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Los sistemas receptores 04: El tacto




Aparece hoy una nueva entrada de la serie que hemos gustado en llamar “Los sentidos receptores“, las antenas que utiliza el cerebro para realizar su trabajo. Hoy vamos a intentar dar una idea de cómo funciona el conjunto de actores que nos proporcionan las sensaciones táctiles originadas por estímulos mecánicos sobre la piel, ya se trate de un ligero rozamiento, una presión o una violenta torsión. Podemos pensar que también en la epidermis se inician las sensaciones térmicas o dolorosas… pero esto, al ser los procesos ligeramente distintos, lo vamos a dejar para otra entrada. Antes de entrar definitivamente en harina, os recomiendo el repasar las anteriores si no las habéis leído ya (la introducción, ésta, ésta otra y, por fin, ésta última).

Físicamente, el origen del estímulo táctil proviene de un objeto exterior, ya sea sólido, líquido o gas, que colisiona con la superficie externa de nuestro cuerpo. La colisión está producida, ni más ni menos, por el rechazo electromagnético que experimentan los electrones de los átomos que forman nuestra piel con relación a los de los átomos del objeto que ejerce el empuje sobre nosotros. Ambas familias de electrones interactúan entre sí, intercambiando fotones que informan de que existe una fuerza electromagnética que no se puede dominar. El resultado es el inicio de un proceso que va a acabar generando la sensación de roce, torsión o empujón. Detectar estos estímulos externos se nos antoja importante en nuestro obligado esfuerzo, consciente o inconsciente, de poder mantener o favorecer el equilibrio vital. También nuestra salud y nuestras relaciones sociales. Vayamos, pues, a analizar en qué consiste el sistema de detección específico para el tacto.

Es lógico pensar que los sensores del tacto se deben encontrar en el epitelio más externo de nuestro cuerpo. Y así es. Y es lógico también el pensar que los debe haber de varios tipos, ya que el tacto es un sentido de amplio espectro que lo mismo debe detectar el roce de una pluma como el empujón en un lance del rugby; con la variación de sensibilidad suficiente como para percibir tanto una excitación táctil sobre una zona extensa como sobre un área mínima de la piel. Vayamos pues a la piel y observemos lo que vamos a encontrar.

Corte de la piel en donde se aprecian los diversos sensores mecanorreceptores en donde se inicia la sensación táctil (Imagen de la red, fair use)

Viajando desde posiciones más superficiales a las más profundas nos encontramos con cuatro tipos de detectores. Los más externos, que se encuentran en la epidermis, son de dos tipos y están dedicados a recibir las señales más débiles del tacto. En primer lugar tenemos a los corpúsculos de Meissner que son unas madejas de terminales de axones con una estructura de tendencia vertical, lo que les hace muy sensibles a las deformaciones más agudas y puntuales sobre un pequeño trozo de piel. Un poco más profundos encontramos a unos complejos de células agrupadas, los discos de Merckel, células que tienen unas vellosidades por las que segregan, bajo una presión mecánica, ciertos neurotransmisores que provocan a su vez potenciales de acción en las primeras neuronas de la cadena de detección del tacto. Ya sabemos de otra entrada en esta serie que los potenciales de acción se inician a partir de un desequilibrio de potencial eléctrico en la membrana de la neurona, generado por flujos transitorios de iones a través de unas proteínas específicas, incrustadas en estas membranas, que hacen de conductos de entrada-salida.

Un poco más profundas, ya en la dermis, encontramos a unos detectores especializados en excitaciones más potentes, tales como retorcimientos, tirones o estiramientos, que conocemos como los corpúsculos de Ruffini. Más profundas aún, por debajo de las capas de piel, se sitúan unos sensores muy especiales cuya función está relacionada con la detección de vibraciones. Tienen una estructura curiosa: consiste en una terminación de un axón recubierta por múltiples capas de mielina, como si fuera una cebolla, entre las que se mueve un fluido, generando y aliviando rápidamente la presión interna cuando la piel está sometida a excitaciones variables con el tiempo, como puede ser durante una vibración. A estos sensores se les conoce como los corpúsculos de Pacini.

Así que, en resumen, tenemos a un par de tipos de detectores, los superficiales, que trabajan en situaciones de toques de la piel ligeros, que tienen unos campos de recepción muy pequeños y con una densidad de inervación muy alta sobre unidad de superficie de piel, lo que les hace muy sensibles a excitaciones muy localizadas. Por otro lado, tenemos otro par de tipos de detectores más profundos relacionados con sensaciones más amplias que deben actuar sobre zonas más extensas, no en vano están presentes en la piel con una menor densidad.

