Las neuronas sensoriales , también conocidas como neuronas aferentes , son neuronas del sistema nervioso que convierten un tipo específico de estímulo , a través de sus receptores , en potenciales de acción o potenciales receptores graduados . [1] Este proceso se denomina transducción sensorial . Los cuerpos celulares de las neuronas sensoriales se encuentran en los ganglios de la raíz dorsal de la médula espinal . [2]
La información sensorial viaja a través de las fibras nerviosas aferentes de un nervio sensorial hasta el cerebro a través de la médula espinal . Los nervios espinales transmiten sensaciones externas a través de los nervios sensoriales hasta el cerebro a través de la médula espinal. [3] El estímulo puede provenir de exterorreceptores fuera del cuerpo, por ejemplo, los que detectan la luz y el sonido, o de interorreceptores dentro del cuerpo, por ejemplo, los que responden a la presión arterial o al sentido de la posición corporal .
Las neuronas sensoriales de los vertebrados son predominantemente pseudounipolares o bipolares , y los distintos tipos de neuronas sensoriales tienen distintos receptores sensoriales que responden a distintos tipos de estímulos . Hay al menos seis receptores sensoriales externos y dos internos:
Los receptores externos que responden a estímulos desde fuera del cuerpo se denominan exterorreceptores . [4] Los exterorreceptores incluyen quimiorreceptores como los receptores olfativos ( olor ) y los receptores del gusto , fotorreceptores ( visión ), termorreceptores ( temperatura ), nociceptores ( dolor ), células ciliadas ( audición y equilibrio ) y una serie de otros mecanorreceptores diferentes para el tacto y la propiocepción (estiramiento, distorsión y estrés).
Las neuronas sensoriales involucradas en el olfato se llaman neuronas sensoriales olfativas . Estas neuronas contienen receptores , llamados receptores olfativos , que son activados por moléculas de olor en el aire. Las moléculas en el aire son detectadas por cilios agrandados y microvellosidades . [5] Estas neuronas sensoriales producen potenciales de acción. Sus axones forman el nervio olfativo y hacen sinapsis directamente con neuronas en la corteza cerebral ( bulbo olfatorio ). No utilizan la misma ruta que otros sistemas sensoriales, evitando el tronco encefálico y el tálamo. Las neuronas en el bulbo olfatorio que reciben información nerviosa sensorial directa, tienen conexiones con otras partes del sistema olfativo y muchas partes del sistema límbico . 9.
La sensación del gusto es facilitada por neuronas sensoriales especializadas ubicadas en las papilas gustativas de la lengua y otras partes de la boca y la garganta. Estas neuronas sensoriales son responsables de detectar diferentes cualidades del gusto, como dulce, ácido, salado, amargo y sabroso. Cuando come o bebe algo, las sustancias químicas en el alimento o líquido interactúan con los receptores de estas neuronas sensoriales, lo que desencadena señales que se envían al cerebro. Luego, el cerebro procesa estas señales y las interpreta como sensaciones gustativas específicas, lo que le permite percibir y disfrutar los sabores de los alimentos que consume. [6] Cuando las células receptoras del gusto son estimuladas por la unión de estos compuestos químicos (saborizantes), puede provocar cambios en el flujo de iones, como sodio (Na+), calcio (Ca2+) y potasio (K+), a través de la membrana celular. [7] En respuesta a la unión del saborizante, los canales iónicos en la membrana celular del receptor del gusto pueden abrirse o cerrarse. Esto puede provocar la despolarización de la membrana celular, lo que crea una señal eléctrica.
Al igual que los receptores olfativos , los receptores del gusto (receptores gustativos) en las papilas gustativas interactúan con las sustancias químicas de los alimentos para producir un potencial de acción .
