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¿Por qué algunas acciones reflejas involucran interneuronas y otras no?


Según lo que sé, el arco reflejo del reflejo rotuliano no involucra interneuronas, pero otras acciones reflejas (por ejemplo, quitar la mano al tocar cosas calientes) sí involucran interneuronas. ¿Por qué es ese el caso?


El reflejo del "reflejo instintivo" es un reflejo de estiramiento, como indica la respuesta de @ John. Desafortunadamente, se le denomina "reflejo rotuliano" por la respuesta observada en el caso de la esquina donde se provoca una extensión rápida y corta de la pierna a la altura de la rodilla golpeando el tendón rotuliano con un martillo de percusión durante un examen físico. A pesar de ser nombrado por este fenómeno específico, este reflejo contribuye a establecer el tono muscular en reposo, controlar la respuesta a una carga y coordinar acciones sinérgicas y antagonistas. Puede leer sobre esto con cierto detalle en Principios de ciencia neuronal de Kandel, Capítulo 36.

La porción sensorial de este reflejo involucra un órgano sensorial propioceptivo llamado huso muscular que detecta el estiramiento de un músculo esquelético. Todos los músculos esqueléticos humanos (y la mayoría de los mamíferos) tienen estos órganos sensoriales, por lo que esto no es específico del cuádriceps de la rodilla. Varios se evalúan de manera similar a los cuádriceps como parte de un examen neurológico (ver Brust, Práctica de la ciencia neuronal, capítulo 6), pero, como es el caso de la mayoría de los reflejos, son más complejos de lo que se enseña en la introducción a la biología. Este órgano sensorial está continuamente activo, enviando información a la corteza, el cerebelo, los músculos sinérgicos y antagonistas, así como de regreso al músculo en el que se encuentra el órgano en sí (nuevamente, ver Kandel).

Las respuestas sobre "por qué" un sistema fisiológico está configurado de una manera particular son generalmente especulativas, pero los reflejos de estiramiento en los músculos son definitivamente diferentes de otros reflejos. A diferencia, por ejemplo, del reflejo de abstinencia, el órgano sensorial (el huso muscular) es en realidad parte del efector (el músculo) y proporciona retroalimentación continua al efector, controlando su función principal (contracción / producción de tensión). Además, el procesamiento y la sensibilización / desensibilización que una interneurona podría proporcionar en un arco reflejo diferente son proporcionados por la inervación y el control del propio huso por $ gamma $ -motonueronas, entre otros.

La función $ gamma $ -motoneurone es esencial para controlar la sensibilidad de las aferentes del huso muscular como detectores de longitud

Allí están arcos reflejos adicionales con la misma parte sensorial que involucran procesamiento e inhibición / excitación por interneuronas. Pero en estos casos el flujo de salida es hacia un efector separado (músculos antagonistas). Consulte la figura a continuación de Brust, Capítulo 6.


No me di cuenta, pero el reflejo rotuliano es un reflejo de estiramiento y, por lo tanto, solo involucra a dos neuronas (monosinápticas). Muchos, muchos más, los reflejos utilizan 3 o más neuronas (polisinápticas), por lo que se incluyen las interneuronas.

Los monosinápticos son comunes para los reflejos limitantes del estiramiento muscular, por eso los conocí por su nombre más común, reflejos elásticos y no hice la conexión. No involucran interneuronas porque ofrecerían pocos beneficios, se autorregulan la mayor parte del tiempo y solo involucran una fuente y un destino únicos y no verán mucho beneficio de la modificación de la señal.

Esta diapositiva compartida sobre reflejos puede proporcionar información detallada y un lugar desde el que seguir investigando.


Acción refleja en animales (explicado con diagrama)

La acción refleja es una acción rápida y automática que se lleva a cabo sin la intervención de la voluntad del animal. Es independiente de la voluntad del animal.

Marshall Hall observó por primera vez tal acción en el año 1833.

Durante la acción refleja, el impulso viaja a través de un camino conocido como arco reflejo. Un arco reflejo simple (monosináptico) involucra una neurona sensorial o aferente, una interneurona presente dentro de la médula espinal y una neurona motora o eferente. El aferente está conectado a los receptores (como la piel) y el eferente está conectado a los efectores (músculos o glándulas).

El estímulo detectado por los receptores pasa a la neurona sensorial o aferente. Estos impulsos ingresan a la médula espinal a través de la raíz dorsal e inician el impulso en la interneurona o neurona de asociación. Desde la médula espinal el impulso pasa a través de la raíz ventral y viaja a lo largo de las fibras nerviosas aferentes o motoras para alcanzar el efecto u órgano.

Algunas acciones reflejas importantes:

(i) Estrechamiento de la pupila del ojo al ver luz brillante

(ii) Retirada de las extremidades cuando toca un objeto caliente

(iii) Cierre rápido de los párpados cuando un objeto volador se acerca repentinamente al ojo

(iv) Toser, estornudar, bostezar

(vi) Apertura de la boca al escuchar un ruido fuerte repentino.

Arco reflejo monosináptico:

Es un arco reflejo simple que involucra una fibra nerviosa sensorial y otra motora. Generalmente no se encuentra en vertebrados.

Arco reflejo polisináptico:

Arco reflejo que involucra más de una neurona sensorial y una motora.

Si el centro nervioso controlador del reflejo se encuentra en la médula espinal, la acción se denomina reflejo espinal. Si es cerebro, la acción se describe como reflejo cerebral. Hay reflejos innatos que se deben a estímulos desconocidos o inconscientes, como tocar sin saberlo un objeto caliente, la aparición repentina de un objeto volador frente al ojo se denominan reflejos incondicionados.

Hay otros reflejos que el animal adquiere mediante el proceso de aprendizaje o la experiencia, como la secreción de saliva al mirar una comida deliciosa, percibir su olor. Estos reflejos se denominan reflejos condicionados. Las acciones reflejas tienen muchas ventajas. Alivia al cerebro de tales trabajos innecesarios al ocuparse de las actividades diarias menores del cuerpo. Son de naturaleza automática y protectora.


Reflejos espinales

Los reflejos espinales incluyen el reflejo de estiramiento, el reflejo del tendón de Golgi, el reflejo extensor cruzado y el reflejo de retirada.

Objetivos de aprendizaje

Distinguir entre los tipos de reflejos espinales.

Conclusiones clave

Puntos clave

  • El reflejo de estiramiento es un reflejo monosináptico que regula la longitud del músculo a través de la estimulación neuronal en el huso muscular. Las motoneuronas alfa resisten el estiramiento provocando una contracción, y las motoneuronas gamma controlan la sensibilidad del reflejo.
  • Los reflejos del tendón de Golgi y del estiramiento funcionan en conjunto para controlar la longitud y la tensión de los músculos. Ambos son ejemplos de reflejos ipsilaterales, lo que significa que el reflejo ocurre en el mismo lado del cuerpo que el estímulo.
  • El reflejo extensor cruzado es un reflejo contralateral que permite al cuerpo compensar en un lado un estímulo en el otro. Por ejemplo, cuando un pie pisa una uña, el reflejo extensor cruzado desplaza el peso del cuerpo hacia el otro pie, protegiendo y retirando el pie de la uña.
  • El reflejo de abstinencia y el reflejo de abstinencia del dolor más específico implican la abstinencia en respuesta a un estímulo (o dolor). Cuando se estimulan los receptores del dolor, llamados nociceptores, las inervaciones recíprocas estimulan a los flexores a retirarse e inhiben a los extensores para garantizar que no puedan evitar la flexión y la retirada.

Términos clave

  • reflejo del tendón de golgi: Componente normal del arco reflejo del sistema nervioso periférico. En este reflejo, una contracción del músculo esquelético hace que el músculo agonista se alargue y relaje simultáneamente. Este reflejo también se denomina reflejo miotático inverso porque es el inverso del reflejo de estiramiento. Aunque la tensión muscular aumenta durante la contracción, se inhiben las motoneuronas alfa de la médula espinal que irrigan el músculo. Sin embargo, se activan los músculos antagonistas.
  • neurona motora alfa: Son neuronas motoras inferiores grandes del tronco encefálico y la médula espinal. Inervan las fibras musculares extrafusales del músculo esquelético y son directamente responsables de iniciar su contracción. Las motoneuronas alfa son distintas de las motoneuronas gamma que inervan las fibras musculares intrafusales de los husos musculares.

Los reflejos espinales incluyen el reflejo de estiramiento, el reflejo del tendón de Golgi, el reflejo extensor cruzado y el reflejo de retirada.

Reflejo de estiramiento

El reflejo de estiramiento (reflejo miotático) es una contracción muscular en respuesta al estiramiento dentro del músculo. Este reflejo tiene la latencia más corta de todos los reflejos espinales. Es un reflejo monosináptico que proporciona una regulación automática de la longitud del músculo esquelético.

Cuando un músculo se alarga, el huso muscular se estira y aumenta su actividad nerviosa. Esto aumenta la actividad de la motoneurona alfa, lo que hace que las fibras musculares se contraigan y, por lo tanto, resistan el estiramiento. Un conjunto secundario de neuronas también hace que el músculo opuesto se relaje. El reflejo funciona para mantener el músculo a una longitud constante.

Reflejo del tendón de Golgi

El reflejo del tendón de Golgi es un componente normal del arco reflejo del sistema nervioso periférico. El reflejo del tendón funciona como un mecanismo de retroalimentación para controlar la tensión muscular al provocar la relajación muscular antes de que la fuerza muscular sea tan grande que los tendones puedan romperse.

Aunque el reflejo del tendón es menos sensible que el reflejo del estiramiento, puede anular el reflejo del estiramiento cuando la tensión es grande, lo que le hace soltar un peso muy pesado, por ejemplo. Al igual que el reflejo de estiramiento, el reflejo tendinoso es ipsolateral.

Los receptores sensoriales para este reflejo se denominan receptores del tendón de Golgi y se encuentran dentro de un tendón cerca de su unión con un músculo. A diferencia de los husos musculares, que son sensibles a los cambios en la longitud de los músculos, los órganos tendinosos detectan y responden a los cambios en la tensión muscular causados ​​por un estiramiento pasivo o una contracción muscular.

Reflejo extensor cruzado

Maniobra de Jendrassik: La maniobra de Jendrassik es una maniobra médica en la que el paciente flexiona ambos pares de dedos en forma de gancho y entrelaza esos pares de dedos (observe las manos del paciente en la silla). Esta maniobra se utiliza a menudo cuando se prueba el reflejo rotuliano, ya que obliga al paciente a concentrarse en el entrelazamiento de los dedos y evita la inhibición consciente o la influencia del reflejo.

El reflejo extensor cruzado es un reflejo de retirada. El reflejo ocurre cuando los flexores del miembro que se retira se contraen y los extensores se relajan, mientras que en el otro miembro ocurre lo contrario. Un ejemplo de esto es cuando una persona pisa un clavo, la pierna que está pisando el clavo se aleja, mientras que la otra pierna toma el peso de todo el cuerpo.

