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 de receptor graduados . [1] Este proceso se llama transducción sensorial . Los cuerpos celulares de las neuronas sensoriales se encuentran en los ganglios dorsales 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 al cerebro a través de la médula espinal. [3] El estímulo puede provenir de exterorreceptores externos al cuerpo, por ejemplo aquellos que detectan luz y sonido, o de interoreceptores internos del cuerpo, por ejemplo aquellos que responden a la presión arterial o al sentido de la posición del cuerpo .
Las neuronas sensoriales en los vertebrados son predominantemente pseudounipolares o bipolares , y los diferentes tipos de neuronas sensoriales tienen diferentes receptores sensoriales que responden a diferentes tipos de estímulos . Hay al menos seis receptores sensoriales externos y dos internos:
Los receptores externos que responden a estímulos provenientes del exterior del cuerpo se denominan exterorreceptores . [4] Los exterorreceptores incluyen quimiorreceptores como los receptores olfativos ( olfato ) y gustativos , fotorreceptores ( visión ), termorreceptores ( temperatura ), nociceptores ( dolor ), células ciliadas ( audición y equilibrio ) y varios otros mecanorreceptores diferentes para el tacto y el tacto. propiocepción (estiramiento, distorsión y estrés).
Las neuronas sensoriales implicadas en el olfato se denominan neuronas sensoriales olfativas . Estas neuronas contienen receptores , llamados receptores olfativos , que se activan mediante moléculas de olor en el aire. Las moléculas en el aire son detectadas por cilios y microvellosidades agrandadas . [5] Estas neuronas sensoriales producen potenciales de acción. Sus axones forman el nervio olfatorio y hacen sinapsis directamente con las neuronas de la corteza cerebral ( bulbo olfatorio ). No utilizan la misma ruta que otros sistemas sensoriales, evitando el tronco del encéfalo y el tálamo. Las neuronas del bulbo olfatorio que reciben información nerviosa sensorial directa tienen conexiones con otras partes del sistema olfatorio y muchas partes del sistema límbico. 9.
La sensación gustativa se ve 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 gustativas, como dulce, agrio, salado, amargo y salado. Cuando come o bebe algo, las sustancias químicas del alimento o del líquido interactúan con los receptores de estas neuronas sensoriales, lo que activa 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 sabor, los canales iónicos en la membrana de la célula receptora del gusto pueden abrirse o cerrarse. Esto puede provocar la despolarización de la membrana celular, creando una señal eléctrica.
Al igual que los receptores olfativos , los receptores gustativos (receptores gustativos) de las papilas gustativas interactúan con las sustancias químicas de los alimentos para producir un potencial de acción .
Las células fotorreceptoras son capaces de realizar 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 las células fotorreceptoras , las células bipolares , las células ganglionares , las células horizontales y las células amacrinas . El circuito básico de la retina incorpora una cadena de tres neuronas que consta del fotorreceptor (ya sea un cono o un bastón ), una célula bipolar y una célula ganglionar. El primer potencial de acción ocurre en las células ganglionares 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 seres humanos, los tres tipos diferentes de conos se 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 que son muy sensibles a la intensidad de la luz, lo que permite la visión en condiciones de poca luz. Las concentraciones y la proporción de bastones y conos están fuertemente correlacionadas con si un animal es 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 , la proporción se acerca a 1000:1. [8] Las células ganglionares de la retina participan en la respuesta simpática . De los aproximadamente 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 asociados con la visión provocan 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 el cerebro puede interpretar.
Esta transducción mecanoeléctrica está mediada por células ciliadas dentro del oído. Dependiendo del movimiento, la célula ciliada puede hiperpolarizarse o despolarizarse. Cuando el movimiento es hacia los estereocilios más altos , los canales catiónicos de 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 ciliadas: internas y externas. Las células ciliadas internas son los receptores sensoriales. [13]
Los problemas con las neuronas sensoriales asociadas con el sistema auditivo provocan trastornos como:
Los termorreceptores son receptores sensoriales que responden a temperaturas variables . Si bien los mecanismos a través de los cuales operan estos receptores no están claros, 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 a menudo encapsulan fibras aferentes para ayudar a sintonizar las fibras aferentes con los diferentes tipos de estimulación somática. Los mecanorreceptores también ayudan a reducir los umbrales para la generación de potencial de acción en las fibras aferentes y, por lo tanto, las hacen más propensas a activarse 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 significa "receptores de uno mismo". Estos receptores proporcionan información espacial sobre las extremidades y otras partes del cuerpo. [19]
Los nociceptores son responsables de procesar el dolor y los cambios de temperatura. El dolor ardiente y la irritación que se experimenta 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 icilina, así como la sensación común de dolor, son todos el resultado de neuronas con estos receptores. [20]
Los problemas con los mecanorreceptores provocan trastornos como:
Los receptores internos que responden a los cambios dentro del cuerpo se conocen como interoceptores . [4]
Los cuerpos aórticos y los cuerpos carotídeos 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 , suele provocar la percepción de 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 y luego inician respuestas neuronales para retirarse del estímulo. [24]
La información proveniente de las neuronas sensoriales de la cabeza ingresa al sistema nervioso central (SNC) a través de los nervios craneales . La información de las neuronas sensoriales debajo de la cabeza ingresa a la médula espinal y pasa hacia el cerebro a través de los 31 nervios espinales . [26] La información sensorial que viaja a través de la médula espinal sigue caminos bien definidos. El sistema nervioso codifica las diferencias entre las sensaciones en términos 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 . Se puede utilizar un estímulo adecuado para clasificar los receptores sensoriales:
Los receptores sensoriales se pueden clasificar por 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 fármacos en el mercado que se utilizan para manipular o tratar trastornos del sistema sensorial. Por ejemplo, la gabapentina es un fármaco 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 usarse 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 fármacos ototóxicos como los antibióticos aminoglucósidos que envenenan la cóclea. [33] Mediante el uso de estas toxinas, las células ciliadas que bombean K+ dejan de funcionar. Por tanto, la energía generada por el potencial endococlear que impulsa el proceso de transducción de señales auditivas se pierde, provocando pérdida de audición. [34]
Desde que los científicos observaron la reasignación cortical en el cerebro de los monos Silver Spring de Taub , se ha realizado una gran cantidad de investigaciones sobre la plasticidad del sistema sensorial . Se han logrado grandes avances en el tratamiento de los trastornos del sistema sensorial. Técnicas como la terapia de movimiento inducida por restricción desarrollada por Taub han ayudado a pacientes con extremidades paralizadas a recuperar el uso de sus extremidades 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 que 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 dentro de una caja para crear una ilusión en la que el sistema sensorial percibe que está viendo dos manos en lugar de una, permitiendo así que el sistema sensorial controle el "miembro fantasma". De esta manera, el sistema sensorial puede aclimatarse gradualmente al miembro amputado y así aliviar este síndrome. [36]
La recepción hidrodinámica es una forma de mecanorrecepción utilizada en diversas especies animales.
Medios relacionados con la neurona sensorial en Wikimedia Commons