Está en tu cerebro y en tu médula espinal, pero también en cada nervio que llega a la punta de tus dedos, en la retina de tus ojos y en la pared de tu intestino. Es el tejido que recoge información, la lleva de un sitio a otro y decide qué hacer con ella, y lo hace en milésimas de segundo.
Si el epitelio es el tejido de las fronteras, el conjuntivo el que sostiene y el muscular el que mueve, el nervioso es el que avisa. Sus células principales, las neuronas, están especializadas en una sola cosa: recibir un mensaje, decidir si lo pasan y enviarlo, a veces a más de un metro de distancia. Y siempre lo hacen igual: el mensaje viaja como una señal eléctrica dentro de la neurona y salta a la siguiente célula convertido en una señal química.
Las neuronas no trabajan solas. A su alrededor viven las células de la glía, que las alimentan, las aíslan, las protegen y limpian lo que sobra. En tu encéfalo hay unos 86.000 millones de neuronas y un número parecido de otras células, la mayoría de ellas glía.
Dos territorios, un solo sistema. El encéfalo y la médula espinal forman el sistema nervioso central: es donde se reúne la información y se toman las decisiones. Los nervios y los pequeños grupos de neuronas que hay fuera de él, los ganglios, forman el sistema nervioso periférico: son los cables que traen los avisos del cuerpo y llevan las órdenes a los músculos y a las glándulas.
Llevar un mensaje lejos, deprisa y sin errores plantea problemas muy concretos. El tejido nervioso los resuelve con una célula muy especial y un equipo que la cuida.
La neurona tiene una forma única en el cuerpo. De su cuerpo, donde está el núcleo, salen muchas ramas cortas, las dendritas, que funcionan como antenas: recogen los avisos de otras células. Y sale una sola prolongación larga, el axón, que es el cable por el que la neurona envía su propio mensaje. Al final, el axón se ramifica en terminales que pasan el aviso a la siguiente célula.
Algunos axones miden menos de un milímetro, pero otros son larguísimos: las neuronas que mueven los músculos del pie tienen el cuerpo en la parte baja de la médula espinal y su axón baja por la pierna hasta el pie, alrededor de un metro en una persona adulta. Todo eso es una sola célula.
Una neurona en reposo es como una pila pequeña. A cada lado de su membrana hay sales disueltas repartidas de forma desigual: fuera abunda el sodio y dentro, el potasio. Ese reparto deja el interior con carga negativa, unos 70 milivoltios por debajo del exterior.
Cuando la neurona recibe un estímulo suficiente, se abren de golpe unas puertas para el sodio, el sodio entra y, durante una milésima de segundo, el interior se vuelve positivo. Ese cambio es la señal nerviosa, el potencial de acción. Y no se queda quieto: el tramo que se dispara enciende al de al lado, ese al siguiente, y así recorre todo el axón, como la ola que hace el público en un estadio. Nadie se mueve de su sitio, pero la ola avanza.
Un axón desnudo transmite despacio, a alrededor de 1 metro por segundo, a paso de persona. Para ir más deprisa hay dos soluciones. Una es engordar el cable, y es la que usa el calamar, con axones de medio milímetro de grosor. La otra es aislarlo, y es la que usamos nosotros.
Unas células de la glía enrollan su membrana una y otra vez alrededor del axón, como cinta aislante, y forman la mielina. La envoltura no es continua: deja pequeños huecos, los nodos de Ranvier, y la señal salta de un hueco al siguiente en lugar de avanzar palmo a palmo. Así, los axones con mielina más rápidos superan los 100 metros por segundo, unos 360 km/h.
Entre el final de un axón y la célula siguiente casi nunca hay contacto: queda un hueco diminuto, la hendidura sináptica. El conjunto se llama sinapsis. Cuando la señal eléctrica llega al terminal, entra calcio, y el calcio hace que unas bolsitas, las vesículas, suelten un mensajero químico, el neurotransmisor. El mensajero cruza el hueco, se une a unos receptores de la otra célula y le pasa el aviso. Enseguida se retira, para que el aviso no se repita solo.
Es como una carrera de relevos. Cada corredor, la neurona, recorre su tramo a toda velocidad con el testigo, la señal eléctrica. Pero no puede seguir corriendo dentro del siguiente: al final de su tramo tiene que entregar el testigo en mano, y ese pase es la sinapsis. En el relevo, el testigo cambia de forma: llega como electricidad, cruza como química y vuelve a ser electricidad en la célula siguiente.
Todo el salto tarda alrededor de una milésima de segundo. Es más lento que la electricidad, pero tiene una gran ventaja: en la sinapsis el mensaje se puede amplificar, frenar o combinar con otros.
Una neurona no recibe un aviso, sino muchos a la vez: cada una puede tener miles de sinapsis. Unas la empujan a dispararse, son las excitadoras, y otras la frenan, son las inhibidoras. La neurona va sumando y restando todo lo que le llega y, si el resultado alcanza un umbral, se dispara. Si no, se queda callada. Así, cada neurona es una pequeña calculadora, y una red de miles de millones de ellas puede reconocer una cara, recordar una canción o decidir apartar la mano del fuego.
Frenar es tan importante como empujar. Sin las sinapsis inhibidoras, la actividad se propagaría sin control de unas neuronas a otras.
La mayoría de las neuronas se forman antes de nacer y ya no se dividen: muchas te acompañarán toda la vida. Por eso necesitan cuidados constantes, y de eso se encarga la glía. Los astrocitos les llevan nutrientes y recogen los mensajeros químicos que sobran. Los oligodendrocitos y las células de Schwann fabrican la mielina. La microglía vigila y limpia. Y las células ependimarias tapizan las cavidades del encéfalo, por las que circula el líquido que lo baña.
Además, el encéfalo está protegido por una barrera: sus vasos sanguíneos están sellados y solo dejan pasar lo que se les permite. Es la barrera hematoencefálica.
Porque el aviso del dolor viaja por dos tipos de cable a la vez. Unas fibras finas con un poco de mielina llevan el primer dolor: agudo, bien localizado y casi inmediato. Otras, sin mielina, van a alrededor de 1 metro por segundo y llevan el segundo dolor: sordo, difuso y más duradero. Desde el pie hasta el cerebro hay más de un metro de recorrido, así que el aviso lento llega con un retraso que se nota. El primer dolor te dice "¡quita el pie!"; el segundo, "cuidado con esa zona durante un rato".
