La sinapsis neuronal

(Investigación Publicada en Revista Creces, Marzo 1992 )

En el cerebro humano dentro del sistema cognitivo se desarrolla un mecanismo sin el cuál no podría funcionar el sistema nervioso: la sinapsis. Ésta no es más que la unión entre dos neuronas para que la información pueda pasar de una a otra. Las neuronas cumplen la función de transmitir señales a cada célula, y la sinapsis es precisamente la vía empleada para ello.
En el proceso sináptico existen dos elementos en estrecha aposición: la neurona presináptica, encargada de pasar la señal, y la postsináptica, encargada de recibirla. La neurona presináptica libera una sustancia química llamada neurotransmisor que pasa a unirse con los receptores que tiene la neurona postsináptica.
Dentro de las sinapsis químicas se reconocen distintos "neurotransmisores y neuroreceptores", que emplean canales diferentes, como los de sodio o cloruro.
Las membranas de ambos tipos de neuronas están conectadas por canales a través de los cuáles se transmite corriente eléctrica. Ello produce cambios de voltaje en la célula presináptica que a su vez condicionan cambios en la célula postsináptica y su acción es extremadamente rápidas pero raros en el cuerpo, éstos se encuentran especialmente en el ojo y en el corazón.
La sinapsis ocurre en una sola dirección pues cada membrana tiene las propiedades específica de la función que realiza, pero el impulso sináptico puede diversificarse en varias neuronas, del mismo modo varios impulsos pueden converger en una sinapsis.
El cerebro de los mamíferos superiores constituye la forma más organizada de la materia y para tratar de comprender su funcionamiento, el científico se comporta como lo haría un ingeniero ante una máquina; ésto es, primero estudia e identifica sus componentes y luego intenta averiguar como funcionan en conjunto y que relaciones se establecen entre ellos, y en éstas relaciones, la unidad estructural y funcional corresponde a la llamada "sinápsis neuronal".
El cerebro humano posee casi 100.000 millones de neuronas y el número de conexiones sinápticas entre ellas es aproximadamente 1.000 veces mayor, en consecuencia es previsible la existencia de una gran cantidad de circuitos neuronales en el cerebro de enorme complejidad y hasta la fecha sólo una parte de ésos circuitos es conocida.

La sinapsis son los sitios de mayor importancia funcional del cerebro, puesto que a éste nivel es donde pueden ser alterados o modulados los impulsos de naturaleza eléctrica que conducen las neuronas. Son las sinapsis las que confieren flexibilidad y capacidad de adaptación a un órgano, como el cerebro, conformado por unidades "inflexibles".
El término "sinapsis" fue acuñado por Sherrington en 1897 y deriva de una raíz griega que significa "unión", sin embargo como veremos, ésta unión es más virtual que real, ya que no hay continuidad entre las neuronas sino contiguidad, quedando un pequeño espacio entre una neurona y la siguiente, el espacio o hendidura sináptica, y en éste nivel el flujo de información es la neurotransmisión de naturaleza química.

La figura representa esquemáticamente a una sinapsis. Ella está básicamente formada por una parte presináptica, usualmente un terminal axónico o botón sináptico, y una parte postsináptica, que frecuentemente corresponde a una porción de membrana del soma o cuerpo celular (sinapsis axo-somática) o bien de una dendrita (sinapsis axo-dendrítica). En éste último caso, la membrana de las dendritas suele formar las espinas dendríticas, cada una de las cuáles recibirá un botón axónico. Existen además sinapsis axo-axónicas, y sinapsis dendro-dendríticas y entre los elementos pre y postsinápticos está el espacio sináptico, de aproximadamente 20 milimicrones.
En un botón sináptico es posible observar numerosas vesículas sinápticas, en las que se almacena un compuesto químico denominado neurotransmisor y junto a las vesículas se observan las mitocondrias, donde se genera la energía necesaria para la síntesis del neurotransmisor en el terminal. En la membrana postsináptica se encuentran ciertas moléculas proteicas denominadas receptores postsinápticos. Las bases del funcionamiento de las sinapsis puede esquematizarse como sigue: el potencial de acción que viaja por el axón invade los botones sinápticos, produciendo su despolarización: la consecuencia inmediata de éste fenómeno es que algunas de las vesículas sinápticas vacían su contenido al espacio sináptico, donde el transmisor químico se difunde para que algunas de las moléculas del neurotransmisor se unen a los receptores postsinápticos, lo que dá lugar a una disminución local del potencial de reposo (hipopolarización) en la membrana postsináptica.
En ciertas condiciones ésta hipopolarización o potencial excitador postsináptico (PEPS), es capaz de gatillar la aparición de un potencial de acción a nivel de la neurona postsináptica, lo que asegura la continuidad del flujo de información por lo cuál la neurotransmisión a nivel de las sinapsis es de tipo químico, en contraposición con la neurotransmisión en los axones (potenciales de acción) y dendritas (potenciales electrónicos), que es de naturaleza eléctrica.
Un microelectrodo constituido por un fino capilar de vidrio lleno con una solución conductora de la electricidad, insertado en el cuerpo de una neurona que recibe numerosos terminales axónicos, técnica desarrollada por Eccles y colaboradores en Australia, permite detectar los cambios de potencial eléctrico que ocurren en la neurona postsináptica como resultado de la estimulación eléctrica de los axones aferentes.
El PEPS que se obtiene cuándo se administra un shock eléctrico único de pequeña intensidad provoca el (estimulo a). Si se aumenta la intensidad del estímulo (estímulo b) se logra excitar una mayor cantidad de axones presinápticos, y el PEPS (que resulta de la suma de los efectos individuales de cada botón sináptico activado) alcanza un tamaño suficiente para provocar la aparición de un potencial de acción en la neurona postsináptica; a éste fenómeno se le llama "sumación espacial". Sin embargo aún con el estímulo de baja intensidad puede llegar a producir un PEPS adecuado para generar un potencial de acción, si se aplica en forma repetitiva (estímulo c), porque en éste caso los mismos axones presinápticos se excitan varias veces obteniéndose "sumación temporal" de los efectos individuales. El potencial de acción así provocado se genera a nivel de una región del soma neuronal denominada cono axónico, que es lo que dá origen al axón; no obstante es perfectamente captado por el rnicroelectrodo insertado en el pericarión o cuerpo celular.
En otros casos, la unión del neurotransmisor a los receptores postsinápticos provoca en la neurona postsináptica un aumento del potencial de reposo (hiperpolarización), denominado potencial inhibidor postsináptico (PlPS). Es fácil comprender que si la "hipopolarización" del soma neuronal puede llevar a la generación de potenciales de acción, una hiperpolarización debe más bien producir el efecto contrario, ésto es dificultar la generación de dichos potenciales.Dado que PEPS y PlPS tienden a anularse entre sí (se suman algebraicamente), la neurona postsináptica que usualmente recibe sinapsis excitadoras (inductoras de PEPS) e inhibidoras (inductoras de PlPS), será excitada y responderá con un potencial de acción sólo si existe un claro predominio de los PEPS; en otras palabras, la posibilidad de excitar sinápticamente a una determinada neurona en una vía nerviosa dependerá del balance entre PEPS y PlPS a que esté sometida.

