Sistema sensorial

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El sistema nervioso sensorial es una parte del sistema nervioso responsable de procesar la información sensorial. Un sistema sensorial consta de neuronas sensoriales (incluidas las células receptoras sensoriales), vías neurales y partes del cerebro involucradas en la percepción sensorial. Los sistemas sensoriales comúnmente reconocidos son los de la vista, el oído, el tacto, el gusto, el olfato y el equilibrio. Los sentidos son transductores del mundo físico al reino de la mente donde las personas interpretan la información, creando su percepción del mundo que les rodea.

El campo receptivo es el área del cuerpo o entorno al que responden un órgano receptor y las células receptoras. Por ejemplo, la parte del mundo que un ojo puede ver es su campo receptivo; la luz que cada bastón o cono puede ver, es su campo receptivo. Se han identificado campos receptivos para el sistema visual, el sistema auditivo y el sistema somatosensorial.

Estímulo

Los organismos necesitan información para resolver al menos tres tipos de problemas: (a) para mantener un ambiente apropiado, es decir, la homeostasis; (b) programar actividades (p. ej., cambios estacionales en el comportamiento) o sincronizar actividades con las de sus congéneres; y (c) para localizar y responder a recursos o amenazas (p. ej., moviéndose hacia recursos o evadiendo o atacando amenazas). Los organismos también necesitan transmitir información para influir en el comportamiento de otros: para identificarse, advertir a sus congéneres del peligro, coordinar actividades o engañar.

Los sistemas sensoriales codifican cuatro aspectos de un estímulo; tipo (modalidad), intensidad, ubicación y duración. El tiempo de llegada de un pulso de sonido y las diferencias de fase del sonido continuo se utilizan para la localización del sonido. Ciertos receptores son sensibles a ciertos tipos de estímulos (por ejemplo, diferentes mecanorreceptores responden mejor a diferentes tipos de estímulos táctiles, como objetos afilados o contundentes). Los receptores envían impulsos en ciertos patrones para enviar información sobre la intensidad de un estímulo (por ejemplo, qué tan fuerte es un sonido). La ubicación del receptor que se estimula le da al cerebro información sobre la ubicación del estímulo (por ejemplo, estimular un mecanorreceptor en un dedo enviará información al cerebro sobre ese dedo). La duración del estímulo (cuánto tiempo dura) se transmite mediante los patrones de disparo de los receptores.

Sentidos y receptores

Si bien existe un debate entre los neurólogos sobre el número específico de sentidos debido a las diferentes definiciones de lo que constituye un sentido, Gautama Buda y Aristóteles clasificaron cinco sentidos humanos "tradicionales" que se han aceptado universalmente: tacto, gusto, olfato, vista y oído. Otros sentidos que han sido bien aceptados en la mayoría de los mamíferos, incluidos los humanos, incluyen la nocicepción, el equilibrio, la cinestesia y la termocepción. Además, se ha demostrado que algunos animales no humanos poseen sentidos alternativos, incluida la magnetorecepción y la electrorrecepción.

Receptores

La inicialización de la sensación proviene de la respuesta de un receptor específico a un estímulo físico. Los receptores que reaccionan al estímulo e inician el proceso de sensación se caracterizan comúnmente en cuatro categorías distintas: quimiorreceptores, fotorreceptores, mecanorreceptores y termorreceptores. Todos los receptores reciben estímulos físicos distintos y transducen la señal en un potencial de acción eléctrico. Este potencial de acción luego viaja a lo largo de las neuronas aferentes a regiones específicas del cerebro donde se procesa e interpreta.

Quimiorreceptores

Los quimiorreceptores, o quimiosensores, detectan ciertos estímulos químicos y traducen esa señal en un potencial de acción eléctrico. Los dos tipos principales de quimiorreceptores son:

Los quimiorreceptores a distancia son parte integral de la recepción de estímulos en gases en el sistema olfativo a través de las neuronas receptoras olfativas y las neuronas en el órgano vomeronasal.
Los quimiorreceptores directos que detectan estímulos en líquidos incluyen las papilas gustativas en el sistema gustativo así como receptores en los cuerpos aórticos que detectan cambios en la concentración de oxígeno.

