Neuropsicología Humana 2006.pdf

Comunicación entre neuronas

En 1921, Otto Loewi llevó a cabo un experimento, ahora muy conocido, sobre el control de la frecuen-

cia cardíaca, cuyo diseño se le presentó en un sueño. Una noche, que se había quedado dormido mientras

leía una novela corta, se despertó de forma súbita y completa, con la idea totalmente formada. Esbozó el

plan del experimento en un trozo de papel y volvió a dormirse. A la mañana siguiente no podía descifrar lo

que había escrito aunque sabía que era importante. Todo el día estuvo abstraído, mirando ocasionalmente

sus anotaciones, pero desconcertado acerca de su significado. La noche siguiente se despertó de nuevo y

recordó vívidamente las ideas del sueño de la noche anterior. Afortunadamente, aún las recordaba la maña-

na siguiente. Enseguida, Loewi estuvo preparado y realizó con éxito el experimento.

El experimento de Loewi consistió en estimular eléctricamente el nervio vago de una rana, que conducía

impulsos del cerebro al corazón, mientras el corazón estaba sumergido en un recipiente lleno de líquido. Ese

líquido, entre tanto, se hacía fluir a otro recipiente

que contenía un segundo recipiente que tenía un

segundo corazón al que Loewi no estimuló eléctri-

camente. Como se muestra en la figura 5-1, el líqui-

do simplemente fluía desde un recipiente al otro a

través de un tubo. Loewi registró la frecuencia de

los latidos de ambos corazones. La estimulación

eléctrica disminuyó la frecuencia de latidos del pri-

mer corazón pero, lo más importante fue que el

líquido que pasó del primer recipiente al segundo

5Cappítulo

Se estimula el nerviovago del corazón de larana 1.

Se traslada el líquido delprimer recipiente alsegundo.

Dispositivo estimulador

Nervio vago

Baño de sales

Trasladode líquido

Corazón de la rana 1 Corazón de la rana 2

Dispositivo de registro

Frecuencia de los latidos cardíacos

Estimulación

El registro cardíaco dela rana 1 muestra unafrecuencia menor delatidos después de laestimulación...

...que el registro cardíacode la rana 2 después delpaso de líquido.

El mensajero es unasustancia químicaliberada por el nerviovago.

1 2

3 4 5

Fig. 5-1 Experimento de Otto Loewi de 1921 quedemuestra la neurotransmisión. El nervio vago queconduce impulsos al corazón de la rana mantenidoen un baño de sal es estimulado eléctricamente, locual disminuye la frecuencia cardíaca. El líquido delbaño se traslada a otro recipiente que contiene unsegundo corazón. El registro eléctrico del segundocorazón revela que su frecuencia también disminuye.El experimento demuestra que una sustancia quími-ca liberada por el nervio vago del primer corazónpuede reducir la frecuencia del segundo corazón.

A553-05.qxd 25/9/08 17:27 Página 99

Neuropsicología Humana ©2006. Editorial Médica Panamericana

http://www.medicapanamericana.com/Libros/Libro/3688/Neuropsicologia-Humana.html

100 PARTE I GENERALIDADES

disminuyó también la frecuencia de los latidos del segundo corazón. Indudablemente, el líquido, de alguna

manera transportaba un mensaje sobre la velocidad a la cual el corazón debía latir.

¿Pero de dónde provenía originariamente el mensaje? El único modo de que pudiera haber llegado al líqui-

do era por una sustancia química liberada a partir del nervio vago. Esta sustancia química se debía haber

disuelto en el líquido en cantidad suficiente como para influir en el segundo corazón. Por lo tanto, el experi-

mento demostró que el nervio vago contiene una sustancia química que le comunica al corazón que disminu-

ya su frecuencia de latidos. Más adelante, Loewi identificó que esa sustancia química era la acetilcolina (ACh).

En experimentos consecutivos, Loewi estimuló otro nervio, llamado nervio acelerador y obtuvo una acele-

ración de la frecuencia cardíaca. Además, el líquido que bañaba al corazón acelerado aumentó la frecuencia de

los latidos de un segundo corazón que no fue estimulado eléctricamente. Loewi descubrió que la sustancia quí-

mica que transmitía el mensaje para acelerar la frecuencia cardíaca era la adrenalina o epinefrina. En conjun-

to, estos experimentos complementarios demostraron que las sustancias químicas del nervio vago y el nervio

acelerador modulan la frecuencia cardíaca: una inhibe los latidos del corazón y la otra los excita.

Las sustancias químicas liberadas por una neurona en un órgano objetivose denominan actualmente neurotransmisores químicos o, sencillamente,

neurotransmisores. Las neuronas que liberan un neurotransmisor químicode cierto tipo reciben un nombre acorde con el transmisor. Por ejemplo, lasque presentan terminales que liberan acetilcolina (Ach) se denominan neu-ronas colinérgicas y las que liberan adrenalina son llamadas adrenérgicas.Esta denominación de las neuronas según sus neurotransmisores químicosnos ayuda a saber algo más sobre las conductas en las que toman parte.

La sinapsis es el lugar en donde se produce la comunicación química pormedio de un neurotransmisor. En este capítulo, examinamos primero laestructura general de las sinapsis; en segundo lugar, los mecanismos que per-miten la liberación de un neurotransmisor en una sinapsis y en tercer térmi-no, los tipos de sinapsis que hay en el encéfalo. Veremos de qué modo ungrupo de neuronas en el que todas utilizan el mismo neurotransmisor pue-den constituir un sistema que regula cierto aspecto de la conducta. Cuandoeste sistema es dañado, aparecen trastornos neurológicos.

Estructura de la sinapsis

El descubrimiento de Otto Loewi de la regulación de la frecuencia car-díaca fue el primero de dos hallazgos importantes que proporcionaron labase para nuestro conocimiento actual del modo en el que se comunicanlas neuronas. El segundo tuvo que esperar al invento del microscopio elec-trónico, que permitió a los científicos ver la estructura de una sinapsis.

Los primeros micrógrafos electrónicos utilizables, construidos en ladécada de 1950, pusieron de manifiesto muchas de las estructuras de unasinapsis, como la sinapsis típica que se observa en el centro de la fotomi-crografía de la figura 5-2. En la parte superior de esta fotomicrografía,aparecen el axón y su terminal y en la parte inferior se ve la dendrita. Lassustancias granulares redondeadas en el terminal son vesículas ocupadas porel neurotransmisor. La banda oscura de material inmediatamente por dentrode la dendrita contiene los receptores para el neurotransmisor. El terminal yla dendrita no están en contacto, sino que se hallan separados por un peque-ño espacio.

Las tres partes principales de una sinapsis, como se aprecia en la figu-

A553-05.qxd 25/9/08 17:27 Página 100


CAPÍTULO 5 COMUNICACIÓN ENTRE NEURONAS 101

ra 5-2, son el terminal axónico, la membrana que envuelve elextremo de una espina dendrítica adyacente y el espacio,muy pequeño, que separa estas dos estructuras. Ese espaciopequeño se denomina hendidura sináptica. La membrana queestá sobre el extremo de la espina dendrítica se conoce comomembrana postsináptica. El parche de material oscuro en lamembrana postsináptica se compone sobre todo, de molécu-las proteicas especializadas para recibir mensajes químicos.También hay algunos parches oscuros en la membrana presi-náptica –la membrana del terminal axónico–, pero son másdifíciles de ver. Están constituidos en gran parte por molécu-las proteicas, que funcionan en su mayoría como canales ybombas, aunque algunos son lugares receptores. Dentro delterminal axónico hay muchas otras estructuras especializa-das, por ejemplo, mitocondrias (los orgánulos que cubren lasnecesidades energéticas de las células) y gránulos redondea-dos, denominados vesículas sinápticas, que contienen el neurotransmisorquímico. Algunos terminales axónicos presentan gránulos más grandes,llamados gránulos de reserva, que contienen cierto número de vesículassinápticas. En la micrografía se puede observar, asimismo, que la sinapsis(situada en el centro) está estrechamente rodeada por numerosas estruc-turas, como células gliales, otros axones y prolongaciones dendríticas yotras sinapsis.

