Cómo funcionan las neuronas: impulso nervioso y sinapsis

Las partes de una célula nerviosa

La imagen muestra una sola neurona, aumentada muchos miles de veces. Unas ramas llamadas dendritas recogen mensajes de otras células, como antenas. Alimentan el cuerpo celular, o soma, que guarda el núcleo y decide si envía una señal. La señal sale por el axón, una fibra delgada que en la pierna puede medir un metro. Muchos axones están envueltos en mielina, una funda grasa interrumpida por pequeños huecos llamados nódulos de Ranvier. En el extremo lejano el axón se divide en terminales, que pasan el mensaje a la célula siguiente.

Una pila en la membrana

En reposo, una neurona es como una pila cargada. Su membrana mantiene los iones de sodio casi todos fuera y los de potasio casi todos dentro, y una bomba molecular llamada bomba de sodio y potasio trabaja sin parar para conservar ese equilibrio. El resultado es una diferencia eléctrica a través de la membrana: el interior es unos 70 milivoltios más negativo que el exterior. Los científicos escriben este potencial de reposo como aproximadamente −70 mV. Usa el voltímetro de la capa sobre la imagen para verlo. Un milivoltio es una milésima de voltio, así que toda la célula funciona con una tensión minúscula, y aun así basta para transportar un pensamiento.

El potencial de acción

Ahora estimula la célula. Un empujón débil solo hace que la tensión tiemble y se apague. Pero si el empujón sube la tensión hasta un umbral de unos −55 mV, los canales de sodio se abren de golpe, entran iones positivos y la tensión se dispara hasta unos +30 o +40 mV. Después se abren los canales de potasio y la tensión vuelve a bajar. Este pico, el potencial de acción, dura alrededor de un milisegundo. Es todo o nada: un estímulo más fuerte no hace un pico mayor, sino más picos por segundo. Arrastra el deslizador del estímulo y mira el trazo.

Por qué la mielina lo acelera

Un pico no es una corriente que circula por un cable. Es una onda que se renueva sola a lo largo de la membrana. En un axón desnudo avanza a solo 1 metro por segundo. La mielina lo cambia. La funda aísla el axón, de modo que el pico salta de un nódulo de Ranvier al siguiente, algo que se llama conducción saltatoria, del latín «saltar». En las fibras gruesas con mielina el impulso llega hasta unos 100 a 120 metros por segundo, más de 400 kilómetros por hora. Desactiva la mielina en el laboratorio y verás cómo se frena el pulso.

Cruzar el hueco

Cuando el pico llega al terminal, se encuentra con un hueco, la sinapsis, de solo unos 20 a 40 nanómetros de ancho. Un nanómetro es una millonésima de milímetro, así que el hueco es miles de veces más estrecho que un cabello humano. El pulso eléctrico no puede saltarlo. En su lugar entran iones de calcio y unas burbujas diminutas llamadas vesículas sueltan en el hueco un mensajero químico, un neurotransmisor. Este flota hasta el otro lado y se acopla a los receptores de la célula siguiente, lo que puede hacerla más o menos propensa a disparar. Algunos ejemplos son el glutamato, el GABA y la dopamina.

Aprender es recablear

La última imagen se aleja hasta mostrar una red. El cerebro tiene unos 86.000 millones de neuronas, y cada una puede conectarse con miles de otras: se calcula que hay cien billones de sinapsis o más. Las señales viajan por redes enteras a la vez. El psicólogo Donald Hebb propuso en 1949 que las conexiones se refuerzan cuando dos células están activas a la vez, una idea que suele resumirse como «las células que se activan juntas se conectan juntas». Es un eslogan simplificado, pero explica por qué funciona la práctica: repetir algo refuerza las vías implicadas, y así se guarda lo aprendido.

Neuronas e impulsos nerviosos