El sistema nervioso: partes, neuronas y el arco reflejo

La neurona: estructura y función

El tejido nervioso está formado por dos tipos de células: las neuronas, especializadas en la transmisión de información mediante señales eléctricas denominadas impulsos nerviosos, y las células gliales, que sostienen, nutren y protegen a las neuronas. Se estima que el encéfalo humano contiene alrededor de 86.000 millones de neuronas.

En una neurona se distinguen las siguientes partes:

• Dendritas: son prolongaciones cortas y ramificadas que reciben los estímulos provenientes de otras neuronas o de receptores sensoriales.
• Cuerpo celular o soma: contiene el núcleo y la mayoría de los organoides; integra las señales recibidas.
• Axón: es una prolongación generalmente larga y única que conduce el impulso nervioso desde el soma hacia otra neurona, un músculo o una glándula. Muchos axones están recubiertos por la vaina de mielina, una capa aislante formada, en el sistema nervioso periférico, por las células de Schwann. Entre una célula de Schwann y la siguiente quedan pequeñas interrupciones, los nodos de Ranvier.
• Botones sinápticos o terminales axónicos: son las ramificaciones finales del axón, desde donde se transmite la señal a la célula siguiente.

El impulso nervioso y la sinapsis

El impulso nervioso es una variación transitoria de la carga eléctrica de la membrana de la neurona, denominada potencial de acción, que se propaga a lo largo del axón. En los axones mielinizados, el impulso avanza "saltando" de un nodo de Ranvier al siguiente, mecanismo conocido como conducción saltatoria, que permite alcanzar velocidades superiores a los 100 metros por segundo.

La sinapsis es la zona de comunicación entre una neurona y otra célula. Las neuronas no están en contacto directo: entre ellas existe un espacio microscópico, la hendidura sináptica. Cuando el impulso llega a los botones sinápticos, se liberan sustancias químicas denominadas neurotransmisores, como la acetilcolina, la dopamina o la serotonina, que atraviesan la hendidura y se unen a receptores de la célula siguiente, donde pueden estimular o inhibir la generación de un nuevo impulso.

El sistema nervioso central

El sistema nervioso central (SNC) recibe e integra la información y elabora las respuestas. Está constituido por el encéfalo, alojado en la cavidad craneana, y la médula espinal, contenida en el conducto vertebral. En él se distinguen la sustancia gris, formada principalmente por los cuerpos de las neuronas, y la sustancia blanca, formada por axones mielinizados.

• Cerebro: es la porción más voluminosa del encéfalo. Está dividido en dos hemisferios, conectados por un haz de fibras denominado cuerpo calloso. Su superficie, la corteza cerebral, presenta numerosos pliegues o circunvoluciones que aumentan su extensión, y se organiza en lóbulos (frontal, parietal, temporal y occipital) vinculados con distintas funciones: el razonamiento y la planificación, la sensibilidad corporal, la audición y la memoria, y la visión, respectivamente. En el cerebro se procesan las sensaciones, se originan los movimientos voluntarios y se desarrollan el pensamiento, el lenguaje y las emociones. Cada hemisferio controla principalmente la mitad opuesta del cuerpo.
• Diencéfalo: se ubica en la parte central del encéfalo. Comprende el tálamo, que actúa como estación de relevo de la información sensorial, y el hipotálamo, que regula la temperatura corporal, el hambre, la sed y la actividad de la hipófisis.
• Cerebelo: se ubica en la parte posterior e inferior del cráneo. Coordina los movimientos, regula el tono muscular y mantiene el equilibrio y la postura. También interviene en el aprendizaje de habilidades motoras.
• Tronco encefálico: conecta el cerebro con la médula espinal y está formado por el mesencéfalo, la protuberancia o puente y el bulbo raquídeo. Contiene los centros que controlan funciones vitales involuntarias, como la respiración, la frecuencia cardíaca, la presión arterial y reflejos como la tos y la deglución.
• Médula espinal: es un cordón nervioso de unos 45 centímetros que se extiende desde el bulbo raquídeo hasta la región lumbar. Conduce la información entre el encéfalo y el resto del cuerpo, y es el centro de numerosos actos reflejos.