El reflejo extensor cruzado es contralateral, lo que significa que el reflejo se produce en el lado opuesto del cuerpo al estímulo. Para producir este reflejo, las ramas de las fibras nerviosas aferentes cruzan desde el lado estimulado del cuerpo hasta el lado contralateral de la médula espinal. Allí, hacen sinapsis con interneuronas, que a su vez, excitan o inhiben las motoneuronas alfa de los músculos de la extremidad contralateral.

Reflejo de retirada

El reflejo de abstinencia (reflejo de abstinencia nociceptivo o flexor) es un reflejo espinal destinado a proteger al cuerpo de estímulos dañinos. Es polisináptico y provoca la estimulación de neuronas sensoriales, de asociación y motoras.

Cuando una persona toca un objeto caliente y retira la mano de él sin pensarlo, el calor estimula los receptores de temperatura y peligro en la piel, desencadenando un impulso sensorial que viaja al sistema nervioso central. La neurona sensorial luego hace sinapsis con interneuronas que se conectan a las neuronas motoras. Algunos de estos envían impulsos motores a los flexores para permitir la retirada.

Algunas neuronas motoras envían impulsos inhibidores a los extensores para que no se inhiba la flexión; esto se conoce como inervación recíproca. Aunque esto es un reflejo, tiene dos aspectos interesantes:

  1. Se puede entrenar al cuerpo para que anule ese reflejo.
  2. Un cuerpo inconsciente (o incluso cuerpos borrachos o drogados) no exhibirá el reflejo.

Órgano del tendón de Golgi: El órgano del tendón de Golgi, responsable del reflejo del tendón de Golgi, está diagramado con su posición típica en un músculo (izquierda), conexiones neuronales en la médula espinal (centro) y esquema expandido (derecha). El órgano del tendón es un receptor de estiramiento que indica la cantidad de fuerza sobre el músculo y lo protege de cargas excesivamente pesadas al hacer que el músculo se relaje y suelte la carga.


Ejemplos de reflejos somáticos

Reflejo de estiramiento

Uno de los reflejos más simples es el reflejo de estiramiento. En este reflejo, cuando se estira un músculo esquelético, se activa un huso muscular en el vientre del músculo. El axón de este receptor viaja a la médula espinal donde hace sinapsis con la neurona motora que controla el músculo, estimulando su contracción. Este es un rápido, monosináptico (sinapsis única), reflejo ipsilateral que ayuda a mantener la longitud de los músculos y contribuye a la estabilización de las articulaciones. Un ejemplo común de este reflejo es el reflejo rotuliano que se produce cuando un martillo de goma golpea el tendón rotuliano, como durante un examen físico. Cuando el martillo golpea, estira el tendón, que tira del músculo cuádriceps femoral. Debido a que los huesos y los tendones no suelen tirar de los músculos, el músculo "cree" que se está estirando muy rápidamente y el reflejo actúa para contrarrestar este estiramiento. Al hacerlo, se produce el "reflejo de la rodilla".

Junto con la activación monosináptica de la motoneurona alfa, este reflejo también incluye la activación de una interneurona que inhibe la motoneurona alfa del músculo antagonista. Este aspecto del reflejo asegura que la contracción del músculo agonista se produzca sin oposición.

Reflejo flexor (abstinencia)

Recuerde desde el principio de esta unidad que cuando toca una estufa caliente, por reflejo retira la mano. Los receptores sensoriales en la piel detectan temperaturas extremas y los primeros signos de daño tisular. Para evitar un daño mayor, la información viaja a lo largo de las fibras sensoriales desde la piel hasta el cuerno posterior (dorsal) de la médula espinal. Una vez en la médula espinal, las fibras sensoriales hacen sinapsis con una variedad de interneuronas que median las respuestas del reflejo. Estas respuestas incluyeron una fuerte retirada inicial del músculo flexor (causada por la activación de las motoneuronas alfa), inhibición del músculo extensor (mediada por interneuronas inhibidoras) y contracción sostenida del flexor (mediada por un circuito neuronal de la médula espinal). Debido a que el centro de integración en este arco reflejo tiene muchas sinapsis, es un reflejo polináptico. Y como ya se mencionó, la información sensorial también viajará al cerebro para desarrollar una conciencia consciente de la situación, de modo que la toma de decisiones consciente pueda hacerse cargo inmediatamente después de que ocurra el reflejo.

Reflejo extensor cruzado

Imagínese lo que sucedería si, al pisar un objeto afilado, provocara un fuerte reflejo de retirada de la pierna. Probablemente te derrumbarías. Para evitar que esto suceda, cuando ocurre el reflejo flexor (retirada) que involucra a la pierna lesionada, se produce un reflejo de extensión de la pierna opuesta (contralateral) al mismo tiempo, creando un reflejo extensor cruzado. En este caso, la extremidad ipsilateral reacciona con un reflejo de retirada (estimulando los músculos flexores e inhibiendo los músculos extensores del mismo lado), pero los músculos extensores contralaterales se contraen para que la persona pueda cambiar apropiadamente el equilibrio al pie opuesto durante el reflejo.


Acciones reflejas: ¿Implica al cerebro? [POR FAVOR AYUDA]

¿Es ahora más correcto decir que no involucran 'las áreas conscientes del cerebro' ya que las acciones reflejas todavía pasan a través de las neuronas motoras en la médula espinal o el cerebro - 'las áreas inconscientes del cerebro'?

¿No es lo que estás buscando? Try & hellip

(Publicación original de nwmyname)
En los días de GCSE, solíamos decir que las acciones reflejas 'no involucran al cerebro'.

¿Es ahora más correcto decir que no involucran 'las áreas conscientes del cerebro' ya que las acciones reflejas todavía pasan a través de las neuronas motoras en la médula espinal o el cerebro - 'las áreas inconscientes del cerebro'?

El cerebro no es necesario para los reflejos. Sin embargo, eso no quiere decir que el reflejo no involucre al cerebro. Suponga que toca un objeto caliente y retira la mano sin siquiera pensarlo (reflejo de retirada), también sentirá dolor. Por lo tanto, debe haber alguna señal enviada al cerebro, por lo que, aunque no se requirió que su cerebro retirara la mano, las señales de dolor se enviaron a su cerebro. Otro ejemplo es el reflejo rotuliano (reflejo rotuliano), no piensas en mover la pierna, eso es involuntario, sin embargo aún puedes sentirlo cuando tu pierna patea. Por lo tanto, debe enviarse alguna señal aferente al cerebro. Por otro lado, con los reflejos autónomos (por ejemplo, reflejo pupilar, regulación de la presión arterial, frecuencia cardíaca), no hay una señal aferente que se envíe al cerebro, por lo tanto, estos no se perciben conscientemente.

La mayoría de los reflejos no se pueden inhibir, como el reflejo rotuliano o el reflejo pupilar (la pupila se contrae cuando se ilumina cualquier ojo), sin embargo, algunos reflejos pueden ser inhibidos por los centros superiores del cerebro. Tome la micción, por ejemplo. Los bebés no tienen control sobre cuándo orinar, es un reflejo. Sin embargo, a medida que envejecemos y se desarrollan centros superiores de nuestro cerebro, adquirimos la capacidad de inhibir ciertos reflejos. En el caso de la micción, podemos inhibir el reflejo, lo que nos permite orinar en el momento adecuado.

Entonces sí, tienes razón en que no se requiere que el cerebro inicie un reflejo, sin embargo, nos permiten percibir reflejos conscientemente para que sepamos que están sucediendo y, en algunos casos, los centros superiores del cerebro nos permiten inhibir reflejos particulares. (como orinar o defecar).


¿Por qué algunas acciones reflejas involucran interneuronas y otras no? - biología

El sistema nervioso es una colección notable de células que gobierna el comportamiento tanto involuntario como voluntario, mientras que también mantiene homeostasis. Las funciones del sistema nervioso incluyen:

& middot & emspCognition (pensamiento) y resolución de problemas

& middot & emspFunción ejecutiva y planificación

& middot & emspComprensión y creación de idiomas

& middot & emspEmoción y expresión emocional

& middot & emspRegulación de órganos endocrinos

& middot & emsp Regulación de la frecuencia cardíaca, frecuencia respiratoria, resistencia vascular, temperatura y glándulas exocrinas

El sistema nervioso humano es una red compleja de más de 100 mil millones de células que se comunican, coordinan y regulan las señales para el resto del cuerpo. La acción mental y física ocurre cuando el cuerpo puede reaccionar a estímulos externos utilizando el sistema nervioso. En esta sección, veremos el sistema nervioso y su organización básica.

Nota: Gran parte de la información contenida en esta sección también se analiza en el Capítulo 1 de MCAT Behavioral Sciences Review.

SISTEMAS NERVIOSOS CENTRALES Y PERIFÉRICOS

En términos generales, hay tres tipos de células nerviosas en el sistema nervioso: neuronas sensoriales, neuronas motoras e interneuronas. Neuronas sensoriales (también conocido como neuronas aferentes) transmiten información sensorial de los receptores a la médula espinal y al cerebro. Neuronas motoras (también conocido comoneuronas eferentes) transmiten información motora desde el cerebro y la médula espinal a los músculos y las glándulas. Interneuronas se encuentran entre otras neuronas y son las más numerosas de los tres tipos. Las interneuronas se encuentran predominantemente en el cerebro y la médula espinal y, a menudo, están relacionadas con el comportamiento reflexivo.

ALas neuronas diferentes ascienden en la médula espinal hacia las neuronas eferentes del cerebro. mixit la médula espinal en su camino hacia el resto del cuerpo.

Los diferentes tipos de información requieren diferentes tipos de procesamiento. El procesamiento de estímulos y la generación de respuestas pueden ocurrir a nivel de la médula espinal o pueden requerir información del tronco encefálico o de la corteza cerebral. Los reflejos, que se analizan más adelante en esta sección, solo requieren procesamiento a nivel de la médula espinal. Por ejemplo, cuando un martillo de reflejos golpea el tendón rotuliano, la información sensorial va a la médula espinal, donde se envía una señal motora al músculo cuádriceps, lo que hace que la pierna se mueva hacia adelante a la altura de la rodilla. No se requiere ninguna información del cerebro. Sin embargo, algunos escenarios requieren información del cerebro o del tronco del encéfalo. Cuando esto pasa, supraespinal Se utilizan circuitos.

Pasemos a la estructura general del sistema nervioso humano, que se muestra en el diagrama de la figura 4.9.

Figura 4.9. Principales divisiones del sistema nervioso

El sistema nervioso se puede dividir en dos componentes principales: los sistemas nerviosos central y periférico. los sistema nervioso central (SNC) está compuesto por el cerebro y la médula espinal. El cerebro está formado por materia blanca y materia gris. los materia blanca consta de axones encerrados en vainas de mielina. los Materia gris consta de cuerpos celulares amielínicos y dendritas. En el cerebro, la materia blanca se encuentra más profunda que la materia gris. En la base del cerebro se encuentra el tronco encefálico, que es en gran parte responsable de las funciones básicas de la vida, como la respiración. Tenga en cuenta que los lóbulos del cerebro y las principales estructuras cerebrales se analizan en el capítulo 1 de Revisión de Ciencias del Comportamiento MCAT.