Fotorreceptores

Los fotorreceptores son capaces de fototransducción, un proceso que convierte la luz (radiación electromagnética) en, entre otros tipos de energía, un potencial de membrana. Los tres tipos principales de fotorreceptores son: Los conos son fotorreceptores que responden significativamente al color. En los seres humanos, los tres tipos diferentes de conos se corresponden con una respuesta primaria a longitud de onda corta (azul), longitud de onda media (verde) y longitud de onda larga (amarillo/rojo). Los bastones son fotorreceptores que son muy sensibles a la intensidad de la luz, lo que permite la visión en condiciones de poca luz. Las concentraciones y la proporción de bastones a conos están fuertemente correlacionadas con si un animal es diurno o nocturno. En los humanos, los bastones superan en número a los conos en aproximadamente 20:1, mientras que en los animales nocturnos, como el cárabo común, la proporción es más cercana a 1000:1. Las células ganglionares residen en la médula suprarrenal y la retina, donde participan en la respuesta simpática. De los ~1.3 millones de células ganglionares presentes en la retina, se cree que 1-2% son ganglios fotosensibles. Estos ganglios fotosensibles juegan un papel en la visión consciente de algunos animales y se cree que hacen lo mismo en los humanos.

Mecanorreceptores

Los mecanorreceptores son receptores sensoriales que responden a fuerzas mecánicas, como presión o distorsión. Si bien los mecanorreceptores están presentes en las células ciliadas y desempeñan un papel integral en los sistemas vestibular y auditivo, la mayoría de los mecanorreceptores son cutáneos y se agrupan en cuatro categorías:

Los receptores tipo 1 de adaptación lenta tienen campos receptivos pequeños y responden a la estimulación estática. Estos receptores se utilizan principalmente en las sensaciones de forma y rugosidad.
Los receptores tipo 2 de adaptación lenta tienen grandes campos receptivos y responden al estiramiento. De manera similar al tipo 1, producen respuestas sostenidas a estímulos continuos.
Los receptores de adaptación rápida tienen campos receptivos pequeños y subyacen a la percepción del desliz.
Los receptores de Pacini tienen grandes campos receptivos y son los receptores predominantes para vibraciones de alta frecuencia.

Termorreceptores

Los termorreceptores son receptores sensoriales que responden a temperaturas variables. Si bien los mecanismos a través de los cuales operan estos receptores no están claros, los descubrimientos recientes han demostrado que los mamíferos tienen al menos dos tipos distintos de termorreceptores:

El bulbo final de Krause, o corpúsculo bulboide, detecta temperaturas superiores a la temperatura corporal.
El órgano final de Ruffini detecta temperaturas por debajo de la temperatura corporal.

TRPV1 es un canal activado por calor que actúa como un pequeño termómetro detector de calor en la membrana que inicia la polarización de la fibra neural cuando se expone a cambios de temperatura. En última instancia, esto nos permite detectar la temperatura ambiente en el rango tibio/caliente. De manera similar, el primo molecular de TRPV1, TRPM8, es un canal iónico activado por el frío que responde al frío. Tanto los receptores fríos como los calientes están segregados por distintas subpoblaciones de fibras nerviosas sensoriales, lo que nos muestra que la información que llega a la médula espinal está originalmente separada. Cada receptor sensorial tiene su propia "línea etiquetada" para transmitir una sensación simple experimentada por el receptor. En última instancia, los canales TRP actúan como termosensores, canales que nos ayudan a detectar cambios en la temperatura ambiente.

Nociceptores

Los nociceptores responden a estímulos potencialmente dañinos enviando señales a la médula espinal y al cerebro. Este proceso, llamado nocicepción, suele provocar la percepción del dolor. Se encuentran en los órganos internos, así como en la superficie del cuerpo. Los nociceptores detectan diferentes tipos de estímulos dañinos o daños reales. Los que solo responden cuando los tejidos están dañados se conocen como nociceptores "dormidos" o "silenciosos".

Los nociceptores térmicos se activan por el calor o el frío nocivos a diversas temperaturas.
Los nociceptores mecánicos responden al exceso de presión oa la deformación mecánica.
Los nociceptores químicos responden a una amplia variedad de sustancias químicas, algunas de las cuales son signos de daño tisular. Están involucrados en la detección de algunas especias en los alimentos.

Corteza sensorial

Todos los estímulos recibidos por los receptores enumerados anteriormente se transducen a un potencial de acción, que se transporta a lo largo de una o más neuronas aferentes hacia un área específica del cerebro. Si bien el término corteza sensorial a menudo se usa de manera informal para referirse a la corteza somatosensorial, el término se refiere con mayor precisión a las múltiples áreas del cerebro en las que se reciben los sentidos para ser procesados. Para los cinco sentidos tradicionales en humanos, esto incluye las cortezas primaria y secundaria de los diferentes sentidos: la corteza somatosensorial, la corteza visual, la corteza auditiva, la corteza olfativa primaria y la corteza gustativa. Otras modalidades también tienen áreas de la corteza sensorial correspondientes, incluida la corteza vestibular para el sentido del equilibrio.