El tejido nervioso solo sabe hacer una cosa, avisar, pero la hace con una precisión asombrosa: electricidad para recorrer la célula, química para saltar a la siguiente y un equipo de glía para que nada falle.
¿Algo que no hayas entendido, o que te gustaría comprender mejor? Pregunta con tus propias palabras.
En "Entender" viste seis problemas y sus soluciones. Aquí abrimos la neurona: cómo es por dentro, de dónde sale su electricidad, cómo se dispara, cómo salta el mensaje a la célula siguiente, cómo se organizan los circuitos y los nervios, qué hace la glía y cómo aprende y se repara el tejido nervioso.
Una fábrica con un cable muy largo. El cuerpo de la neurona tiene el núcleo y casi toda la maquinaria para fabricar proteínas, tanta que al microscopio se ve como manchas oscuras, los cuerpos de Nissl. Pero muchas de esas proteínas hacen falta en el otro extremo del axón, a veces a un metro de distancia. Para llevarlas, el axón está recorrido por unos raíles, los microtúbulos, por los que unas proteínas motoras arrastran cargamentos en los dos sentidos. Es el transporte axónico.
Las piezas. Las dendritas, a menudo cubiertas de pequeñas espinas donde se forman las sinapsis, reciben los avisos. El cuerpo los reúne. En el arranque del axón hay una zona especial, el cono axónico, donde se decide si la neurona se dispara. El axón lleva la señal, y sus terminales la pasan.
Tres formas. Según cuántas prolongaciones salen del cuerpo, las neuronas son multipolares (muchas dendritas y un axón, como las que mueven los músculos), bipolares (una dendrita y un axón, en la retina y en el olfato) o seudounipolares (una sola prolongación que se divide en dos ramas, como las que traen el tacto y el dolor desde la piel). Y según su trabajo, son sensitivas, si traen información; motoras, si llevan órdenes a músculos y glándulas; o interneuronas, si conectan unas neuronas con otras dentro del encéfalo y la médula. Estas últimas son, con mucho, las más numerosas.
Curiosidad: en 1906, el Premio Nobel de Medicina se repartió entre dos científicos que no estaban de acuerdo. El italiano Camillo Golgi había inventado una tinción, la "reacción negra", que colorea por completo unas pocas neuronas al azar y las deja ver enteras. El español Santiago Ramón y Cajal usó ese método para demostrar que cada neurona es una célula independiente, separada de las demás. Golgi defendía lo contrario, que el sistema nervioso era una red continua, y lo siguió diciendo en su discurso del Nobel. Tenía razón Cajal: el hueco de la sinapsis se pudo ver por fin con el microscopio electrónico, en los años cincuenta. Golgi, por cierto, también da nombre a una pieza de todas las células: el aparato de Golgi.
Términos para ir más allá: soma, cuerpos de Nissl, dendritas, espinas dendríticas, cono axónico, segmento inicial, axón, terminal sináptico, transporte axónico, microtúbulos, cinesina, dineína, neurona multipolar, bipolar y seudounipolar, neurona sensitiva (aferente), motora (eferente), interneurona, doctrina de la neurona, teoría reticular, tinción de Golgi.
Sal a cada lado. Dentro de la neurona hay mucho potasio y poco sodio; fuera, al revés. Ese reparto no es casual: lo mantiene sin descanso la bomba de sodio y potasio, una proteína de la membrana que, por cada molécula de ATP que gasta, saca tres iones de sodio y mete dos de potasio.
Por qué el interior es negativo. En reposo, la membrana tiene abiertos algunos canales de potasio, así que parte del potasio se escapa hacia fuera, empujado por la diferencia de concentración. Cada ion de potasio que sale se lleva una carga positiva, y el interior se queda negativo. La pila resultante es pequeña, unos 70 milivoltios (una pila de las de mando a distancia tiene 1,5 voltios, unas veinte veces más), pero suficiente: es la energía que la neurona usará para disparar.
Un órgano muy caro de mantener. El encéfalo pesa alrededor del 2 % del cuerpo, pero consume alrededor del 20 % del oxígeno y de las calorías que gasta el cuerpo en reposo. Buena parte de esa energía se va en mantener cargadas, una y otra vez, las pilas de miles de millones de neuronas.
Curiosidad: la bomba de sodio y potasio la descubrió el danés Jens Skou en 1957, estudiando los nervios del cangrejo. Cuarenta años después, en 1997, recibió por ello el Premio Nobel de Química.
Términos para ir más allá: potencial de membrana en reposo, gradiente electroquímico, bomba de sodio y potasio (Na⁺/K⁺-ATPasa), canales de fuga de potasio, potencial de equilibrio, ecuación de Nernst, milivoltio, consumo energético cerebral.
Cinco momentos en dos milésimas de segundo. Todo empieza con un estímulo que hace el interior un poco menos negativo. Si ese cambio llega a un umbral, de unos −55 mV, se abren de golpe los canales de sodio que dependen del voltaje. El sodio entra en tromba y el interior se vuelve positivo, hasta unos +30 mV. Casi enseguida, los canales de sodio se cierran solos y se abren los de potasio: el potasio sale, y el interior vuelve a ser negativo, incluso un poco más que en reposo, antes de recuperarse. Todo dura alrededor de dos milésimas de segundo.
Todo o nada. Si no se llega al umbral, no pasa nada; si se llega, la señal sale siempre igual de grande. Entonces, ¿cómo distingue el cerebro una caricia de un pellizco? Por la frecuencia: un estímulo más intenso no produce señales más grandes, sino más señales por segundo, y además activa a más neuronas a la vez.
Siempre hacia delante. Justo después de dispararse, los canales de sodio de ese tramo quedan bloqueados un instante. Es el periodo refractario, y tiene dos consecuencias: la señal no puede volver hacia atrás, y una neurona no puede dispararse más que un número limitado de veces por segundo.
Curiosidad: el potencial de acción se descifró en el axón gigante del calamar, que mide medio milímetro de grosor y a veces más, tanto que se le podía meter un electrodo dentro. Alan Hodgkin y Andrew Huxley publicaron sus resultados en 1952 y recibieron el Nobel en 1963. Andrew Huxley es el mismo que, dos años después de aquel trabajo, propuso cómo se deslizan los filamentos del músculo, como viste en Tejido muscular.