La médula espinal se extiende hacia abajo desde el tronco encefálico y se puede dividir en cuatro divisiones: cervical, torácico, lumbar, y sacro. Casi todas las estructuras debajo del cuello reciben inervación sensorial y motora de la médula espinal. La médula espinal está protegida por la columna vertebral, que transmite nervios en el espacio entre vértebras adyacentes. Al igual que el cerebro, la médula espinal también se compone de materia blanca y gris. La materia blanca se encuentra en el exterior del cordón y la materia gris se encuentra en su interior. Los axones de las neuronas motoras y sensoriales se encuentran en la médula espinal. Las neuronas sensoriales traen información desde la periferia y entran en el lado dorsal (posterior) de la médula espinal. Los cuerpos celulares de estas neuronas sensoriales se encuentran en el ganglios de la raíz dorsal. Las neuronas motoras salen de la médula espinal ventralmente o en el lado más cercano a la parte frontal del cuerpo. La estructura de la médula espinal se puede ver en la Figura 4.10.

Figura 4.10. La medula espinal Las neuronas sensoriales transmiten información sobre el dolor, la temperatura y la vibración hasta el cerebro y tienen cuerpos celulares en los ganglios de la raíz dorsal hacia la parte posterior de la médula espinal.Las neuronas motoras van desde el cerebro a lo largo del lado opuesto de la médula espinal en la raíz ventral. y controlar los movimientos del músculo esquelético y las secreciones glandulares.

los sistema nervioso periférico (PNS), por el contrario, está formado por tejido nervioso y fibras fuera del cerebro y la médula espinal, como los 12 pares de nervios craneales y los 31 pares de nervios espinales. Por tanto, el SNP conecta el SNC con el resto del cuerpo y puede subdividirse en los sistemas nerviosos somático y autónomo.

los sistema nervioso somático consta de neuronas sensoriales y motoras distribuidas por la piel, las articulaciones y los músculos. Las neuronas sensoriales transmiten información a través de fibras aferentes. Los impulsos motores, por el contrario, viajan a lo largo de fibras eferentes.

los Sistema nervioso autónomo (ANS) generalmente regula los latidos del corazón, la respiración, la digestión y las secreciones glandulares. En otras palabras, el ANS maneja los músculos involuntarios asociados con muchos órganos internos y glándulas. El ANS también ayuda a regular la temperatura corporal activando la sudoración o la piloerección, según tengamos demasiado calor o demasiado frío. Lo principal que hay que entender acerca de estas funciones es que son automáticas o independientes del control consciente. Tenga en cuenta la similitud entre las palabras autonómico y automático. Esta asociación hace que sea fácil recordar que el sistema nervioso autónomo gestiona funciones automáticas como los latidos del corazón, la respiración, la digestión y el control de la temperatura.

Una diferencia principal entre los sistemas nerviosos somático y autónomo es que el componente periférico del sistema nervioso autónomo contiene dos neuronas. Una neurona motora en el sistema nervioso somático va directamente desde la médula espinal al músculo sin hacer sinapsis. En el sistema nervioso autónomo, dos neuronas trabajan en serie para transmitir mensajes desde la médula espinal. La primera neurona se conoce como neurona preganglionar, mientras que el segundo es el neurona posganglionar. El soma de la neurona preganglionar está en el SNC y su axón viaja a un ganglio en el SNP. Aquí hace sinapsis en el cuerpo celular de la neurona posganglionar, que luego afecta al tejido diana.

CONCEPTO CLAVE

La primera neurona del sistema nervioso autónomo se llama neurona preganglionar. La segunda neurona es la neurona posganglionar.

EL SISTEMA NERVIOSO AUTONÓMICO

El ANS tiene dos subdivisiones: el sistema nervioso simpático y el sistema nervioso parasimpático. Estas dos ramas a menudo actúan en oposición entre sí, lo que significa que son antagónicas. Por ejemplo, el sistema nervioso simpático actúa para acelerar la frecuencia cardíaca e inhibir la digestión, mientras que el sistema nervioso parasimpático, por el contrario, desacelera la frecuencia cardíaca y aumenta la digestión.

El papel principal de la sistema nervioso parasimpático es conservar energía. Se asocia con estados de reposo y sueño y actúa para reducir la frecuencia cardíaca y contraer los bronquios. El sistema nervioso parasimpático también es responsable de controlar la digestión aumentando la peristalsis y las secreciones exocrinas. La acetilcolina es el neurotransmisor responsable de las respuestas parasimpáticas en el cuerpo y es liberada por neuronas preganglionares y posganglionares. El nervio vago (par craneal X) es responsable de gran parte de la inervación parasimpática de la cavidad torácica y abdominal. Las funciones del sistema nervioso parasimpático se resumen en la figura 4.11.

Figura 4.11. Funciones del sistema nervioso parasimpático

En contraste, el sistema nervioso simpático es activado por el estrés. Esto puede incluir todo, desde un factor estresante leve, como mantenerse al día con el trabajo escolar, hasta emergencias que marcan la diferencia entre la vida y la muerte. El sistema nervioso simpático está estrechamente asociado con reacciones de rabia y miedo, también conocidas como reacciones de "lucha o huida". Cuando se activa, el sistema nervioso simpático:

& middot & emspRedistribuye la sangre a los músculos de locomoción

& middot & emsp aumenta la concentración de glucosa en sangre

& middot & emsp Disminuye la digestión y la peristalsis

& middot & emspDilata los ojos para maximizar la ingesta de luz

& middot & emsp Libera epinefrina en el torrente sanguíneo

Sistemas nerviosos simpático y parasimpático:

& middot & emspSympathetic: "pelear-o-vuelo

& middot & emspParasympathetic: "descansar-y-digerir

Las funciones del sistema nervioso simpático se resumen en la figura 4.12. En el sistema nervioso simpático, las neuronas preganglionares liberan acetilcolina, mientras que la mayoría de las neuronas posganglionares liberan noradrenalina.

Figura 4.12. Funciones del sistema nervioso simpático

Circuitos neuronales llamados arcos reflejos controlar el comportamiento reflexivo. Por ejemplo, considere lo que ocurre cuando alguien pisa un clavo. Los receptores en el pie detectan el dolor y la señal de dolor es transmitida por neuronas sensoriales hasta la médula espinal. En ese punto, las neuronas sensoriales se conectan con las interneuronas, que luego pueden transmitir los impulsos de dolor al cerebro. En lugar de esperar a que el cerebro envíe una señal, las interneuronas de la médula espinal también pueden enviar señales directamente a los músculos de ambas piernas, lo que hace que el individuo retire el pie con dolor mientras lo sostiene con el otro pie. La información sensorial original todavía llega al cerebro, sin embargo, cuando llega allí, los músculos ya han respondido al dolor, gracias al arco reflejo. Hay dos tipos de arcos reflejos: monosinápticos y polisinápticos.

CONCEPTO CLAVE

Considere el propósito de los reflejos. Aunque puede ser divertido hacer que las piernas de tus amigos salten cuando los tocas, hay una razón más funcional por la que ocurre esta respuesta. El estiramiento del tendón rotuliano hace que el cuerpo piense que el músculo se está estirando demasiado. En respuesta, el músculo se contrae para evitar lesiones.

Monosináptico

en un arco reflejo monosináptico, hay una única sinapsis entre la neurona sensorial que recibe el estímulo y la neurona motora que responde a él. Un ejemplo clásico es el reflejo instintivo, que se muestra en la Figura 4.13. Cuando se estira el tendón rotuliano, la información viaja por la neurona sensorial (aferente, presináptica) hasta la médula espinal, donde interactúa con la neurona motora (eferente, postsináptica) que contrae el músculo cuádriceps. El resultado neto es la extensión de la pierna, que disminuye la tensión en el tendón rotuliano. Tenga en cuenta que el reflejo es simplemente un circuito de retroalimentación y una respuesta a una posible lesión. Si el tendón rotuliano o los músculos cuádriceps se estiran demasiado, pueden desgarrarse y dañar la articulación de la rodilla. Por tanto, el reflejo sirve para proteger el músculo.

Figura 4.13. El reflejo de la rodilla El reflejo rotuliano o de extensión de la rodilla se puede provocar estirando rápidamente el tendón rotuliano con un martillo de reflejos.

Polisináptica

en un arco reflejo polisináptico, hay al menos una interneurona entre las neuronas sensoriales y motoras. Un ejemplo de la vida real es la reacción al pisar un clavo descrita anteriormente, que involucra al reflejo de retirada. Se estimulará la flexión de la pierna con la que se pisa la uña, utilizando los músculos de la cadera y los músculos isquiotibiales, alejando el pie de la uña. Este es un reflejo monosináptico, similar al reflejo rotuliano descrito anteriormente. Sin embargo, si la persona quiere mantener el equilibrio, el otro pie debe estar plantado firmemente en el suelo. Para que esto suceda, se debe estimular la neurona motora que controla los músculos cuádriceps en la pierna opuesta, extendiendo esa pierna. Las interneuronas de la médula espinal proporcionan las conexiones desde la información sensorial entrante hasta las neuronas motoras de la pierna de apoyo.

Comprobación del concepto MCAT 4.3:

Antes de continuar, evalúe su comprensión del material con estas preguntas.

1. ¿Qué partes del sistema nervioso se encuentran en el sistema nervioso central (SNC)? ¿Sistema nervioso periférico (SNP)?

2. ¿Qué hacen las neuronas aferentes? ¿Neuronas eferentes?

3. ¿Qué funciones cumple el sistema nervioso somático? ¿El sistema nervioso autónomo?

4. ¿Cuáles son los efectos del sistema nervioso simpático? ¿El sistema nervioso parasimpático?

5. ¿Cuál es la vía de los impulsos neurales en un reflejo monosináptico? ¿En un reflejo polisináptico?