Síntesis, almacenamiento y liberación del neurotransmisor 
Se ha identificado a numerosas substancias que actúan como neurotransmisores en el cerebro, ésto es como mediadores químicos entre dos neuronas, son los aminoácidos precursores, a los que se suman más de una veintena de neuropéptidos que actúan como neurotransmisores o neuromoduladores en el cerebro. Los neurotransmisores se sintetizan en el botón sináptico a partir de uno o más aminoácidos precursores y la reacción está a veces catalizada por una sola enzima (como en el caso de la acetilcolina), pero otras veces puede requerir hasta tres etapas, con tres diferentes enzimas (síntesis de noradrenalina). El o los aminoácidos precursores llegan por vía sanguínea al cerebro (aminoácidos esenciales) a bien pueden sintetizarse en las neuronas (aminoácidos no esenciales) a partir de la glucosa.
Las enzimas requeridas que van almacenar al neurotransmisor se sintetizan en el soma neuronal y viajan por un sistema especializado de transporte axónico hasta los terminales. Allí las substancias neurotransmisoras sintetizadas son almacenadas en las vesículas, cada una de las cuáles puede contener varios miles de moléculas del neurotransmisor. Hasta hace algunos años se pensaba que una neurona particular sintetizaba sólo un determinado neurotransmisor a nivel de todos sus terminales axónicos. Ahora se sabe que en todas las neuronas coexisten dos o más mediadores químicos, de los cuáles uno puede ser un neurotransmisor "clásico" (no peptídico) y el otro son neuropetídicos, lo que se conoce con el nombre de "co-transmisión".
Cuándo un impulso nervioso despolariza un terminal axónico, se abren en las membranas unos canales especiales que dejan penetrar iones calcio al terminal. Éstos canales son proteínas incrustadas en la membrana del botón, que sufren cambios de conformación en respuesta a las diferencias de voltaje que existan entre el interior y el exterior del botón (potencial de membrana), por lo que se les denomina canales voltaje-dependientes o bien canales operados por el voltaje. Los cambios de conformación determinan que éstos canales sean permeables al ion calcio, el que penetra por diferencia de concentración: el aumento del calcio libre dentro del terminal determina por un mecanismo aún no aclarado, que las vesículas sinápticas se fusionen con la membrana presináptica, liberándose su contenido al espacio sináptico por exocitosis. Después que el ion calcio ha participado en el proceso de liberación del neurotransmisor es eliminado del citoplasma, fundamentalmente porque es captado o secuestrado por diversos órganos que están presentes en el terminal.
Las uniones funcionales entre las células nerviosas denominadas sinapsis neuronales, son los elementos que contienen flexibilidad y capacidad de adaptación al cerebro. De éstas capacidades dependen las funciones cerebrales superiores y la relación entre las sinapsis y los procesos de aprendizaje y memoria que constituyen éste artículo.

En el espacio sináptico de los mensajeros químicos liberados, se unen a moléculas receptoras existentes en la membrana postsináptica, con sitios de gran afinidad y especificidad del neurotransmisor y como resultado de ésta unión puede ocurrir una de las dos siguientes posibilidades: (a) apertura de canales para el ion sodio, químicamente operados por el neurotransmisor; en éstas circunstancias el potencial de membrana disminuye (hipopolarización), originándose un PEPS (potencial excitador postsináptico), debido a que el ion sodio penetra a la neurona postsináptica bajo la influencia del gradiente de concentración y del gradiente eléctrico, (el exterior es positivo mientras el Interior de la neurona es negativo), tal el caso de los receptores de tipo Q y K para ácido glutámico. (b) apertura de un canal para iones cloro o potasio, químicamente operados por el neurotransmisor dá lugar a un aumento del potencial de membrana en la neurona postsináptica (hiperpolarización), por entrada de cloro o por salida de potasio desde la neurona; en éste caso se origina un PIPS (potencial inhibidor postsináptico); tal es el caso de los receptores GABA-A para ácido gama-aminobutírico. En ocasiones como en el caso del canal operado por acetilcolina, el receptor postsináptico y el canal son una misma entidad molecular.
En la mayoría de las sinapsis el receptor y el canal son entidades de la membrana postsináptica, independientes entre sí; en éstos casos la molécula de AMPc, - actuando como "segundo mensajero" -, desencadenará la apertura del canal; tal es el caso de los receptores operados por noradrenalina.
La cadena de eventos postsinápticos que se inician con la unión de noradrenalina a los receptores adrenérgicos, y la velocidad con que se abren los canales iniciando la respuesta postsináptica, y el tiempo de apertura del canal, dependen esencialmente de dos factores: (I) la presencia o ausencia de enzimas que destruyan al neurotransmisor, y (II) la presencia o ausencia de un segundo mensajero, que retarda el proceso de apertura del canal pero que al mismo tiempo amplifica el efecto y mantiene al canal abierto por más tiempo. Así, la acetilcolina produce potenciales rápidos (milisegundos) que no son mediados por segundos mensajeros, y de corta duración porque es destruida en el espacio sináptico por la "enzima acetilcolinesterasa".
Los neuropéptidos en cambio, producen potenciales lentos (segundos y aún minutos), mediados por segundos mensajeros, y el fin de su acción ocurre aun después de ser recaptados por el terminal donde son destruidos por una peptidasa, debido a que el segundo mensajero puede permanecer activado por un tiempo relativamente largo. Más aún, el segundo mensajero puede actuar sobre el DNA nuclear de la neurona postsináptica, provocando cambios en la síntesis de proteínas que pueden repercutir en respuestas celulares a muy largo plazo. Por ejemplo, si se activan repetidamente las fibras presinápticas durante un largo período, lo que asegura la liberación de cantidades importantes de neurotransmisor, se produce una disminución del número de receptores postsinápticos (subsensibilidad) como un cambio adaptativo que tiende a neutralizar el efecto de la estimulación. Lo mismo ocurre si se inyecta un agonista (substancia similar al neurotransmisor, capaz de unirse al receptor postsináptico y de producir el mismo efecto que el neurotransmisor original). Pareciera ser que el fenómeno de subsensibilidad es provocado por una disminución de la síntesis de proteínas que se constituirán en la membrana, los receptores para ése neurotransmisor en particular.
La coexistencia de neurotransmisores excitadores e inhibidores que generaran potenciales rápidos y lentos, permite asumir que la respuesta postsináptica constituye un evento complejo y de una gran flexibilidad.

Receptores presinápticos 
La existencia de receptores presinápticos en los terminales axónicos, tanto para los neurotransmisores contenidos en el terminal (autorreceptores) como para otras moléculas neuromoduladoras, indica que el proceso de liberación del transmisor químico está sujeto a mecanismos de regulación, y los receptores presinápticos funcionan básicamente como sensores del neurotransmisor liberado. Algunas de éstas moléculas en función de la cantidad liberada, se fijan a los receptores presinápticos gatillando una señal que - vía segundos mensajeros - disminuirá la liberación (e incluso la síntesis) del neurotransmisor. Si se libera mucho neurotransmisor funcionará un mecanismo de retroalimentación negativa que disminuirá su síntesis, mientras que si se libera poco el mecanismo de retroalimentación no operará, aumentando la síntesis de ése neurotransmisor. Ciertas sinapsis axo-axónicas, que se establecen por oposición de un botón axónico sobre otro, hacen que éste último terminal disminuya la cantidad de neurotransmisor liberado cada vez que el primero es activado y éste fenómeno recibe el nombre de inhibición presináptica.
La unión del neurotransmisor a los receptores presinápticos determina, en último término, una reducción de la entrada de iones calcio al terminal, lo que hace disminuir la liberación del neurotransmisor que actuará sobre la neurona postsináptica. Ésta y otras características ya mencionadas en las sinapsis hacen que éstas estructuras sean sorprendentemente plásticas, lo que le confiere al sistema nervioso la enorme versatilidad funcional que está en la base de procesos tales como el aprendizaje, la memoria y otros de similar complejidad.

Habituación y sensibilización sináptica 
La flexibilidad funcional citada permite aproximarnos al estudio del proceso de aprendizaje y la memoria. El aprendizaje  es la capacidad de modificar el comportamiento en respuesta a una experiencia, y la memoria, capacidad de almacenar dicha modificación por un período de tiempo, son quizás los rasgos más sobresalientes de los procesos mentales de los animales superiores. Sin embargo, éstas propiedades están ya presentes en sistemas nerviosos más simples, como en la "aplysia", un caracol marino que retrae la branquia cuándo se le aplica un estímulo en el sifón, lo que constituye un reflejo análogo de la respuesta observada en animales superiores (retraimiento de la mano ante el contacto de un objeto caliente, por ejemplo).

Con estimulaciones reiteradas
La aplysia y otros animales "aprenden" pronto a reconocer que el estímulo en cuestión es inocuo, ésto es que no les reporta recompensa o daño, y acabará por suprimir la respuesta. Ésta es la forma más elemental de aprendizaje y se denomina "habituación"; consiste en un descenso en la intensidad de la respuesta conductual producto de la presentación repetida de un estímulo. Con 10 a 15 estímulos sucesivos, el reflejo de retraimiento de la branquia se habitúa en la "aplysia" por algunas horas. Si se aplican 4 o 5 series de 10 estímulos cada una, la habituación puede durar varios días. En éste reflejo intervienen dos neuronas, una "sensitiva" que capta el estímulo aplicado al sifón y otra "motora" que es responsable de la contracción de la branquia.
Registrando con microelectrodos la actividad de ambas neuronas, Kandel y Tauc establecieron que la transmisión sináptica entre la neurona sensitiva y la motora se deprimía paulatinamente, igual que la respuesta contráctil, a medida que se aplicaban estímulos en forma repetitiva. Ello comprueba que la "habituación" está basada en la pérdida de la eficacia sináptica entre las neuronas comprometidas. Estudios posteriores demostraron que ésta depresión de la transmisión sináptica se debe a una disminución, también paulatina, de la cantidad de neurotransmisor liberado por los terminales axónicos de la neurona sensitiva durante cada estímulo, con la consiguiente disminución de la respuesta postsináptica de la neurona motora; ésto sitúa a la "habituación" a nivel presináptico.