Términos para ir más allá: potencial de acción, umbral, despolarización, repolarización, hiperpolarización, canales de sodio y de potasio dependientes de voltaje, periodo refractario absoluto y relativo, ley del todo o nada, codificación por frecuencia, modelo de Hodgkin y Huxley, axón gigante de calamar.
Membrana enrollada. La mielina no es una sustancia que se pegue al axón: es la propia membrana de una célula de la glía, enrollada muchas veces alrededor de él. Como las membranas son sobre todo grasa, la mielina es un buen aislante. Cada tramo de mielina mide entre uno y dos milímetros, y entre tramo y tramo queda un nodo de Ranvier de alrededor de una milésima de milímetro, donde se concentran los canales de sodio.
Dos fabricantes. En el encéfalo y la médula, la mielina la fabrican los oligodendrocitos: cada uno extiende sus brazos y aísla tramos de muchos axones distintos, hasta unos 50. En los nervios la fabrican las células de Schwann, y cada una se encarga de un solo tramo de un solo axón. La diferencia importa: es parte de la razón por la que un nervio puede repararse y la médula, en cambio, casi no (bloque 9).
Sustancia gris y sustancia blanca. Si cortas un encéfalo, verás zonas grisáceas y zonas blancas. La sustancia gris está formada sobre todo por cuerpos de neuronas, dendritas y sinapsis: es donde se procesa la información. La sustancia blanca son los haces de axones que conectan unas zonas con otras, y es blanca precisamente por la grasa de su mielina.
Curiosidad: se ha calculado que, a los 20 años, la sustancia blanca del cerebro contiene entre 150.000 y 180.000 kilómetros de fibras con mielina. Puestas en fila, darían entre tres y cuatro vueltas y media a la Tierra.
Términos para ir más allá: vaina de mielina, internodo, nodo de Ranvier, conducción saltatoria, oligodendrocito, célula de Schwann, sustancia gris, sustancia blanca, tractos, velocidad de conducción, diámetro axónico, mielinización.
Paso a paso. Cuando el potencial de acción llega al terminal del axón, abre unos canales de calcio. El calcio entra y hace que las vesículas se fundan con la membrana y vacíen su neurotransmisor en la hendidura. El neurotransmisor se une a sus receptores en la célula siguiente, y esos receptores abren canales o ponen en marcha cambios dentro de ella. Para que el mensaje no se quede encendido, el neurotransmisor se retira enseguida: unas bombas lo recogen de vuelta, unas enzimas lo destruyen o, simplemente, se aleja flotando. Es el mismo calcio que, en el músculo, da permiso a la miosina para tirar: en los dos tejidos, el calcio es la llave.
Muchos mensajeros, dos efectos. Hay decenas de neurotransmisores, pero lo que decide si un aviso empuja o frena no es solo el mensajero, sino el receptor que lo recibe. Estos son algunos de los más conocidos:
| Mensajero | Qué hace sobre todo |
|---|---|
| Glutamato | El principal mensajero que empuja a disparar en el encéfalo |
| GABA | El principal mensajero que frena en el encéfalo |
| Acetilcolina | Da la orden a los músculos esqueléticos; también actúa en el encéfalo y en el sistema nervioso automático |
| Dopamina | Interviene en el movimiento, la motivación y el aprendizaje |
| Serotonina | Interviene en el estado de ánimo, el sueño y el apetito, y abunda en el intestino |
| Noradrenalina | Pone en alerta al cuerpo y al encéfalo |
Sinapsis eléctricas. Algunas células están unidas por canales que comunican directamente su interior, las uniones comunicantes, y la señal pasa sin química y sin retraso. Son menos frecuentes en las neuronas, pero son las mismas uniones que permiten a las células del corazón latir a la vez.
Curiosidad: la sinapsis es el punto donde actúan muchísimos medicamentos, drogas y venenos. Unos imitan a un neurotransmisor, otros bloquean su receptor y otros impiden que se recoja, de modo que se queda más tiempo actuando. Por eso sustancias muy distintas pueden cambiar tanto cómo nos sentimos o nos movemos.
Términos para ir más allá: sinapsis química y eléctrica, terminal presináptico, hendidura sináptica, membrana postsináptica, vesícula sináptica, exocitosis, canales de calcio dependientes de voltaje, neurotransmisor, receptor ionotrópico y metabotrópico, recaptación, acetilcolinesterasa, glutamato, GABA, acetilcolina, dopamina, serotonina, noradrenalina, neuromodulación, uniones comunicantes (gap).
Pequeños empujones. Cada sinapsis, por sí sola, apenas mueve la carga de la neurona unas décimas o unos pocos milivoltios. Las excitadoras la acercan al umbral; las inhibidoras la alejan. Todos esos pequeños cambios se suman en el cono axónico, y solo si el total alcanza el umbral sale un potencial de acción. Cuentan tanto cuántos avisos llegan como cuándo llegan y dónde: una sinapsis cerca del cuerpo pesa más que una en la punta de una dendrita lejana.
El circuito más sencillo: un reflejo. Cuando el médico te da un golpecito justo debajo de la rótula, estira por un instante el cuádriceps, el músculo de delante del muslo. Unos sensores dentro del músculo avisan a una neurona sensitiva, que lleva el aviso hasta la médula espinal y allí conecta directamente con una neurona motora. La motora ordena al cuádriceps que se contraiga, y la pierna da una patada. A la vez, una interneurona frena a los músculos de detrás del muslo para que no se opongan. Solo hay una sinapsis entre el aviso y la orden, y el cerebro no interviene: se entera después.
Reflejos que protegen. Si tocas algo que quema, la mano se aparta antes de que sientas el dolor. Es otro reflejo que se cierra en la médula, con alguna interneurona más, y que gana un tiempo precioso.