Corteza somatosensorial

Ubicada en el lóbulo parietal, la corteza somatosensorial primaria es el área receptiva primaria para el sentido del tacto y la propiocepción en el sistema somatosensorial. Esta corteza se divide a su vez en las áreas 1, 2 y 3 de Brodmann. El área 3 de Brodmann se considera el principal centro de procesamiento de la corteza somatosensorial, ya que recibe una cantidad significativamente mayor de información del tálamo, tiene neuronas que responden mucho a los estímulos somatosensoriales y puede evocar estímulos somáticos. sensaciones a través de la estimulación eléctrica. Las áreas 1 y 2 reciben la mayor parte de su información del área 3. También hay vías para la propiocepción (a través del cerebelo) y el control motor (a través del área 4 de Brodmann). Ver también: S2 Corteza somatosensorial secundaria.

Corteza visual

La corteza visual se refiere a la corteza visual primaria, denominada V1 o área 17 de Brodmann, así como a las áreas corticales visuales extraestriadas V2-V5. Ubicada en el lóbulo occipital, V1 actúa como la estación de retransmisión principal para la entrada visual, transmitiendo información a dos vías principales denominadas corrientes dorsal y ventral. La corriente dorsal incluye las áreas V2 y V5, y se utiliza para interpretar visualmente "dónde" y "cómo". La corriente ventral incluye las áreas V2 y V4, y se usa para interpretar 'qué'. Se observan aumentos en la actividad negativa de la tarea en la red de atención ventral, después de cambios abruptos en los estímulos sensoriales, al inicio y final de los bloques de tareas y al final de una prueba completa.

Corteza auditiva

Ubicada en el lóbulo temporal, la corteza auditiva es el área receptiva primaria para la información del sonido. La corteza auditiva está compuesta por las áreas de Brodmann 41 y 42, también conocidas como área temporal transversa anterior 41 y área temporal transversa posterior 42, respectivamente. Ambas áreas actúan de manera similar y son integrales para recibir y procesar las señales transmitidas por los receptores auditivos.

Corteza olfativa primaria

Ubicada en el lóbulo temporal, la corteza olfativa primaria es el área receptiva principal para el olfato o el olfato. Único en los sistemas olfatorio y gustativo, al menos en los mamíferos, es la implementación de mecanismos de acción tanto periféricos como centrales. Los mecanismos periféricos implican neuronas receptoras olfatorias que transducen una señal química a lo largo del nervio olfatorio, que termina en el bulbo olfatorio. Los quimiorreceptores en las neuronas receptoras que inician la cascada de señales son receptores acoplados a proteína G. Los mecanismos centrales incluyen la convergencia de los axones del nervio olfatorio en glomérulos en el bulbo olfatorio, donde la señal se transmite al núcleo olfatorio anterior, la corteza piriforme, la amígdala medial y la corteza entorrinal, todos los cuales constituyen el núcleo olfatorio primario. corteza.

A diferencia de la vista y el oído, los bulbos olfativos no son hemisféricos cruzados; la bombilla derecha se conecta al hemisferio derecho y la bombilla izquierda se conecta al hemisferio izquierdo.

Corteza gustativa

La corteza gustativa es el área receptiva primaria para el gusto. La palabra sabor se usa en un sentido técnico para referirse específicamente a las sensaciones provenientes de las papilas gustativas en la lengua. Las cinco cualidades del gusto detectadas por la lengua incluyen la acidez, la amargura, la dulzura, la salinidad y la cualidad gustativa de la proteína, llamada umami. En contraste, el término sabor se refiere a la experiencia generada a través de la integración del gusto con el olfato y la información táctil. La corteza gustativa consta de dos estructuras primarias: la ínsula anterior, ubicada en el lóbulo insular, y el opérculo frontal, ubicado en el lóbulo frontal. De manera similar a la corteza olfativa, la vía gustativa opera a través de mecanismos periféricos y centrales.Los receptores periféricos del gusto, ubicados en la lengua, el paladar blando, la faringe y el esófago, transmiten la señal recibida a los axones sensoriales primarios, donde la señal se proyecta al núcleo del tracto solitario en el bulbo raquídeo o al núcleo gustativo del tracto solitario. complejo. Luego, la señal se transmite al tálamo, que a su vez proyecta la señal a varias regiones de la neocorteza, incluida la corteza gustativa.

El procesamiento neuronal del gusto se ve afectado en casi todas las etapas del procesamiento por la información somatosensorial concurrente de la lengua, es decir, la sensación en la boca. El olor, por el contrario, no se combina con el gusto para crear sabor hasta las regiones de procesamiento cortical superior, como la ínsula y la corteza orbitofrontal.