¿A qué se debe la disminución de la cantidad de neurotransmisor que se vacía al espacio sináptico? 
Hoy se sabe que éste fenómeno está ligado a la disminución del número de canales de calcio funcionales en el terminal, lo que implica menor entrada de iones calcio necesarios para el proceso de liberación del neurotransmisor. En la actualidad se estima que éste tipo de cambios adaptativos presinápticos son responsables de aprendizajes simples como la "habituación" y la memorización a corto plazo. La sensibilización es una forma de aprendizaje parecida, y que puede también apreciarse en el reflejo de retracción de la branquia de la "aplysia".
Corresponde a la aparición de respuestas cada vez mas intensas a un estímulo inocuo, como resultado de la presentación de un segundo estímulo nocivo. Mientras la "habituación" requiere que el animal aprenda a hacer caso omiso de un estímulo porque sus consecuencias son triviales, la sensibilización requiere que un animal aprenda a prestar atención al estímulo porque éste va acompañado de consecuencias desagradables o dolorosas.
Si se aplica un estímulo dañino en la cabeza de la "aplysia", la respuesta de retracción de la branquia ante estímulos inocuos aumenta considerablemente; algunas sesiones repetitivas de estímulos nocivos intercalados con inocuos harán que la sensibilización del reflejo de retracción dure varios días. En esencia, el fenómeno de la sensibilización parece residir en un aumento del número de canales de calcio presentes en el terminal de la neurona sensitiva, lo que aumenta la cantidad de neurotransmisor liberado, y por consiguiente la respuesta postsináptica de la neurona motora responsable de la contracción de la branquia. Éste aumento del número de canales de calcio en el terminal axónico sería gatillado por serotonina liberada en respuesta al estímulo nocivo y que - vía segundos mensajeros - provoca un aumento de la disponibilidad de canales de calcio en el terminal. En suma, "habituación" y "sensibilización" son formas de aprendizaje parecidas pero opuestas, sustentadas por modificaciones en la eficiencia sináptica.
Aunque no está claro aún si éstos procesos operan en forma similar en el cerebro de los mamíferos, es altamente probable que las bases generales del funcionamiento de cerebros simples y complejos sean comparables, de modo que actualmente se acepta que muchas formas de aprendizaje y la memoria de corto plazo tienen un fundamento basado en los cambios de la funcionalidad sináptica. A modo de ejemplo, los estudios de De Wied han demostrado que la administración de pequeñas cantidades del neurotransmisor peptídico "vasopresina" en el cerebro de animales de laboratorio, produce una mejoría notable en el proceso de memorizar una tarea.
Otros aprendizajes y los procesos de memoria a largo plazo parecen depender de modificaciones más substanciales y permanentes del tejido nervioso, como el establecimiento de nuevas sinapsis y por ende de remodelaciones de las conexiones entre neuronas.
La comprensión del funcionamiento de las sinápsis neuronales es sin duda una de las claves para entender el funcionamiento de nuestro cerebro y la llave maestra que permitirá en el futuro un enfoque terapéutico más eficaz de muchas enfermedades mentales y cerebrales.

"SenseCam”: la cámara que retrasa el avance del Alzheimer

La cámara SenseCam ideada por para captar el día a día de una persona a modo de diario digital visual, es según los investigadores portugueses e ingleses, un buen recurso para retrasar el avance del Alzheimer en personas con deterioro cognitivo leve.

Se trata de una cámara liviana que se coloca a modo de colgante y puede captar hasta 2.000 fotografías que revelarán el día a día del paciente.
A partir de estudios anteriores con evidencias científicas que demuestran que la visualización de imágenes estimula las zonas del cerebro responsables de la memoria autobiográfica (lóbulo temporal medio e hipocampo). 
El proyecto que comenzó hace más de cinco años, utilizó ésta cámara creada por Microsoft en 51 personas mayores, la mayoría mujeres, a las que les habían diagnosticado Alzheimer inicial. Ésas 51 personas fueron divididas en tres grupos para practicarles diferentes métodos de estimulación cognitiva durante un mes y medio. Unos tuvieron que escribir su día a día en un diario, otros realizaron ejercicios de memorización y un tercer grupo desarrolló el método de captar su día a día con la "SenseCam".
Éste método según los científicos, también reporta beneficios pasivos al paciente, ya que no implica esfuerzo y, "además de aumentar el bienestar del paciente, disminuye los síntomas depresivos que afectan al 40 % de los enfermos de Alzheimer en su fase inicial".
En una paciente diagnosticada con encefalitis límbica (una infección cerebral que destruyó su memoria autobiográfica) demostró que la "SenseCam" ayudó a mejorar notablemente su memoria, ya que al ver las fotografías, pudo recapitular la mayoría de eventos que realizó seis semanas después de que sucedieran.

Evolución de los Marcapasos

Evolución de los marcapasos

  Como podemos apreciar, la miniaturización de los dispositivos "nano" es la resultante de la nueva tecnología.

Marcapasos Nanostim
El nuevo marcapasos que presentó St. Jude Medical, llamado marcapasos Nanostim, es destacable no solo por su diminuto tamaño sino porqué el mismo puede implantarse a través de un catéter con una cirugía mínimamente invasiva, y se coloca en 1 hora a diferencia del resto de los marcapasos anteriores.
El actual "Nanostim" se inserta a través de la vena femoral y progresando por la misma se llega hasta el ventrículo derecho donde es colocado directamente en la cavidad ventricular del corazón, desde donde envía los impulsos eléctricos al miocardio de manera inalámbrica.
Tiene una duración de 10 años y ya está disponible para ser utilizado en Europa. En el video se puede ver el procedimiento de colocación del marcapasos dentro del corazón:

Polémica cirugía de "transplante de cabeza" del cuerpo humano

Con una duración de 36 horas y la intervención de 150 médicos, a un costo total de 15 millones de dólares en 2017 se está preparando el quirófano de alta tecnología para la intervención quirúrgica del "transplante de la cabeza" por primera vez en un ser humano. Para el macabro procedimiento de degollar el primer candidato es Valeri Spiridónov, un paciente ruso de 30 años aquejado de una grave atrofia muscular espinal, enfermedad genética que ataca las neuronas motoras, y tiene asignada la fecha de la operación, fijada para diciembre de 2017.
El procedimiento y la técnica consiste en enfriar la cabeza y el cuerpo del donante para detener la muerte celular, mantener la espina dorsal del paciente conectada a la cabeza luego de separarla con un corte limpio, y unirla con la espina dorsal del cuerpo “receptor” utilizando un compuesto llamado polietilenglicol. Posteriormente el cuerpo estaría en coma inducido durante cuatro meses, tiempo durante el cuál se espera que los músculos y los nervios crezcan y se conecten.
Según Sergio Canavero el especialista italiano de 51 años que trabaja en el hospital "Le Molinette" de Turín, investigó varios años cirugías con buenos resultados en laboratorio con animales al igual que la ficción de (Frankestein que transplantaba el cerebro), debutará con el paciente ruso Valeri que de ser exitoso podrá girar su cabeza y hablar al poco tiempo de la cirugía, pudiendo caminar y luego de un año de sobrevivir, es posible que en el futuro el paciente sufra algún tipo de parálisis.

La parte más crítica de éste proceso surge a la hora de volver a conectar la espina dorsal y el resto de conexiones nerviosas, algo que muchos otros científicos han intentado hacer sin éxito en experimentos con animales.
El primer trasplante de cabeza fue realizado en 1970 en un mono, pero el animal fue incapaz de moverse ya que las médulas espinales no estaban conectadas, falleciendo a los ocho días.



Sin embargo, el apodado “Dr. Frankenstein” tiene otros planes al señalar que tiene la intención de realizar la cirugía en Alemania (el mismo país de la obra literaria del monstruo de Mary Shelley), que junto a Francia y el Reino Unido serían los únicos países en contar con la tecnología que posibilite
éste tipo de operaciones.
Para Canavero su proyecto es criticado porque "amenaza" a quiénes hasta ahora no obtuvieron resultados en la materia, pero además porque "se tiene miedo" y es un "límite mental" que se entrará con él en la posibilidad de alargar la vida indefinidamente."Estamos a un paso de extender la vida indefinidamente porque cuando una persona tenga 80 años yo le podré dar un nuevo cuerpo y podrá vivir otros 40 años", argumenta con total seguridad.