Curiosidad · el acelerador y el freno, en primera persona: hace años, al autor de esta app le pasó algo que lo explica mejor que cualquier libro. Cogió una taza de porcelana muy valiosa que quemaba. El aviso de "quema" llegó a la médula y el reflejo de retirada empezó a ordenar a la mano que la soltara: era el acelerador. Pero el aviso también subió al cerebro, que mandó hacia la médula una contraorden. Unas interneuronas que frenan liberaron su mensajero sobre las neuronas motoras, sobre todo glicina, que es el gran freno de la médula, como el GABA lo es del encéfalo. Ese mensajero abre en la neurona unos canales que dejan entrar carga negativa, el cloro, y la aleja del umbral: era el freno. El dolor se sintió igual, porque el freno solo actuó sobre la orden de soltar, no sobre el aviso. La taza se salvó; los dedos, algo menos.
Pruébalo en casa · la regla que cae: pide a alguien que sujete una regla de 30 centímetros en vertical, por el extremo de arriba, con el cero abajo. Coloca el pulgar y el índice abiertos a la altura del cero, sin tocarla. Sin avisar, tu ayudante la suelta y tú tienes que atraparla. Mira en qué centímetro la has cogido: 5 cm equivalen a una décima de segundo; 10 cm, a unas 0,14 s; 15 cm, a 0,17 s; 20 cm, a 0,20 s, y 30 cm, a 0,25 s. Casi todo el mundo tarda alrededor de dos décimas de segundo: ese es el tiempo que necesita el aviso para ir del ojo al cerebro, decidir y bajar por la médula hasta los músculos de la mano. Un reflejo, con su circuito corto, es mucho más rápido.
Términos para ir más allá: potencial postsináptico excitador e inhibidor, suma espacial y temporal, integración sináptica, cono axónico, circuito neuronal, arco reflejo, reflejo miotático (rotuliano), huso neuromuscular, inhibición recíproca, reflejo de retirada, tiempo de reacción.
Un nervio no es una neurona. Un nervio es un haz de miles de axones de neuronas distintas, envuelto en tejido conjuntivo, igual que un músculo está envuelto en capas. Cada axón está rodeado por una capa fina, el endoneuro; cada haz de axones, por el perineuro; y todo el nervio, por el epineuro, que lleva además vasos sanguíneos. Casi todos los nervios son mixtos: por ellos suben avisos de los sentidos y bajan órdenes para los músculos.
Cuarenta y tres pares. Del encéfalo salen 12 pares de nervios craneales, que llevan, entre otras cosas, la vista, el oído, el gusto y los movimientos de la cara. De la médula salen 31 pares de nervios raquídeos, uno a cada lado entre cada dos vértebras. Los cuerpos de las neuronas sensitivas no están en la médula, sino justo al lado, en unos abultamientos llamados ganglios.
Un mapa con zonas de alta resolución. La piel no tiene la misma sensibilidad en todas partes. En la punta de los dedos y en los labios hay muchísimos receptores del tacto, cada uno vigilando una zona pequeña; en la espalda hay muchos menos. Por eso el cerebro dedica mucho más espacio a las manos y a la cara que al tronco.
Pruébalo en casa · las dos puntas: abre un clip hasta que sus dos puntas queden separadas unos 2 centímetros, o usa dos lápices. Con los ojos cerrados, pide a alguien que te toque la yema del dedo, unas veces con una punta y otras con las dos a la vez, sin apretar. Después, que lo repita en la espalda o en la pantorrilla, juntando y separando las puntas. En la yema distinguirás dos puntas aunque estén a pocos milímetros; en la espalda, a menudo te parecerá una sola aunque estén a tres o cuatro centímetros. Tus receptores no están repartidos por igual.
Curiosidad: cuando te das un golpe en el codo y notas un calambre hasta el meñique, no te has dado en ningún hueso "de la risa": te has golpeado el nervio cubital, que en ese punto pasa por detrás del codo casi sin protección, solo cubierto por la piel. Por eso el calambre llega justo a los dedos que ese nervio se encarga de sentir, el meñique y parte del anular.
Términos para ir más allá: nervio, fascículo, endoneuro, perineuro, epineuro, nervio mixto, nervios craneales, nervios raquídeos, ganglio de la raíz dorsal, dermatoma, receptores sensoriales, campo receptivo, discriminación de dos puntos, homúnculo sensitivo, nervio cubital.
Un nombre injusto. En 1856, el médico alemán Rudolf Virchow llamó a estas células "neuroglía", pegamento de los nervios, porque pensaba que solo servían para mantener las neuronas en su sitio. Hoy se sabe que hacen mucho más. Hay seis tipos: cuatro en el sistema nervioso central (astrocitos, oligodendrocitos, microglía y células ependimarias) y dos en el periférico (células de Schwann y células satélite, que rodean a las neuronas de los ganglios).
Los astrocitos, los cuidadores. Tienen forma de estrella. Con sus prolongaciones abrazan a la vez los vasos sanguíneos y las sinapsis: llevan nutrientes a las neuronas, guardan glucógeno como reserva, retiran el potasio que se acumula al disparar y recogen el neurotransmisor que sobra. En el ser humano son especialmente grandes: un solo astrocito de la corteza puede abrazar entre 270.000 y dos millones de sinapsis, muchas más que en el ratón.
La barrera hematoencefálica. En casi todo el cuerpo, los capilares tienen pequeñas rendijas por las que salen agua y sustancias. En el encéfalo, no: las células de sus capilares están selladas entre sí por uniones estrechas, las mismas que sellan los epitelios, y alrededor las rodean los pericitos y los pies de los astrocitos. Así, lo que viaja por la sangre no entra en el encéfalo sin permiso: el oxígeno pasa, la glucosa y otros nutrientes pasan con transportadores, y la mayoría de los microbios y de las moléculas grandes se quedan fuera.
La microglía, la guardia. Son las células de defensa propias del encéfalo. Con sus finas prolongaciones vigilan sin descanso; si detectan un daño o un microbio, acuden, se lo comen y avisan. También retiran las sinapsis que sobran mientras el cerebro se desarrolla.
Un líquido que se renueva. El encéfalo y la médula flotan en el líquido cefalorraquídeo, que los amortigua y los baña. Lo fabrican sobre todo los plexos coroideos, formados por células ependimarias especializadas. Un adulto tiene unos 150 mililitros, pero fabrica entre 400 y 600 mililitros al día, así que se renueva varias veces cada jornada.
¿Mito o realidad? "En el cerebro hay diez veces más glía que neuronas." Mito. Lo dijeron durante décadas muchos libros de texto, pero los recuentos modernos lo desmienten. Con un método que permite contar los núcleos de todas las células, se ha visto que el encéfalo humano tiene unos 86.000 millones de neuronas y un número parecido, o algo menor, de células de glía: más o menos una por cada neurona.
