Biología de primaria y secundaria · Grades 1–9
60La comunicación nerviosa
El Capítulo 33 dibujó el bucle — informar, decidir, ordenar — y midió su quinto de segundo. Este curso abrimos los cables. ¿Qué viaja en realidad por un nervio? ¿De qué están hechos los nervios? ¿Y qué pasa en los huecos donde acaba un cable y empieza el siguiente — los huecos en los que, como se verá, hacen su trabajo tanto la memoria como muchos venenos?
60.1 El cableado y sus células
Definición 60.1 (Neuronas y mensajes nerviosos)
Las células que trabajan en el sistema nervioso son las neuronas (ya las enumeraba la Observación 45.6): cada una tiene un cuerpo celular y una fibra larga y fina — algunas fibras van de la columna al dedo del pie, las células más largas del cuerpo. Un nervio es un cable que agrupa miles de esas fibras. Por cada fibra viajan mensajes nerviosos: señales eléctricas breves, que corren hasta a (la cifra de la Definición 33.1, ahora con su portador).
Proposición 60.2 (Codificar por frecuencia)
Las señales en sí son todas iguales — lo que varía es su ritmo. Un roce suave manda un repiqueteo lento por la fibra sensitiva; uno fuerte, un redoble rápido. El idioma del sistema nervioso tiene una sola palabra repetida a distintas velocidades: la intensidad se codifica como frecuencia, en todas las líneas, de entrada y de salida.
Demostración. Admitido a este nivel. ∎
Ejemplo 60.3 (Tres líneas, un solo idioma)
El reparto del bucle (Proposición 33.2), vuelto a cablear: las neuronas sensitivas llevan los informes — de la piel a la médula espinal, del ojo al cerebro; las neuronas motoras llevan las órdenes — de la médula al músculo, y terminan donde la fibra se encuentra con el músculo y su redoble fija la fuerza de la contracción (Definición 17.6); y entre unas y otras, en el cerebro y en la médula, un número incontable de neuronas de conexión hacen el trabajo de decidir. Reflejo o sinfonía, el tráfico son las mismas señales a distintos ritmos por distintas líneas.
60.2 Los huecos: las sinapsis
Definición 60.4 (La sinapsis)
Las neuronas no se tocan. Donde el extremo de una fibra se encuentra con la célula siguiente hay un hueco microscópico — la sinapsis. La señal eléctrica no lo puede saltar; en su lugar, la fibra que llega suelta un mensajero químico al hueco, que lo cruza, se acopla al otro lado y — si llega bastante — arranca la señal de nuevo en la neurona siguiente. Eléctrico por el cable y químico en cada empalme: el sistema entero va alternando las dos cosas.
Proposición 60.5 (Por qué huecos y no soldadura)
Los huecos parecen un defecto y son la genialidad del sistema:
- hacen que los empalmes sean ajustables — una sinapsis que se cruza a menudo se hace más fuerte y una que no se usa se apaga: el aprendizaje (los “mejores caminos” de la Observación 33.8, encontrados — son sinapsis reforzadas);
- hacen que las señales vayan en un solo sentido — los mensajeros se sueltan solo por un lado, así que el tráfico no puede ir hacia atrás;
- permiten que una neurona sopese miles de entradas — voces que excitan y voces que frenan sumadas en cada célula antes de que dispare: el decidir del bucle, hecho en los empalmes.
Demostración. Admitido a este nivel. ∎
Ejemplo 60.6 (Las sinapsis de la malabarista)
La malabarista de la Observación 33.8, explicada por fin: un mes de práctica condujo las mismas señales por los mismos empalmes hasta que esas sinapsis se reforzaron — el enrutado que antes se sopesaba a duras penas viene ahora ya sopesado. La destreza es química consolidada en los huecos; “la práctica hace permanente” es una afirmación sobre sinapsis.