Sistemas sensoriales

David L. Felten MD, PhD,. Mary Summo Maida PhD, en Netter & # x27s Atlas of Neuroscience (tercera edición), 2016

14.2 Acciones y vías de los reflejos somáticos espinales

A, Inhibición presináptica. Algunas interneuronas hacen sinapsis en las arborizaciones terminales de otros axones, como en el caso de algunas piscinas aferentes asociadas con los reflejos de estiramiento muscular. Estos contactos axoaxónicos permiten la modulación de la liberación de neurotransmisores desde el segundo axón terminal (diana) por despolarización de la membrana terminal, alterando el influjo de Ca ++. B, Reflejo de estiramiento muscular. En el reflejo de estiramiento muscular, las aferentes Ia excitan directamente el grupo de LMN homónimo e inhiben el grupo de LMN antagonista recíprocamente a través de las interneuronas inhibidoras de Ia. C, Inhibición recurrente. Algunas interneuronas reciben colaterales recurrentes de los axones (p. Ej., Axones LMN) y se proyectan hacia las dendritas o el cuerpo celular de origen de ese axón, por lo general inhibiendo esa neurona. Este proceso puede ayudar a regular la excitabilidad y el tiempo de excitación de las neuronas objetivo. Las colaterales de los axones de LMN excitan las células de Renshaw (interneuronas grandes), que inhiben la LMN de origen y también las LMN que se proyectan a los músculos sinérgicos. La inhibición de Renshaw permite limpiar la pizarra, después de la excitación original, de los grupos de LMN, lo que requiere una estimulación entrante adicional para excitar estos LMN nuevamente. D, Reflejo del órgano tendinoso de Golgi. Los axones Ib de los órganos tendinosos de Golgi en los tendones musculares terminan en grupos de interneuronas que inhiben las LMN del músculo homónimo de forma disináptica y excitan recíprocamente las LMN del músculo antagonista. La acción de este reflejo como mecanismo de protección para prevenir el daño a un músculo durante la generación de tensión máxima en el tendón se observa en el intento de estiramiento pasivo de un músculo espástico; la inhibición resultante de la reserva homónima de LMN se denomina reflejo de cierre-cuchillo. MI, Reflejo de retracción de los flexores. Un reflejo flexor (también llamado reflejo de abstinencia o reflejo nociceptivo) ocurre cuando las aferencias derivadas de un estímulo nocivo terminan en grupos de interneuronas que excitan grupos apropiados de LMN (a menudo LMN flexores) para provocar una retirada protectora de la fuente de los nocivos. estímulo. Estas interneuronas también inhiben las LMN antagonistas mediante inhibición recíproca. Los reflejos flexores pueden extenderse por toda la médula espinal, como sucede cuando uno toca una estufa caliente con un dedo el resultado es la remoción de todo el brazo, o incluso de todo el cuerpo, lejos de la fuente de calor. Estos reflejos flexores pueden afectar a ambos lados de la médula espinal. F, Sesgo de celda de Renshaw. Algunas respuestas reflejas como los reflejos de Renshaw (ver parte C) pueden resultar en la distribución de la influencia (sesgo) de una manera que favorece un tipo particular de acción. Las células de Renshaw reciben impulsos de los axones colaterales de los LMN flexores y extensores, pero sus proyecciones se dirigen principalmente hacia la inhibición de los LMN extensores tónicos (y a través de la inhibición recíproca con la excitación de los LMN flexores fásicos). Por tanto, la respuesta de las células de Renshaw favorece los movimientos flexores y ayuda a inhibir los movimientos extensores.


Contenido

Tipos Editar

Este sistema [1] IPSP se puede sumar temporalmente con EPSP subumbral o supraumbral para reducir la amplitud del potencial postsináptico resultante. Los EPSP equivalentes (positivos) y los IPSP (negativos) pueden cancelarse entre sí cuando se suman. El equilibrio entre los EPSP y los IPSP es muy importante en la integración de la información eléctrica producida por las sinapsis inhibidoras y excitadoras.

Factores Editar

El tamaño de la neurona también puede afectar el potencial postsináptico inhibitorio. La suma temporal simple de los potenciales postsinápticos ocurre en neuronas más pequeñas, mientras que en neuronas más grandes un mayor número de sinapsis y receptores ionotrópicos, así como una mayor distancia de la sinapsis al soma, permite la prolongación de interacciones entre neuronas.

GABA es un neurotransmisor muy común utilizado en IPSP en el cerebro y la retina de mamíferos adultos. [1] [6] Los receptores GABA son pentámeros compuestos más comúnmente por tres subunidades diferentes (α, β, γ), aunque existen varias otras subunidades (δ, ε, θ, π, ρ) y conformaciones. Los canales abiertos son selectivamente permeables a los iones cloruro o potasio (según el tipo de receptor) y permiten que estos iones pasen a través de la membrana. Si el potencial electroquímico del ion es más negativo que el del umbral del potencial de acción, entonces el cambio de conductancia resultante que ocurre debido a la unión de GABA a sus receptores mantiene el potencial postsináptico más negativo que el umbral y disminuye la probabilidad de neurona postsináptica. completar un potencial de acción. Las moléculas y los receptores de glicina funcionan de la misma manera en la médula espinal, el cerebro y la retina.

Hay dos tipos de receptores inhibidores:

Receptores ionotrópicos Editar

Los receptores ionotrópicos (también conocidos como canales iónicos activados por ligandos) desempeñan un papel importante en los potenciales postsinápticos inhibidores. [1] Un neurotransmisor se une al sitio extracelular y abre el canal iónico que está formado por un dominio que atraviesa la membrana y que permite que los iones fluyan a través de la membrana dentro de la célula postsináptica. Este tipo de receptor produce acciones postsinápticas muy rápidas dentro de un par de milisegundos después de que la terminal presináptica recibe un potencial de acción. Estos canales influyen en la amplitud y el curso temporal de los potenciales postsinápticos en su conjunto. Los receptores ionotrópicos GABA se utilizan en la unión de varios fármacos como los barbitúricos (fenobarbital, pentobarbital), esteroides y picrotoxina. Las benzodiazepinas (Valium) se unen a las subunidades α y γ de los receptores GABA para mejorar la señalización GABAérgica. El alcohol también modula los receptores ionotrópicos GABA.

Receptores metabotrópicos Editar

Los receptores metabotrópicos, a menudo receptores acoplados a proteínas G, no utilizan canales iónicos en su estructura, sino que consisten en un dominio extracelular que se une a un neurotransmisor y un dominio intracelular que se une a la proteína G. [1] Esto comienza la activación de la proteína G, que luego se libera del receptor e interactúa con los canales iónicos y otras proteínas para abrir o cerrar los canales iónicos a través de mensajeros intracelulares. Producen respuestas postsinápticas lentas (de milisegundos a minutos) y pueden activarse junto con receptores ionotrópicos para crear potenciales postsinápticos rápidos y lentos en una sinapsis en particular. Los receptores metabotrópicos GABA, heterodímeros de las subunidades R1 y R2, utilizan canales de potasio en lugar de cloruro. También pueden bloquear los canales de iones de calcio para hiperpolarizar las células postsinápticas.

Existen muchas aplicaciones de los potenciales postsinápticos inhibidores en el mundo real. Los medicamentos que afectan las acciones del neurotransmisor pueden tratar los trastornos neurológicos y psicológicos a través de diferentes combinaciones de tipos de receptores, proteínas G y canales iónicos en las neuronas postsinápticas.

Por ejemplo, se están realizando estudios que investigan la desensibilización y el tráfico de receptores mediados por receptores opioides en el locus cereleus del cerebro. Cuando se aplica una alta concentración de agonista durante un período prolongado (quince minutos o más), la hiperpolarización alcanza su punto máximo y luego disminuye. Esto es significativo porque es un preludio de la tolerancia. Cuantos más opioides se necesitan para el dolor, mayor es la tolerancia del paciente. Estos estudios son importantes porque nos ayudan a aprender más sobre cómo lidiamos con el dolor y nuestras respuestas a diversas sustancias que ayudan a tratar el dolor. Al estudiar nuestra tolerancia al dolor, podemos desarrollar medicamentos más eficaces para el tratamiento del dolor. [7]

Además, se está investigando en el campo de las neuronas dopaminérgicas en el área tegmental ventral, que se ocupa de la recompensa, y la sustancia negra, que está involucrada con el movimiento y la motivación. Las respuestas metabotrópicas ocurren en las neuronas de dopamina a través de la regulación de la excitabilidad de las células. Los opioides inhiben la liberación de GABA, esto disminuye la cantidad de inhibición y les permite disparar espontáneamente. La morfina y los opioides se relacionan con potenciales postsinápticos inhibidores porque inducen la desinhibición en las neuronas dopaminérgicas. [7]

Los IPSP también se pueden utilizar para estudiar las características de entrada-salida de una sinapsis inhibitoria del prosencéfalo que se utiliza para estudiar más a fondo el comportamiento aprendido, por ejemplo, en un estudio sobre el aprendizaje del canto en aves en la Universidad de Washington. [8] Los trenes de Poisson de IPSP unitarios fueron inducidos a una alta frecuencia para reproducir picos postsinápticos en la porción medial del núcleo talámico dorsalateral sin ningún estímulo excitador adicional. Esto muestra un exceso de activación talámica GABAérgica. Esto es importante porque se necesita una sincronización de picos para la localización adecuada del sonido en las vías auditivas ascendentes. Los pájaros cantores utilizan terminales sinápticas caliceales GABAérgicas y una sinapsis similar a un cáliz, de modo que cada célula del núcleo talámico dorsalateral recibe como máximo dos terminales axónicos de los ganglios basales para crear grandes corrientes postsinápticas.

Los potenciales postsinápticos inhibidores también se utilizan para estudiar los ganglios basales de los anfibios para ver cómo se modula la función motora a través de sus salidas inhibitorias desde el cuerpo estriado hasta el tectum y el tegmentum. [9] Los comportamientos guiados visualmente pueden regularse a través de la vía inhibitoria estriato-tegmental que se encuentra en los anfibios en un estudio realizado en la Facultad de Medicina de Baylor y la Academia de Ciencias de China. Los ganglios basales en los anfibios son muy importantes para recibir entradas visuales, auditivas, olfativas y mecansoriales. La vía desinhibitoria estriato-protecto-tectal es importante en las conductas de captura de presas de los anfibios. Cuando se estimuló eléctricamente el cuerpo estriado ipsolateral de un sapo adulto, se indujeron potenciales postsinápticos inhibidores en las neuronas tegmentales binoculares, lo que afecta el sistema visual del sapo.

Los potenciales postsinápticos inhibidores pueden inhibirse ellos mismos a través de un proceso de señalización llamado "supresión de inhibición inducida por despolarización (DSI)" en las células piramidales CA1 y las células cerebelosas de Purkinje. [10] [11] En un entorno de laboratorio, las despolarizaciones escalonadas del soma se han utilizado para crear DSI, pero también se puede lograr mediante la despolarización inducida sinápticamente de las dendritas. Las DSI pueden bloquearse mediante antagonistas de los canales de iones de calcio del receptor ionotrópico en los somas y las dendritas apicales proximales de las células piramidales CA1. Los potenciales postsinápticos inhibidores dendríticos pueden ser severamente reducidos por las DSI a través de la despolarización directa.

En este sentido, los potenciales postsinápticos inhibidores son útiles en la señalización del bulbo olfatorio a la corteza olfatoria. [12] Los EPSP se amplifican mediante la conductancia persistente de iones de sodio en las células con mechones externos. La conductancia de iones de calcio activado de bajo voltaje mejora los EPSP aún más grandes. La conductancia catiónica no selectiva activada por hiperpolarización disminuye la suma y la duración de EPSP y también cambian las entradas inhibitorias en excitación postsináptica. Las IPSP entran en escena cuando las membranas de las células en penacho se despolarizan y las IPSP causan inhibición. En el umbral de reposo, las IPSP inducen potenciales de acción. GABA es responsable de gran parte del trabajo de los IPSP en las células con mechones externos.