Etapas de la neurotransmisión

La información es transmitida a través de una sinapsis en cuatro eta-pas básicas: 1) las moléculas del neurotransmisor son sintetizadas y alma-cenadas en el terminal axónico; 2) el transmisor es transportado hasta la

(A) (B)

Neurona presináptica

Dendrita de neurona postsináptica

Hendidura sináptica:pequeño espacio quesepara el terminalpresináptico y la espinadendrítica postsináptica.

El neurotransmisor esliberado en el espaciosináptico.

Mitocondria: orgánulo queproporciona energía a lacélula.

Vesícula sináptica: gránuloredondeado quecontiene elneurotransmisor.

Gránulo dealmacenamiento:compartimientogrande que contienevesículas sinápticas.

Receptorpostsináptico:sitio al que se uneun neurotransmisor.Membrana

postsináptica

Membrana presináptica

Canal

Terminal presináptico

Espinadendrítica

Axón

Pie terminal

Membrana presináptica

Vesículas sinápticasTe

rmin

al p

resi

nápt

ico

Hendidura sináptica

Membrana postsináptica

Espina dendrítica

Esp

ina

dend

rític

a de

la n

euro

na

post

siná

ptic

aFig. 5-2 Principales partes de una sinapsis. A. Laspartes de esta sinapsis son características de la mayo-ría de las sinapsis. Obsérvese que las vesículas en elterminal liberan al neurotransmisor en la hendidurasináptica por medio de exocitosis y, luego, el neuro-transmisor se une a los receptores en la membranapostsináptica. B. Microfotografía electrónica de unasinapsis en la cual el terminal axónico se conecta conuna espina dendrítica. Rodeando a la sinapsis centralhay otras sinapsis, células gliales, axones y dendritas.Se observan vesículas redondeadas que contienensustancia neurotransmisora dentro del terminal. Elmaterial oscuro en el lado postsináptico de la sinapsiscontiene receptores y sustancias relacionadas con lafunción de los receptores (Microfotografía cortesía deJeffrey Kleim).

A553-05.qxd 25/9/08 17:27 Página 101


membrana presináptica y liberado en respuesta a unpotencial de acción; 3) el transmisor interactúa con losreceptores de membrana de la célula diana localizada enel otro lado de la sinapsis y 4) el transmisor es inactivado(o seguirá funcionando indefinidamente). Estos pasos semuestran en la figura 5-3.

Síntesis y almacenamiento del transmisor

Existen dos vías fundamentales para la elaboración delos neurotransmisores. Algunos se forman en el terminalaxónico a partir de principios básicos derivados de los ali-mentos. Las proteínas transportadoras de la membranacelular captan de la sangre los precursores químicos reque-ridos (a veces, estas proteínas transportadoras toman de lasangre neurotransmisores ya totalmente formados). Lasmitocondrias, en el terminal axónico, suministran la ener-gía para la síntesis de esos neurotransmisores a partir de susprecursores químicos. Otros neurotransmisores son elabo-rados en el cuerpo celular según las instrucciones conteni-das en el ADN de la neurona, envueltos por membranas enlos corpúsculos de Golgi y transportados en los microtúbu-los hasta el terminal axónico. También existen pruebas deque el ARNm es transportado hasta la sinapsis, donde sirvecomo mensajero para la formación de un transmisor en elinterior de la sinapsis, en vez de en los ribosomas circun-dantes al núcleo. Estos dos modos básicos de síntesis, unoen el cual el transmisor es sintetizado u obtenido a partir deprincipios constitutivos de nutrientes y otro en el cual esuna proteína derivada del ADN, divide a las sustancias neu-

rotransmisoras en dos grandes clases, se describirá en una sección posteriorde este capítulo.

En el terminal axónico, los neurotransmisores elaborados de cualquie-ra de estas maneras son recogidos en membranas que forman vesículassinápticas. Estas vesículas se almacenan de tres modos: 1) algunas se acu-mulan en gránulos de almacenamiento, como se mencionó antes; 2) otrasson fijadas a los filamentos en el terminal y 3) otras son adosadas a lamembrana presináptica, preparadas para su liberación en la hendidurasináptica. Cuando se libera una vesícula desde la membrana presináptica,otras vesículas se desplazan para ocupar su lugar, de modo que tambiénestán preparadas para ser liberadas cuando sea necesario.

Liberación del neurotransmisor

¿Qué es exactamente lo que desencadena la liberación de una vesículasináptica y el paso de su neurotransmisor a la hendidura sináptica? La res-puesta es un potencial de acción. Cuando un potencial de acción se pro-paga en la membrana presináptica, los cambios de voltaje en la membranaponen en marcha el proceso de liberación. Los iones de calcio (Ca2+)desempeñan un papel importante en estos sucesos. La membrana presi-náptica es rica en canales de calcio sensibles al voltaje y el líquido extra-celular circundante es abundante en Ca2+. Como se muestra en la figura 5-4, la llegada del potencial de acción abre estos canales de calcio sensiblesal voltaje, permitiendo la entrada de calcio en el terminal axónico.

Los iones de calcio que entran se unen a una sustancia química llamadacalmodulina y se forma un complejo que participa en dos acciones químicas:

Síntesis:los bloques deconstrucción deuna sustanciatransmisora sonimportados alterminal...

Inactivación:el transmisor escaptado nuevamente por elterminal o inactiva-do en la hendidurasináptica.

Liberación: en respuesta a unpotencial de acción, lamembrana libera eltransmisor porexocitosis.

Acción sobre elreceptor:el transmisor atra-viesa la hendidura sináptica y se une a un receptorsobre la membranapostsináptica.

1 4

2 3

...donde elneurotransmi-sor essintetizado yempaquetadoen vesículas.

Precursoresquímicos

Neurotransmisor


Fig. 5-3 Pasos en la transmisiónsináptica en una sinapsis generalizada.

A553-05.qxd 25/9/08 17:27 Página 102



una reacción libera las vesículas unidas a la membrana presi-náptica y la otra libera las vesículas unidas a los filamentosen el terminal axónico. Las vesículas liberadas desde la mem-brana presináptica introducen su contenido en la hendidurasináptica mediante el proceso de exocitosis, en el cual, lamembrana que rodea a las sustancias transmisoras se fusionacon la membrana de la sinapsis. Las vesículas que antes esta-ban unidas a los filamentos son, luego, transportadas haciala membrana para reemplazar a las vesículas recién liberadas.

Activación de sitios receptores

Cuando el neurotransmisor ha sido liberado de las vesí-culas en la membrana presináptica, se difunde a través de lahendidura sináptica y se une a moléculas proteicas especia-lizadas alojadas en la membrana postsináptica. Estas molé-culas proteicas se denominan receptores activados por eltransmisor o, sencillamente, receptores, porque reciben a lasustancia transmisora. La célula postsináptica puede serafectada en una de las tres maneras generales, según el tipode neurotransmisor y la clase de receptores de la membra-na postsináptica. Primero, el transmisor puede despolarizarla membrana postsináptica y ejercer, de ese modo, unaacción excitadora; segundo, el transmisor puede hiperpola-rizar la membrana postsináptica y ejercer una acción inhi-bidora sobre la célula postsináptica; tercero, el transmisor puede ini-ciar alguna de una amplia variedad de secuencias de reacciones quí-micas susceptibles de ocasionar modificaciones morfológicas en lasinapsis, crear nuevas sinapsis o generar otros cambios en la célula.Más adelante describiremos los tipos de receptores que median estosefectos diferentes.

Además de actuar sobre los receptores de la membrana postsináptica,un neurotransmisor puede interactuar con receptores sobre la membra-na presináptica, es decir, que puede tener influencia sobre la célula queacaba de liberarlo. Los receptores presinápticos capaces de activar a unneurotransmisor se denominan autorreceptores, la que señala que reci-ben mensajes de su propio terminal axónico.