Observación 60.7 (Los huecos son los puntos vulnerables)
Todo lo que actúa sobre el sistema nervioso desde fuera actúa en las sinapsis — el único sitio en el que la señal se convierte en química, acoplable y engañable. Los anestésicos las acallan; los venenos las atascan (unos paralizan bloqueando el mensajero del empalme con el músculo y otros inundándolo); y el alcohol de la Proposición 36.5, y todas las drogas que cambian el ánimo o la percepción, funcionan imitando, bloqueando o agotando a los mensajeros de los huecos. El Capítulo 62 se construye justo sobre este punto.
60.3 Cables rápidos, correo lento: dos sistemas comparados
Proposición 60.8 (Nervios frente a hormonas)
El cuerpo enseña ya dos sistemas de comunicación, construidos para tareas contrarias:
- el nervioso: señales en milisegundos, por líneas dedicadas y hacia direcciones precisas — un músculo, una glándula — y que se acaban cuando se acaba la señal: el sistema de las paradas, del habla y de los reflejos;
- el hormonal (Definición 56.4): mensajeros en minutos o en meses, emitidos por la sangre a todos los órganos construidos para oírlos, que ordenan programas lentos y de todo el cuerpo — crecimiento, ciclos, la reconstrucción de la pubertad.
Telégrafo y servicio de correos: el cuerpo lleva los dos, y el Capítulo 61 le dedica al de correos un capítulo propio.
Demostración. Admitido a este nivel. ∎
Método 60.9 (Diagnosticar una comunicación, sistema a sistema)
Ante cualquier coordinación del cuerpo, asígnale su sistema:
- cronométrala: milisegundos — nervioso; de minutos a años — hormonal (o los dos, en relevo);
- cartografía su alcance: una dirección precisa — nervioso; todo el cuerpo — hormonal;
- busca la ruta: un camino de cable que se pueda nombrar — nervioso; una emisión por el torrente sanguíneo — hormonal;
- comprueba su persistencia: se acaba con la señal — nervioso; sigue mientras circule el mensajero — hormonal.
Ejemplo 60.10 (El método en tres casos)
El parpadeo ante un soplo de aire: milisegundos, un anillo de músculo, camino cableado, se acaba en el acto — nervioso. El estirón de crecimiento: años, todo el cuerpo, torrente sanguíneo, en marcha durante temporadas — hormonal. El corazón acelerado del esprint (Proposición 49.4): los dos en relevo — unas señales nerviosas suben el ritmo en un latido, y un mensajero del torrente sanguíneo (la famosa oleada que se nota como el calor de un susto) mantiene la alerta del cuerpo entero durante minutos. Primero el telégrafo y después el correo.
60.4 Ejercicios
Ejercicio 60.1 ★
¿Qué es una neurona? ¿Qué es un nervio, en términos de neuronas?
Solución
Solución de Ejercicio 60.1.
Una neurona es la célula que trabaja en el sistema nervioso: un cuerpo celular con una fibra larga y fina — algunas van de la columna al dedo del pie. Un nervio es un cable que agrupa miles de esas fibras.
Ejercicio 60.2 ★
¿Qué viaja por una fibra, a qué velocidad — y cómo se codifica la intensidad?
Solución
Solución de Ejercicio 60.2.
Señales eléctricas breves, hasta a . Las señales son todas iguales; la intensidad se codifica como su ritmo — del repiqueteo suave al redoble rápido.
Ejercicio 60.3 ★
Nombra las tres clases de neuronas del bucle y la línea de cada una.
Ejercicio 60.4 ★
¿Qué es una sinapsis y qué la cruza?
Ejercicio 60.5 ★
Da los tres servicios que prestan los huecos, según la Proposición 60.5.
Ejercicio 60.6 ★
Contrasta los nervios y las hormonas en velocidad, alcance, ruta y persistencia.
Ejercicio 60.7 ★★
Vuelve a escribir la parada de pelota del Ejemplo 33.3 con el vocabulario de este capítulo: nombra las clases de neuronas y dónde hacen las sinapsis el trabajo de sopesar.
Solución
Solución de Ejercicio 60.7.