Curiosidad: en ratones se ha visto que, durante el sueño, el espacio entre las células del cerebro aumenta alrededor de un 60 %, y el líquido lo recorre mejor y arrastra los desechos del día, entre ellos la proteína beta-amiloide. Si en las personas ocurre lo mismo, y en qué medida, todavía se está investigando.
Términos para ir más allá: neuroglía, astrocito, sinapsis tripartita, glucógeno cerebral, barrera hematoencefálica, uniones estrechas, pericito, pies astrocitarios, microglía, poda sináptica, células ependimarias, plexos coroideos, líquido cefalorraquídeo, ventrículos cerebrales, células satélite de los ganglios, sistema glinfático.
Aprender es cambiar conexiones. Cada vez que aprendes algo, ciertas sinapsis se refuerzan: la neurona que envía suelta más neurotransmisor, la que recibe pone más receptores, o aparecen espinas y sinapsis nuevas. Las que no se usan se debilitan o desaparecen. A esta capacidad de cambiar con la experiencia se la llama plasticidad, y dura toda la vida, aunque es mayor en la infancia.
¿Mito o realidad? "Solo usamos el 10 % del cerebro." Mito. Las imágenes del cerebro en funcionamiento muestran que, a lo largo de un día, se activan prácticamente todas sus regiones, aunque no todas a la vez. Y una lesión pequeña en casi cualquier zona tiene consecuencias, algo que no pasaría si el 90 % no sirviera para nada. Además, un órgano que gasta el 20 % de la energía del cuerpo no se mantendría si casi todo él estuviera ocioso.
¿Mito o realidad? "Naces con todas las neuronas que tendrás: después no se forma ninguna." Realidad a medias. Casi todas tus neuronas se formaron antes de nacer, y las que mueren en la mayor parte del encéfalo no se reponen. Pero hay una excepción muy estudiada: el hipocampo, una zona clave para la memoria. Un estudio que dató neuronas humanas con el carbono de las pruebas nucleares calculó que en cada hipocampo se añaden unas 700 neuronas nuevas al día en el adulto. Otros estudios no las encuentran después de la infancia, así que el debate sigue abierto.
Un nervio que vuelve a crecer. Si se corta un nervio, el trozo de axón que queda separado del cuerpo de la neurona muere, porque ya no le llega nada de su fábrica. Pero el cuerpo sigue vivo, y en los nervios el axón puede volver a crecer. Las células de Schwann se alinean y forman un tubo que le sirve de guía, y los macrófagos limpian los restos. El axón avanza por ese tubo a un ritmo de alrededor de 1 milímetro al día. Por eso, tras la lesión de un nervio del brazo, la recuperación de la mano puede tardar meses.
Dentro, casi no. En el encéfalo y la médula, la reparación es muy pobre. Los oligodendrocitos no forman tubos guía, su mielina contiene señales que frenan el crecimiento de los axones, y los astrocitos de la zona dañada forman una cicatriz que cierra el paso. Por eso una lesión de la médula espinal suele dejar secuelas permanentes.
Términos para ir más allá: plasticidad sináptica, potenciación a largo plazo, depresión a largo plazo, regla de Hebb, espinas dendríticas, neurogénesis adulta, hipocampo, giro dentado, datación con carbono-14, degeneración walleriana, bandas de Büngner, regeneración axonal, cicatriz glial, lesión medular.
Encéfalo y médula. Son el centro de mando, protegidos por el cráneo y la columna, por tres membranas, las meninges, y por el líquido cefalorraquídeo. La médula es la gran autopista entre el encéfalo y el cuerpo, y también un centro de decisiones propio, como viste en los reflejos.
La retina, cerebro fuera del cráneo. Durante el desarrollo, la retina nace como una prolongación del propio encéfalo, y por eso se considera parte del sistema nervioso central. Sus fotorreceptores convierten la luz en señales, y sus neuronas las procesan antes de enviarlas por el nervio óptico.
Pruébalo en casa · el punto ciego: en un papel blanco, dibuja una cruz pequeña y, unos 7 centímetros a su derecha, un punto negro relleno del tamaño de una lenteja. Tápate el ojo izquierdo, mira fijamente la cruz con el ojo derecho y acerca o aleja despacio el papel, empezando con el brazo estirado. A cierta distancia, normalmente a un palmo y medio o dos de la cara, el punto desaparece. En ese momento su imagen cae justo donde los axones de la retina se reúnen para salir del ojo formando el nervio óptico: ahí no hay fotorreceptores. Normalmente no lo notas porque el otro ojo lo cubre y el cerebro rellena el hueco.
El sistema nervioso automático. Una parte del sistema nervioso trabaja sin que te des cuenta: ajusta el ritmo del corazón, el calibre de los bronquios y de las arterias, la digestión o el sudor. Tiene dos ramas que suelen actuar en sentidos opuestos: la simpática, que prepara al cuerpo para la acción, y la parasimpática, que lo devuelve al reposo y a la digestión.
Neuronas lejos del cerebro. En la pared del intestino hay una red propia, el sistema nervioso entérico, con entre 200 y 600 millones de neuronas, que coordina por su cuenta los movimientos de la digestión; a veces se le llama "el segundo cerebro". Y el corazón tiene también su pequeña red de neuronas, como viste en su tema.
¿Mito o realidad? "El cerebro no siente dolor." Realidad. El tejido del propio cerebro no tiene receptores del dolor, y por eso algunas operaciones se hacen con el paciente despierto, para comprobar qué zonas se pueden tocar sin riesgo. El dolor de cabeza no nace del cerebro, sino de las estructuras que lo rodean y sí tienen esos receptores: las meninges, los vasos sanguíneos, los músculos y los nervios de la cabeza y el cuello.
¿Mito o realidad? "Hay personas de cerebro izquierdo, lógicas, y personas de cerebro derecho, creativas." Mito. Es cierto que algunas funciones se apoyan más en un hemisferio que en el otro, como buena parte del lenguaje en el izquierdo en la mayoría de las personas. Pero un estudio que analizó la actividad cerebral de más de mil personas no encontró que nadie usara más un hemisferio que el otro en general. Los dos trabajan juntos, conectados por millones de fibras.
