercambia durante cada potencial de
de sodio se cierran en forma espontánea, y acción. Pero después de que se presentan
un conjunto diferente de canales de unos cuantos miles de potenciales de
potasio de abren, los cuales se muestran acción, los gradientes de concentración de
de color anaranjado más adelante. Los sodio y potasio en la membrana de la
iones de potasio ahora fluyen hacia fuera neurona se perderán. Esta pérdida es
de la célula a lo largo de ambos tipos de impedida por un conjunto de moléculas de
canales de potasio. Los iones son sacados transporte activo en la membrana celular
tanto por su gradiente de difusión como llamada la bomba de sodio-potasio, que
por repulsión eléctrica a partir de los iones utiliza energía del ATP para bombear sodio
de sodio positivos que entraron fuera de la célula y potasio dentro de la
recientemente. misma, manteniendo los gradientes de
concentración de estos iones a través de la
25

26. membrana celular. Así, la carga explosiva
a la que ya nos referimos se crea por la
bomba utilizando la energía que proviene Cuando la región adyacente de la
del ATP. membrana llega al umbral, sus canales de
sodio se abren y ocasionan una entrada
El potencial de acción es conducido a lo adicional de iones de sodio y un potencial
largo del axón sin disminuir su tamaño de acción en la membrana adyacente. Este
El potencial de acción es una señal. Para proceso continúa a todo lo largo del axón.
ser eficaz, debe transmitirse a lo largo del Mientras tanto, los canales de sodio que se
axón a células especializadas para recibir encuentran en el sitio original del potencial
el mensaje, que incluyen a otras neuronas, de acción se cierran y se restablece el
células musculares o glandulares. Si la potencial de reposo. De esta manera, el
neurona debe conducir un potencial de potencial de acción puede viajar sin
acción a lo largo de su axón hasta su modificarse a lo largo del axón durante
terminal sináptica, el potencial de acción varios metros de longitud (por ejemplo en
no debe disminuir en magnitud y no debe las jirafas y en las ballenas).
perderse en el camino. La célula mantiene
la magnitud del potencial de acción La mielina aislante aumenta la
renovándolo en cada punto sucesivo a lo velocidad de conducción del potencial
largo del axón. de acción
El potencial de acción empieza cuando se Los potenciales de acción deben viajar con
alcanza el umbral, se abren los canales de rapidez. Por ejemplo, una jirafa no podría
sodio y los iones de sodio entran a la escapar de un león si tomara 10 segundos
célula, con lo que el interior de la misma es para que la señal viajara de su encéfalo a
positiva en ese punto. sus pezuñas. Sin embargo, la apertura y el
cierre de los canales iónicos durante los
potenciales de acción es relativamente
lenta. Por tanto, para que una señal viaje
tan rápido como le sea posible, deberán
abrirse y cerrarse tan pocos canales como
sea posible.
Aunque mucho de esta carga positiva se
escapa de nuevo hacia el exterior, parte de
la misma se disemina en forma pasiva y
casi de manera instantánea al interior del
axón, con lo que la región adyacente sea
menos negativa
26

27. Figura 6 La vaina de mielina
En los vertebrados, los axones que
necesitan conducir con prontitud (como los
que llevan señales a los músculos
utilizados durante una persecución o
escape) están envueltos con capas
aislantes de membranas llamadas mielina,
la cual está interrumpida a ciertos
intervalos con áreas desnudas del axón
que reciben el nombre de nodos (Figura
6). La mielina se forma de células
especializadas que se aplanan y enrollan
alrededor del axón. Estos axones
mielinizados transmiten señales mucho
más rápidamente que los axones no
mielinizados debido a que los canales
iónicos están concentrados solo en los
nodos.