Otro estudio interesante de los potenciales postsinápticos inhibidores analiza las oscilaciones del ritmo theta neuronal que pueden usarse para representar fenómenos electrofisiológicos y diversos comportamientos. [13] [14] Los ritmos theta se encuentran en el hipocampo y la inhibición sináptica GABAérgica ayuda a modularlos. Dependen de IPSP y se inician en CA3 por los receptores muscarínicos de acetilcolina y dentro de C1 por la activación de los receptores de glutamato metabotrópicos del grupo I. Cuando las interneuronas son activadas por receptores de acetilcolina metabotrópicos en la región CA1 de cortes de hipocampo de rata, se produce un patrón theta de IPSP en las células piramidales independientemente de la entrada. Esta investigación también estudia los DSI, lo que demuestra que los DSI interrumpen el ritmo metabotrópico iniciado por la acetilcolina mediante la liberación de endocannabinoides. Un mecanismo dependiente de endocannabinoides puede interrumpir los IPSP theta a través de potenciales de acción entregados como un patrón de ráfaga o un tren breve. Además, la activación de los receptores metabotrópicos de glutamato elimina cualquier actividad theta IPSP a través de una vía independiente de los iones de calcio de la proteína G.

También se han estudiado los potenciales postsinápticos inhibidores en la célula de Purkinje mediante amplificación dendrítica. El estudio se centró en la propagación de IPSP a lo largo de las dendritas y su dependencia de los receptores ionotrópicos midiendo la amplitud y el curso temporal del potencial postsináptico inhibitorio. Los resultados mostraron que los potenciales postsinápticos inhibidores tanto compuestos como unitarios son amplificados por los canales de iones de calcio dendríticos. El ancho de un IPSP somático es independiente de la distancia entre el soma y la sinapsis, mientras que el tiempo de subida aumenta con esta distancia. Estos IPSP también regulan los ritmos theta en las células piramidales. Por otro lado, los potenciales postsinápticos inhibidores son despolarizantes y, a veces, excitadores en las neuronas espinales de mamíferos inmaduros debido a las altas concentraciones de cloruro intracelular a través de los canales iónicos ionotrópicos GABA o cloruro de glicina. [15] Estas despolarizaciones activan los canales de calcio dependientes del voltaje. Posteriormente se vuelven hiperpolarizantes a medida que el mamífero madura. Para ser específicos, en ratas, esta maduración ocurre durante el período perinatal cuando los proyectos del tronco encefálico alcanzan el agrandamiento lumbar. Las entradas moduladoras descendentes son necesarias para el cambio en el desarrollo de potenciales postsinápticos inhibidores despolarizantes a hiperpolarizantes. Esto se estudió mediante cortes completos de la médula espinal al nacer de las ratas y registrando los IPSP de las motoneuronas lumbares al final de la primera semana después del nacimiento.

El glutamato, un neurotransmisor excitador, suele asociarse con potenciales postsinápticos excitadores en la transmisión sináptica. Sin embargo, un estudio realizado en el Instituto Vollum de la Universidad de Ciencias de la Salud de Oregon demuestra que el glutamato también se puede utilizar para inducir potenciales postsinápticos inhibidores en neuronas. [16] Este estudio explica que los receptores de glutamato metabotrópicos presentan proteínas G activadas en las neuronas de dopamina que inducen la hidrólisis de fosfoinosítidos. Los productos resultantes se unen a los receptores de trifosfato de inositol (IP3) a través de los canales de iones de calcio. El calcio proviene de las reservas y activa la conductancia del potasio, lo que provoca una inhibición pura en las células de dopamina. Los niveles cambiantes de glutamato liberado sinápticamente crean una excitación a través de la activación de los receptores ionotrópicos, seguida de la inhibición de los receptores metabotrópicos de glutamato.


Sistema nervioso humano: función y tipos (con diagrama)

1. Entrada sensorial, es decir, la detección de estímulos por los receptores u órganos de los sentidos (por ejemplo, ojos, oídos, piel, nariz y lengua).

2. Transmisión de esta entrada por impulsos nerviosos al cerebro y la médula espinal, que generan una respuesta adecuada.

3. Salida motora, es decir, realización de la respuesta por músculos o glándulas, que se denominan efectores.

Dos tipos de células constituyen el sistema nervioso: las neuronas y la neuroglia. Las neuronas conducen impulsos y la neuroglia apoya y protege las neuronas. Una neurona consta de un cuerpo celular llamado cyton y dos tipos de procesos: dendrita y axón.

Dendritas o de Dendron:

Estos son procesos similares al cabello conectados al cyton. Reciben estímulos, que pueden ser físicos, químicos, mecánicos o eléctricos, y los transmiten al cyton.

Es el cuerpo celular, con un núcleo central rodeado de citoplasma.

De un lado del cyton surge un proceso cilíndrico lleno de citoplasma. Este proceso se llama axón. Es la parte más larga de la neurona. Transmite impulso lejos del cyton. Su punta tiene una inflamación llamada bulbo axónico. Generalmente, una neurona tiene un axón.

La terminación de un axón puede estar ramificada. Estas terminaciones se denominan terminales sinápticas. La brecha entre una terminal sináptica y la dendrita de otra neurona o una célula efectora se llama sinapsis.

¿Cómo sentimos un objeto frío o caliente? ¿Cómo sentimos el dolor? ¿Por qué diferentes cosas tienen diferentes olores y sabores? Hay miles de células receptoras en nuestros órganos de los sentidos. Detectan estímulos como calor, frío, dolor, olores y sabores.

Existen diferentes tipos de receptores como los receptores de alges (para el dolor), los receptores de tango (para el tacto), los receptores para el gusto (para el gusto), los receptores olfativos (para el olfato), etc. El estímulo recibido por un receptor se transmite en forma de señales eléctricas a través de las dendritas de una neurona al cyton de la neurona.

El cyton transmite solo impulsos fuertes. Los impulsos débiles no se transmiten más. Un impulso transmitido por el cyton viaja a lo largo del axón de la neurona. Cuando llega al final del axón, hace que el bulbo del axón libere una sustancia química que se difunde a través de la sinapsis y estimula las dendritas de la neurona adyacente.

Estas dendritas, a su vez, envían señales eléctricas a su cuerpo celular, para ser transportadas a lo largo del axón. De esta manera, la sensación del receptor se transmite al cerebro o la médula espinal. De manera similar, una señal del cerebro se transmite al efector, que lleva a cabo la respuesta adecuada.

Come un poco de azúcar. Verás que tiene un sabor dulce. Si se tapa la nariz con los dedos, no hay diferencia en su sabor. Todavía tiene un sabor dulce porque el azúcar no tiene olor que también pueda contribuir al sabor.

Tápese la nariz nuevamente mientras almuerza. Descubrirá que la nariz tapada marca la diferencia a la hora de apreciar el sabor de varios alimentos. Cuando un artículo tiene tanto gusto como olfato, necesita los receptores gustativos de la lengua y los receptores olfativos de la nariz para transmitir sus estímulos al cerebro para la plena apreciación de su sabor.

Por ejemplo, es posible que no pueda distinguir entre puré de papaya y puré de plátano con la nariz tapada y los ojos cerrados. Los gustatorreceptores y los olfatoreceptores juntos nos hacen apreciar mejor cualquier alimento. Esta es la razón por la que la comida parece insípida cuando tienes un resfriado y tu nariz está tapada.

En humanos y vertebrados, el sistema nervioso puede dividirse en (1) sistema nervioso central, (2) periférico y (3) autónomo.

Sistema nervioso central:

El sistema nervioso central está formado por el cerebro y la médula espinal.

Cerebro:

Es el centro coordinador más importante del cuerpo. Está alojado en la caja del cerebro, o cráneo, que lo protege. El cerebro está cubierto por membranas llamadas meninges. Entre las membranas y el cerebro y también dentro del cerebro, hay un líquido característico, llamado líquido cefalorraquídeo. Esto también protege el cerebro.

El cerebro se puede dividir en tres partes: prosencéfalo, mesencéfalo y rombencéfalo:

1. El prosencéfalo (cerebro) es la parte anterior, que consta de dos grandes hemisferios divididos por una fisura longitudinal. La superficie de los hemisferios tiene muchos pliegues y se llama corteza cerebral. La corteza cerebral está formada por numerosas neuronas y los pliegues sirven para aumentar el área de superficie de modo que pueda estar presente el número máximo de neuronas.

Los hemisferios cerebrales son asientos de inteligencia y acción voluntaria. El prosencéfalo también contiene lóbulos olfatorios, que son los centros del olfato y el diencéfalo, que tiene centros de hambre, sed, etc. Al piso del diencéfalo está adherida la glándula pituitaria.

2. El mesencéfalo incluye los lóbulos ópticos, que son los centros de visión.

3. El rombencéfalo es la parte posterior, ubicada debajo del prosencéfalo. Consiste en el cerebelo, la protuberancia y el bulbo raquídeo. El cerebelo es el centro de coordinación y mantiene la postura y el equilibrio del cuerpo. También controla algunas acciones voluntarias precisas, como las relacionadas con la escritura y el habla.

El bulbo raquídeo en el tronco del encéfalo es el centro de acciones involuntarias, como tragar, toser, estornudar, salivación, vómitos, latidos del corazón y respiración. El bulbo raquídeo continúa hacia la médula espinal. La protuberancia transmite información entre el cerebelo y el cerebro.

Médula espinal:

Es un cordón largo que surge del bulbo raquídeo y atraviesa la columna vertebral (espina dorsal). La columna vertebral protege la médula espinal. La médula espinal también está cubierta por meninges.

Una sección transversal de la médula espinal muestra el canal central, que está lleno de líquido cefalorraquídeo. Alrededor del canal hay grupos de cytons, que forman la materia gris.

La parte periférica tiene principalmente axones y se llama sustancia blanca. De cada lado de la médula espinal surgen dos raíces, la raíz dorsal y la ventral.

La raíz dorsal está unida por un nervio llamado nervio sensorial, que capta las sensaciones de los órganos de los sentidos (receptores). De la raíz ventral surge el nervio motor, que lleva los mensajes de la médula espinal a los músculos o glándulas (efectores).

Acto reflejo:

¿Qué sucede cuando tocas algo caliente o una aguja te pincha el dedo? Inmediatamente retira la mano, sin siquiera pensar por qué lo está haciendo. Tales respuestas repentinas e involuntarias a los estímulos son ejemplos de acción refleja. La respuesta puede ser diferente cuando está involucrado su proceso de pensamiento consciente. Por ejemplo, cuando un médico le pincha con una aguja de inyección para inyectarle un medicamento en el brazo, no lo retira inmediatamente.

Su pensamiento consciente le dice que el medicamento se está administrando para curar su enfermedad. En este caso, un mensaje de la médula espinal va al cerebro, la parte pensante de su cerebro, y su cerebro pensante dirige su brazo para soportar el dolor y no alejarse.

La médula espinal es el centro de la acción refleja. Las acciones reflejas son producidas por arcos reflejos, que pueden formarse en cualquier parte de la médula espinal, más cerca del receptor y el efector. Un arco reflejo está formado por un nervio sensorial y un nervio motor unidos por un nervio de conexión presente en la médula espinal.

Como los impulsos no tienen que viajar hasta el cerebro y regresar, la detección de estímulos y la finalización de las respuestas son más rápidas.