Descubren bacteria probiótica que puede mejorar la longividad

30/01/2017 | CIENCIAS BIOLÓGICAS Y DE SALUD

Descubren bacteria intestinal probiótica relacionada con la longevidad que hasta ahora fue probada con éxito en el Caenorhabditis elegans, un gusano cuyas vías regulatorias del envejecimiento son muy similares a las del ser humano.
Un estudio realizado por científicos de la Universidad Nacional de Rosario del que participan investigadores y becarios del CONICET, publicado en la prestigiosa Nature Communications, reveló que la bacteria probiótica "Bacillus subtilis"(consumida desde tiempos milenarios en alimentos por la población de ciertos países asiáticos como Japón) tendría, además de sus efectos beneficos sobre el sistema inmunitario, por la propiedad de retardar el envejecimiento y prolongar la vida humana a través de la colonización en el intestino.
Aunque por ahora sus efectos fueron probados solamente sobre el gusano nemátodo Caenorhabditis elegans, los científicos aseguran que las vías regulatorias del envejecimiento de éste gusano usado como modelo animal están conservadas a lo largo de la evolución y básicamente son las mismas que las de los seres humanos. “Lo que pudimos observar en el caso del nematodo es que además de alargarles la vida tiene el efecto de mantener la vitalidad (healthy lifespan). Esto extrapolado a humanos significaría vivir más allá de los 120 años con una vitalidad de una persona de 50”, apunta Roberto Grau, investigador independiente del CONICET en el la Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas de la Universidad Nacional de Rosario (FBIOyF, UNR) y director del trabajo.
Hasta el momento se sabía que ésta bacteria producía un efecto beneficioso sobre la inmunidad innata en células y mecanismos que defienden al individuo de infecciones no específicas, lo que implica que brinda protección contra el desarrollo de enfermedades infecciosas, neurodegenerativas e incluso el cáncer. “Esto significa que Bacillus subtilis protege contra las dos causas de muerte más habituales: las enfermedades y el envejecimiento de células, tejidos y órganos”, afirma el investigador.
Los científicos pudieron comprobar primero que éste probiótico era capaz de retardar el envejecimiento de las neuronas y posteriormente que también tenía el mismo efecto sobre el individuo completo y no solamente sobre un tipo celular en particular. Pero el descubrimiento no se redujo a verificar los resultados benéficos de la bacteria, sino que también los investigadores pudieron comprender las bases moleculares del mecanismo antienvejecimiento. “Sabemos qué genes de la bacteria están implicados en regular qué genes del hospedador que llevan al aumento de la longevidad y, casualidad o no, encontramos que existe una correlación directa con los genes que se encuentran afectados en las personas centenarias que viven hoy en día”, comenta Grau.



La bacteria B. subtilis tiene la particularidad de formar esporas -células en reposo altamente resistentes- que al llegar al intestino del hospedador (del nematodo o del ser humano) germinan dando lugar a la bacteria activa que forma un biofilm sobre la mucosa intestinal que es responsable de un incremento de la inmunidad innata del hospedador, la neuroprotección y aumento de la longevidad. “Nuestro trabajo demuestra también la importancia de la flora intestinal –conjunto de bacterias que viven en el intestino- en la salud de las personas por su posibilidad de comunicarse (quorum sensing) de forma eficiente, a través de la formación de un biofilm con el sistema inmunológico y nervioso de su hospedador”, resalta el investigador. Grau destaca además que la capacidad de ésta bacteria para formar esporas hace que sea sencillamente incorporable a cualquier tipo de alimento o bebida que al ser consumidos de manera regular producirán los efectos buscados. “Puedo incorporar el probiótico en el alimento o bebida que más me guste o que esté más accesible según mi nivel económico o gustos culturales. Este es otro plus de nuestro trabajo ya que puede traducirse en un futuro cercano en una manera de mejorar la calidad y la duración de la vida de todas las personas de la sociedad”, concluye.

"KISSPEPTINA" la hormona que activa la pasión

Investigadores del Colegio Imperial de Londres hicieron públicos sus descubrimientos en la reunión anual de la Sociedad de Endocrinología de Reino Unido, señalaron que un tratamiento con la hormona "Kisspeptina" podría restablecer la función reproductiva en mujeres con bajos niveles de hormonas sexuales y mujeres con infertilidad, su acción activa la liberación de hormonas sexuales que controla el ciclo menstrual y podría restablecer la función reproductiva.
La kisspeptina la produce el gen KISS-1 conocida por su papel supresor de las metástasis del cáncer de mama y el melanoma en humanos, es un regulador clave de la función reproductiva. Los animales y los humanos que carecen de kisspectina no atraviesan la pubertad y siguen siendo sexualmente inmaduros. En un estudio previo, los investigadores mostraron que el tratamiento con kisspeptina conducía a la producción de hormonas sexuales en las mujeres fértiles. En éste estudio, se inyectó kisspectina o suero salino a un grupo de diez mujeres que no tenían la menstruación y eran infértiles. Los investigadores tomaron muestras sanguíneas para medir sus niveles de hormona luteinizante y hormona estimulante del folículo, dos hormonas sexuales esenciales para la ovulación y la fertilidad. La kisspeptina condujo a un aumento de 48 veces la cantidad de hormona luteinizante y de 16 veces la hormona estimulante del folículo, en comparación con el suero salino.
La kisspeptina es una hormona producida en el hipotálamo y en la placenta y codificada por el gen KiSS-1. Su función es fundamental para el desarrollo sexual, puesto que se ha relacionado con la regulación de la secreción de GnRH.

La GnRh, a su vez es una hormona activadora de la secreción de LH (Hormona Luteinizante) y FSH (Hormona Estimulante de Folículos), hormonas sexuales por excelencia. Cuándo se produce el comienzo de la pubertad, tienen lugar pulsos de GnRH que se van produciendo cada vez con mayor frecuencia, hasta que desencadenan la respuesta de la LH, lo cuál se encuentra la “pubertad verdadera”. Por lo tanto, si la Kisspeptina regula la secreción de GnRH estará íntimamente ligada al desarrollo de la pubertad, hasta el punto de que aquellos animales o humanos en lo que esté ausente, permanecerán sexualmente inmaduros.
También los trastornos psicosexuales son comunes que se presenten en parejas que sufren de infertilidad y que de manera frecuente experimentan ansiedad y estrés debido a los problemas por falta tener un hijo.
Según la hormona Kisspeptina (KP) ayuda a aumentar la actividad en las áreas del cerebro que habitualmente son estimuladas por la excitación sexual y el amor.
Para llegar a ésta conclusión, el equipo de investigadores realizó un experimento con 29 hombres jóvenes que les inyectaron una dosis de kisspeptina, y posteriormente fueron sometidos a una resonancia magnética funcional para analizar su actividad cerebral mientras veían una serie de imágenes sexuales y no sexuales. Se observó que cuándo veían imágenes sexuales aumentaba la exitación erógena en las zonas cerebrales que son estimuladas por el deseo sexual y la reproducción. El resultado positivo de la hormona sugiere la interesante posibilidad de que la kisspeptina pueda tener utilidad en el tratamiento tanto de los trastornos psicosexuales como la depresión y los graves problemas de salud en la infertilidad.

Nobel de química 2016 fue para las máquinas moleculares

El francés Jean-Pierre Savage, el británico J.Fraser Stoddart y el holandés Bernard L. Feringa fueron galardonados con el premio Nobel de Química 2016 "por el diseño y síntesis de máquinas moleculares", anunció la Real Academia de las Ciencias Sueca.
La organización reconoció con el galardón el trabajo de éstos tres químicos que han ayudado con su obra al avance de la nanotecnología, el afán científico por desarrollar "las máquinas más pequeñas". El objetivo de éstos científicos era "construir máquinas con las dimensiones de la escala nanométrica" --siendo el nanómetro la millonésima parte del milímetro--, emulando a elementos de la naturaleza como, por ejemplo, a las macromoléculas con forma de sacacorchos que avanzan al girar.