¿Qué cantidad de neurotransmisor se necesita para enviar un mensa-je? En la década de 1950, Bernard Katz y col. ofrecieron una respuesta.Registrando la actividad eléctrica de las membranas postsinápticas en losmúsculos, detectaron pequeñas despolarizaciones espontáneas, a las queles dieron el nombre de potenciales postsinápticos en miniatura (PPM).Los PPM variaban en tamaño, pero éste siempre parecía ser un múltiplodel potencial más pequeño. Estos investigadores llegaron a la conclusiónde que el potencial más pequeño es producido por la liberación del con-tenido de una sola vesícula sináptica. Los autores denominaron a estacantidad de neurotransmisor quantum (cuanto). Para producir un poten-cial postsináptico con una influencia importante sobre la membranapostsináptica, como la propagación de un potencial de acción, una neu-rona presináptica debe liberar simultáneamente muchos cuantos.

Los resultados de experimentos posteriores demostraron que elnúmero de cuantos liberados desde la membrana presináptica en res-puesta a un único potencial de acción depende de dos factores. Unoes la cantidad de Ca2+ que llega al terminal axónico en respuesta alpotencial de acción y el otro es el número de cuantos liberados desdela membrana a la espera de ser expulsadas. Las sinapsis sometidas a

1 2

3

Cuando unpotencial de acciónalcanza el terminal,abre los canalesdel calcio.

Los iones de calcioque entran se unen ala calmodulina yforman un complejo.

Este complejo se une a vesículas,liberando algunas de losfilamentos e induciendo a otras aunirse a la membrana presinápticay a vaciar su contenido.

Complejo

CalmodulinaIones de calcioPotencial

de acción

Fig. 5-4 Liberación de untransmisor. Cuando un poten-cial de acción alcanza el termi-nal, se abren los canales delcalcio (Ca2+) sensibles al volta-je. El líquido extracelular adya-cente a la sinapsis tiene unaalta concentración de iones decalcio que fluyen, luego, en elterminal axónico. El calcio seune a las vesículas sinápticasen el conjunto de vesículaslibres para inducirlas a unirsea la membrana presináptica yexpulsar su contenido en lahendidura sináptica. El calciotambién se une a las vesículasfijadas a los filamentos y laslibera, de modo que puedandesplazarse hacia la membra-na presináptica, donde seencuentran disponibles parasu liberación.

A553-05.qxd 25/9/08 17:27 Página 103



una actividad frecuente, como las que se contraen con el músculo en ejer-cicio, desarrollan más Ca2+ y vesículas sinápticas que las sinapsis pocoactivadas.

Desactivación del neurotransmisor

La transmisión química no sería un sistema de mensajeros muy eficaz silas moléculas de neurotransmisor permanecieran dentro de la hendidurasináptica, ocupando y estimulando a los receptores. En ese caso, la célulapostsináptica no estaría en condiciones de responder a los mensajes poste-riores que la célula presináptica podría enviar. Por lo tanto, una vez que unneurotransmisor ha cumplido su función, es eliminado rápidamente de lossitios receptores y de la hendidura sináptica.

Esta eliminación del neurotransmisor tiene lugar, al menos, de cuatro for-mas. Primero, parte del neurotransmisor se difunde más allá de la sinapsissimplemente y deja de estar disponible para unirse a los receptores. Segundo,el transmisor es inactivado o degradado por enzimas presentes en la hendi-dura sináptica. Tercero, el transmisor puede ser captado nuevamente en elterminal axónico para su utilización posterior o los subproductos de ladegradación de las enzimas pueden ser captados en el terminal para ser uti-lizados de nuevo en la célula. La molécula proteica responsable de esta

recaptación es una bomba o transportadorde membrana. Cuarto, algunos neurotrans-misores son captados por las células glialesvecinas que también tienen transportadoresapropiados. Las células gliales pueden con-tener enzimas que siguen degradando alneurotransmisor en partes más pequeñas.Las células gliales pueden exportar al trans-misor o a sus partes constitutivas, otra vez,hacia las neuronas para su utilización.

Como ya se mencionó, un terminal axó-nico tiene mecanismos químicos que permi-ten al axón regular la cantidad de neuro-transmisor en su terminal. Cuando el termi-nal no tiene una actividad frecuente, lasenzimas que se hallan en su interior puedendegradar el exceso de transmisor. Los sub-productos de esta degradación están dis-puestos, entonces, para otros usos o sonexpulsados de la célula. Por otra parte, si elterminal es muy activo, la cantidad de neu-rotransmisor elaborado y almacenadoaumenta. Por ejemplo, el ejercicio físicointenso que crea una alta demanda de AChen las uniones neuromusculares conduce aun aumento en la cantidad de ACh que seestá produciendo en los terminales y losprepara de modo que respondan a las altasdemandas futuras.

Tipos de sinapsis

Hasta ahora hemos descrito una sinapsisgenérica, con las características que tienen la

Dendrodendríticas: las dendritasenvían mensajes a otrasdendritas.

Axodendríticas: el terminalaxónico de una neurona hacesinapsis sobre la espinadendrítica de otra.

Axoextracelular: terminal sinobjetivo específico. Secreta eltransmisor en el líquidoextracelular.

Axosecretorio: el terminalaxónico termina en un pequeñovaso sanguíneo y secreta eltransmisor directamente en lasangre.

Axosomático: el terminal axónicotermina en el cuerpo celular.

Axosináptico: el terminal axónicotermina en otro terminal.

Axoaxónico: el terminal axónicotermina en otro axón.

Dendritas

Cuerpo celular

Axón

Capilar

Fig. 5-5 Tipos de sinapsis en el sistema nervioso central. Un terminal axónico puedeterminar en una dendrita, sobre otro terminal axónico, en un cuerpo celular o en unaxón. También puede terminar en un capilar sanguíneo o en los músculos o terminarlibremente en el espacio extracelular. Además, las dendritas pueden formar conexionessinápticas entre sí.

A553-05.qxd 25/9/08 17:27 Página 104



mayoría de ellas. Pero, en realidad, hay muchos tipos de sinapsis, especiali-zadas en cuanto a su localización, su estructura y su función.

Variaciones en las conexiones sinápticas

La figura 5-5 muestra varios tipos de sinapsis. En un tipo, el terminal axó-nico de una neurona se encuentra con una dendrita o una espina dendríticade otra neurona. Se trata de una sinapsis axodendrítica y se ilustra en la figu-ra 5-2. Otro tipo de sinapsis, con la que ya estamos familiarizados, es lasinapsis axomuscular, en la cual un axón hace sinapsis con un músculo,como la estudiada por Otto Loewi.

Otros tipos de sinapsis son las sinapsis axosomáticas, en las que un termi-nal axónico hace sinapsis con un cuerpo celular; las sinapsis axoaxónicas, enlas que un terminal axónico hace sinapsis con otro axón y las sinapsis axosi-nápticas, en las que el terminal axónico termina en otra sinapsis. Los termi-nales axónicos que no tienen ningún objetivo específico, sino que secretan sustransmisores químicos de manera inespecífica en el líquido extracelular, sedenominan sinapsis axoextracelulares. Además, hay sinap-sis axosecretoras, en las que un terminal axónico hacesinapsis con un capilar sanguíneo y secreta su transmisordirectamente en la sangre. Por último, no es necesario quelas sinapsis incluyan siquiera un único terminal axónico; lasdendritas pueden enviar mensajes a otras dendritas a travésde sinapsis dendrodendríticas.

Con esta amplia gama de tipos, las sinapsis constitu-yen un sistema de liberación de sustancias químicas denotable versatilidad. Pueden liberar transmisores quími-cos en sitios sumamente específicos o distribuir sus men-sajes de forma más difusa. Por ejemplo, las sinapsis pue-den ejercer un control directo sobre las acciones de unaneurona mediante el envío de transmisores químicos alas dendritas, el cuerpo celular o el axón. A través de lasconexiones axosinápticas, también pueden ejercer uncontrol fino sobre los impulsos desde otra neurona a unacélula. Y, al excretar transmisores en el líquido extrace-lular o en la sangre, pueden modular la función de gran-des extensiones de tejido o, incluso, de la totalidad delcuerpo. En efecto, muchas de las hormonas que circulanen la sangre y tienen amplias influencias sobre el cuerposon, en realidad, transmisores secretados por neuronas.