La acción refleja es una acción extremadamente rápida, que no implica ningún pensamiento del cerebro. Si alguien le golpea la pierna con un martillo, la pierna se retira inmediatamente. En este tipo de acción refleja el impacto del martillo (estímulo) recibido por el receptor se envía a la médula espinal a través del nervio sensorial. El mensaje lo recibe el nervio de conexión en la médula espinal.

El nervio de conexión luego envía una respuesta a través del nervio motor a los músculos (efectores) para alejar la pierna. Por tanto, la acción refleja es una respuesta motora involuntaria y repentina a un estímulo. El flujo de alimentos en el tubo digestivo, el parpadeo con luz intensa o en respuesta a un movimiento brusco delante del ojo, estornudos, tos, bostezos, hipo, escalofríos, etc., también son acciones reflejas.

Sistema nervioso periférico:

El sistema nervioso periférico incluye 12 pares de nervios craneales que surgen del cerebro y 31 pares de nervios espinales que surgen de la médula espinal. Los nervios del cerebro y la médula espinal conectan los músculos esqueléticos y controlan su actividad de acuerdo con las direcciones y demandas del cuerpo. Estos nervios están, por tanto, relacionados con actos voluntarios, es decir, actúan según nuestra voluntad.

Sistema nervioso autónomo:

El sistema nervioso autónomo controla e integra las funciones de órganos internos como el corazón, vasos sanguíneos, glándulas, etc., que no están bajo el control de nuestra voluntad.

El sistema nervioso autónomo tiene dos subdivisiones: simpático y parasimpático. Los órganos reciben nervios simpáticos y parasimpáticos. Los dos tipos de nervios tienen efectos opuestos en los órganos, es decir, si uno es estimulante, el otro es inhibitorio.

¿Cómo hace que actúen los músculos el tejido nervioso?

Cuando una señal eléctrica de una célula nerviosa llega a una sinapsis, hace que el bulbo axónico libere una sustancia química. Esta sustancia química, que se descarga en la unión entre la célula nerviosa y la célula muscular, hace que la membrana celular de la célula muscular mueva algunos iones en la célula muscular. Esto desencadena una serie de cambios que, en última instancia, hacen que el músculo se contraiga o se relaje.


Contenido

Todos los movimientos, p. Ej. tocarse la nariz, requieren neuronas motoras para disparar potenciales de acción que resultan en la contracción de los músculos. Inhumanos,

150.000 motoneuronas controlan la contracción de

600 músculos. Para producir movimientos, un subconjunto de 600 músculos debe contraerse en un patrón temporal preciso para producir la fuerza correcta en el momento correcto. [6]

Unidades motoras y producción de fuerza Editar

Una sola motoneurona y las fibras musculares que inerva se denominan unidad motora. Por ejemplo, el recto femoral contiene aproximadamente 1 millón de fibras musculares, que están controladas por alrededor de 1000 motoneuronas. La actividad de la neurona motora provoca la contracción de todas las fibras musculares inervadas para que funcionen como una unidad. Los aumentos en la frecuencia del potencial de acción (velocidad de pico) en la neurona motora provocan aumentos en la contracción de las fibras musculares, hasta la fuerza máxima. [6] [7] La ​​fuerza máxima depende de las propiedades contráctiles de las fibras musculares. Dentro de una unidad motora, todas las fibras musculares son del mismo tipo (por ejemplo, tipo I (contracción lenta) o fibras de tipo II (contracción rápida)), y las unidades motoras de múltiples tipos forman un músculo determinado. Las unidades motoras de un músculo dado se denominan colectivamente grupo motor.

Por tanto, la fuerza producida en un músculo determinado depende de: 1) Cuántas neuronas motoras están activas y sus tasas de pico 2) las propiedades contráctiles y el número de fibras musculares inervadas por las neuronas activas. Para generar más fuerza, aumente las tasas de pico de las neuronas motoras activas y / o reclute más unidades motoras más fuertes.

Orden de contratación Editar

Las unidades motoras dentro de un grupo de motores se reclutan en un orden estereotipado, desde unidades motoras que producen pequeñas cantidades de fuerza por pico, hasta aquellas que producen la mayor fuerza por pico. El gradiente de fuerza de la unidad motora se correlaciona con un gradiente en el tamaño del soma de la motoneurona y la excitabilidad eléctrica de la motoneurona. Esta relación fue descrita por Elwood Henneman y se conoce como el principio de tamaño de Henneman, un descubrimiento fundamental de la neurociencia y un principio organizador del control motor. [8]

Para tareas que requieren fuerzas pequeñas, como el ajuste continuo de la postura, se utilizan unidades motoras con menos fibras musculares que se contraen lentamente pero que son menos fatigantes. A medida que se requiere más fuerza, se reclutan unidades motoras con contracción rápida y fibras musculares de fatiga rápida.

El sistema nervioso produce movimiento seleccionando qué neuronas motoras se activan y cuándo.Se cree que el hallazgo de que existe un orden de reclutamiento dentro de un grupo de motores refleja una simplificación del problema: si un músculo en particular debe producir una fuerza particular, entonces active el grupo de motores a lo largo de su jerarquía de reclutamiento hasta que se produzca esa fuerza.

Pero entonces, ¿cómo elegir qué fuerza producir en cada músculo? El sistema nervioso se enfrenta a los siguientes problemas para resolver este problema. [4]

  1. Redundancia. Las trayectorias infinitas de movimientos pueden lograr un objetivo (por ejemplo, tocarme la nariz). ¿Cómo se elige una trayectoria? ¿Qué trayectoria es la mejor?
  2. Ruido. El ruido se define como pequeñas fluctuaciones que no están relacionadas con una señal, que pueden ocurrir en neuronas y conexiones sinápticas en cualquier punto desde la sensación hasta la contracción muscular.
  3. Retrasos. La actividad de las neuronas motoras precede a la contracción muscular, que precede al movimiento. Las señales sensoriales también reflejan eventos que ya han ocurrido. Tales retrasos afectan la elección del programa motor.
  4. Incertidumbre. La incertidumbre surge debido al ruido neuronal, pero también porque las inferencias sobre el estado del mundo pueden no ser correctas (por ejemplo, la velocidad de la bola que se aproxima).
  5. No estacionariedad. Incluso mientras se ejecuta un movimiento, el estado del mundo cambia, incluso a través de efectos tan simples como fuerzas reactivas en el resto del cuerpo, que provocan la traslación de una articulación mientras se activa.
  6. No linealidad. Los efectos de la actividad neuronal y la contracción muscular son muy no lineales, lo que el sistema nervioso debe tener en cuenta al predecir las consecuencias de un patrón de actividad de las neuronas motoras.

Gran parte de la investigación en curso se dedica a investigar cómo el sistema nervioso se ocupa de estos problemas, tanto a nivel conductual, como también cómo los circuitos neuronales del cerebro y la médula espinal representan y tratan estos factores para producir los movimientos fluidos que presenciamos en los animales.

El "control de retroalimentación óptimo" es un marco teórico influyente de estos problemas de computación. [9]

Respuesta a los estímulos Editar

El proceso de tomar conciencia de un estímulo sensorial y utilizar esa información para influir en una acción se produce en etapas. El tiempo de reacción de las tareas sencillas se puede utilizar para revelar información sobre estas etapas. Tiempo de reacción se refiere al período de tiempo entre la presentación del estímulo y el final de la respuesta. Tiempo de movimiento es el tiempo que se tarda en completar el movimiento. Algunos de los primeros experimentos de tiempo de reacción fueron realizados por Franciscus Donders, quien utilizó la diferencia en los tiempos de respuesta a una tarea de elección para determinar el tiempo necesario para procesar los estímulos y elegir la respuesta correcta. [10] Si bien este enfoque es, en última instancia, defectuoso, dio lugar a la idea de que el tiempo de reacción se componía de una identificación de estímulo, seguida de una selección de respuesta, y finalmente culmina en la realización del movimiento correcto. Investigaciones posteriores han proporcionado evidencia de que estas etapas existen, pero que el período de selección de respuesta de cualquier tiempo de reacción aumenta a medida que aumenta el número de opciones disponibles, una relación conocida como ley de Hick. [11]

Control de bucle cerrado Editar

La definición clásica de un sistema de circuito cerrado para el movimiento humano proviene de Jack A. Adams (1971). [12] Una referencia de la salida deseada se compara con la salida real a través de mecanismos de detección de errores, usando retroalimentación, se corrige el error. La mayoría de los movimientos que se llevan a cabo durante la actividad diaria se forman mediante un proceso continuo de acceso a información sensorial y su uso para continuar el movimiento con mayor precisión. Este tipo de control del motor se denomina control de retroalimentación, ya que se basa en la retroalimentación sensorial para controlar los movimientos. El control de retroalimentación es una forma situada de control motor, que se basa en la información sensorial sobre el rendimiento y la información sensorial específica del entorno en el que se lleva a cabo el movimiento. Esta entrada sensorial, mientras se procesa, no necesariamente causa una conciencia consciente de la acción. Control de lazo cerrado [13] es un mecanismo de control motor basado en la retroalimentación, donde cualquier acto en el entorno crea algún tipo de cambio que afecta el desempeño futuro a través de la retroalimentación. El control de motor de circuito cerrado es más adecuado para acciones controladas continuamente, pero no funciona lo suficientemente rápido para acciones balísticas. Las acciones balísticas son acciones que continúan hasta el final sin pensar en ello, incluso cuando ya no son las adecuadas. [ cita necesaria ] Dado que el control de la retroalimentación se basa en la información sensorial, es tan lento como el procesamiento sensorial. Estos movimientos están sujetos a una compensación de velocidad / precisión, porque el procesamiento sensorial se utiliza para controlar el movimiento, cuanto más rápido se realiza el movimiento, menos preciso se vuelve.

Control de bucle abierto Editar

La definición clásica de Jack A. Adams es: [14] “Un sistema de circuito abierto no tiene retroalimentación ni mecanismos para la regulación de errores. Los eventos de entrada de un sistema ejercen su influencia, el sistema efectúa su transformación en la entrada y el sistema tiene una salida. Un semáforo con tiempo fijo enreda el tráfico cuando la carga es pesada e impide el flujo cuando hay poco tráfico. El sistema no tiene capacidad compensatoria ".

Sin embargo, algunos movimientos ocurren demasiado rápido para integrar la información sensorial y, en cambio, deben depender del control de avance. Control de lazo abierto es una forma de control motor de avance y se utiliza para controlar movimientos balísticos rápidos que terminan antes de que se pueda procesar cualquier información sensorial. Para estudiar mejor este tipo de control, la mayoría de las investigaciones se centran en estudios de desaferenciación, que a menudo involucran a gatos o monos cuyos nervios sensoriales se han desconectado de la médula espinal. Los monos que perdieron toda la información sensorial de sus brazos reanudaron el comportamiento normal después de recuperarse del procedimiento de desaferenciación. La mayoría de las habilidades se volvieron a aprender, pero el control de la motricidad fina se volvió muy difícil. [15] Se ha demostrado que el control de circuito abierto se puede adaptar a diferentes condiciones de enfermedad y, por lo tanto, se puede utilizar para extraer firmas de diferentes trastornos motores al variar el costo funcional que rige el sistema. [dieciséis]

Un problema fundamental del control del motor es la coordinación de los diversos componentes del sistema motor para que actúen al unísono para producir movimiento. El sistema motor es muy complejo, compuesto por muchas partes que interactúan en muchos niveles organizativos diferentes.