Feringa lideró la investigación que diseñó y sintetizó una molécula que giraba en una dirección concreta, lo que supuso el primer motor molecular, explicó la academia.
Así consiguieron los elementos clave para conformar las máquinas moleculares, elementos mínimos, relacionados unos con otros y capaces de moverse y transmitir el movimiento, lanzando la carrera de la nanotecnología.
Sauvage aportó en éste campo la técnica de reunir moléculas en torno a un ión de cobre, formando los menores elementos de construcción de máquinas posibles.
Fraser Stoddart se centró en la formación de moléculas de formas muy concretas que pudiesen encajar unas con otras, y por tanto transmitir movimiento. Así consiguieron los elementos clave para conformar las máquinas moleculares, elementos mínimos, relacionados unos con otros y capaces de moverse y transmitir el movimiento, lanzando la carrera de la nanotecnología.
La academia sueca se mostró convencida de que, gracias al trabajo de los tres galardonados, el futuro traerá más "acontecimientos emocionantes" en el campo de la nanotecnología que se basarán en los descubrimientos de éstos químicos.
Savage nació en París en 1944 y en la actualidad es profesor emérito en Estrasburgo (Francia), mientras que su colega británico Fraser Stoddart nació en Edimburgo en 1942 y es profesor en la Universidad de Northwestern (Illinois, EEUU). En tanto Feringa (Barger-Compascuum, 1951), es profesor de Química Orgánica en Groningen (Holanda).
Los galardonados recibirán un diploma, una medalla de oro y un premio económico, que éste año será de 8 millones de coronas suecas (931.000 dólares).
"El motor molecular" está hoy en la misma fase que el motor eléctrico en los años 1830, cuándo los científicos exhibían manivelas y ruedas, sin saber que ello conduciría a los trenes eléctricos, a las lavadoras, a los ventiladores y a las batidoras, y "Las máquinas moleculares serán muy probablemente utilizadas en el desarrollo de objetos como los nuevos materiales, los sensores y los sistemas de almacenamiento de energía", explicó el jurado del Nobel.
Además los británicos David Thouless, Duncan Haldane y Michael Kosterlitz fueron galardonados con el de Física por sus investigaciones sobre los estados "exóticos" de la materia, que en el futuro podrían ayudar a crear computadoras cuánticas.

Fuente Clarin

"La Singularidad telepática"

Tenemos tres cerebros, el reptiliano, el límbico y el neocórtex. Ahora vamos a crear un cuarto cerebro, un exocórtex en la nube, que va a ser distribuido y descentralizado, como lo es Internet, al cuál nos conectaremos sólo si queremos. La nube será un cerebro increíblemente rápido y grande. Y lo que vendrá después es el fin de la edad humana, es algo que entra en el campo de la ciencia ficción, porque no sabemos qué va a ocurrir con la singularidad tecnológica.
La telepatía es según el diccionario de la RAE, la «transmisión de contenidos psíquicos entre personas sin intervención de agentes físicos conocidos». Científicos de la Universidad de Washington han logrado desarrollar una tecnología que permite una conexión directa de cerebro a cerebro, usando neuroestímulos y neuroimágenes. Éste trabajo se desarrolló con los estudios realizados de una interfaz hombre-máquina máquina-hombre que traducen la actividad eléctrica del cortex a bits digitales y viceversa.
El descubrimiento podría ser utilizado para comunicación telepática en un futuro desarrollo hacia el 2045 donde la palabra escrita y hablada podríamos suprimir para llegar a tener conversaciones a la velocidad de la luz por vía telepática.

En materia de investigación pensaremos que sería una tarea prioritaria para analizar la adaptación al cuerpo humano y a la vida diaria. Cabe mencionar que "La universidad de Singularidad" de Ray Kurzweil lleva tiempo estudiando ésto . Tambien el Dr. Michiu Kaku habia estudiado éstos temas en un Documental de Discovery Channel.
Un sistema que permite a una persona transmitir las palabras "hola" y "ciao" de la India directamente a las mentes de tres personas en Francia. Éste trabajo se basa en estudios previos utilizando interfaces cerebro-computadora y computadora cerebro para traducir la actividad eléctrica de la corteza en secciones bit digitales y viceversa.
Cada palabra fue codificada como una cadena de "0s" y "1s" que se repite siete veces para la redundancia. Los investigadores dispusieron éstos bits uno a uno donde un voluntario desempeñó el papel del emisor. Dicho voluntario se preguntó si tuvo que imaginar una bola animada en movimiento direcionada a un blanco, a la derecha de una pantalla con sus manos (1s) o pies (0s).
La apertura fue codificada con éxito para conseguir golpear al blanco con la bola, y al mismo tiempo se registró la actividad eléctrica de su corteza, la capa más externa del cerebro con EEG, así la información es digitalizada y enviada al cerebro receptor, que la recodifica como actividad neuronal inducida. Así una interfaz cerebro computadora había sido codificada con las ondas cerebrales en bits digitales y enviados a París usando correo electrónico.
El inicio del siglo XXI marca el comienzo del periodo más interesante y transformador que la humanidad haya conocido: la liberación del ser humano de sus cadenas biológicas y la consagración de la inteligencia como el fenómeno más importante de nuestro universo. A medida que ésta transformación se vaya convirtiendo en realidad, nuestra especie humana también se enfrentará a nuevos retos jamás antes planteados: un increíble aumento de la inteligencia no biológica, la inmortalidad y un progreso científico sin precedentes.
El reputado ingeniero, inventor y futurista Ray Kurzweil presenta en su libro el mejor análisis que se ha realizado hasta la fecha sobre éstos cambios, a los cuáles ha dado en llamar "Singularidad tecnológica". Según Ray Kurzweil, en los próximos veinte y cinco años vamos a ver más avances que en los dos milenios anteriores. La ciencia y la técnica están cambiando exponencialmente, porque todo lo que se puede digitalizar mejora de ésa manera, pero es algo que los humanos no entendemos porque estamos programados para pensar linealmente.
 Arthur C. Clarke, el ingeniero conocido como autor de ciencia ficción, y la tercera de sus tres leyes del futuro afirma, que cualquier tecnología avanzada no se diferencia de la magia. Y eso es lo que vamos a ver en lo que se viene. vamos a comunicarnos telepáticamente y la muerte se convertirá en una opción. El ser humano va a decidir si quiere morirse o no. Y con un gran estado físico, porque, por muchos años que tengas, seguirás como a los 20 con la tendencia hacia la inmortalidad. Será por la tecnología que cuándo se masifica, se vuelve barata y buena.
Con el control del envejecimiento va a ocurrir igual, porque vá a ser muy caro al inicio pero luego conseguirá abaratarse. "Al mejorar el hardware (mediante la nanotecnología y la biotecnología) y el software (mediante la infotecnología y la cognotecnología) del ser humano, no sólo tendremos telepatía de banda ancha, a alta velocidad, sino que vamos a mejorar, aumentar y superar todas las capacidades humanas.
Pero con las mejoras tecnológicas vamos a poder procesar en un segundo toda nuestra vida, lo cuál ahora se nos hace algo incomprensible. "Como ya no seremos viejos, ya no tendremos que jubilarnos". Pero éso no significa que tengamos que ganarnos la vida siempre.
El trabajo es una maldición, un castigo divino y en el futuro la gente hará lo que quiera… porque el trabajo lo van a hacer las máquinas, y nosotros podremos dedicarnos a actividades creativas e innovadoras, o a viajar, pero no sólo a la playa, sino a la Luna o a Marte.
Vamos a ser parte de una inteligencia colectiva en la que desapareceremos como seres humanos independientes. Y no es algo tan raro: ya que somos los descendientes de bacterias y de organismos unicelulares que hace millones de años decidieron juntarse y crear organismos multicelulares. Nos vamos a convertir en las células de un organismo mayor, de un cerebro planetario.
Nosotros hablamos del despertar del universo, y la unidad máxima del universo será el "computronium".
Éstos cambios tendrán grandes implicaciones en las creencias religiosas, porque la religión no tendrá ningún rol en el futuro, ya que las grandes religiones nacieron para explicar la muerte, las occidentales mediante la resurrección, las orientales mediante la reencarnación. Pero nosotros vamos a curar el envejecimiento y la muerte, porque son enfermedades, y por lo tanto, eliminables. Lo podemos ver en las células, algunas de las cuáles no envejecen.
El cáncer es la enfermedad más hermosa que hay porque está compuesta de células mutantes que no envejecen y que pueden vivir siempre que tengan comida… Son la prueba de que el envejecimiento no es algo irremediable. La muerte tampoco lo es, y éso se convertirá en el gran problema para la supervivencia de las religiones.
En el futuro habrá grupos humanos a los que les ocurrirá lo mismo y se negarán a avanzar, en general por cuestiones religiosas. En éstos casos no hay nada que hacer, el que quiera quedarse atrás se quedará atrás. El resto evolucionaremos tecnológicamente porque el ser humano no es el fin de la evolución, es el inicio de la evolución consciente, el inicio de la evolución por diseño".