Mensajes excitadores e inhibidores

A pesar de la gran variedad de sinapsis y de los muchosniveles de control que implica la versatilidad de las sinapsis,en definitiva solo transmiten dos tipos de mensajes: excita-dores o inhibidores. Es decir, que un neurotransmisoraumenta o disminuye la probabilidad de que la célula conla cual entra en contacto genere un potencial de acción.Según este sistema de doble mensaje, las sinapsis puedendividirse en sinapsis excitadoras e inhibidoras. Ambos tiposde sinapsis varían tanto en su localización como en suaspecto. Según se muestra en la figura 5-6, las sinapsis exci-tadoras se sitúan sobre el eje o las espinas de las dendritas,mientras que las sinapsis inhibidoras se hallan principal-mente en el cuerpo celular. Además, las sinapsis excita-

Eje de ladendrita

Cuerpo celular

Cono axónico

Espina dendrítica

Sinapsis excitadora

Sinapsis inhibidora

Zonas activas grandesHendidura amplia

Material den-so sobre lasmembranas

Vesículas redondeadas

Zonas activas pequeñas

Hendidura estrechas

Material escasosobre las membranas

Vesículas aplanadas

Fig. 5-6 Dos tipos de sinapsis del sistema nervioso. Lassinapsis excitadoras se encuentran sobre las espinas y los cuer-pos de las dendritas de la neurona y las sinapsis inhibidoras sehallan sobre el cuerpo neuronal. Las características estructura-les de las sinapsis excitadoras e inhibidoras difieren en laforma de las vesículas, la densidad del material en la membra-na presináptica, el tamaño de la hendidura y el tamaño de lazona activa postsináptica.

A553-05.qxd 25/9/08 17:27 Página 105



doras tienen vesículas sinápticas redondeadas, mientras que las vesículasde las sinapsis inhibidoras son aplanadas. Por otra parte, el material quecompone las membranas presinápticas y postsinápticas es más denso enuna sinapsis excitadora que en una sinapsis inhibidora y la hendidura delas sinapsis excitadoras es más ancha. Por último, la zona activa en unasinapsis excitadora es más grande que en una sinapsis inhibidora.

Las diferentes localizaciones de las sinapsis excitadoras e inhibidoras divi-den a una neurona en dos zonas: un árbol dendrítico excitador y un cuerpocelular inhibidor. Esta disposición sugiere dos vías alternativas de interacciónde los mensajes excitadores e inhibidores. Un modelo describe que la excita-ción penetra por las dendritas y se propaga al cono axónico, donde puededesencadenar un potencial de acción que desciende a lo largo del axón. Si elmensaje ha de ser detenido, el lugar más eficiente para inhibirlo es cerca delcono axónico, origen del potencial de acción. Este modelo es de una inte-racción excitadora-inhibidora considerada desde la perspectiva inhibidora,en la que la inhibición se define como el bloqueo de la excitación: esencial-mente una estrategia de “cortar el paso”.

Otro modelo acerca de forma en que podrían interactuar estos dos tiposde mensajes señala que la estimulación excitadora supera un estado deinhibición habitualmente constante. Si el cuerpo celular, normalmente,está inhibido, la única forma de que se genere un potencial de acción enel cono axónico es reducir la inhibición continua del cuerpo celular. Enesta estrategia de “abrir las puertas”, el mensaje excitador es similar auna carrera de caballos preparada para correr en el hipódromo, pero sedebe retirar primero la inhibición de la puerta de salida. Es probable queexistan ambos tipos de mecanismos en el sistema nervioso, de acuerdocon el circuito neural y el comportamiento en cuestión.

El neurólogo inglés John Hughlings-Jackson reconoció la aparenteausencia patológica de inhibición en ciertos trastornos neurológicoshumanos, muchos de los cuales se caracterizan por síntomas que parecenestar “liberados” como consecuencia de la pérdida de una influencia inhi-bidora normal. Hughlings-Jackson denominó al proceso “liberación defunción”. En esta situación, una conducta dada siempre está lista para seremitida pero, normalmente, sólo ocurre cuando se libera la inhibición. Sise lesiona el mecanismo inhibidor, la conducta tiene lugar continuamentey no es voluntaria. Un ejemplo es un movimiento involuntario, como untemblor, denominado discinesia (del griego dys, alterado, y kinesia, movi-miento). En una discinesia, algo parece estar faltando que, de otro modo,impediría el movimiento involuntario. Posteriormente, en este capítulo,describiremos algunos otros ejemplos de conducta liberada.

Tipos de neurotransmisores

En la década de 1920, después del descubrimiento de Otto Loewi deque las sustancias químicas excitadoras e inhibidoras controlan la fre-cuencia de los latidos del corazón, muchos investigadores consideraronque el cerebro funciona de una forma muy similar. Suponían que debenexistir células encefálicas excitadoras e inhibidoras y que la adrenalina yla acetilcolina eran los transmisores por medio de los cuales funcionabanestas neuronas. En ese momento, no podían haber imaginado lo que sabe-mos hoy: el cerebro humano emplea hasta 100 neurotransmisores paracontrolar nuestras conductas, sumamente complejas y adaptables.Aunque en la actualidad solo conocemos con certeza unas 50 sustanciasque actúan como transmisores, nos encontramos en el centro de una revo-

A553-05.qxd 25/9/08 17:27 Página 106



lución experimental en este campo. Pocos científicos pueden poner límiteal número final de transmisores que se encontrarán. En esta sección des-cribimos el modo en que se identifican esos neurotransmisores y exami-namos las categorías de los que son conocidos en la actualidad.

Identificación de neurotransmisores

La figura 5-7 muestra cuatro criterios para identificar neurotransmiso-res: 1) la sustancia química debe ser sintetizada en la neurona o estar pre-sente en ella; 2) cuando la neurona es activada, la sustancia química debeser liberada y producir una respuesta en alguna célula diana; 3) la mismarespuesta debe obtenerse cuando se coloca experimentalmente la sustan-cia química sobre el blanco y 4) debe existir un mecanismo para eliminarla sustancia de su lugar de acción una vez que ha realizado su tarea.Mediante la aplicación sistemática de estos criterios, los investigadorespueden determinar cuáles de los muchos miles de moléculas químicas queexisten en las neuronas son neurotransmisores.

Los criterios para identificar un neurotransmisor son de aplicación rela-tivamente fácil en el sistema nervioso periférico, sobre todo, en el estudiode las uniones neuromusculares accesibles, en donde solo existe un neuro-transmisor principal, la acetilcolina. Pero no es fácil identificar transmiso-res químicos en el sistema nervioso central. En el cerebro y la médula espi-nal, miles de sinapsis se encuentran agrupadas alrede-dor de todas las neuronas, lo cual impide un fácil acce-so a una única sinapsis y sus actividades. En conse-cuencia, para muchas de las sustancias que se creen queson neurotransmisores del sistema nervioso central,solo se han encontrado parcialmente los cuatro crite-rios que se necesitan como prueba. Una sustancia quí-mica de la que se sospecha que es un neurotransmisor,pero que no ha pasado aún todas las pruebas se deno-mina transmisor dudoso (supuesto).

La acetilcolina (Ach) fue la primera sustancia identi-ficada como neurotransmisor en el sistema nerviosocentral. Esta identificación se facilitó mucho gracias alargumento lógico que previó su presencia aun antes deque se hubiera obtenido una prueba experimental.Todos los axones de las neuronas motoras que salen dela médula contienen Ach y cada uno de estos axonestienen un colateral dentro de la médula que hacesinapsis sobre una interneurona cercana que formaparte del sistema nervioso central. Como el axón prin-cipal del músculo libera Ach, los investigadores sospe-charon que su colateral también podría liberarla.Parecía poco probable que dos terminales del mismoaxón utilizaran diferentes neurotransmisores.Conociendo cuál era la sustancia química que se debíabuscar, se simplificó en gran parte la tarea de encon-trarla y probar también que, en efecto, había un neu-rotransmisor en esta localización. Incidentalmente, elcircuito formado por el colateral del axón y la inter-neurona en la médula espinal actúa como circuito deretroalimentación que le permite a la neurona motorainhibirse a sí misma y no ser sobreexcitada si recibemuchos estímulos excitadores desde otras partes delsistema nervioso central.