Las neuronas periféricas reciben información del sistema nervioso central e inervan los músculos. A su vez, los músculos generan fuerzas que actúan sobre las articulaciones. Hacer que las piezas funcionen juntas es un problema desafiante para el sistema motor y cómo se resuelve este problema es un área de estudio activa en la investigación del control motor.

Reflejos Editar

En algunos casos, la coordinación de los componentes motores está cableada y consta de vías neuromusculares fijas que se denominan reflejos. Los reflejos se caracterizan típicamente como respuestas motoras automáticas y fijas, y ocurren en una escala de tiempo mucho más rápida de lo que es posible para las reacciones que dependen del procesamiento perceptual. [17] Los reflejos juegan un papel fundamental en la estabilización del sistema motor, proporcionando una compensación casi inmediata por pequeñas perturbaciones y manteniendo patrones de ejecución fijos. Algunos bucles de reflejos se enrutan únicamente a través de la médula espinal sin recibir información del cerebro y, por lo tanto, no requieren atención ni control consciente. Otros involucran áreas cerebrales inferiores y pueden verse influenciados por instrucciones o intenciones previas, pero siguen siendo independientes del procesamiento perceptivo y del control en línea.

El reflejo más simple es el reflejo monosináptico o reflejo de bucle corto, como la respuesta de estiramiento monosináptica. En este ejemplo, Ia neuronas aferentes son activadas por husos musculares cuando se deforman debido al estiramiento del músculo. En la médula espinal, estas neuronas aferentes hacen sinapsis directamente con las motoneuronas alfa que regulan la contracción del mismo músculo. [18] Por lo tanto, cualquier estiramiento de un músculo indica automáticamente una contracción refleja de ese músculo, sin ningún control central. Como el nombre y la descripción implican, los reflejos monosinápticos dependen de una única conexión sináptica entre una neurona sensorial aferente y una neurona motora eferente. En general, las acciones de los reflejos monosinápticos son fijas y no pueden ser controladas o influenciadas por la intención o la instrucción. Sin embargo, existe alguna evidencia que sugiere que la ganancia o la magnitud de estos reflejos puede ajustarse por el contexto y la experiencia. [19]

Reflejos polisinápticos o los reflejos de bucle largo son arcos reflejos que involucran más de una sola conexión sináptica en la médula espinal. Estos bucles también pueden incluir regiones corticales del cerebro y, por lo tanto, son más lentos que sus contrapartes monosinápticas debido al mayor tiempo de viaje. Sin embargo, las acciones controladas por bucles de reflejos polisinápticos siguen siendo más rápidas que las acciones que requieren procesamiento perceptual. [20] Si bien las acciones de los reflejos de bucle corto son fijas, los reflejos polisinápticos a menudo pueden regularse mediante instrucción o experiencia previa. [21] Un ejemplo común de un reflejo de asa larga es el reflejo tónico asimétrico del cuello que se observa en los bebés.

Sinergias Editar

Un motor sinergia es una organización neuronal de un sistema de elementos múltiples que (1) organiza el intercambio de una tarea entre un conjunto de variables elementales y (2) asegura la covariación entre variables elementales con el propósito de estabilizar las variables de desempeño. [22] [23] Los componentes de una sinergia no necesitan estar conectados físicamente, sino que están conectados por su respuesta a la información perceptual sobre la tarea motora particular que se está ejecutando. Las sinergias se aprenden, en lugar de estar programadas como reflejos, y se organizan de una manera dependiente de la tarea, una sinergia se estructura para una acción particular y no se determina generalmente para los componentes en sí. Nikolai Bernstein demostró las sinergias en el trabajo en las acciones de martilleo de herreros profesionales. Los músculos del brazo que controlan el movimiento del martillo están vinculados informacionalmente de tal manera que los errores y la variabilidad en un músculo se compensan automáticamente con las acciones de los otros músculos. Estas acciones compensatorias son de tipo reflejo en el sentido de que ocurren más rápido de lo que parece permitir el procesamiento perceptivo, pero solo están presentes en la ejecución de expertos, no en los principiantes. En el caso de los herreros, la sinergia en cuestión está organizada específicamente para acciones de martilleo y no es una organización de propósito general de los músculos del brazo. Las sinergias tienen dos características definitorias además de ser compartidas dependientes de tareas y flexibilidad / estabilidad. [24]

"Compartir" requiere que la ejecución de una determinada tarea motora dependa de las acciones combinadas de todos los componentes que conforman la sinergia. A menudo, hay más componentes involucrados de los estrictamente necesarios para la tarea en particular (consulte "Redundancia" a continuación), pero el control de esa tarea motora se distribuye entre todos los componentes, no obstante. Una demostración simple proviene de una tarea de producción de fuerza con dos dedos, donde se requiere que los participantes generen una cantidad fija de fuerza empujando hacia abajo dos placas de fuerza con dos dedos diferentes. [25] En esta tarea, los participantes generaron una salida de fuerza particular al combinar las contribuciones de dedos independientes. Si bien la fuerza producida por cualquier dedo puede variar, esta variación está limitada por la acción del otro, de modo que siempre se genera la fuerza deseada.

La co-variación también proporciona "flexibilidad y estabilidad" a las tareas motoras. Considerando nuevamente la tarea de producción de fuerza, si un dedo no producía suficiente fuerza, el otro podría compensarlo. [25] Se espera que los componentes de una sinergia motora cambien su acción para compensar los errores y la variabilidad en otros componentes que podrían afectar el resultado de la tarea motora. Esto proporciona flexibilidad porque permite múltiples soluciones motoras para tareas particulares y proporciona estabilidad motora al evitar que los errores en los componentes individuales del motor afecten la tarea en sí.

Las sinergias simplifican la dificultad computacional del control motor. Coordinar los numerosos grados de libertad en el cuerpo es un problema desafiante, tanto por la tremenda complejidad del sistema motor, como por los diferentes niveles en los que esta organización puede ocurrir (neural, muscular, cinemática, espacial, etc.). Debido a que los componentes de una sinergia están funcionalmente acoplados para una tarea específica, la ejecución de las tareas motoras se puede lograr activando la sinergia relevante con una única señal neuronal. [26] La necesidad de controlar todos los componentes relevantes de forma independiente se elimina porque la organización surge automáticamente como consecuencia de la covariación sistemática de componentes. De manera similar a cómo los reflejos están conectados físicamente y, por lo tanto, no requieren el control de componentes individuales por parte del sistema nervioso central, las acciones se pueden ejecutar a través de sinergias con un control ejecutivo mínimo porque están conectados funcionalmente. Además de las sinergias motoras, se ha introducido recientemente el término de sinergias sensoriales. [27] Se cree que la sinergia sensorial juega un papel importante en la integración de la mezcla de entradas ambientales para proporcionar información de baja dimensión al SNC, guiando así el reclutamiento de sinergias motoras.

Las sinergias son fundamentales para controlar movimientos complejos, como los de la mano durante el agarre. Su importancia ha sido demostrada tanto para el control muscular como en el dominio cinemático en varios estudios, últimamente en estudios que incluyen grandes cohortes de sujetos. [28] [29] [30] La relevancia de las sinergias para los agarres manuales también se refuerza mediante estudios sobre taxonomías de agarre manual, que muestran similitudes musculares y cinemáticas entre grupos específicos de agarres, lo que lleva a grupos específicos de movimientos. [31]

Programas de motor Editar

Si bien las sinergias representan la coordinación derivada de las interacciones periféricas de los componentes motores, programas motores son patrones de activación motora específicos y preestructurados que son generados y ejecutados por un controlador central (en el caso de un organismo biológico, el cerebro). [20] Representan un enfoque de arriba hacia abajo para la coordinación motora, en lugar del enfoque de abajo hacia arriba que ofrecen las sinergias. Los programas motores se ejecutan en circuito abierto, aunque la información sensorial se usa más probablemente para detectar el estado actual del organismo y determinar los objetivos apropiados. Sin embargo, una vez que se ha ejecutado el programa, no se puede modificar en línea con información sensorial adicional.

La evidencia de la existencia de programas motores proviene de estudios de ejecución rápida de movimientos y la dificultad asociada con cambiar esos movimientos una vez que se han iniciado. Por ejemplo, las personas a las que se les pide que hagan movimientos rápidos con los brazos tienen extrema dificultad para detener ese movimiento cuando se les proporciona una señal de "STOP" después de que se ha iniciado el movimiento. [32] Esta dificultad de inversión persiste incluso si la señal de parada se presenta después de la señal inicial "GO" pero antes de el movimiento comienza realmente. Esta investigación sugiere que una vez que comienza la selección y ejecución de un programa motor, debe ejecutarse hasta su finalización antes de que se pueda tomar otra acción. Este efecto se ha encontrado incluso cuando se evita que se produzca el movimiento que está siendo ejecutado por un programa de motor particular. Las personas que intentan ejecutar movimientos particulares (como empujar con el brazo), pero sin saberlo tienen la acción de su cuerpo detenida antes de que pueda tener lugar cualquier movimiento, muestran los mismos patrones de activación muscular (incluida la activación de estabilización y apoyo que en realidad no genera el movimiento) como cuando se les permite completar su acción prevista. [33]

Aunque la evidencia de los programas motores parece convincente, ha habido varias críticas importantes a la teoría. El primero es el problema del almacenamiento. Si cada movimiento que podría generar un organismo requiere su propio programa motor, parecería necesario que ese organismo posea un depósito ilimitado de tales programas y no está claro dónde se guardarían. Aparte de los enormes requisitos de memoria que requeriría una instalación de este tipo, todavía no se ha identificado ningún área de almacenamiento de programas motores en el cerebro. El segundo problema tiene que ver con la novedad en movimiento. Si se requiere un programa motor específico para cualquier movimiento en particular, no está claro cómo se podría producir un movimiento novedoso. En el mejor de los casos, un individuo tendría que practicar cualquier movimiento nuevo antes de ejecutarlo con éxito y, en el peor de los casos, sería incapaz de realizar nuevos movimientos porque no existiría un programa motor para nuevos movimientos. Estas dificultades han llevado a una noción más matizada de programas motores conocidos como programas motores generalizados. [20] Un programa motor generalizado es un programa para un clase de acción, en lugar de un movimiento específico. Este programa está parametrizado por el contexto del entorno y el estado actual del organismo.