Cuando se presenta un potencial de acción
en un axón mielinizado, la carga positiva
que entra al axón cerca del cuerpo celular
no puede escaparse por la mielina, y en
lugar de ello pasa casi instantáneamente al
siguiente nodo, donde los canales se
abren y se inicia un nuevo potencial de
acción. Las cargas positivas entran en el
nodo, influyen de inmediato en el nodo
siguiente, etc. Pero la carga que fluye por
debajo de la mielina si disminuye con la
distancia, de manera que los axones Figura 7 La estructura y función de la sinapsis
mielinizados mantienen la señal iniciando Las sinapsis incluyen parte de dos
un nuevo potencial de acción en cada neuronas con un espacio que las
nodo. La transmisión de un potencial de separa
acción a lo largo de un axón mielinizado Cuando un potencial de acción llega a la
recibe el nombre de conducción terminal sináptica del axón, se encuentra,
saltatoria, debido a que el potencial de con una región que recibe el nombre de
acción brinca de un nodo a otro. sinopsis, donde están muy cerca partes de
dos neuronas que se especializan en
Las neuronas se comunican en la comunicarse una con otra. Un pequeño
sinapsis espacio, llamado hendidura sináptica,
Una vez que un potencial de acción sea separa la terminal sináptica de la primera
conducido a la terminal sináptica de la neurona, la neurona presináptica, de la
neurona, la señal deberá trasmitirse a otra segunda, o neurona postsináptica
célula, por lo común otra neurona. Esta (Figura 7). Con frecuencia, tanto las
transmisión sucede en regiones dendritas como los cuerpos celulares de
especializadas llamadas sinapsis, y las las neuronas presentan sinopsis.
señales transmitidas reciben el nombre de Cuando un potencial de acción llega a una
potenciales postsinápticos. terminal sináptica, su interior adquiere una
27

28. carga positiva. Esta carga hace que la
terminal libere u neurotransmisor químico
al interior de la hendidura sináptica. Las Este diagrama muestra los sucesos
moléculas de neurotransmisor se difunden eléctricos registrados en el interior del
rápidamente por el espacio y se unen a cuerpo celular de una neurona que recibe
receptores en la membrana de la célula tanto potenciales postsinápticos
postsináptica (Figura 7). La sinopsis excitatorios como inhibitorios e integra
incluye a la terminal sináptica de la célula estas señales. 1. La neurona presináptica
presináptica, la hendidura sináptica y la que tiene una sinapsis inhibitoria sobre la
membrana especializada de la célula célula registrada ocasiona un potencial
presináptica que se encuentra en contacto postsináptico inhibitorio (PPI). Este trae el
con la hendidura y que contiene receptores potencial hacia el interior del cuerpo celular
para los neurotransmisores. más allá del umbral. 2. Una neurona
presináptica diferente que presenta una
Los potenciales postsinápticos son sinapsis excitatoria con la célula registrada
producidos por la unión del ocasiona un potencial postsináptico
neurotransmisor con los receptores excitatorio (PPE). Esta trae el potencial
Los receptores, que son proteínas más cerca del umbral. Si un segundo PPE
especializadas en la membrana que proviene de una sinapsis excitatoria se
postsinápticas, tienen dos funciones. En presenta al mismo tiempo, los dos son
primer lugar, se unen a un tipo específico sumados y (en este caso) hacen que el
de neurotransmisor. En segundo, después potencial en el cuerpo celular se encuentre
de unírsele hacen que se abran tipos por debajo del umbral, y se inicie un
específicos de canales iónicos en la potencial de acción en el axón. 3. Si un
membrana de la neurona postsinápticos. PPE que provienen de sinapsis excitatorias
Cuando los canales iónicos están abiertos y un PPI que proviene de una sinapsis
los iones fluyen a través de la membrana inhibitoria se presenta aproximadamente al
celular de acuerdo con sus gradientes de mismo tiempo, se suman. El PPI puede
concentración. El flujo de iones en la impedir que los PPE hagan que el
neurona postsináptica ocasiona un cambio potencial dentro del cuerpo celular llegue
pequeño y breve en la carga eléctrica, al umbral, y así pueden impedir que
llamado potencial postsináptico, en el ocurra un potencial de acción.