El tejido nervioso lleva y procesa mensajes siempre de la misma manera: dentro de cada neurona, como una señal eléctrica de todo o nada que viaja por el axón, más deprisa si hay mielina; entre una célula y otra, como un mensajero químico que cruza la sinapsis y puede empujar o frenar. Y todo ello lo sostiene la glía, que nutre, aísla, defiende y protege a unas células que casi no se pueden reemplazar.
Cada cosa que sientes, cada recuerdo y cada movimiento que decides es una cadena de miles de millones de pequeños avisos, de milésimas de segundo cada uno, que no se detiene ni mientras duermes.
Si miraras un trozo de tejido nervioso al microscopio, verías neuronas rodeadas por un equipo de células que las cuidan. Estas son las seis que vas a encontrar con más frecuencia.
Esquema: Un cuerpo con el núcleo, muchas dendritas ramificadas como antenas y un solo axón largo, a menudo envuelto en mielina, que termina en varias ramitas.
Si falla: Si muere, casi nunca se reemplaza: es lo que ocurre en el Alzheimer, el Parkinson o la ELA.
Esquema: Con forma de estrella, con muchas prolongaciones; algunas terminan en un pie que abraza un vaso sanguíneo.
Si falla: Ante una lesión forma una cicatriz que impide que los axones vuelvan a crecer.
Esquema: Un cuerpo pequeño y redondo del que salen brazos; cada brazo termina enrollado alrededor de un tramo de axón, formando una vaina de mielina.
Si falla: Si el sistema de defensa ataca su mielina, la señal se frena o se corta: es la esclerosis múltiple.
Esquema: En corte, una espiral de membrana alrededor de un solo axón, con el núcleo por fuera; de lado, un tramo de mielina con su núcleo.
Si falla: Si el sistema de defensa ataca la mielina de los nervios, aparece una debilidad que avanza en días: es el síndrome de Guillain-Barré.
Esquema: Un cuerpo pequeño y alargado con prolongaciones finas y muy ramificadas, que mueve sin parar para vigilar su territorio.
Si falla: Si se queda activada demasiado tiempo, la inflamación puede dañar a las neuronas; se estudia su papel en el Alzheimer.
Esquema: Una fila de células cúbicas, como un epitelio, con cilios en la cara que mira a la cavidad.
Si falla: Si el líquido no circula o no se reabsorbe bien, se acumula y agranda los ventrículos: es la hidrocefalia.
Una más, sin ficha: las células satélite de los ganglios, que rodean a los cuerpos de las neuronas fuera del encéfalo y la médula. No hay que confundirlas con las células satélite del músculo, que son células madre.
Cierre. Una sola célula que avisa y cinco que la cuidan. Las neuronas se llevan la fama, pero sin la glía no llegarían a disparar ni una vez.
El tejido nervioso puede fallar por muchos sitios: puede faltarle oxígeno, puede perder su aislante, pueden morir grupos concretos de neuronas, puede perderse el equilibrio entre empujar y frenar o puede crecer sin control la glía. Aquí van algunas enfermedades, explicadas desde el tejido. No hablamos de tratamientos.
| Enfermedad | Qué falla | Dónde se explica |
|---|---|---|
| Ictus | Las neuronas se quedan sin sangre y sin oxígeno | Bloque 2 |
| Esclerosis múltiple | El sistema de defensa ataca la mielina del sistema nervioso central | Bloque 4 |
| Síndrome de Guillain-Barré | El sistema de defensa ataca los nervios y su mielina | Bloques 4 y 7 |
| Esclerosis lateral amiotrófica (ELA) | Mueren las neuronas motoras | Bloques 1 y 6 |
| Enfermedad de Parkinson | Mueren las neuronas que fabrican dopamina | Bloques 1 y 5 |
| Enfermedad de Alzheimer | Se pierden sinapsis y neuronas, empezando por la memoria | Bloques 1 y 9 |
| Epilepsia | Grupos de neuronas se disparan a la vez, sin control | Bloques 5 y 6 |
| Neuropatía diabética | El exceso de azúcar daña los nervios, empezando por los más largos | Bloques 1 y 7 |
| Glioblastoma | El control de la división en células de la glía | Bloque 8 |
El encéfalo gasta mucha energía y casi no tiene reservas (bloque 2). Si una arteria que lo riega se tapa, por un coágulo, o se rompe, las neuronas que dependen de ella se quedan sin oxígeno ni glucosa, sus pilas se descargan y empiezan a morir en minutos. Se ha calculado que, en un ictus grande sin tratar, se pierden alrededor de 1,9 millones de neuronas por minuto. De ahí la frase que repiten los equipos de urgencias: "el tiempo es cerebro".
Es una enfermedad autoinmune: el sistema de defensa ataca la mielina del encéfalo, la médula y los nervios ópticos, y a los oligodendrocitos que la fabrican (bloque 4). Sin aislante, la señal se frena o no llega, y aparecen síntomas que dependen de la zona dañada: alteraciones de la vista, hormigueos, debilidad o problemas de equilibrio. Las zonas dañadas acaban formando pequeñas cicatrices, las placas, que dan nombre a la enfermedad. En 2020 se calculó que la padecían unos 2,8 millones de personas en el mundo, y es unas dos veces más frecuente en las mujeres.
Aquí el ataque es contra los nervios periféricos: casi siempre contra su mielina, la de las células de Schwann, y a veces contra el propio axón. Suele aparecer días o semanas después de una infección, como una gastroenteritis o un resfriado: alrededor del 70 % de los casos tienen una infección previa. La debilidad suele empezar en las piernas y subir en pocos días. Afecta a alrededor de 1 a 2 personas de cada 100.000 al año.
En la ELA mueren poco a poco las neuronas motoras, tanto las del encéfalo que dan la orden como las de la médula que la llevan a los músculos (bloques 1 y 6). Sin órdenes, los músculos se debilitan y se atrofian, mientras que la sensibilidad suele conservarse. Afecta a entre 2 y 5 personas de cada 100.000, suele empezar hacia los 55 o 65 años, y entre un 5 y un 10 % de los casos son hereditarios.