1 2

3 4

La sustancia químicadebe ser sintetizada oexistir en la neurona.

Cuando es liberadaespontáneamente omediante estimulacióneléctrica, la sustanciaquímica debe produciruna respuesta en lacélula objetivo.

Se debe obtener lamisma respuestacuando la sustanciase colocaexperimen-talmenteen el objetivo.

Debe existir un mecanis-mo de eliminación orecaptación una vez reali-zado el trabajo del neuro-transmisor.

Sustancia química

Fig. 5-7 Cuatro criterios para determi-nar si una sustancia química es un neu-rotransmisor.

A553-05.qxd 25/9/08 17:27 Página 107



En la actualidad se utiliza el término neurotransmisor de maneramucho más amplia que cuando los investigadores intentaron por primeravez identificar estas sustancias químicas. El término neurotransmisor yano está limitado a las sustancias que transportan un mensaje de una neu-rona a otra influyendo en el voltaje de la membrana postsináptica, sinoque abarca, asimismo, a sustancias químicas con pocos efectos sobre elvoltaje de la membrana pero que, en cambio, inducen efectos como lamodificación de la estructura de una sinapsis. Además, los investigadoreshan descubierto que los neurotransmisores no solo se comunican delmodo ortodoxo, impartiendo un mensaje desde el lado presináptico deuna sinapsis hasta el lado postsináptico, sino también, a veces, en direc-ción opuesta. Para complicar todavía más este tema, diferentes tipos deneurotransmisores pueden coexistir en la misma sinapsis, lo cual planteael interrogante de con qué contribuye exactamente cada uno en la trans-misión del mensaje. Para descubrirlo, los investigadores deben aplicarmezclas de distintos transmisores en la membrana postsináptica. Otracomplicación es que algunos transmisores son gases y actúan de unamanera tan diferente de un neurotransmisor clásico como la Ach que esdifícil compararlos. Como los neurotransmisores son tan diversos y fun-cionan de formas tan distintas, la definición de lo que es un transmisor ylos criterios utilizados para identificarlos se han vuelto cada vez más fle-xibles en los últimos años.

Se puede imponer cierto orden sobre este aspecto tan complicado clasifi-cando los neurotransmisores en tres grupos en relación con la base de sucomposición: 1) transmisores de moléculas pequeñas; 2) transmisores peptí-dicos (también llamados neuropéptidos) y 3) gases transmisores.Describiremos brevemente las principales características de cada grupo ymencionaremos algunos de los miembros representativos.

Transmisores de moléculas pequeñas

Los primeros transmisores identificados fueron los transmisores de molé-culas pequeñas, uno de los cuales es la Ach. Como su propio nombre indi-ca, todos son moléculas pequeñas. Cuando un transmisor de moléculapequeña es liberado de un terminal axónico, puede ser reemplazado rápi-damente en la membrana presináptica. Estos transmisores también actúande forma relativamente rápida en comparación con otros.

Los transmisores de moléculas pequeñas o sus componentesprincipales se derivan de los alimentos que ingerimos. En con-secuencia, sus niveles y sus actividades en el organismo puedenestar influidos por la dieta. Este hecho es importante para eldiseño de los fármacos que afectan al sistema nervioso.Muchas de las sustancias neuroactivas están diseñadas paraque alcancen el cerebro de la misma manera que los transmi-sores de moléculas pequeñas o sus precursores químicos.

El cuadro 15-1 enumera algunos de los transmisores demoléculas pequeñas mejor conocidos. Además de la Ach, secitan cuatro aminas, que son sustancias químicas que contie-nen un grupo amino (-NH) en su estructura química y cuatroaminoácidos que contienen un grupo carboxilo (COO) ade-más de una amina. Hay, aparte, algunas sustancias que, aveces, son clasificadas como transmisores de moléculas peque-ñas. En el futuro es probable que los investigadores descubrantambién otros nuevos.

Algunas de las aminas incorporadas en el cuadro 5-1 se sin-tetizan por la misma vía bioquímica y, de ahí, que estén rela-

TransmisorAcetilcolinaAminasDopaminaNoradrenalinaAdrenalinaSerotoninaAminoácidosGlutamatoÁcido gamma-aminobutíricoGlicinaHistamina

AbreviaturaACh

DANEEP5-HT

GluGABAGlyH

Neurotransmisores de

moléculas pequeñasCuadro 5-1

A553-05.qxd 25/9/08 17:27 Página 108



cionadas. En el cuadro han sido agrupadas.Uno de esos grupos consiste en las aminas:dopamina, noradrenalina o norepinefrina yadrenalina o epinefrina (que, como ya diji-mos, es el transmisor excitador del corazón).La figura 5-8 muestra que la epinefrina es eltercer transmisor producido por una secuen-cia bioquímica aislada. Su precursor químicoes la tirosina, un aminoácido abundante enlos alimentos. La enzima tirosina hidroxilasaconvierte a la tirosina en L-dopa, que estransformada secuencialmente por otrasenzimas en dopamina, noradrenalina y,finalmente, adrenalina.

Un hecho interesante acerca de estasecuencia bioquímica es que la cantidad de laenzima tirosina hidroxilasa en el organismoes limitada y, en consecuencia, también lo esla velocidad con la cual se producen la dopa-mina, la noradrenalina y la adrenalina, inde-pendientemente de la cantidad de tirosinapresente o ingerida. Este factor limitante dela velocidad puede ser evitado con la admi-nistración oral de L-dopa y a eso se debe queésta sea utilizada en el tratamiento de laenfermedad de Parkinson, cuya causa es unainsuficiencia de dopamina.

Dos de los aminoácidos transmisores, glu-tamato y ácido gamma-aminobutírico(GABA), también están íntimamente relacio-nados: el GABA se forma por una modifica-ción simple del glutamato (fig. 5-9). Estosdos transmisores se denominan “caballos detiro del sistema nervioso” porque muchassinapsis los utilizan. En el cerebro anterior yel cerebelo, el glutamato es el principaltransmisor excitador y el GABA es el princi-pal transmisor inhibidor (el aminoácido gli-cina es un transmisor inhibidor mucho másfrecuente en el tronco encerfálico y en lamédula espinal). Es interesante el hecho deque el glutamato se encuentra ampliamentedistribuido en las neuronas, pero solo se con-vierte en un transmisor cuando es incluidode manera apropiada en las vesículas del ter-minal axónico.

Transmisores peptídicos

Los 50 o más transmisores peptídicos–cadenas cortas de aminoácidos– han sidoagrupados en las familias enumeradas en elcuadro 5-2. Como se describió en el capítu-lo 3, los aminoácidos se unen entre sí porenlaces peptídicos para formar cadenas, locual explica el nombre de esta clase de neu-

Tirosina

L-Dopa

Dopamina

Noradrenalina

Adrenalina

Tirosina hidroxilasa

DOPA descarboxilasa

Dopamina β-hidroxilasa

FenetanolaminaN-metiltransferasa

COOH

CH2

CH2

CH

COOH

Glutamato

H2N

COOH

CH2

CH2

CH2H2N

GABA

Familia

Opioides

Neurohipofisinas

Secretinas

Insulinas

Gastrinas

Somatostatinas

Neurotransmisores peptídicos

Ejemplo

Encefalina, dinorfina

Vasopresina, oxitocina

Péptido inhibidor gástrico, péptido liberdorde la hormona de crecimiento

Insulina, factores de crecimiento insulícos

Gastrina, colecistocinina

Polipéptidos pancreáticos

Fig. 5-8 Una sola secuencia bioquí-mica produce tres neurotransmisores:dopamina, noradrenalina y adrenali-na. Una enzima distinta es responsa-ble de cada paso sintético.