Las neuronas sensitivas de los ojos redoblan al cerebro las posiciones de la pelota; las neuronas de conexión sopesan las corrientes en sus sinapsis — la trayectoria calculada son entradas sumadas empalme a empalme; y las neuronas motoras redoblan las órdenes hacia fuera, con sus ritmos fijando la fuerza de cada músculo para el paso, la inclinación y el cierre de la mano.
Ejercicio 60.8 ★★
“La práctica hace permanente”. Explica el lema en los huecos, con la malabarista.
Solución
Solución de Ejercicio 60.8.
Cada pase practicado conduce señales por los mismos empalmes, y los empalmes que se cruzan se refuerzan: al cabo de un mes, el enrutado del malabarismo viene ya sopesado — lo que exigía un sopesado costoso funciona ahora solo. La permanencia son unas sinapsis más fuertes.
Ejercicio 60.9 ★★
¿Por qué actúa en las sinapsis todo lo que actúa sobre el sistema nervioso desde fuera? ¿Qué tienen de especial?
Solución
Solución de Ejercicio 60.9.
Porque la sinapsis es donde la señal se convierte en química — un mensajero soltado, unos sitios de acople y un hueco abierto a las moléculas que lleguen. La electricidad de un cable es difícil de falsificar; a un mensajero químico se le puede imitar, bloquear o agotar — así que ahí es donde actúan los anestésicos, los venenos y las drogas.
Ejercicio 60.10 ★★
Pásale el Método 60.9 a: (a) apartar la mano de una sartén caliente; (b) el cambio de voz de la pubertad; (c) el calor del susto que dura más que el sobresalto.
Solución
Solución de Ejercicio 60.10.
(a) Milisegundos, los músculos de un brazo, camino cableado, se acaba en el acto: nervioso. (b) Años, todo el cuerpo, torrente sanguíneo, en marcha durante temporadas: hormonal. (c) El relevo: un arranque nervioso en una fracción de segundo y después el mensajero del torrente sanguíneo manteniendo la alerta minutos después del susto — los dos, por ese orden.
Ejercicio 60.11 ★★
Un veneno bloquea el mensajero en el empalme con el músculo. Predice el estado de la víctima y nombra la fase del bucle que queda cortada.
Ejercicio 60.12 ★★★
“Eléctrico por el cable y químico en el empalme — y todo lo interesante pasa en los empalmes”. Defiende la última parte de tres maneras: el aprendizaje, el decidir y la vulnerabilidad.
Solución
Solución de Ejercicio 60.12.
Aprendizaje: las destrezas son sinapsis reforzadas por el uso — el mes de la malabarista vive en los empalmes. Decidir: cada neurona dispara o no sumando las voces de sus empalmes — el “decidir” del bucle es aritmética de empalmes. Vulnerabilidad: los anestésicos, los venenos y las drogas actúan donde la señal se convierte en química — en el hueco. Los cables solo llevan; los empalmes aprenden, eligen y se dejan engañar.
60.5 Problema: El banco de los reflejos
Problema 60.1
Problema de fin de semana — el reflejo rotuliano, instrumentado
La demostración clásica de laboratorio: el voluntario sentado, el martillito debajo de la rótula y la patada involuntaria del pie — ahora instrumentada con cronómetros y con este capítulo.
Parte I — El circuito.
- El martillo estira un tendón; el pie da la patada una cincuentava parte de segundo después. Expón el circuito: qué clases de neuronas, por dónde — y por qué el cerebro no está en este bucle.
- Una cincuentava parte de segundo es más rápida que el quinto de la parada de pelota. Explica la diferencia con la longitud del circuito y con el número de empalmes.
- El voluntario no puede reprimir la patada, aunque se le avise. ¿Qué dice esto sobre dónde se decide el reflejo — y sobre el tráfico de un solo sentido en las sinapsis?
- Justo después de la patada, el voluntario nota el golpecito. Explica el segundo viaje, más lento, de ese retraso.
Parte II — Variaciones de laboratorio.
- Golpea más fuerte: la patada se hace más fuerte. ¿Qué regla de codificación de la Proposición 60.2 se acaba de enseñar?