Dicho esto, ya sabemos quienes son los causantes del inicio de la cadena de potenciales de acción que van a producirnos una percepción táctil. Este potencial de acción iniciador se produce en el axón de una primera neurona de la línea sensorial que, dependiendo de dónde se haya producido la excitación en la piel, recorre luego en mayor o menor longitud el mazo de nervios y neuronas que forma la columna vertebral en el camino de la señal hacia el encéfalo. A la vista de lo dicho, nos tenemos que dar cuenta que estas vías están especializadas en toda su extensión, exclusivamente, en la sensación del tacto.

Vamos a ver como discurren estas autopistas. Como el cerebro está donde está con relación al conjunto del cuerpo es fácil suponer que tiene que haber diferentes vías para las sensaciones táctiles primarias. No van a tener la misma disposición las que vienen de las proximidades del encéfalo, como la cara, y las que vienen del resto del cuerpo de cuello para abajo, siendo así que la evolución ha incluido también en este grupo a la parte posterior de la cabeza. Y así es. Desde la cara hay una camino corto y desde el resto del cuerpo unos caminos más o menos largos, todos muy parecidos, dependiendo desde donde venga la señal. Veamos estas segundas rutas, las del cuerpo.

Esquema simplificado de los caminos neuronales del tacto (en azul). Las nomenclaturas n1, n2 y n3 corresponden a las primeras, segundas y terceras neuronas de la cadena de sinápsis (Imagen modificada de wikimedia, dominio público)

Habíamos dejado la punta de un axón conectada a los detectores iniciales de la piel. Es un asombroso axón, ya que el cuerpo de la neurona [n1] propietaria está junto a la columna, en un rosario de ganglios longitudinalmente anexos a ella, mientras que el inicio puede estar en la punta del dedo gordo del pie. O en la punta del dedo mayor de la mano. Realmente un largo axón. Pero no acaba ahí su especificidad, ya que estos axones son una de las dos colas en que se divide el que sale del cuerpo de la neurona. El otro continúa el camino hasta penetrar en la columna, más o menos a la altura de donde se ha producida el tacto, para continuar llevando sorprendentemente por ella, hacia arriba, el potencial de acción hasta el bulbo raquídeo en el tronco encefálico, primer conglomerado neuronal del cerebro, ya dentro del cráneo. A medida que se van sumando axones provenientes de partes más elevadas del cuerpo, el mazo que forman en la médula se va agrandando como con las aguas de un río, que va a recoger a un segundo afluente importante, que es el que proviene de los brazos y parte superior del tronco. Todos estos axones específicos del tacto penetran en el cráneo y llegan hasta unos ganglios, también específicos del tacto, que se encuentran nada más traspasar el foramen mágnum. Allí, les esperan las segundas neuronas [n2] del relevo. Reciben el potencial de acción y continúan con la transmisión, ahora por su axón, que ha tomado una sorprendente decisión. Si la corriente subía por la derecha, el axón de la segunda neurona cambia de lado pasando a la izquierda del tronco encefálico -la realidad táctil es gestionada en el hemisferio cerebral contralateral de donde se produce-. Tras realizar este regate en el punto indicado como “sensory decussation” de la imagen anterior, asciende por el tronco atravesando diversas estructuras encefálicas que se dedican a otros menesteres, hasta llegar al tálamo. Recordad que el tálamo es una parte principal del diencéfalo y portero esencial de la mayor parte de la información sensorial que va a procesar el cerebro. El tálamo, hay uno en cada hemisferio, es como un huevo con una disposición antero-posterior. Pues bien, el axón de la neurona de la segunda posta se encuentra más o menos en la parte posterior del tálamo con las dendritas de las neuronas [n3] de la tercera posta, que será la última neurona que llevará el potencial de acción a través de su axón prolongado hasta la corteza somatosensorial. Recordad, como dijimos en las entradas segunda y tercera de la serie, que esta corteza es la parte del neocórtex que se sitúa en la parte anterior del lóbulo parietal y cuya disposición neuronal representa “geográficamente” al homúnculo no homotético del cuerpo.[1] Como estamos hablando de las rutas seguidas por las señales táctiles del cuerpo, los axones de las neuronas del tálamo van a buscar las partes más superiores de esta corteza somatosensorial.

Homúnculo sobre la corteza somatosensorial. Las señales táctiles del cuerpo emiten sus axones a la parte más alta de esta corteza, mientras que las de la cara van a la más baja (Wikimedia, CC SY 3.0)

Lógicamente el camino de las sensaciones táctiles de la cara tiene que ser más corto. Pero es casi un reflejo de lo que hemos explicado para el cuerpo, ya que la primera neurona y la segunda de la cadena sináptica se encuentran a la altura del tronco encefálico, la primera fuera y la segunda dentro, un poco más arriba de las neuronas que gestionan las señales táctiles del cuerpo [n2]. Allí, el axón de la segunda neurona del camino de la cara también cambia de lado. Después, hasta el tálamo, en donde la tercera posta de neuronas dirigen las señales a la misma corteza somatosensorial, pero en posiciones más bajas como corresponde a la situación de nuestro homúnculo.