interior de la neurona postsináptica de las
Y que sea más probable que dispare un
sinapsis (Figura 8). Dependiendo de que
potencial de acción, o bien inhibitorios,
tipos de canales se abran y qué tipos de
haciendo que sea más negativa y que sea
iones fluyen, los potenciales postsinápticos
menos probable que dispare. Un potencial
pueden ser o bien excitatorios, que hacen
postsináptico excitatorio recibe el nombre
que la neurona sea menos negativa en el
de PPE; un potencial postsináptico
interior
inhibitorio, el de PPI. Una sinapsis que
produce PPE en la célula postsináptica
recibe el nombre de sinapsis excitatoria,
y una sinapsis que produce PPI es una
sinapsis inhibitoria. Los potenciales
postsinápticos no pueden viajar lejos en
una neurona; después de unos cuántos
milímetros, cuando mucho, los iones se
escapan por la membrana y la señal se
pierde. Sin embargo, los potenciales
postsinápticos viajan lo bastante lejos para
28

29. alcanzar el cuerpo celular, donde que controlan las secreciones del tracto
determinan si se producirá un potencial de digestivo son sintetizadas en el encéfalo,
acción. donde influyen en el apetito. Se han
identificado por lo menos 50
neurotransmisores y neuromoduladores, y
Los potenciales postsinápticos se se agregan más a la lista cada año. En las
integran en el cuerpo celular. secciones siguientes, analizaremos
Las dendritas y el cuerpo celular de una primero unos cuantos neurotransmisores
sola neurona pueden recibir PPE y PPI de “clásicos” que se han reconocido durante
terminales sinápticas de miles de neuronas muchos años y cuyas funciones son
presinápticas. Los potenciales comprometidas en parte. Luego
postsinápticos producidos por neuronas describiremos unos cuantos
presinápticas diferentes son “sumados” o neuromoduladores recientemente
integrados en el cuerpo celular de la descubiertos, sustancias liberadas por
neurona postsináptica, lo que producirá un neuronas que alteran la actividad de
potencial de acción solo si los potenciales grupos de neuronas durante periodos
excitatorios y los inhibitorios, al ser largos.
sumados, elevan el potencial eléctrico en
el interior de la neurona más arriba del
umbral.
Los neurotransmisores son eliminados
rápidamente de la hendidura sináptica
Los neurotransmisores actúan solo un
momento en la célula postsináptica. Unos
cuantos neurotransmisores son destruidos
por la hendidura sináptica mediante el
transporte activo de regreso hacia la
neurona presináptica, y otros más
simplemente se difunden hacia el líquido
extracelular.
El sistema nervioso se vale de muchos
neurotransmisores y neuromoduladores
Hace 25 años, los neurobiólogos pensaban
que los sistemas nerviosos funcionaban
con apenas unos cuantos
neurotransmisores excitatorios e
inhibitorios. Desde ese tiempo los
investigadores se han dado cuenta de que
el encéfalo es como una caldera repleta: Figura 9. La corteza cerebral humana.
sus neuronas sintetizan y responden a la
llegada de una gran cantidad de Acetilcolina
sustancias químicas, incluyendo muchas El neurotransmisor acetilcolina se
de las hormonas que una vez se pensó encuentra en muchas áreas del encéfalo y
que eran exclusivas del sistema endocrino. es el único transmisor encontrado en la
Por ejemplo, se sabe que las hormonas sinapsis entre las neuronas motoras y los
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30. músculos esqueléticos, donde siempre presináptica y ocasionan que
actúa como excitador. El fármaco curaré, permanezcan en las sinapsis y
aislado de una rana venenosa de prolongando sus efectos. El abuso de
Sudamérica, bloquea los receptores de estos fármacos en ocasiones puede
acetilcolina localizados en la membrana producir síntomas que semejan a la
postsináptica. Este bloque impide la esquizofrenia.
contracción muscular, lo que ocasiona
parálisis y en ocasiones la muerte. Por el Serotonina
contrario, muchos insecticidas envenenan El neurotransmisor serotonina actúa en el
insectos inhibiendo una enzima (que se encéfalo y la médula espinal. Puede inhibir
encuentra en la hendidura sináptica) que neuronas sensitivas de dolor en la médula
desdobla la acetilcolina. Esta inhibición espinal, y en ocasiones instrumentos
ocasiona que los músculos se contraigan eléctricos que estimulan estas neuronas
de manera incontrolada y produzcan son implantados en pacientes que sufren
convulsiones y la muerte. En el sistema de dolor crónico. Se cree que la serotonina
nervioso central humano, el trastorno de también afecta el sueño y el carácter. Los
grupos específicos de neuronas que animales en quienes la producción de
producen acetilcolina se encuentra en serotonina es bloqueada son incapaces de
pacientes con la enfermedad de Alzheimer. dormir normalmente. La producción de
En el sistema nervioso periférico, la muy poca serotonina (y norepinefrina)
acetilcolina es el neurotransmisor liberado puede ocasionar depresión. Algunos
por neuronas del sistema nervioso fármacos utilizados para tratar la depresión
parasimpático en sus órganos blanco. bloquean ya sea la destrucción enzimática
tanto de la serotonina como de la
Dopamina norepinefrina o bien su transporte de
La dopamina es un neurotransmisor regreso hacia la célula presináptica,
importante en el encéfalo, donde sus prolongando así los efectos de estos
efectos son principalmente inhibitorios. La neurotransmisores. Por ejemplo, el
degeneración de neuronas que producen antidepresivo Prozac, bloquea
dopamina produce la enfermedad de selectivamente la captura de serotonina en
Parkinson, caracterizada por rigidez la neurona presináptica, lo que incremente
muscular (debido a la contracción continua sus efectos. Existe cierta evidencia de que
de algunos músculos) y por temblores no el LSD, entre muchos otros efectos, puede
controlados. El fármaco levodopa (L-dopa), bloquear los receptores de serotonina.