Fig. 5-9 El glutamato, principal neu-rotransmisor excitador, y el ácidogamma-aminobutírico (GABA), princi-pal neurotransmisor inhibidor del cere-bro, están relacionados. La eliminacióndel grupo carboxilo (COOH) del gluta-mato produce GABA. Los modelos derelleno de espacio de los dos neuro-transmisores muestran que sus formasson diferentes, lo cual les permite unir-se a receptores distintos.

Cuadro 5-2

A553-05.qxd 25/9/08 17:27 Página 109



rotransmisores. Los péptidos transmisores se constituyen directamente apartir de las instrucciones contenidas en el ADN de la célula. Aunque enalgunas neuronas se forman en el terminal axónico, en su mayor parte sonensamblados en los ribosomas, empaquetados en el interior de una mem-brana por los corpúsculos de Golgi y transportados a través de los micro-túbulos hasta los terminales axónicos. La totalidad del proceso de síntesisy transporte es relativamente lenta en comparación con la de los transmi-sores de moléculas pequeñas. Por consiguiente, una vez que son utilizados,estos transmisores no son reemplazados rápidamente.

Los péptidos ejercen una enorme variedad de funciones en el sistemanervioso, lo que puede presumirse por su abundancia en éste. Funcionancomo hormonas, son activos en las respuestas al estrés, estimulan la uniónentre la madre y el hijo, probablemente facilitan el aprendizaje y ayudan aregular la ingesta y la bebida, así como el placer y el dolor. Por ejemplo,desde hace mucho tiempo se sabe que el opio, obtenido de la cápsula de laamapola, produce euforia y disminuye el dolor. El opio y un grupo de sus-tancias químicas relacionadas, por ejemplo, la morfina, parecen simularlas acciones, no de uno, sino de tres péptidos: metaencefalina, leuencefali-na y beta-endorfina (el término encefalina deriva de encephalon, que sig-nifica “en la cabeza”, mientras que endorfina es una forma abreviada de“morfina endógena”). Una parte de la cadena de aminoácidos presentauna estructura similar en los tres transmisores peptídicos.Presumiblemente, el opio se parece a esta parte de la cadena. El descubri-miento de los péptidos opioides naturales sugirió que uno o más de ellospodría desempeñar un papel en el control del dolor. Sin embargo, los pép-tidos opioides parecen tener algunas funciones en el cerebro y, por lotanto, es posible que no sean transmisores específicos del dolor.

Al contrario de los transmisores de moléculas pequeñas, los transmi-sores peptídicos no se unen a los canales iónicos y, por lo tanto, no tie-nen efectos directos sobre el voltaje de la membrana postsináptica. Encambio, activan receptores que influyen directamente en la estructura yen la función celular. Como los péptidos son cadenas de aminoácidosdegradadas por procesos digestivos, generalmente, no pueden ser admi-nistrados por vía oral como los fármacos, al contrario de los transmiso-res de moléculas pequeñas.

Gases transmisores

Los gases solubles óxido nítrico (NO) y monóxido de carbono (CO)constituyen los neurotransmisores más raros que se han identificado hastaahora. No son almacenados en vesículas sinápticas ni son liberados deéstas; en cambio, son sintetizados cuando se necesitan. En síntesis, cadagas se difunde lejos del sitio en donde se elaboró, atraviesa fácilmente lamembrana celular y se vuelve inmediatamente activo.

El óxido nítrico es un neurotransmisor particularmente importante porquesirve como mensajero en muchas partes del organismo. Controla los múscu-los de las paredes intestinales y dilata los vasos sanguíneos en las regionesencefálicas que se encuentran en actividad (lo cual permite que estas regionesreciban más sangre). También dilata los vasos sanguíneos de los órganos geni-tales y, por lo tanto, promueve la erección peneana en los varones. A diferen-cia de los neurotransmisores clásicos, el óxido nítrico se produce en muchaspartes de una neurona, como las dendritas. El fármaco citrato de sildenafil(nombre comercial Viagra) es un tratamiento ampliamente utilizado para ladisfunción eréctil masculina y actúa potenciando la acción del NO.

A553-05.qxd 25/9/08 17:27 Página 110



Tipos de receptores para neurotransmisores

Cuando un neurotransmisor es liberado de unasinapsis, atraviesa la hendidura sináptica y se unea un receptor. Lo que sucede a continuacióndepende del tipo de receptor. Existen dos clasesgenerales de receptores: receptores ionotrópicos yreceptores metabotrópicos. Cada uno de ellosproduce un efecto diferente sobre la membranapostsináptica.

Receptores ionotrópicos

Los receptores ionotrópicos permiten el despla-zamiento de iones a través de una membrana (elsufijo trópico significa “dirigirse hacia”). Comose ve en la figura 5-10, un receptor ionotrópicotiene dos partes: un lugar de unión al neurotrans-misor y un poro o canal. Cuando el neurotrans-misor se fija al lugar de unión, el receptor modi-fica su forma, abre el poro y permite que fluyanlos iones a través de él o cierra el poro y bloqueael flujo de iones. Como la unión del transmisor alreceptor va seguida rápidamente por una res-puesta de paso (apertura o cierre del poro recep-tor) que afecta de forma directa al flujo de iones,los receptores ionotrópicos ocasionan cambiosmuy rápidos en el voltaje de la membrana.

Estructuralmente, los receptores ionotrópi-cos son similares a los canales sensibles al vol-taje, que se explicaron en el capítulo 4. Están compuestos por algunassubunidades de membrana dispuestas a modo de pétalos alrededor delporo, situado en el centro. Dentro del poro hay un segmento de formacambiante que hace que aquél se abra o se cierre, lo cual regula el flujo deiones que lo atraviesa.

Receptores metabotrópicos

Al contrario del receptor ionotrópico, el receptor metabotrópico carecede poro propio a través del cual pueden fluir los iones, aunque tiene unlugar de unión para el neurotransmisor. Por medio de una serie de pasos,los receptores metabotrópicos ocasionan cambios en los canales iónicoscercanos o en la actividad metabólica de la célula (es decir, una actividadque requiere un gasto de energía, significado del término metabólico).

La figura 5-11A muestra el primero de estos dos efectos. El receptormetabotrópico consiste en una proteína única que atraviesa la membranacelular. La porción externa del receptor es un lugar para la unión deltransmisor, mientras que la porción interna traduce el mensaje del trans-misor en actividad bioquímica dentro de la célula. La porción interna delreceptor se asocia a una proteína de una familia llamada proteínas deunión a nucleótidos de guanilo (proteínas G). La proteína G consta de tressubunidades, una de las cuales es la subunidad α. Cuando un neurotrans-misor se une al receptor metabotrópico asociado a la proteína G, la subu-nidad α se separa de las dos unidades restantes y se puede unir, entonces,

El transmisor se fija allugar de unión

El poro se abre y permite laentrada y salida de iones

Líquidoextracelular

Líquido intracelular

Ion

Sitio de unión

Poro cerrado

Poroabierto

Fig. 5-10 Los receptores ionotrópicos son proteínas que constan de dospartes funcionales: un lugar de fijación y un poro. Cuando un transmisorse une a un lugar de fijación, la forma del receptor cambia y se abre o secierra el poro. En el ejemplo que se muestra, cuando el transmisor se fijaal lugar de unión, el poro se abre y los iones pueden fluir a través de él.

A553-05.qxd 25/9/08 17:27 Página 111



a otras proteínas de la membranacelular o del citoplasma de la célula.Cuando la subunidad α se une a uncanal iónico cercano en la membrana,la estructura de éste cambia y se modi-fica el flujo de iones que lo atraviesan.Si el canal ya está abierto, la subuni-dad α lo puede cerrar y, si se encuen-tra cerrado, lo puede abrir. Este cam-bio en el canal y el flujo de iones a tra-vés de la membrana afecta al potencialeléctrico de la membrana.