Las células fotorreceptoras son capaces de fototransducción , un proceso que convierte la luz ( radiación electromagnética ) en señales eléctricas. Estas señales son refinadas y controladas por las interacciones con otros tipos de neuronas en la retina. Las cinco clases básicas de neuronas dentro de la retina son células fotorreceptoras , células bipolares , células ganglionares , células horizontales y células amacrinas . El circuito básico de la retina incorpora una cadena de tres neuronas que consiste en el fotorreceptor (ya sea un bastón o un cono ), la célula bipolar y la célula ganglionar. El primer potencial de acción ocurre en la célula ganglionar de la retina. Esta vía es la forma más directa de transmitir información visual al cerebro. Hay tres tipos principales de fotorreceptores: Los conos son fotorreceptores que responden significativamente al color . En los humanos, los tres tipos diferentes de conos corresponden con una respuesta primaria a la longitud de onda corta (azul), la longitud de onda media (verde) y la longitud de onda larga (amarillo/rojo). [8] Los bastones son fotorreceptores muy sensibles a la intensidad de la luz, lo que permite la visión en condiciones de poca luz. La concentración y la proporción de bastones y conos está fuertemente relacionada con el hecho de que un animal sea diurno o nocturno . En los humanos, los bastones superan en número a los conos en aproximadamente 20:1, mientras que en los animales nocturnos, como el cárabo común , la proporción es más cercana a 1000:1. [8] Las células ganglionares de la retina están involucradas en la respuesta simpática . De los ~1,3 millones de células ganglionares presentes en la retina, se cree que entre el 1 y el 2 % son fotosensibles. [9]
Los problemas y el deterioro de las neuronas sensoriales asociadas con la visión conducen a trastornos como:
El sistema auditivo es responsable de convertir las ondas de presión generadas por la vibración de las moléculas de aire o el sonido en señales que puedan ser interpretadas por el cerebro.
Esta transducción mecanoeléctrica está mediada por células pilosas dentro del oído. Dependiendo del movimiento, la célula pilosa puede hiperpolarizarse o despolarizarse. Cuando el movimiento es hacia los estereocilios más altos, los canales de cationes Na + se abren permitiendo que el Na + fluya hacia la célula y la despolarización resultante hace que los canales de Ca ++ se abran, liberando así su neurotransmisor hacia el nervio auditivo aferente. Hay dos tipos de células pilosas: internas y externas. Las células pilosas internas son los receptores sensoriales. [13]
Los problemas con las neuronas sensoriales asociadas al sistema auditivo conducen a trastornos como:
Los termorreceptores son receptores sensoriales que responden a temperaturas variables . Si bien no está claro el mecanismo por el cual operan estos receptores, descubrimientos recientes han demostrado que los mamíferos tienen al menos dos tipos distintos de termorreceptores. [16] El corpúsculo bulboide es un receptor cutáneo , un receptor sensible al frío , que detecta temperaturas frías. El otro tipo es un receptor sensible al calor.
Los mecanorreceptores son receptores sensoriales que responden a fuerzas mecánicas, como la presión o la distorsión . [17]
Las células receptoras sensoriales especializadas, llamadas mecanorreceptores, suelen encapsular fibras aferentes para ayudar a sintonizarlas con los diferentes tipos de estimulación somática. Los mecanorreceptores también ayudan a reducir los umbrales de generación de potenciales de acción en las fibras aferentes y, por lo tanto, aumentan la probabilidad de que se activen en presencia de estimulación sensorial. [18]
Algunos tipos de mecanorreceptores disparan potenciales de acción cuando sus membranas se estiran físicamente.
Los propioceptores son otro tipo de mecanorreceptores, que literalmente significan "receptores de uno mismo". Estos receptores proporcionan información espacial sobre las extremidades y otras partes del cuerpo. [19]
Los nociceptores son los responsables de procesar el dolor y los cambios de temperatura. El ardor y la irritación que se experimentan después de comer un chile (debido a su ingrediente principal, la capsaicina), la sensación de frío que se experimenta después de ingerir una sustancia química como el mentol o la cisilina, así como la sensación común de dolor, son todos resultado de las neuronas con estos receptores. [20]
Los problemas con los mecanorreceptores conducen a trastornos como:
Los receptores internos que responden a los cambios dentro del cuerpo se conocen como interoceptores . [4]
Los cuerpos aórticos y los cuerpos carotideos contienen grupos de células glómicas , quimiorreceptores periféricos que detectan cambios en las propiedades químicas de la sangre, como la concentración de oxígeno . [22] Estos receptores son polimodales y responden a varios estímulos diferentes.