- El médico de la clase explica que este reflejo se prueba en todas las revisiones. ¿Qué certifica sobre la médula, los nervios y los empalmes un reflejo rotuliano presente y simétrico?
- Un voluntario que aprieta la mandíbula da una patada más fuerte — una amplificación conocida. ¿Qué revela esto sobre las voces de las neuronas de conexión llegando incluso a bucles “sin cerebro”?
- Un anestésico local en la pierna suprime la patada y la sensación. Nombra el punto de ataque, según la Observación 60.7.
Parte III — La redacción.
- Dibuja el reflejo como el bucle de tres pasos de la Proposición 33.2, señalando dónde se lo salta este.
- Compara el reflejo y la parada en una tabla de dos columnas: camino, empalmes, tiempo, si se puede reprimir y papel de la práctica.
- La última sección de la redacción pregunta: “¿por qué se saltan el cerebro los bucles rápidos de protección?”. Responde con la lógica de la sartén caliente (Ejercicio 33.5).
- Una frase para cerrar: qué enseñó el banco sobre el idioma, el cableado y los empalmes del sistema nervioso, todo a la vez.
Solución
Solución de Problema 60.1.
1. El estiramiento del tendón dispara unas neuronas sensitivas; van hasta la médula espinal, hacen sinapsis allí directamente sobre unas neuronas motoras, y el redoble motor da la patada con el músculo del muslo. Dos clases de neuronas, un empalme, a nivel de médula — el cerebro se queda fuera porque la protección no puede esperar a que se delibere.
2. El bucle de la parada va del ojo al cerebro y al brazo — metros de fibra y muchos empalmes que sopesan; el reflejo rotuliano va del tendón a la médula y al músculo — centímetros y esencialmente una sinapsis. Menos cable, menos empalmes, la décima parte del tiempo.
3. La decisión se toma en la médula, antes de que pueda llegar ningún veto del cerebro — y el tráfico de un solo sentido de las sinapsis hace que la objeción posterior del cerebro no pueda ir hacia atrás por la línea sensitiva. Avisar no cambia nada: el bucle se cierra por debajo de la voluntad.
4. La sensación es un segundo viaje: el informe de ese mismo golpecito sube también por la médula hasta el cerebro — un camino más largo y con más empalmes — y llega cuando la patada ya es historia.
5. La codificación por frecuencia: el estiramiento más fuerte manda un redoble más rápido, y la línea motora responde igual — contracción más fuerte a partir de un ritmo más alto, el idioma de una sola palabra en los dos extremos.
6. Que el circuito entero está sano: línea sensitiva, empalme de la médula, línea motora y músculo — y la simetría certifica que los dos lados están igual. Un solo golpecito audita cuatro componentes.
7. Que las voces de las neuronas de conexión de otras partes del sistema llegan incluso al empalme de este bucle y suben su disposición: el reflejo “sin cerebro” sigue cableado al conjunto, y su sinapsis oye algo más que el tendón.
8. Las sinapsis — y, en general, la señalización de las fibras: el anestésico acalla la química de los empalmes y con ella el tráfico de mensajes, la patada y la sensación a la vez.
9. Informar (el estiramiento del tendón) — decidir (un solo empalme de la médula) — ordenar (la línea motora): el bucle con su paso central reducido a una sola sinapsis y con el sopesado del cerebro saltado.
10. Reflejo: tendón-médula-músculo, un empalme, una cincuentava parte de segundo, no se puede reprimir, sin práctica. Parada: ojo-cerebro-brazo, empalmes incontables, un quinto de segundo, totalmente voluntaria, construida con práctica.
11. Porque el sopesado del cerebro cuesta tiempo, y una quemadura se hace más profunda por milisegundos: los bucles que protegen tejido se sueldan cortos, a nivel de médula, e informan al cerebro después — lo notas tarde, pero ya estás salvado.
12. “Un solo golpe de martillo enseñó el idioma de una sola palabra por frecuencia, el cableado de dos líneas a través de la médula y un empalme que decide más deprisa que su propio dueño”.