La unión de un neurotransmisor a unreceptor metabotrópico también puededesencadenar reacciones celulares máscomplejas que las que se muestran en lafigura 5-11A. Estas reacciones se resu-men en la figura 5-11B. Todas comien-zan cuando la subunidad α separada seune a una enzima, lo que, a su vez, acti-va a otra sustancia química llamadasegundo mensajero (el neurotransmisores el “primer mensajero”). Un segundomensajero, como su nombre indica,transmite un mensaje a otras estructu-ras en el interior de la célula. Primero,puede unirse a un canal de la membra-na y causar un cambio de estructura enel canal y alterar, así, el flujo iónico através de la membrana. Segundo, puedeiniciar una reacción que hace que lasmoléculas proteicas dentro de las célu-las queden incorporadas a la membranacelular y, como resultado, se formannuevos canales iónicos. Tercero, puedeenviar un mensaje al ADN de la célulaestimulándole para que inicie la pro-ducción de una nueva proteína.

Ningún neurotransmisor se asociacon un sólo tipo de receptor ni con unsólo tipo de función sobre la célulapostsináptica. En una localización, unneurotransmisor puede unirse a unreceptor ionotrópico y tener un efectoexcitador sobre la célula objetivo. Enotra localización, el mismo transmisorpuede unirse a un receptor metabotró-pico y tener una función inhibidora. Porejemplo, la acetilcolina ejerce un efectoexcitador sobre los músculos esqueléti-cos, en donde activa a un receptor ino-trópico, pero tiene un efecto inhibidorsobre el corazón, donde activa a unreceptor metabotrópico. Además, cadatransmisor puede unirse a diferentestipos de receptores ionotrópicos o

El transmisorse une alreceptor enambos tipos dereacción.

La unión deltransmisordesencadena laactivación de laproteína G enambos tipos dereacciones.

La subunidad α dela proteína G seune a un canal yproduce en ésteun cambio estruc-tural que permiteque los iones loatraviesen.

La subunidad αse une a unaenzima, queactiva a unsegundomensajero.

El segundomensajeropuede activarotros procesoscelulares.

Transmisor

Receptor

β γα

β γα

β γα

β γα

β γ α β γα

Ion

Proteína GCanal iónico cerrado

Transmisor unidoal receptor

Subunidad αCanal iónico

abierto

Transmisor

Receptor

Proteína G

Transmisor unidoal receptor

Subunidad α

Enzima

Segundo mensajero

Activa el ADN

Activa el canal iónico

(A) Canal iónico acopladoa receptor metabotrópico

(B) Enzima acoplada areceptor metabotrópico

Fig. 5-11 A. Un receptor metabotrópico acoplado a un canal tiene un lugar de fijacióny está unido a una proteína G. Cuando un neurotransmisor se fija la zona de unión, lasubunidad a de la proteína G se separa del receptor, se une al canal iónico y hace queéste cambie su conformación de modo que –en este dibujo– los iones pueden fluir a tra-vés de su poro. B. Un receptor metabotrópico acoplado a una enzima también tiene unlugar de unión y una proteína G unida. Cuando un neurotransmisor se une al sitio de fija-ción, la subunidad α de la proteína G se separa y se fija a una enzima. La enzima, enton-ces, activa a un compuesto llamado segundo mensajero, que inicia una serie de pasosbioquímicos que activan a los canales iónicos u otros procesos celulares (en algunoscasos, el segundo mensajero activa al ADN de la célula).

A553-05.qxd 25/9/08 17:27 Página 112



metabotrópicos. Por ejemplo, en cualquier lugar del sistema nervioso, la ace-tilcolina puede activar distintas variantes de cualquier tipo de receptor.

Funciones de los neurotransmisores

Cuando Otto Loewi describió a la acetilcolina como un transmisorinhibidor del corazón y a la adrenalina como un transmisor excitador,surgió la idea de que estos transmisores podrían formar parte de sistemasmás grandes que fueran excitadores o inhibidores en relación con todaslas conductas. La idea de que los transmisores específicos, en cualquierlugar donde se encuentren, forman sistemas con una función común haconducido al concepto de que el sistema nervioso podría estar dividido ensistemas en función del tipo de neurotransmisor. Cuando los investigado-res comenzaron a estudiar por primera vez los neurotransmisores, tam-bién pensaron que cualquier neurona dada contendría solo un transmisoren todos sus terminales axónicos. Esta idea se denominó ley de Dale, enhomenaje a su creador. Sin embargo, los nuevos métodos de coloración desustancias neuroquímicas han demostrado que la ley de Dale es una sim-plificación excesiva. Una única neurona puede utilizar un transmisor enuna sinapsis y un transmisor diferente en otra sinapsis, como lo handemostrado David Sulzer y col. Además, pueden coexistir diferentestransmisores en el mismo terminal o en la misma sinapsis. Por ejemplo, enalgunas terminales se ha observado que los péptidos coexisten con trans-misores de moléculas pequeñas y más de uno de estos transmisores puedeser encontrado en una sola sinapsis. En algunos casos, más de un trans-misor puede estar contenido en una sola vesícula.

Toda esta complejidad contribuye a un número desconcertante de com-binaciones de neurotransmisores y sus receptores. ¿Cuáles son las funcio-nes de tantas combinaciones? No hay una respuesta completa. Sin embar-go, es muy probable que esta gran cantidad de combinaciones se encuen-tre críticamente relacionada con los tipos diferentes de comportamientoshumanos.

Afortunadamente, el estudio de la neurotransmisión se puede simplifi-car si se tiene en cuenta al transmisor dominante que se encuentra en elinterior de un terminal axónico dado. En la mayoría de los casos, la neu-rona y su transmisor dominante pueden estar relacionados con cierto tipode función conductual. En esta sección describimos algunas de las cone-xiones que existen entre los neurotransmisores y el comportamiento.

Algunos neurotransmisores del sistema nervioso central tienen funcio-nes muy específicas. Por ejemplo, distintos transmisores químicos prepa-ran específicamente a la hembra del ciervo de cola blanca para la estaciónde apareamiento, en otoño. Con el comienzo del invierno, un conjuntodiferente de sustancias bioquímicas adopta la nueva función específica defacilitar el desarrollo del feto. La madre pare en primavera y está someti-da a otro grupo de sustancias bioquímicas con funciones sumamente espe-cíficas, como la influencia química que le hace posible reconocer a su pro-pio cervatillo y la que le permite amamantarlo. Los transmisores quetoman parte en estas funciones tan específicas suelen ser neuropéptidos.

Por el contrario, otros neurotransmisores, en el sistema nervioso cen-tral, tienen funciones más generales que contribuyen a que el organismolleve a cabo las tareas diarias. Esas funciones más generales son ejercidasprincipalmente por los transmisores de moléculas pequeñas. Por ejemplo,como ya mencionamos, los transmisores de moléculas pequeñas GABA yglutamato son los más abundantes en el cerebro; el GABA tiene efectoinhibidor y el glutamato excitador.

A553-05.qxd 25/9/08 17:27 Página 113



Otros cuatro transmisores de moléculas peque-ñas –acetilcolina, dopamina, noradrenalina y sero-tonina– parecen tener la función general de asegu-rar que las neuronas en partes distantes del cerebroactúen en conjunto al ser estimuladas por el mismoneurotransmisor. Las neuronas que contienen estostransmisores se llaman comúnmente sistemas reti-culares activadores ascendentes. Se las puede com-parar con el suministro de energía eléctrica de unacasa, en el que un cable de la línea eléctrica se diri-ge a cada habitación de la casa, pero el aparato alque llega difiere según la habitación. Describiremosesta función con un poco más de detalle.

Los cuatro sistemas reticulares activadoresascendentes, clasificados según el transmisor domi-nante en sus neuronas, son los sistemas colinérgi-co, dopaminérgico, noradrenérgico y serotoninér-gico. La figura 5-12 muestra la localización de lasneuronas en cada uno de estos cuatro sistemas, endonde el cuerpo de las flechas indica el recorridode los axones y sus puntas los terminales axónicos.Los cuatro sistemas están organizados de modosimilar ya que los cuerpos celulares de sus neuro-nas sólo se hallan en unos pocos núcleos del tron-co encefálico o próximos a éste, mientras que losaxones de las células están ampliamente distribui-dos en el cerebro anterior, el tronco del encéfalo yla médula espinal.