Se pierden las neuronas de una pequeña zona del tronco del encéfalo, la sustancia negra, que fabrican dopamina y la envían a los circuitos que controlan el movimiento (bloque 5). Dentro de las neuronas que se van perdiendo aparecen acumulaciones de proteínas, los cuerpos de Lewy. Los síntomas más conocidos son el temblor en reposo, la lentitud y la rigidez. Suele empezar después de los 50 años, y en 2019 la padecían más de 8,5 millones de personas en el mundo, el doble que 25 años antes.
Es la causa más frecuente de demencia, entre un 60 y un 70 % de los casos. En el tejido se acumulan dos tipos de depósitos de proteínas: fuera de las neuronas, las placas de beta-amiloide, y dentro, los ovillos de una proteína llamada tau. Las sinapsis y después las neuronas se van perdiendo, y uno de los primeros lugares afectados es el hipocampo, clave para la memoria (bloque 9). Por eso el primer síntoma suele ser olvidar lo reciente. En 2021 había en el mundo unos 57 millones de personas con demencia, y cada año se diagnostican unos 10 millones de casos nuevos.
Una crisis epiléptica es una descarga en la que muchas neuronas se disparan a la vez, de forma sincronizada y sin control, como si se rompiera el equilibrio entre las sinapsis que empujan y las que frenan (bloques 5 y 6). Según la zona en la que empiece, puede causar movimientos involuntarios de una parte del cuerpo o de todo él, sensaciones extrañas o una desconexión breve. Hay epilepsia de muchas causas distintas, y afecta a unos 50 millones de personas en el mundo.
Con los años, el exceso de glucosa en la sangre daña los nervios y los pequeños vasos que los alimentan. Los primeros en sufrir son los axones más largos, los que llegan a los pies, y por eso los síntomas suelen empezar en los dedos de los pies: hormigueo, dolor o pérdida de sensibilidad, que luego suben poco a poco. Al menos la mitad de las personas con diabetes acaban desarrollando algún grado de neuropatía.
Las neuronas maduras casi no se dividen, así que los tumores que nacen en el propio encéfalo salen sobre todo de la glía o de sus precursoras. Se llaman gliomas, y el más frecuente y agresivo es el glioblastoma: es el tumor maligno más común entre los que nacen en el encéfalo de los adultos, casi la mitad de ellos, con unos 3 casos por cada 100.000 personas al año, y suele aparecer hacia los 60 o 65 años.
Términos para ir más allá: ictus isquémico y hemorrágico, penumbra isquémica, "el tiempo es cerebro", esclerosis múltiple, desmielinización, placas, síndrome de Guillain-Barré, polineuropatía desmielinizante, esclerosis lateral amiotrófica, neurona motora superior e inferior, enfermedad de Parkinson, sustancia negra, cuerpos de Lewy, alfa-sinucleína, enfermedad de Alzheimer, beta-amiloide, proteína tau, demencia, epilepsia, crisis focal y generalizada, neuropatía diabética, polineuropatía dependiente de la longitud, glioma, glioblastoma.
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Anatomy and Physiology 2e Gratuitoen inglés
Libro de texto abierto. El capítulo 12 explica las partes de la neurona, sus formas (multipolar, bipolar y seudounipolar), los seis tipos de glía y sus funciones, la mielina (tramos de 1 a 2 mm), el potencial de reposo (−70 mV), el umbral (−55 mV), el pico (+30 mV), la duración del potencial de acción (unos 2 ms), la conducción saltatoria y la sinapsis. Recoge también la frase de Virchow sobre la glía como "pegamento" (1856). Los capítulos 13 y 14 tratan los nervios craneales y raquídeos, los reflejos y la retina.
Título: OpenStax Anatomy and Physiology 2e, capítulos 12, 13 y 14
Biology 2e: "How Neurons Communicate" Gratuitoen inglés
La bomba de sodio y potasio saca tres iones de sodio y mete dos de potasio por cada ATP; los nodos de Ranvier miden alrededor de 1 µm; la sinapsis química tiene un retraso de alrededor de 1 ms.
Título: OpenStax Biology 2e, sección 35.2
Equal numbers of neuronal and nonneuronal cells make the human brain an isometrically scaled-up primate brainen inglés
El encéfalo humano adulto tiene de media 86.100 millones de neuronas y 84.600 millones de otras células.
DOI: 10.1002/cne.21974
Appraising the brain's energy budget Gratuitoen inglés
El encéfalo supone alrededor del 2 % del peso corporal y alrededor del 20 % del consumo de oxígeno y de calorías del cuerpo.
DOI: 10.1073/pnas.172399499
Introduction to Sensation and Perception: "Conduction Velocity and Myelin" Gratuitoen inglés
Las fibras sin mielina transmiten a alrededor de 1 m/s, a paso de persona; las fibras con mielina más rápidas superan los 100 m/s.
Título: Introduction to Sensation and Perception, Conduction Velocity and Myelin
Introduction to Neuroscience: "Pain" Gratuitoen inglés
El primer dolor viaja por fibras Aδ, con poca mielina; el segundo dolor, por fibras C sin mielina, a alrededor de 1 m/s.
Título: Introduction to Neuroscience MSU open book, Pain
The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1906 · 1963 · The Nobel Prize in Chemistry 1997 Gratuitoen inglés
1906: Golgi y Cajal, "en reconocimiento de su trabajo sobre la estructura del sistema nervioso", a partes iguales. 1963: Eccles, Hodgkin y Huxley, por los mecanismos iónicos de la excitación y la inhibición de las neuronas. 1997: Skou, por el descubrimiento de la bomba de sodio y potasio.
Título: Nobel Prize in Physiology or Medicine 1906 (y 1963; Chemistry 1997)
A quantitative description of membrane current and its application to conduction and excitation in nerve Gratuitoen inglés
El modelo del potencial de acción, obtenido en el axón gigante del calamar (de alrededor de 0,5 mm de grosor, a veces más).
DOI: 10.1113/jphysiol.1952.sp004764
Oligodendrocytes Gratuitoen inglés
Un oligodendrocito puede formar hasta unas 50 vainas de mielina, en uno o en varios axones; cada célula de Schwann forma una sola.
Título: Kenhub Oligodendrocytes
Do we have brain to spare?en inglés
A los 20 años, la sustancia blanca contiene entre 150.000 y 180.000 km de fibras con mielina.