Así que tres estaciones neuronales de “bombeo” de la información: La que conecta los sensores locales con la médula, la que recorre la médula hasta módulos del interior del cráneo –el tálamo- y la tercera que acerca la información a la neocorteza. Podríamos decir que estamos hablando de gestión del producto, logística y manufactura.

A partir de las señales que se han manipulado en la corteza y en el tálamo se va a iniciar un proceso que se hace más complejo, de computación; modificación; adición de otras señales; definición en la memoria; reacciones emocionales; generación de órdenes motoras… que en su conjunto van a producir la sensación consciente de haber percibido algo con el tacto y la respuesta orgánica a la excitación táctil inicial. Lo que nos permitirá pegar un salto y alejarnos de este “amigo” que nos ha pegado un alevoso pellizco.

En la siguiente entrada vamos a tratar un sentido un tanto insólito: la propiocepción, el sentido que informa al organismo de la posición de los músculos, con lo que se alcanza la capacidad de sentir la posición relativa de distintas partes corporales. Hasta entonces.

  1. Una homotecia es una transformación geométrica que partiendo de un punto fijo, multiplica todas las distancias por un mismo factor. En el caso de nuestro homúnculo quiere decir que el mapa corporal que lo dibuja sobre la corteza cerebral no es perfectamente equivalente en formas y proporciones a la imagen del cuerpo real que intenta reproducir. []

Sobre el autor:

jreguart ( )

 

{ 6 } Comentarios

  1. Gravatar ester olivares | 21/03/2017 at 09:53 | Permalink

    Me encanto ha sido agradable recordar las clases de fisiología.quedo sorprendida ademas de la capacidad humana de estudiar hasta el ultimo detalle.

  2. Gravatar jreguart | 21/03/2017 at 11:46 | Permalink

    Hola Ester,

    me alegra el que hayas disfrutado. En general es un tema que me parece apasionante por sus segundas derivadas… como todo conocimiento que me ayude a situarme en lo que realmente soy… creo.

    Dices que has estudiado fisiología. Es otro campo apasionante en el que nos puedes ilustrar. Anímate a escribir un poco y publicarlo, así nos ayudas a desasnarnos. Seguimos en contacto.

  3. Gravatar Franco | 22/03/2017 at 09:46 | Permalink

    Encontré esta noticia ad hoc para compartirla con los seguidores del cedazo y particularmente de esta entrada http://www.investigacionyciencia.es/noticias/se-ha-estado-pasando-por-alto-la-mayor-parte-de-lo-que-sucede-en-el-cerebro-15092

  4. Gravatar jreguart | 23/03/2017 at 12:53 | Permalink

    Hola Franco,

    muchas gracias por el enlace. El cerebro es una caja de sorpresas de la que sabemos poco.

  5. Gravatar gaditano | 01/04/2017 at 02:53 | Permalink

    “por el rechazo electromagnético que experimentan los electrones de los átomos que forman nuestra piel con relación a los de los átomos del objeto que ejerce el empuje sobre nosotros. Ambas familias de electrones interactúan entre sí, intercambiando fotones que informan de que existe una fuerza electromagnética que no se puede dominar”. esos fotones son virtuales o reales ?. si fueran virtuales , el tacto sería de origen cuántico? . estoy feliz leyendo esta entrada , felicitaciones .

  6. Gravatar jreguart | 01/04/2017 at 07:35 | Permalink

    Hola Gaditano,

    dices muy bien… son fotones virtuales producto de la excitación del campo cuántico electromagnética durante la interacción con otros campos cuánticos de partículas con carga. Sin embargo yo no diría que la percepción del tacto es cuántica ya que aunque el proceso se inicia por un empujón entre átomos, una interacción que explica la física cuántica de campos, todo lo que sigue, que es realmente el proceso de la percepción del tacto, va por unos caminos macro -cargados lógicamente de física micro que sabemos explicar pensando en cuántica ¡todo es fisicoquímico!- hasta que tras un alambicado trabajo del sistema nervioso percibimos algo que catalogamos como ¡ostras, me está tocando algo!.

    El electromagnetismo está en casi todo, también inicia el proceso de la percepción sonora ya que otro empujón electromagnético es el que pone en marcha al tímpano. Y que decir de la vista cuya percepción se inicia cuando un fotón, esta vez real, incide en un fotorreceptor de nuestra retina -en donde hay también su tejemaneje cuántico-. También es verdad que nos sostenemos sobre una superficie solida por las mismas razones a pesar de que sabemos que los átomos están realmente casi vacíos y en principio geométricamente podrían colarse unos a través de otros. Y es que no hay otra… la física cuántica explica muy bien lo micro y todo en nuestro universo tiene su esencia micro.

    Y gracias por tus palabras… para mi es un placer personal el que haya gente disfrutando con lo que a mi también me sorprende.

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