La figura 5-12 resume las funciones conductua-les y los trastornos cerebrales en los que se haimplicado a cada uno de los cuatro sistemas acti-vadores ascendentes. El sistema colinérgico ascen-dente contribuye a la actividad eléctrica normal delas células de la corteza en una persona en estadode alerta y mentalmente activa y parece desempe-ñar un papel en la conducta en un estado de vigilianormal. Los pacientes con enfermedad deAlzheimer, que comienza con olvidos leves y dege-nera hasta una disfunción importante de la memo-ria, muestran pérdida de estas neuronas colinérgi-cas en la necropsia. Una estrategia terapéutica queactualmente se persigue en la enfermedad deAlzheimer es desarrollar fármacos que estimulen al

Sistema colinérgico (acetilcolina): participa en el mantenimientode los patrones del EEG de vigilia del neocórtex. Se piensa quedesempeña un papel en la memoria al mantener la excitabilidadneuronal. Se cree que la muerte de neuronas colinérgicas y la

disminución de laacetilcolina en elneocórtex estánrelacionados conla enfermedad deAlzheimer. (Tiposde receptores:cinco tipos dereceptoresmuscarínicos,M1-M5; cuatrosubtipos dereceptoresnicotínicos, N1-N4.)

Núcleos basales del cerebroanterior Núcleos

mesencefálicos

Sistema adrenérgico (noradrenalina): participa en elmantenimiento del tono emocional. Se piensa que la disminuciónde la actividad noradrenérgica está relacionada con la depresión,

mientras que suaumento estaríarelacionado conla manía(excitabilidadexcesiva).(Receptores α1,α2, β1, β2.)

Tálamo

Locus coeruleus

Sistema dopaminérgico (dopamina): participa en elmantenimiento de la conducta motora normal. La pérdida dedopamina está relacionada con la enfermedad de Parkinson,

en la cual hayrigidez musculary dificultad demovimiento. Elaumento de laactividaddopaminérgicapuede estarrelacionado conla esquizofrenia(Receptores D1-D6.)

Sistema serotoninérgico (serotonina): participa en elmantenimiento de los patrones de vigilia de la actividad delEEG. El aumento de la actividad serotoninérgica está

relacionado conlos trastornosobsesivo-compulsivos, lostics y laesquizofrenia. Ladisminución de laactividadserotoninérgicase relaciona condepresión.(Receptores 1A-1D, 2, 3, 1p.)

Corteza frontal

Cuerpo calloso

Núcleo caudado

Sustancia negra Cerebelo

Núcleos de Rafe

Fig. 5-12 Cuatro sistemas reticulares activadores ascendentes inespecífi-cos. En todos ellos, los cuerpos celulares se hallan en núcleos (óvalos quese muestran en color) del tronco del encéfalo. Los axones de estas neuro-nas se proyectan difusamente hacia el cerebro anterior, el cerebelo y lamédula espinal, en donde hacen sinapsis con la mayoría de las otras neu-ronas de la estructura. Cada sistema se ha asociado a una o más conductaso enfermedades del sistema nervioso. Nota: números y letras se utilizan enlos nombres de muchos receptores.

A553-05.qxd 25/9/08 17:28 Página 114



sistema colinérgico a potenciar el estado de alerta conductual. No obs-tante, las anormalidades cerebrales asociadas con la enfermedad no estánlimitadas a las neuronas colinérgicas. También existe un daño extenso delneocórtex y otras regiones encefálicas. En consecuencia, el papel desem-peñado por las neuronas colinérgicas en la evolución del trastorno toda-vía no está claro.

Una función del sistema dopaminérgico ascendente es su participaciónen la conducta motora. Si se pierden las neuronas dopaminérgicas, elresultado es un trastorno de rigidez extrema en el que los músculos opues-tos se contraen, lo cual dificulta el movimiento. Los pacientes tambiénpresentan temblores rítmicos de los miembros. Este trastorno se denomi-na enfermedad de Parkinson. Aunque la enfermedad de Parkinson habi-tualmente aparece sin una causa conocida, puede ser desencadenada porla ingesta de ciertos fármacos, hecho que sugiere que éstos actúan comotóxicos selectivos o neurotoxinas en las neuronas dopaminérgicas. El sis-tema dopaminérgico también desempeña un papel integral en el refuerzo,ya que muchos fármacos de los que las personas abusan parecen actuarestimulándolo. Además, participa en la esquizofrenia, uno de los trastor-nos psiquiátricos más frecuentes y graves. Una explicación para la esqui-zofrenia es la hiperactividad del sistema dopaminérgico.

Las conductas y los trastornos relacionados con el sistema ascendentenoradrenérgico han sido muy difíciles de identificar. Algunos de los sín-tomas de la depresión pueden estar relacionados con una disminución dela actividad de las neuronas noradrenérgicas, mientras que algunos de lossíntomas de la conducta maníaca (excitabilidad excesiva) pueden estarvinculados con el aumento de la actividad de esas mismas neuronas.

Tanto el sistema activador reticular ascendente serotoninérgico comoel colinérgico funcionan para producir un electroencefalograma (EEG)de vigilia en el cerebro anterior, pero otras funciones conductuales de laserotonina no son bien conocidas. Existen datos de que ciertos síntomasde depresión están asociados con una disminución de la actividad de lasneuronas serotoninérgicas. En consecuencia, pueden existir dos formasde depresión, una relacionada con la noradrenalina y otra con la seroto-nina. Los resultados de otra investigación sugieren que algunos de lossíntomas de la esquizofrenia pueden estar relacionados con la serotoni-na. De nuevo, la consecuencia es que puede haber diferentes formas deesquizofrenia.

Resumen

Las neuronas se comunican entre sí liberando sustancias químicas en susterminales. Un terminal forma una sinapsis, que consiste en una membra-na presináptica, un espacio y una membrana postsináptica. El terminallibera una sustancia química que atraviesa el espacio sináptico y activa ala membrana postsináptica. En la membrana postsináptica, las sustanciasquímicas actúan sobre los receptores para activar o inhibir la actividadeléctrica de estas neuronas o modificar su función. Hay cuatro pasos gene-rales en la acción del transmisor: síntesis, liberación, acción y recaptaciónde las sustancias neurotransmisoras. Los fármacos pueden influir en cadaproceso bioquímico. Por lo tanto, comprender cómo funcionan los neuro-transmisores puede ser una fuente de conocimiento no so lo acerca de laconducta normal, sino también de los mecanismos por medio de los cualesmuchos fármacos influyen en la conducta. Asimismo, numerosas enferme-

A553-05.qxd 25/9/08 17:28 Página 115



dades y estados neurológicos pueden tener como base una disfunción delos neurotransmisores. Por ejemplo, los sistemas inespecíficos de acetilco-lina, dopamina, noradrenalina y serotonina se han asociado con diferentesenfermedades cerebrales. Por esto, su tratamiento también se facilita por elconocimiento de la función de los neurotransmisores.

Cooper, J. R., F. E. Bloom, and R. H. Roth. The Biochemical Basisof Neuropharmacology. Nueva York: Oxford University Press,2002.

Hebb, D. O., The Organization of Behavior Nueva York: Wiley,1949.

Kandel, E. Cellular Basis of Behavior. San Francisco: W. H.Freeman and Company, 1976.

Kandel, E. R., J. H. Schwartz, and T. M. Jessell. Principles ofNeural Science. Nueva York: Elsevier North Holland, 2000.

Sulzer, D., M. P. Joyce, L. Lin, D. Geldwert, S. N. Haber, T.Hatton, and S. Rayport. Dopamine neurons make gluta-matergic synapses in vitro. Journal of Neuroscience 18:4588-4002, 1998.

Bibliografía

A553-05.qxd 25/9/08 17:28 Página 116


Neuropsicología Humana 2006.pdf

Documents

Transcript of Neuropsicología Humana 2006.pdf