Redundancia Editar

Un tema importante para la coordinación del sistema motor es el problema de la redundancia de grados de libertad del motor. Como se detalla en la sección "Sinergias", muchas acciones y movimientos se pueden ejecutar de múltiples formas porque las sinergias funcionales que controlan esas acciones pueden covariar sin cambiar el resultado de la acción. Esto es posible porque hay más componentes motores involucrados en la producción de acciones de los que generalmente requieren las limitaciones físicas de esa acción. Por ejemplo, el brazo humano tiene siete articulaciones que determinan la posición de la mano en el mundo. Sin embargo, solo se necesitan tres dimensiones espaciales para especificar cualquier ubicación en la que se pueda colocar la mano. Este exceso de grados de libertad cinemática significa que hay múltiples configuraciones de brazos que corresponden a cualquier ubicación particular de la mano.

Algunos de los trabajos más tempranos e influyentes sobre el estudio de la redundancia motora provienen del fisiólogo ruso Nikolai Bernstein. La investigación de Bernstein se centró principalmente en comprender cómo se desarrolló la coordinación para acciones hábiles. Observó que la redundancia del sistema motor hizo posible ejecutar acciones y movimientos en una multitud de formas diferentes mientras se lograban resultados equivalentes. [26] Esta equivalencia en la acción motora significa que no existe una correspondencia uno a uno entre los movimientos deseados y la coordinación del sistema motor necesario para ejecutar esos movimientos. Cualquier movimiento o acción deseada no tiene una coordinación particular de neuronas, músculos y cinemática que lo haga posible. Este problema de equivalencia motora se conoció como el problema de grados de libertad porque es un producto de tener grados de libertad redundantes disponibles en el sistema motor.

Relacionado, pero distinto de la cuestión de cómo el Procesando De la información sensorial afecta el control de movimientos y acciones es la cuestión de cómo la percepción del mundo estructura la acción.La percepción es extremadamente importante en el control motor porque lleva la información relevante sobre objetos, entornos y cuerpos que se utiliza para organizar y ejecutar acciones y movimientos. Qué se percibe y cómo se utiliza la información posterior para organizar el sistema motor es un área de investigación actual y en curso.

Estrategias de control basadas en modelos Editar

La mayoría de las estrategias de control motor basadas en modelos se basan en información de percepción, pero asumen que esta información no siempre es útil, verídica o constante. La información óptica se ve interrumpida por parpadeos, el movimiento está obstruido por objetos en el entorno, las distorsiones pueden cambiar la apariencia de la forma del objeto. Las estrategias de control basadas en modelos y representacionales son aquellas que se basan en modelos internos precisos del entorno, construidos a partir de una combinación de información perceptiva y conocimiento previo, como fuente de información primaria para planificar y ejecutar acciones, incluso en ausencia de información perceptiva. [34]

Inferencia y percepción indirecta Editar

Muchos modelos del sistema de percepción asumen la percepción indirecta, o la noción de que el mundo que se percibe no es idéntico al entorno real. La información ambiental debe pasar por varias etapas antes de ser percibida, y las transiciones entre estas etapas introducen ambigüedad. Lo que realmente se percibe es la mejor suposición de la mente sobre lo que está ocurriendo en el medio ambiente basada en experiencias previas. El apoyo a esta idea proviene de la ilusión de la habitación de Ames, donde una habitación distorsionada hace que el espectador vea objetos que se sabe que son de un tamaño constante que crecen o se encogen a medida que se mueven por la habitación. La habitación en sí se considera cuadrada, o al menos consta de ángulos rectos, ya que todas las habitaciones anteriores que el perceptor ha encontrado han tenido esas propiedades. Otro ejemplo de esta ambigüedad proviene de la doctrina de las energías nerviosas específicas. La doctrina presenta el hallazgo de que existen distintos tipos de nervios para diferentes tipos de estímulos sensoriales, y estos nervios responden de una manera característica independientemente del método de estimulación. Es decir, el color rojo hace que los nervios ópticos se activen en un patrón específico que es procesado por el cerebro al experimentar el color rojo. Sin embargo, si ese mismo nervio se estimula eléctricamente con un patrón idéntico, el cerebro podría percibir el color rojo cuando no hay estímulos correspondientes.

Adelante modelos Editar

Modelos de avance son un modelo interno predictivo de control motor que toma la información perceptiva disponible, combinada con un programa motor particular, e intenta predecir el resultado del movimiento motor planeado. Los modelos de avance estructuran la acción determinando cómo las fuerzas, velocidades y posiciones de los componentes del motor afectan los cambios en el ambiente y en el individuo. Se propone que los modelos avanzados ayudan con el control neuronal de la rigidez de las extremidades cuando los individuos interactúan con su entorno. Se cree que los modelos progresivos utilizan programas motores como entrada para predecir el resultado de una acción. Se genera una señal de error cuando las predicciones realizadas por un modelo de avance no coinciden con el resultado real del movimiento, lo que provoca una actualización de un modelo existente y proporciona un mecanismo de aprendizaje. Estos modelos explican por qué es imposible hacerse cosquillas. Una sensación se experimenta como un cosquilleo cuando es impredecible. Sin embargo, los modelos avanzados predicen el resultado de sus movimientos motores, lo que significa que el movimiento es predecible y, por lo tanto, no es delicado. [35]

La evidencia de modelos avanzados proviene de estudios de adaptación motora. Cuando los movimientos de alcance dirigidos a un objetivo de una persona son perturbados por un campo de fuerza, gradualmente, pero de manera constante, adaptan el movimiento de su brazo para permitirles alcanzar nuevamente su objetivo. Sin embargo, lo hacen de tal manera que conservan algunas características de movimiento de alto nivel, perfiles de velocidad en forma de campana, traslación en línea recta de la mano y movimientos suaves y continuos. [36] Estas características de movimiento se recuperan, a pesar de que requieren una dinámica de brazo sorprendentemente diferente (es decir, torsiones y fuerzas). Esta recuperación proporciona evidencia de que lo que está motivando el movimiento es un plan motor particular, y el individuo está usando un modelo de avance para predecir cómo la dinámica del brazo cambia el movimiento del brazo para lograr características particulares de nivel de tarea. Las diferencias entre el movimiento esperado del brazo y el movimiento observado del brazo producen una señal de error que se utiliza como base para el aprendizaje. La evidencia adicional para los modelos directos proviene de experimentos que requieren que los sujetos determinen la ubicación de un efector después de un movimiento no visualizado [37]

Modelos inversos Editar

Modelos inversos predecir los movimientos necesarios de los componentes motores para lograr un resultado de percepción deseado. También pueden tomar el resultado de un movimiento e intentar determinar la secuencia de comandos del motor que dieron como resultado ese estado. Estos tipos de modelos son particularmente útiles para el control de bucle abierto y permiten tipos específicos de movimientos, como fijarse en un objeto estacionario mientras se mueve la cabeza. Complementarios a los modelos directos, los modelos inversos intentan estimar cómo lograr un resultado perceptivo particular para generar el plan motor apropiado. Debido a que los modelos inversos y el modelo directo están tan estrechamente asociados, los estudios de modelos internos se utilizan a menudo como evidencia de los roles de ambos tipos de modelos en acción.

Los estudios de adaptación motora, por lo tanto, también justifican los modelos inversos. Los movimientos motores parecen seguir "planes" predefinidos que conservan ciertas características invariables del movimiento. En la tarea de alcance mencionada anteriormente, la persistencia de perfiles de velocidad en forma de campana y trayectorias de manos rectas y suaves proporciona evidencia de la existencia de tales planes. [36] Los movimientos que logran estos resultados deseados a nivel de tarea se estiman mediante un modelo inverso. Por lo tanto, la adaptación procede como un proceso de estimación de los movimientos necesarios con un modelo inverso, simulando con un modelo adelantado el resultado de esos planes de movimiento, observando la diferencia entre el resultado deseado y el resultado real, y actualizando los modelos para un intento futuro.

Control basado en información Editar

Una alternativa al control basado en modelos es control basado en información. Las estrategias de control de la información organizan movimientos y acciones basándose en información perceptiva sobre el entorno, más que en modelos cognitivos o representaciones del mundo. Las acciones del sistema motor están organizadas por información sobre el entorno e información sobre el estado actual del agente. [38] Las estrategias de control basadas en la información a menudo tratan el medio ambiente y el organismo como un solo sistema, y ​​la acción procede como una consecuencia natural de las interacciones de este sistema. Un supuesto fundamental de las estrategias de control basadas en la información es que las percepciones del entorno son ricas en información y verídicas a los efectos de producir acciones. Esto contradice los supuestos de percepción indirecta hechos por las estrategias de control basadas en modelos.

Percepción directa Editar

Percepción directa en el sentido cognitivo se relaciona con la noción filosófica de realismo ingenuo o directo en el sentido de que se basa en el supuesto de que lo que percibimos es lo que realmente hay en el mundo. A James J. Gibson se le atribuye haber reformulado la percepción directa como percepción ecológica. [39] Si bien el problema de la percepción indirecta propone que la información física sobre el objeto en nuestro entorno no está disponible debido a la ambigüedad de la información sensorial, los defensores de la percepción directa (como Gibson) sugieren que la información relevante codificada en las señales sensoriales no es la física. propiedades de los objetos, sino más bien las oportunidades de acción que ofrece el entorno. Estas prestaciones son directamente perceptibles sin ambigüedad y, por lo tanto, excluyen la necesidad de modelos internos o representaciones del mundo. Las adaptaciones existen sólo como un subproducto de las interacciones entre un agente y su entorno, y por lo tanto la percepción es un esfuerzo "ecológico", que depende de todo el sistema agente / entorno más que del agente de forma aislada.

Dado que las posibilidades son posibilidades de acción, la percepción está directamente relacionada con la producción de acciones y movimientos. El papel de la percepción es proporcionar información que especifique cómo deben organizarse y controlarse las acciones, [40] y el sistema motor está "sintonizado" para responder a un tipo específico de información de formas particulares. A través de esta relación, el control del sistema motor y la ejecución de acciones está dictada por la información del entorno. Por ejemplo, una puerta "permite" pasar, pero una pared no. La forma en que se puede atravesar una puerta viene especificada por la información visual recibida del entorno, así como por la información percibida sobre el propio cuerpo. En conjunto, esta información determina la capacidad de paso de una puerta, pero no de una pared. Además, el acto de acercarse y atravesar la puerta genera más información y esto, a su vez, especifica una acción adicional. La conclusión de la percepción directa es que las acciones y las percepciones están críticamente vinculadas y una no puede entenderse completamente sin la otra.

Dinámica del comportamiento Editar

Construyendo sobre los supuestos de percepción directa dinámica de comportamiento es una teoría del control del comportamiento que trata a los organismos perceptivos como sistemas dinámicos que responden a variables informativas con acciones, de manera funcional. [38] Bajo esta comprensión del comportamiento, las acciones se desarrollan como la consecuencia natural de la interacción entre los organismos y la información disponible sobre el medio ambiente, que se especifica en variables relevantes para el cuerpo. Gran parte de la investigación en dinámica del comportamiento se ha centrado en la locomoción, donde la información especificada visualmente (como el flujo óptico, el tiempo de contacto, la expansión óptica, etc.) se utiliza para determinar cómo navegar por el entorno [41] [42] Interacción Las fuerzas entre el ser humano y el medio ambiente también afectan la dinámica del comportamiento, como se ve en el control neuronal de la rigidez de las extremidades.

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