administrado a los pacientes de Parkinson,
se utiliza por las neuronas no dañadas Norepinefrina
para sintetizar dopamina, reemplazando La norepinefrina (también llamada
parcialmente la que se ha perdido. Las noradrenalina) es químicamente muy
victimas de esquizofrenia con frecuencia similar a la hormona epinefrina
son tratadas satisfactoriamente con (adrenalina) secretada por las glándulas
fármacos que bloquean los receptores de suprarrenales. La noradrenalina es
dopamina. Aunque los mecanismos de liberada por neuronas del sistema nervioso
esta enfermedad aún no se conocen del simpático en muchos órganos (como
todo, una hipótesis es que la esquizofrenia corazón, sistema digestivo y pulmones).
es el resultado de exceso de receptores de Los efectos de la norepinefrina, que
dopamina. Por desgracia, los fármacos pueden ser excitatorios o inhibitorios
para tratar la esquizofrenia pueden inducir preparan el cuerpo para responder a
síntomas de enfermedad de Parkinson. La situaciones estresantes. Tanto las
cocaína y las anfetaminas bloquean la anfetaminas como la cocaína bloquean la
toma de dopamina en la neurona entrada de norepinefrina en la neurona
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31. presináptica y prolongan sus efectos. opioides se liberan durante el ejercicio
Algunas muertes súbitas entre drogadictos extenuante y pueden producir el bien
que utilizan cocaína son causadas por conocido efecto de “el mejor corredor”. Al
sobrestimulación del sistema nervoso parecer, los efectos del analgésico de la
simpático por un exceso de norepinefrina. acupuntura son causados por su
capacidad de estimular la liberación de
Neuromoduladores opioides.los opioides y otros
Además de éstos y muchos neuromoduladores participan en el
neurotransmisores clásicos, docenas mantenimiento de la temperatura corporal
péptidos son sintetizados y liberados por y de la presión arterial. También se han
neuronas. Muchos pueden ser liberados implicado en la regulación de estados
junto con neurotransmisores para actuar conductuales como el hambre, la
como neuromoduladores. Los excitación sexual, el enojo y la depresión.
neuromoduladores, como su nombre lo Y es probable que también estén
indica, modifican la estructura de la involucrados en el aprendizaje.
sinapsis, haciéndola más o menos eficaz.
Los neuromoduladores funcionan durante
un periodo más largo que los
neurotransmisores clásicos y pueden influir
sobre muchas neuronas a la vez.
Ejemplos de neuromoduladores peptídicos
son los opioides (literalmente, “sustancias
parecidas al opio”), como la endorfina.
Durante siglos se han reconocido los
efectos analgésicos (de curación de dolor)
de opioides como la morfina, el opio, la
codeína y la heroína. A principios de la
década de 1970, los neurobiólogos
descubrieron que los opioides se unen a
receptores específicos que se encuentran
sobre neuronas del sistema nervioso
central. Debido a que los opioides son
productos vegetales, era poco probable
que el encéfalo humano hubiera
desarrollado la producción de receptores
específicamente para éstas sustancias
químicas. Quizá, razonaron los
investigadores, los opioides semejan una
sustancia no conocida producida por el
encéfalo que disminuía la percepción del
dolor. Esta hipótesis condujo a la
búsqueda de tales sustancias, la cual tuvo
éxito en 1975 con el descubrimiento de los
opioides.
Algunos opioides actúan con la serotonina
en la médula espinal para bloquear la
percepción del dolor. Son parcialmente
responsables de la supresión del dolor en
momentos de estrés extremo, como en el
campo de batalla (o en el fútbol). Los
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