Los nociceptores responden a estímulos potencialmente dañinos enviando señales a la médula espinal y al cerebro. Este proceso, llamado nocicepción , generalmente causa la percepción del dolor . [23] [24] Se encuentran en los órganos internos, así como en la superficie del cuerpo para "detectar y proteger". [24] Los nociceptores detectan diferentes tipos de estímulos nocivos que indican potencial de daño, luego inician respuestas neuronales para retirarse del estímulo. [24]
La información procedente de las neuronas sensoriales de la cabeza entra en el sistema nervioso central (SNC) a través de los nervios craneales . La información procedente de las neuronas sensoriales situadas debajo de la cabeza entra en la médula espinal y pasa al cerebro a través de los 31 nervios raquídeos . [26] La información sensorial que viaja a través de la médula espinal sigue vías bien definidas. El sistema nervioso codifica las diferencias entre las sensaciones en función de qué células están activas.
El estímulo adecuado de un receptor sensorial es la modalidad de estímulo para la cual posee el aparato de transducción sensorial adecuado . El estímulo adecuado puede utilizarse para clasificar los receptores sensoriales:
Los receptores sensoriales se pueden clasificar según su ubicación:
Los receptores sensoriales somáticos cerca de la superficie de la piel generalmente se pueden dividir en dos grupos según su morfología:
Actualmente, existen muchos medicamentos en el mercado que se utilizan para manipular o tratar trastornos del sistema sensorial. Por ejemplo, la gabapentina es un medicamento que se utiliza para tratar el dolor neuropático al interactuar con uno de los canales de calcio dependientes del voltaje presentes en las neuronas no receptivas. [20] Algunos medicamentos pueden utilizarse para combatir otros problemas de salud, pero pueden tener efectos secundarios no deseados en el sistema sensorial. La disfunción en el complejo de mecanotransducción de las células ciliadas, junto con la posible pérdida de sinapsis de cinta especializadas, puede provocar la muerte de las células ciliadas, a menudo causada por medicamentos ototóxicos como los antibióticos aminoglucósidos que envenenan la cóclea. [33] A través del uso de estas toxinas, las células ciliadas que bombean K+ dejan de funcionar. Por lo tanto, se pierde la energía generada por el potencial endococlear que impulsa el proceso de transducción de la señal auditiva, lo que conduce a la pérdida de audición. [34]
Desde que los científicos observaron la reorganización cortical en el cerebro de los monos Taub Silver Spring , ha habido una gran cantidad de investigaciones sobre la plasticidad del sistema sensorial . Se han logrado enormes avances en el tratamiento de los trastornos del sistema sensorial. Técnicas como la terapia de movimiento inducido por restricción desarrollada por Taub han ayudado a los pacientes con miembros paralizados a recuperar el uso de sus miembros al obligar al sistema sensorial a desarrollar nuevas vías neuronales . [35] El síndrome del miembro fantasma es un trastorno del sistema sensorial en el que los amputados perciben que su miembro amputado todavía existe y aún pueden sentir dolor en él. La caja de espejos desarrollada por VS Ramachandran ha permitido a los pacientes con síndrome del miembro fantasma aliviar la percepción de miembros fantasmas paralizados o dolorosos. Es un dispositivo simple que utiliza un espejo en una caja para crear una ilusión en la que el sistema sensorial percibe que está viendo dos manos en lugar de una, lo que permite que el sistema sensorial controle el "miembro fantasma". De esta manera, el sistema sensorial puede aclimatarse gradualmente al miembro amputado y aliviar así este síndrome. [36]
La recepción hidrodinámica es una forma de mecanorrecepción utilizada en una variedad de especies animales.
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