PubMed: 15985565
The search for true numbers of neurons and glial cells in the human brain: a review of 150 years of cell counting Gratuitoen inglés
La proporción entre glía y neuronas en el encéfalo humano es inferior a 1 a 1, y hay menos de 100.000 millones de células de glía: la idea de "diez veces más glía" no se sostiene.
DOI: 10.1002/cne.24040
Uniquely hominid features of adult human astrocytes Gratuitoen inglés
Los astrocitos humanos tienen un diámetro unas 2,6 veces mayor que los del roedor, y cada uno abarca entre 270.000 y 2 millones de sinapsis (en el roedor, 20.000-120.000).
DOI: 10.1523/JNEUROSCI.4707-08.2009
Fate mapping analysis reveals that adult microglia derive from primitive macrophagesen inglés
En ratones, la microglía adulta procede de precursores que aparecen muy pronto en el embrión, antes del octavo día.
DOI: 10.1126/science.1194637
Physiology, Cerebral Spinal Fluid Gratuitoen inglés
Un adulto tiene unos 150 mL de líquido cefalorraquídeo y fabrica entre 400 y 600 mL al día, sobre todo en los plexos coroideos.
NCBI Bookshelf: NBK519007
Sleep drives metabolite clearance from the adult brainen inglés
En ratones, el sueño natural o la anestesia aumentan alrededor de un 60 % el espacio entre las células del cerebro y aceleran la retirada de beta-amiloide.
DOI: 10.1126/science.1241224
Dynamics of hippocampal neurogenesis in adult humans Gratuitoen inglés
En el adulto se añaden unas 700 neuronas nuevas al día en cada hipocampo, según la datación con el carbono-14 de las pruebas nucleares.
DOI: 10.1016/j.cell.2013.05.002
Human hippocampal neurogenesis drops sharply in children to undetectable levels in adultsen inglés
Los dos estudios que mejor resumen el debate: uno no encuentra neuronas nuevas en el hipocampo adulto; el otro sí las encuentra.
DOI: 10.1038/nature25975 · 10.1038/s41591-019-0375-9
Peripheral nerve reconstruction after injury: a review of clinical and experimental therapies Gratuitoen inglés
El axón de un nervio lesionado vuelve a crecer a una media de alrededor de 1 mm al día en las personas.
DOI: 10.1155/2014/698256
Enteric nervous system Gratuitoen inglés
El sistema nervioso entérico tiene entre 200 y 600 millones de neuronas.
Título: Queensland Brain Institute enteric nervous system
How Do You React? Gratuitoen inglés
El tiempo de reacción medio es de alrededor de 0,2 s, y la distancia que cae la regla se relaciona con el tiempo por d = 4,9 t² (en metros y segundos).
Título: NRICH How Do You React
Two-point discrimination (con valores de Bates' Guide to Physical Examination) Gratuitoen inglés
Umbral habitual para distinguir dos puntas: 2-8 mm en la yema de los dedos y 30-40 mm en la espalda.
Título: Two-point discrimination
Why doesn't the brain have nociceptors? Gratuitoen inglés
El tejido cerebral no tiene receptores del dolor; el dolor de cabeza nace de las meninges, los vasos, los músculos y los nervios de la cabeza y el cuello.
Título: BrainFacts Why doesn't the brain have nociceptors
An evaluation of the left-brain vs. right-brain hypothesis with resting state functional connectivity magnetic resonance imaging Gratuitoen inglés
En más de mil personas no se encontró que nadie usara en conjunto más un hemisferio que el otro.
DOI: 10.1371/journal.pone.0071275
Do people only use 10 percent of their brains? Gratuitoen inglés
Por qué la idea del 10 % no tiene base: las imágenes muestran actividad en todo el cerebro y cualquier lesión tiene consecuencias.
Título: Scientific American Do people only use 10 percent of their brains
Time is brain, quantified Gratuitoen inglés
En un ictus grande sin tratar se pierden alrededor de 1,9 millones de neuronas, 14.000 millones de sinapsis y 12 km de fibras con mielina por minuto.
DOI: 10.1161/01.STR.0000196957.55928.ab
Rising prevalence of multiple sclerosis worldwide: insights from the Atlas of MS, third edition Gratuitoen inglés
En 2020, unos 2,8 millones de personas con esclerosis múltiple en el mundo (35,9 por cada 100.000), con el doble de mujeres que de hombres.
DOI: 10.1177/1352458520970841
StatPearls: Guillain-Barré syndrome · Glioblastoma multiforme Gratuitoen inglés
Guillain-Barré: 1,1-1,8 casos por cada 100.000 personas al año, y alrededor del 70 % tras una infección. Glioblastoma: el tumor primario maligno más frecuente del encéfalo en adultos, el 45,2 % de ellos, con 3,19 casos por cada 100.000 personas al año y una edad mediana de 64 años.
NCBI Bookshelf: NBK532254 · Título: StatPearls Glioblastoma Multiforme
MedlinePlus Genetics: Amyotrophic lateral sclerosis · Parkinson disease · Alzheimer disease Gratuitoen inglés
ELA: 2-5 casos por cada 100.000 personas, un 5-10 % hereditaria, inicio hacia los 55-65 años. Parkinson: pérdida de las neuronas de dopamina de la sustancia negra y cuerpos de Lewy; suele empezar después de los 50. Alzheimer: placas de beta-amiloide y pérdida de neuronas; la memoria es lo primero que se afecta.
Título: MedlinePlus Genetics + nombre de la enfermedad
Notas descriptivas de la OMS: Demencia · Enfermedad de Parkinson · Epilepsia Gratuitoen inglés y en español
Demencia: 57 millones de personas en 2021, unos 10 millones de casos nuevos al año, y el Alzheimer supone el 60-70 %. Parkinson: más de 8,5 millones de personas en 2019, el doble que 25 años antes. Epilepsia: unos 50 millones de personas.
Título: OMS nota descriptiva + nombre de la enfermedad
Diabetic neuropathyen inglés
Con el tiempo, al menos el 50 % de las personas con diabetes desarrollan neuropatía diabética.
DOI: 10.1038/s41572-019-0092-1
Anatomy and Physiology 2e (OpenStax, capítulo 12) · BrainFacts.org, de la Society for Neuroscience · Notas descriptivas de la OMS. Las tres, gratuitas; sus fichas están arriba.