"Nace el primer bebé del mundo con ADN de tres padres"

Londres, 27 sep (EFE).- El nacimiento del primer bebé del mundo engendrado mediante una técnica de reproducción asistida que emplea ADN de tres padres diferentes se ha hecho realidad, según reveló en la revista de divulgación científica británica “New Scientist”.
La publicación señala que se trata de Abrahim Hassan, un bebé de cinco meses, que nació fruto de un controvertido método que se sirve del ADN del padre, de la madre y de una donante o “segunda madre”. Esa técnica, que permite a progenitores con mutaciones genéticas raras concebir hijos sanos, fue aprobada en el Reino Unido en 2015.
Los expertos en embriología explican que el nacimiento de Abrahim Hassan, de padres jordanos fueron tratados en México por un equipo médico de EE.UU., debería impulsar el progreso de éstas técnicas por todo el mundo. En éste caso, la madre del bebé, Ibtisam Shaban, portaba genes del llamado "síndrome de Leigh", un desorden mortal que afecta al sistema nervioso en desarrollo.
Los genes de ésa enfermedad se encuentran en el ADN mitocondrial, que proporciona la energía a las células y transporta 37 genes que se transmiten de madres a hijos. La técnica según el artículo de “New Scientist”, alrededor de un cuarto del ADN mitocondrial que tenía Shaban portaba la mutación que ocasiona la citada enfermedad.
Aunque la madre de Abrahim es una persona sana, el síndrome ocasionó la muerte de sus dos primeros bebés, por lo que junto con su esposo, Mahmoud Hassan, solicitó la ayuda del especialista en fertilidad John Zhang y su equipo en el Centro de Fertilización New Hope en Nueva York (EE.UU.).
En teoría existen varias maneras de llevar a cabo ésa técnica que combina ADN de tres padres, el método es aprobado en el Reino Unido, denominado transferencia pronuclear que implica la fertilización del óvulo de la madre, del de una donante y del esperma del padre.

Por ésa técnica, antes de que los óvulos fertilizados comiencen a dividirse en embriones se retira cada núcleo, y a continuación se descarta el de la donante, para reemplazarlo por el de la madre.
No obstante, esa técnica no resultó apropiada en el caso de Shaban y Hassan, ambos musulmanes, por motivos religiosos, pués se oponían a la destrucción de dos embriones. Por ello, Zhang adoptó un enfoque diferente en su tratamiento, por el cuál retiró el núcleo de uno de los óvulos de Shaban y lo insertó en el óvulo de la donante, del cuál había ya sido retirado su propio núcleo. El óvulo resultante con ADN nuclear de Shaban y el ADN mitocondrial de la donante se fertilizó entonces con el esperma del padre. De ésa manera se crearon cinco embriones, de los cuáles tan solo uno se desarrolló normalmente y de él nació el bebé Ibrahim.
Según anuncia la revista, el equipo médico hablará el próximo mes de sus hallazgos en un congreso científico sobre medicina reproductiva en Salt Lake, EE.UU., un país donde ésos métodos no han sido aprobados legalmente.
Fotos de (The Huffington Post)

CARDIOSINAPSIS; Corazón y Mente, una patología cada vez más frecuente

Según las últimas investigaciones cognitivas los científicos cada vez están más convencidos de la relación intrínseca que existe entre el corazón y la mente humana, relaciona muchas de las causas relacionadas entre ambas con el stress cardiopático.
Ésta relación de stress cardiopático se relaciona íntimamente con la sinapsis del sueño y cuándo falta en el organismo la excesiva actividad diurna y no se repone lo suficiente en el organismo, se vé afectada la sinapsis cognitiva.
Hablar de sinapsis nos lleva de inmediato a pensar en el sistema nervioso y casi de inmediato a pensar en ésas estructuras complejas donde existe una porción pre-sináptica, con vesículas cargadas de neurotransmisores, separada por un pequeño espacio de una parte post-sináptica, con receptores que se unen a los neurotransmisores.
Estamos hablando efectivamente de sinapsis, pero del tipo denominado sinapsis química.

Se piensa que la sinapsis químicas constituyen el tipo principal de forma de comunicación entre neuronas (y también entre éstas y otras como las células musculares), especialmente en el sistema nervioso de los mamíferos, aunque desde hace tiempo se conoce la existencia de otro tipo de sinapsis, las denominadas sinapsis eléctricas.

La principal diferencia entre ellas estriba en la velocidad, mientras que en la primera existe un retraso sináptico, tiempo que transcurre desde que el potencial de acción alcanza el terminal pre-sináptico hasta que se libera el neurotransmisor y éste interactúa con el receptor produciendo la respuesta en la célula post-sináptica ( en unos pocos milisegundos), pero en las sinapsis eléctricas éste retraso es prácticamente nulo.

Ésta alta velocidad de la comunicación intercelular neuronal permite el acoplamiento funcional simultáneo (sincronización) de redes de neuronas que estén unidas por sinapsis eléctricas.

Todo ello contrasta con la aparente simplicidad de las sinapsis eléctricas, donde los canales intercelulares parecen permitir el flujo bidireccional de iones y moléculas pequeñas en casi cualquier situación.

Si bien es cierto que las sinapsis químicas son más "plásticas" que las eléctricas, también es cierto que éstas últimas no son meramente puentes intercelulares siempre abiertos.

Así, por ejemplo la mayoría de los canales intercelulares que forman las sinapsis eléctricas son dependientes de voltaje, lo que es lo mismo que decir de su conductancia (o a la inversa, su resistencia al paso de la corriente eléctrica) que varía según la diferencia de potencial a ambos lados de las membranas que forman parte de la unión. 

En algunas uniones especializadas ésta "sensibilidad" al voltaje de los canales, permite conducir las corrientes despolarizantes en una sola dirección (se dice entonces de sinapsis eléctricas rectificantes).

Músculo cardíaco

Constituido por células alargadas, formando columnas que se anastomosan irregularmente. Éstas células también presentan estriaciones transversales, pero pueden distinguirse fácilmente de las fibras musculares esqueléticas por el hecho de poseer solo uno o dos núcleos centrales. 

La dirección de las células cardíacas es muy irregular y frecuentemente se pueden encontrar con varias orientaciones, en la misma área de una preparación microscópica, formando haces o columnas.

Ésas columnas están revestidas por una fina vaina de tejido conjuntivo, equivalente al endomisio del músculo esquelético. Hay abundante red de capilares sanguíneos entre las células siguiendo una dirección longitudinal a éstas.

La célula muscular cardíaca es muy semejante a la fibra muscular esquelética, aunque posee más sarcoplasma, mitocondrias y glucógeno.

También llama la atención el hecho de que en los músculos cardiacos, los filamentos ocupen casi la totalidad de la célula y no se agrupen en haces de miofibrillas.

Una característica específica del músculo cardíaco es la presencia de líneas transversales intensamente coloreables que aparecen a intervalos regulares.
Éstos discos intercalados presentan complejas uniones que se encuentran en la interfase de las células musculares adyacentes. Son uniones que aparecen como líneas rectas o muestran un aspecto escalonado, y en la parte en escalera se distinguen dos regiones; la parte transversal, que cruza la fibra en línea recta y la parte lateral que va en paralelo a los miofilamentos.

Nervios y sistema generador y conductor del impulso nervioso en el corazón:

Debido a la capa de tejido conjuntivo que reviste internamente el corazón existe una red de células musculares cardíacas modificadas, localizadas dentro de la pared muscular del órgano.Tales células desempeñan un papel importante en la generación y conducción del estímulo cardíaco.
El corazón recibe nervios tanto del sistema simpático como del parasimpático que forman plexos en la base del órgano. No existe en el corazón terminaciones nerviosas comparables a la placa motora del músculo esquelético, se admite que las fibras musculares cardíacas son capaces de autoestimularse independientemente del impulso nervioso.

Cada una de éstas fibras tiene su ritmo propio, pero dado que están enlazadas en uniones tipo gap, que tienen un ritmo acelerado y que conducen a todas las otras, distribuyendo el impulso a todo el órgano.
Las fibras del sistema generador y conductor del impulso son las del ritmo más rápido, pero las otras células del corazón pueden hacer que el órgano trabaje con un ritmo más lento, en el caso de que exista un fallo en el sistema conductor. Por lo tanto el sistema nervioso ejerce en el corazón una acción reguladora, adaptando al ritmo cardíaco y a las necesidades del organismo como un todo.

