E15 Sistema sensorial

Tópico

Los sistemas sensoriales transducen la energía física del entorno —luz, sonido, presión, calor, moléculas químicas— en señales eléctricas que la neurona sensorial primaria puede transmitir hacia el sistema nervioso. Este proceso de transducción ocurre en la membrana del receptor sensorial, donde el estímulo físico abre o cierra canales iónicos específicos, cambiando el potencial eléctrico de esa membrana; ese cambio de potencial, llamado potencial receptor, se transmite hacia la neurona sensorial primaria y, si logra superar un umbral mínimo, desencadena en ella potenciales de acción que llevan la información sensorial hacia el resto del sistema nervioso.

La relación entre la intensidad del estímulo físico y la magnitud de la respuesta que genera el receptor sensorial no es lineal, sino que está comprimida de una manera particular: el sistema sensorial asigna su mayor sensibilidad a los cambios de intensidad que ocurren dentro del rango de intensidades más frecuentes en el entorno, y se vuelve progresivamente menos sensible a cambios de la misma magnitud absoluta cuando la intensidad de partida ya es muy alta. Así, el cambio más pequeño de intensidad que un receptor sensorial logra distinguir no es un valor fijo, sino que crece de forma proporcional a la intensidad de partida del estímulo: hace falta un cambio mucho mayor para notarse sobre un estímulo ya intenso que sobre un estímulo débil. Esta relación de proporcionalidad entre el umbral de detección y la intensidad de partida es la que explica por qué la sensación percibida crece mucho más lentamente que la intensidad física del estímulo en la mayoría de los sentidos, como ocurre en la visión y en la audición, mientras que en el dolor ocurre lo contrario: la sensación percibida crece más rápido que la intensidad física del estímulo, de modo que pequeños aumentos de un estímulo doloroso ya intenso se perciben como aumentos todavía mayores del dolor.

Un ejemplo particularmente claro de cómo ocurre la transducción sensorial en detalle es la fototransducción, que tiene lugar en los fotorreceptores de la retina, los bastones y los conos. Cuando un solo fotón de luz llega a un bastón, activa una única molécula de un pigmento sensible a la luz, y esa única molécula activada dispara una cadena de reacciones bioquímicas en la que cada paso amplifica al anterior: la molécula de pigmento activa a su vez a un gran número de moléculas mensajeras, cada una de las cuales activa a otra enzima, y esa enzima degrada rápidamente una gran cantidad de una molécula que normalmente mantiene abiertos los canales iónicos de la membrana del bastón. A medida que esa molécula se degrada, los canales iónicos que dependen de ella se van cerrando, y el cierre de un número suficiente de esos canales cambia el potencial de la membrana del bastón lo bastante como para modificar la señal que el bastón envía hacia la neurona sensorial primaria. Gracias a esta cadena de amplificación, en la que cada paso multiplica el efecto del anterior, un fotorreceptor es capaz de generar una señal detectable a partir de la absorción de un único fotón de luz.

Otro ejemplo de transducción sensorial, esta vez de la energía mecánica del sonido, ocurre en la cóclea del oído interno, sobre una estructura llamada membrana basilar. Cada punto a lo largo de la membrana basilar vibra con más fuerza frente a una frecuencia de sonido particular que frente a cualquier otra, y esa frecuencia a la que cada punto responde mejor cambia de forma continua a lo largo de la membrana basilar, de las frecuencias más agudas cerca de un extremo hasta las frecuencias más graves cerca del otro extremo, formando un mapa ordenado de frecuencias a lo largo de toda su longitud. Este análisis mecánico pasivo de las distintas frecuencias del sonido no bastaría por sí solo para detectar sonidos muy débiles, así que unas células especializadas, las células ciliadas externas, amplifican activamente la vibración de la membrana basilar en el punto correspondiente a cada frecuencia, lo que agudiza todavía más la sintonía de cada punto de la membrana basilar a su frecuencia característica y permite detectar vibraciones tan pequeñas que se acercan al límite impuesto por el propio movimiento térmico de las moléculas.

Para poder seguir siendo sensible a pequeños cambios de intensidad tanto en un ambiente muy tenue como en un ambiente muy intenso, el receptor sensorial no mantiene fija su sensibilidad, sino que la ajusta continuamente según el nivel medio de estímulo al que ha estado expuesto recientemente, un proceso conocido como adaptación sensorial. Cuando el nivel medio del estímulo sube, el receptor sensorial reduce su sensibilidad para evitar saturarse; cuando el nivel medio del estímulo baja, el receptor sensorial aumenta de nuevo su sensibilidad para seguir detectando cambios pequeños. Gracias a este ajuste continuo, el sistema sensorial puede operar dentro de un rango de intensidades enormemente amplio sin perder la capacidad de distinguir pequeños cambios en ningún punto de ese rango. Esta adaptación ocurre a distintas velocidades según el sistema: en la visión, una parte de la adaptación ocurre en segundos, ajustando el tamaño de la pupila, y otra parte ocurre a lo largo de minutos, regenerando el pigmento sensible a la luz de los fotorreceptores descritos antes; en la audición, una parte de la adaptación ocurre en milisegundos, mediante un reflejo que rigidiza los huesecillos del oído medio frente a un sonido intenso, y otra parte ocurre a lo largo de minutos, dentro de la propia neurona sensorial.

En la práctica clínica, evaluar cómo responde un sistema sensorial a estímulos de distinta intensidad permite localizar en qué parte de la cadena de transducción está el problema cuando la sensibilidad de una persona se altera. En el caso de la audición, medir el umbral más bajo de intensidad que una persona logra escuchar a distintas frecuencias, lo que se conoce como audiometría de tonos puros, permite distinguir si el problema está en la transmisión mecánica del sonido hacia la cóclea, como ocurre en las enfermedades del oído medio, o si el problema está en la propia transducción dentro de la cóclea, como ocurre cuando las células que realizan esa transducción están dañadas. De este modo, los mismos sistemas sensoriales que transducen la energía física del entorno en señales eléctricas neuronales, comprimiendo un rango enorme de intensidades y ajustando continuamente su propia sensibilidad, terminan siendo, a través de pruebas como la audiometría, lo que la clínica evalúa para localizar exactamente dónde falla esa transducción cuando la percepción de una persona se ve alterada.

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