Estructuras de protección

Dada su importancia y fragilidad, el sistema nervioso central cuenta con varias estructuras de protección. El encéfalo está alojado en el cráneo y la médula espinal, en el conducto formado por las vértebras. Además, ambos están recubiertos por tres membranas, las meninges: la duramadre, externa y resistente; la aracnoides, intermedia; y la piamadre, interna y adherida al tejido nervioso. Entre la aracnoides y la piamadre circula el líquido cefalorraquídeo, que amortigua los golpes y contribuye a la nutrición del tejido nervioso.

El sistema nervioso periférico

El sistema nervioso periférico (SNP) está formado por los nervios y los ganglios que conectan el sistema nervioso central con el resto del organismo. Comprende 12 pares de nervios craneales, que se originan en el encéfalo, y 31 pares de nervios raquídeos o espinales, que se originan en la médula espinal.

Según el sentido en que conducen la información, las vías nerviosas pueden ser sensitivas o aferentes, que transmiten los impulsos desde los receptores hacia el sistema nervioso central, o motoras o eferentes, que conducen las órdenes desde el sistema nervioso central hacia los músculos y las glándulas. Muchos nervios son mixtos, ya que contienen fibras de ambos tipos.

Desde el punto de vista funcional, el SNP se divide en el sistema nervioso somático, que controla los músculos esqueléticos y los movimientos voluntarios, y el sistema nervioso autónomo, que regula de manera involuntaria la actividad de las vísceras, el corazón y las glándulas. Este último comprende el sistema simpático, que prepara al organismo para situaciones de alerta o esfuerzo, y el sistema parasimpático, que predomina en situaciones de reposo y favorece funciones como la digestión.

Actos voluntarios, actos reflejos y el arco reflejo

Los actos voluntarios son aquellos que se realizan de manera consciente e intencional, como escribir, hablar o caminar. Son elaborados en la corteza cerebral y pueden modificarse con el aprendizaje.

Los actos reflejos, en cambio, son respuestas rápidas, involuntarias e innatas ante determinados estímulos, como retirar la mano de una superficie caliente, parpadear ante un objeto que se acerca al ojo o contraer la pupila ante una luz intensa. En muchos de ellos la respuesta se elabora en la médula espinal, sin intervención del cerebro, lo que reduce el tiempo de reacción. Su función principal es la protección del organismo.

El recorrido del impulso nervioso en un acto reflejo se denomina arco reflejo y comprende los siguientes componentes:

• Receptor: estructura sensorial que detecta el estímulo; por ejemplo, los receptores de la piel sensibles al calor.
• Vía aferente: una neurona sensitiva conduce el impulso hasta la médula espinal.
• Centro de integración: en la médula espinal, una o más interneuronas transmiten la información a una neurona motora.
• Vía eferente: la neurona motora conduce el impulso desde la médula hasta el órgano efector.
• Efector: el músculo se contrae y produce la respuesta, en este caso, retirar la mano. De manera simultánea, la información asciende hacia el cerebro, lo que permite tomar conciencia del dolor instantes después de que la respuesta se produjo.

Cuidado del sistema nervioso

• Respetar las horas de sueño necesarias: durante el descanso nocturno se consolidan los aprendizajes y la memoria.
• Utilizar casco al circular en bicicleta, moto o monopatín, y cinturón de seguridad en los vehículos, para prevenir traumatismos de cráneo y de columna.
• Evitar el consumo de alcohol, tabaco y otras sustancias psicoactivas, que alteran la comunicación entre las neuronas y, durante la adolescencia, afectan un sistema nervioso que todavía se encuentra en desarrollo.
• Mantener una alimentación equilibrada, realizar actividad física y sostener actividades que estimulen el aprendizaje.

Propuestas para el aula

• Medición del tiempo de reacción: un estudiante suelta una regla y otro debe atraparla con dos dedos. La distancia recorrida permite comparar los tiempos de reacción y analizar la influencia de la práctica o la distracción.
• Observación del reflejo rotuliano: con una pierna cruzada sobre la otra, percutir suavemente por debajo de la rótula y registrar la respuesta, para luego identificar los componentes del arco reflejo.
• Construcción de un modelo de neurona con plastilina o limpiapipas, señalando dendritas, soma, axón, vaina de mielina y botones sinápticos.
• Clasificación de situaciones cotidianas en actos voluntarios y actos reflejos, con justificación de cada caso.
• Repaso del vocabulario específico (neurona, axón, sinapsis, cerebelo, médula, reflejo) mediante un crucigrama o un acróstico con la palabra NEURONA.