La transmisión neurohumoral de los impulsos nerviosos provocan respuestas en el músculo liso (de los vasos y vísceras), en el cardiaco, el esquelético, y las glándulas exocrinas (que vacían su contenido al exterior) y en las porciones postsinápticas de las neuronas por medio de la liberación de neurotransmisores químicos específicos. 

El descubrimiento de ésta forma de neurotransmisión química modificó profundamente la concepción sobre el funcionamiento del cerebro y estableció las bases para la comprensión de los mecanismos íntimos de los efectos farmacológicos. 

Vale la pena ver en detalle el proceso seguido por los científicos para descubrir los diferentes pasos de la transmisión nerviosa.

Existen varios tipos de sinapsis: por una parte las llamadas químicas, que ocuparán la mayor parte de nuestra atención aquí, pués en ellas actúan los fármacos que nos interesan. Existen también las sinapsis eléctricas que representan sitios donde las membranas de las dos neuronas están casi juntas. Es decir, no se observa (en el microscopio electrónico) ninguna hendidura o brecha entre las células. En éstas sinapsis el impulso nervioso pasa de una célula a otra manteniendo su forma eléctrica, sin pasar por una transformación de fuerzas químicas y se dice de transmisión neurohumoral. 

Anatómicamente podemos referirnos a sinapsis axodendríticas, que son aquellas en que el impulso nervioso parte del cuerpo celular y viaja hacia la periferia, para establecer comunicación a nivel de las dendritas, asimismo podemos hablar de sinapsis axoaxónicas, axosomáticas (de un axón al cuerpo de una neurona) e incluso dendrodendríticas. Recordemos en la historia del año 1700, cuándo Luigi Galvani notó que las patas de la rana colgaban de ganchos de cobre en un balcón de hierro y que de vez en cuándo se contraían solas, como si estuvieran vivas, y a partir de éstas observaciones y experimentos posteriores, Galvani concluyó que la fuerza que hacía mover los músculos existía en el sistema nervioso y era electricidad, que tergiversó las experiencias de Galeno.  A partir de ése momento se utilizó la electricidad en experimentos fisiológicos para estimular todo tipo de tejido, y algo más que un siglo después se trataba de detectar y registrar con galvanómetros de cuerda, los impulsos cardíacos que fueron los precursores de la electrocardiografía.

Pocos años después (1905), Elliot alumno de Langley, propuso que la estimulación eléctrica de los nervios simpáticos producía la liberación de pequeñas cantidades de adrenalina, la hormona encontrada en las glándulas suprarrenales.También se observó que éste órgano permanecía sensible a la adrenalina aún después que los nervios se hubieran degenerado. Pensó entonces que existían sustancias receptoras de tipo excitador o inhibidor en el órgano efector, y que la acción de la adrenalina dependía de cualquiera de éstas dos sustancias predominantes.

En 1921 Walter Cannon reportó a la estimulación con una sustancia parecida a la adrenalina que aumentaba la presión arterial y la frecuencia cardiaca, y denominó "simpatina" que se identificó años más tarde como la noradrenalina, que es la adrenalina sin un grupo metilo y provoca el fenómeno de la transmisión neurohumoral de varias maneras: La demostración de la presencia de una sustancia biológicamente activa y de las enzimas necesarias para su elaboración (síntesis) en el sitio analizado. La recuperación de la sustancia a partir de perfusados (baños en donde se mantiene el tejido) de estructuras que reciben algún tipo de nervio, después de periodos de estimulación de los nervios de la misma, y a la inversa de su ausencia cuándo no se estimula. La demostración de que el compuesto administrado exógenamente, reproduce los mismos efectos de la estimulación eléctrica. La demostración de que tanto la respuesta a la estimulación eléctrica como aquella producida por la administración de la sustancia, se afectan de la misma manera ante un mismo fármaco.
Para llevar a cabo sus funciones, la noradrenalina debe ser liberada de las vesículas sinápticas. Muchas sustancias modulan esta liberación: algunas la inhiben y otras la estimulan.La noradrenalina realiza sus acciones sobre la célula objetivo enlazándose y activando los receptores adrenérgicos.
A diferencia de la adrenalina que activa todos los receptores adrenérgicos (α1, α2, β1, β2), la noradrenalina activa todos, excepto los receptores β2. Los diferentes tipos de receptores en la célula objetivo determinan el efecto final de tal forma que la noradrenalina tiene diferentes acciones en diferentes tipos de células.

En la neurotransmisión neurohumoral muchos fármacos deben sus efectos por acciones sobre etapas particulares de la neurotransmisión, y para que ésta se efectué es necesario que haya conducción del impulso nervioso a través de un axón o de una fibra muscular.
En contraste, el término transmisión significa el paso del impulso nervioso a través de una sinapsis o de una unión neuroefectora, o sea cuándo una célula diferente a la que conduce, produce la impulsión nerviosa al ser activada así sea para inhibirse.
El interior de una neurona (incluyendo su axón) tiene menos cargas positivas que el exterior, produciéndose una diferencia de voltaje o potencial eléctrico, en ambos lados de la membrana neuronal de (aproximadamente -70 milésimas de voltio). Ésto es al encontrarse polarizada siendo el polo negativo en el interior de la célula, y el positivo el exterior.
Éste potencial de reposo se debe a que existen casi 40 veces más iones del potasio en el interior de la célula en relación con el exterior, además de que la membrana neuronal es altamente permeable a éste ión.
Por otra parte el sodio (Na+) y el cloro (Cl-) tienen altas concentraciones en el medio extracelular, pero la membrana es mucho menos permeable a éstos iones que al potasio (K+). Éstas diferencias (gradientes) de concentración a uno y otro lado de la membrana son mantenidas por la presencia de bombas (para poner o sacar iones) asociadas a la membrana, por tratarse de sistemas enzimáticos asociados a sustancias productoras de energía (la trifosfatasa que produce adenosín trifosfato (ATP), compuesto de donde se obtiene gran parte de la energía que necesita la célula para todo tipo de funciones, es por donde se transportan en forma activa las partículas con carga eléctrica.
Cuándo una fibra nerviosa es estimulada (despolarizada) se inicia un impulso nervioso apotencial de acción, y éste tiene dos fases: una fase inicial producida por la entrada rápida de iones de sodio al interior de la célula, a través de canales de la membrana del axón que son sensibles al voltaje de la misma.  La rápida entrada de éstas cargas positivas hacen que el valor negativo del interior de la célula en la región estimulada, disminuya rápidamente hacia la positividad. 

La segunda fase del potencial de acción ocurre por la apertura retardada de canales potásicos que hacen que éste ión salga de la célula, (recordemos que normalmente los iones de K+ están mucho más concentrados en el interior que al exterior), contribuyendo así a una mayor despolarización (la falta de polarización significa la ausencia de una diferencia de potencial, o sea un valor cercano o igual a cero voltios) de la membrana, pero también a una inactivación de los canales de sodio, y éste último fenómeno ya anuncia la repolarización membranal.

El potencial de acción: bases iónicas.  Aquí se muestra el corte de una fibra nerviosa donde se ilustran las diferencias de concentración de iones dentro y fuera del citoplasma: en estado de reposo (I) el sodio (Na⁺) tiene mayor concentración fuera de la célula, mientras que el potasio (K⁺) es más abundante en el interior de la célula.
Éstas diferencias de concentración iónica producen un desequilibrio eléctrico: el interior de la célula es más negativo que el exterior. Ésta electronegatividad causada por la presencia de canales iónicos y bombas, o transportadores (T) que mueven los iones de un lado a otro de la membrana, hace que la célula sea excitable. Cuándo llega el impulso nervioso la polaridad se invierte pues el Na⁺ entra rápidamente a la célula, al tiempo que sale el K⁺, produciendo una despolarización: la carga de la membrana pasa de negativa a positiva (2).  La repolarización (el retorno al estado de excitabilidad previo o de reposo) se logra cuándo las bombas membranales (T), las cuáles funcionan por la energía proveniente de la conversión, sacan el Na y vuelven a introducir el K(de nuevo al estadio.
Éste es el proceso participante en la exitación, en la inhibición del ión cloro (Cl) desempeña un papel importante, aumentando su concentración intracelular.

Éste es el mecanismo básico por el que un potencial de acción se produce con el fonema fundamental del cerebro, la letra mayúscula del lenguaje neuronal. 

Cualquier sustancia que afecte éstos procesos puede ser mortal ya que existen venenos que deben su acción mortífera justamente a sus acciones sobre éstas etapas de la producción del impulso nervioso.  La tetrodotoxina, extraída de la glándula del pez globo, y la saxitoxina, proveniente de la almeja, bloquean la primera fase del potencial de acción o sea (el aumento de la permeabilidad al Na+).
La batracotoxina, producida por glándulas de la piel de una rana sudamericana, que produce parálisis por su efecto sobre éstos mismos canales, aunque sea necesario mantenerlo activado en forma sostenida. 

Otros venenos de serpientes o alacrán actúan sobre los mismos mecanismos iónicos (es decir la activación, ó inactivación y sus correspondientes: inactivación de la activación o activación de la inactivación).

Ya sea una glándula, una fibra muscular o una sinapsis, la llegada del impulso nervioso produce una serie de eventos pre-trans y postsinápticos sensibles a la acción farmacológica. 

Veamos qué sucede en el interior de cada uno de éstos compartimentos, para luego examinar sus interacciones.

En el compartimento presináptico llega el potencial de acción y allí se produce la conversión de la señal eléctrica en señal química, la cuál vuelve después a recuperar sus propiedades eléctricas. Es ahí donde dependiendo del tipo de neurona, las moléculas del neurotransmisor se elaboran, o lo hacen en el cuerpo neuronal, donde maduran para su liberación hacia la hendidura sináptica. En éste último caso se trata generalmente, de péptidos que se sintetizan en el soma y que son transportados por el flujo axonal (el movimiento de sustancias a través del axón) anterógrado (hacia la periferia) hasta la terminal sináptica.
Las sustancias que se transportan hacia el soma neuronal lo hacen por flujo axonal retrógrado.

El neurotransmisor puede almacenarse en vesículas sinápticas, pequeños reservorios globulares que contienen receptores en su pared exterior y permiten que el neurotransmisor se libere en sitios específicos de la terminal presináptica. Se ha hecho la analogía de la terminal presináptica como un espacio donde las vesículas sinápticas así como las mitocondrias, y otras estructuras subcelulares, están flotando. Sólo en un lugar determinado de éste espacio se localizan los sitios por donde el neurotransmisor puede liberarse hacia el exterior.  La presencia de éstas vesículas y receptores en sus membranas, y las moléculas de el neurotransmisor significa que existe todo lo necesario en el interior de la terminal para sintetizar todos éstos componentes, y los mecanismos para la regulación de ésta síntesis y de la liberación sináptica.  La terminal presináptica tiene autorreceptores que le informan sobre los niveles del neurotransmisor en el exterior de la terminal. Si sus niveles son elevados la terminal puede fabricar o liberar menos. Si éstos son bajos, puede hacer lo contrario.
La activación de los autorreceptores puede tener efectos de estimulación o generalmente de inhibición de la liberación sináptica. La membrana de la terminal presináptica también posee moléculas transportadoras del mismo neurotransmisor que ellas liberan.  Es un mecanismo de recaptación que sirve no sólo para ahorrar neurotransmisor al reutilizarlo sino también contribuye a limitar sus efectos postsinápticos.
La sinapsis. 
Es el sitio donde una célula nerviosa se comunica con otra. En el cuerpo celular (sinapsis axosomáticas), en las dendritas (sinapsis axodendríticas) o en el axón mismo, como en las sinapsis axoaxónicas, el impulso nervioso al llegar a la sinapsis provoca la liberación del neurotransmisor a partir de vesículas sinápticas, que actúa en los receptores postsinápticos. 
Cuándo el potencial de acción llega a la sinapsis se produce la entrada del ion calcio (Ca2+), que hace que las vesículas se fusionen con la membrana celular y liberen su contenido al exterior y éste proceso se conoce como exocitosis. Normalmente hay vesículas que están liberando neurotransmisor todo el tiempo, produciendo los llamados potenciales miniatura en la postsinapsis lo que hace que el potencial de acción mediante o ayudado por el aumento de calcio intracelular, provoca la liberación del contenido de cientos de vesículas al mismo tiempo.

Junto con el neurotransmisor se liberan otras sustancias proteicas que también contribuyen a los efectos postsinápticos, quizá con una acción cuya duración es mucho más prolongada que la del neurotransmisor mismo, probablemente con efectos tróficos sobre otras células (los efectos tróficos son aquellos que favorecen la sobrevivencia, la diferenciación y el crecimiento celular).

El compartimento Postsináptico
Cuándo el neurotransmisor liberado por la presinapsis alcanza la membrana postsináptica se combina con los receptores específicos allí localizados, entonces pueden suceder tres cosas: a) aumentar la permeabilidad a cationes (usualmente el Na+, a veces el Ca2+), lo que produce una despolarización, llamado potencial postsináptico excitador (PPSE) ó el caso del músculo esquelético, potencial de placa motriz; b) aumentar la permeabilidad membranal a aniones (moléculas cargadas negativamente, como el cloro), lo que producirá una estabilización del potencial de membrana o incluso una hiperpolarización, es decir un potencial postsináptico inhibidor (PPSI).
En otras palabras, el potencial de reposo conservara sus valores normalmente negativos o incluso los aumentará y c) aumentar selectivamente la permeabilidad a iones de K+.
Éste aumento de la permeabilidad provoca que el K+ salga de la célula (pues es allí donde se encuentra más concentrado), lo que conduce a una hiperpolarización o estabilización de la membrana, o sea a un PPSI.
De ésta manera un neurotransmisor puede excitar la membrana postsináptica (generando un PPSE) o inhibirla (con un PPSI). Mucho de lo que conocemos sobre la sinapsis lo hemos averiguado gracias al estudio de la unión neuromuscular, llamada también placa motriz, ésto es el sitio donde el nervio hace contacto con el músculo; el neurotransmisor dónde se libera la acetilcolina y que sabemos justo en éste sitio existe una acumulación de receptores de ésta sustancia. La ocupación del receptor muscular da lugar a la contracción de las fibras musculares y el bloqueo del mismo produce parálisis.  En la actualidad sabemos que el nervio motor no sólo produce contracción muscular, sino que también provee al músculo de factores necesarios para su conservación (factores tróficos). En ausencia de ambos el músculo se atrofia (las fibras musculares se van muriendo) en forma irreversible.

Existen muchos tipos de receptores y los mencionado hasta ahora se conocen como receptores ionotrópicos, por su afinidad o relación con iones.
Existen otros receptores llamados metabotrópicos por tener relación con el metabolismo celular, es decir, con moléculas presentes en el interior del compartimiento postsináptico encargados de funciones intracelulares (versus las puramente membranales de los ionotrópicos). Frecuentemente la ocupación de éstos receptores dá lugar a movilización del calcio, el cuál activará diversas enzimas.

Recientemente se ha observado que los receptores ionotrópicos se organizan en familias de proteínas con semejanzas estructurales y pequeñas diferencias que les permiten interactuar con diferentes transmisores. En ésta familia encontramos los receptores a la acetilcolina, al g-aminobutirato (GABA), a la glicina y a otros aminoácidos. Ésto puede lograrse por la recaptación del neurotransmisor en la terminal presináptica, como habíamos visto, por ataque enzimático a nivel de la hendidura sináptica ó por su captación por las células gliales, que consideraremos como parte del tercer compartimento sináptico: el transináptico.
El compartimento transináptico
Consideramos éste compartimento como el espacio formado por la glía y el medio extracelular.
El espacio extracelular contiene además de los iones que mencionamos, otras sustancias como hormonas, factores tróficos, péptidos, etcétera. En sus membranas la glía contiene receptores para todas éstas sustancias, así como transportadores que pueden captarlas activamente hacia el interior de la célula, donde serán metabolizadas. Además, la glía genera sustancias que permiten a las neuronas crecer y extender sus terminaciones (factores tróficos y trópicos, respectivamente) hacia el espacio extracelular.
La glía se encarga también de formar cicatrices, en casos de lesión desempeña un papel importante en funciones inmunológicas en el interior del sistema nervioso, que finalmente la glía contribuye con la función de barrera hemato encefálica. 

En la actualidad conocemos pocas drogas que actúen específicamente con las células gliales, pero sabemos que existen enfermedades que afectan exclusivamente a ésta población celular, y son tan graves como las correspondientes a las neuronas (la esclerosis múltiple es una de ellas).