Control del movimiento

Control reflejo del movimiento

Los reflejos son circuitos sencillos, formados por neuronas sensoriales, interneuronas (habitualmente) y neuronas eferentes, que controlan respuestas sencillas a estímulos determinados. En el reflejo miotático monosinápticos, los botones terminales de los axones que reciben información sensorial de las fibras musculares intrafusales forman sinapsis con motoneuronas alfa que inervan el mismo músculo. Así, el alargamiento súbito del músculo hace que este se contraiga.

Regulando las fibras musculares intrafusales y, por tanto, su sensibilidad al aumento de longitud del músculo, el sistema motor del encéfalo puede controlar la posición de las extremidades. Los cambios en el peso que se está manteniendo que provocan el movimiento de la extremidad, se compensan rápidamente mediante el reflejo miotático monosináptico.

En los reflejos polisinápticos interviene, al menos, una interneurona entre la neurona sensorial y la motoneurona.

Control del movimiento

Músculos

Nuestro cuerpo tiene tres tipos de músculos:

 - Músculos esqueléticos: los músculos esqueléticos estan compuestos por fibras musculares extrafusales, las cuales aportan la fuerza de la contracción. Las motoneuronas alfa forman sinapsis con estas fibras y controlan su contracción. Estos músculos también están formados por fibras musculares intrafusales, que detectan los cambios de longitud del músculo. La longuitud de fibra muscular intrafusal, y por tanto su sensibilidad a un aumento de la longitud del músculo, está regulada por las motoneuronas gamma. Además de las fibras musculares intrafusales, los músculos tienen receptores de estiramiento en el órgano tendinoso de Golgi, situado en sus extremos.

 - Músculos lisos: están regidos por el sistema nervioso neurovegetativo a través de conexiones neuronales directas, e indirectamente por el sistema endocrino. Los músculos lisos formados por multiunidades se contraen solo en respuesta a la estimulación neuronal u hormonal. Por el contrario, los músculos lisos de una sola unidad se contraen normalmente de forma rítmica, pero su frecuencia de contracción está bajo control del sistema nervioso neurovegetativo.

 - Músculo cardiaco: Es músculo cardíaco también se contrae espontáneamente, y su frecuencia de contracción está influida asimismo por el sistema nervioso neurovegetativo.

 

Métodos genéticos

Toda conducta está determinada por interacciones entre el cerebro de un individuo y su entorno.

Muchas características comportamentales parecen “venir de familia”, lo que sugiere que los factores genéticos pueden ser un factor importante en el desarrollo de diferencias fisiológicas que, en última instancia, son responsables de dichas características. Así, se han realizado diferentes estudios:

-Estudios con gemelos: un método muy eficaz consiste en comparar el índice de concordancia de este rasgo en pares de gemelos monocigóticos y dicigóticos. Si un trastorno tiene una base genética, el porcentaje de gemelos monocigóticos que son concordantes será superior en diagnóstico respecto a gemelos dicigóticos.

 

-Estudios sobre adopción: otro método es comparar personas que fueron adoptadas en una época temprana de la vida, con sus padres biológicos y sus padres adoptivos. Si los individuos estudiados se parecen notablemente a sus padres biológicos se llega a la conclusión de que el rasgo está influido por factores genéticos. Si en vez de eso, los individuos se parecen a sus padres adoptivos, se concluye que el rasgo está influido por factores ambientales. Por supuesto es posible que intervengan tanto los factores hereditarios como los ambientales, en cuyo caso los individuos estudiados se parecerán tanto a los padres adoptivos como a los padres biológicos.

 

 

-Mutaciones dirigidas: las mutaciones dirigidas consisten en genes transformados que se producen en el laboratorio y se insertan en cromosomas de ratones. Estos genes mutados son defectuosos. En muchos casos, el objetivo de la mutación es una enzima que controla una reacción química específica y en otros casos el objetivo es una proteína que por sí misma desempeña una útil función en la célula.

 

Métodos neuroquímicos

Los métodos neuroquímicos pueden utilizarse para determinar la localización de una gran variedad de sustancias químicas en el cerebro. Con ellos se pueden identificar las neuronas que segregan sustancias neuroquímicas específicas (como neurotransmisores y neuromoduladores). Hay tres modos básicos: localizar las sustancias mismas, localizar las enzimas que las sistetizan o localizar el ARN mensajero involucrado en su síntesis.

Los péptidos o proteínas pueden localizarse directamente por medio de métodos inmunocitoquímicos.

Otra forma indirecta de localizar una sustancia es usar “hibridación in situ”: todos los péptidos y proteínas se sintetizan conforme a la información contenida en los cromosomas.

Localización de receptores específicos puede determinarse siguiendo dos procedimientos diferentes:

-En uno de ellos se usa la autorradiografía, se exponen secciones de tejido cerebral a una solución con un ligando radioactivo para un receptor específico. Después se enjuagan las secciones y se usan métodos de autorradiografía para localizar el ligando (y así, a los receptores).

-En el segundo procedimiento se aplica la inmunocitoquímica, de modo que los receptores son proteínas, y se pueden por tanto producir Ac frente a ellos. Se exponen las secciones de tejido cerebral al Ac adecuado y se observan al microscopio con una luz de longitud de onda adecuada.

Registro y estimulación de la actividad neuronal

Cuando los circuitos neuronales del encéfalo desempeñan sus funciones habituales se produce actividad electrica y metabólica.
Estos fenómenos eléctricos pueden registrarse, y los cambios en la actividad eléctrica de una región concreta se pueden usar para determinar si dicha región participa en el control de diversas conductas.
Los registros pueden realizarse crónicamente durante un largo periodo de tiempo después de que el animal se haya recuperado de la intervención, o de forma aguda durante un periodo de tiempo relativamente corto en el cual el animal permanece anestesiado. Los registros puden darse con:

-Microelectrodos: registra la actividad eléctrica de neuronas individuales.

-Macroelectrodos: registra los potenciales sinápticos de muchas células del área donde está el electrodo.

A veces esta actividad eléctrica se registra en el ser humano con electrodos pegados al cuero cabelludo y se muestra en un polígrafo. Estos registros se llaman electroencefalogramas (EEG). La imagen que aparece acontinuación es un encefalograma realizada a un niño.

Así, para estimarse la actividad metabólica podemos inyectar 2-DG radiactivo, que es transportado al interior de las células metabólicamente activas. Más tarde el animal será sacrificado y su encéfalo preparado para la autorradiografía, donde se pondrá de manifiesto la radioactividad de las células.
La actividad metabólica de un cerebro humano (vivo) también se puede ver con el método 2-DG, pero para detectar las regiones activas se utiliza una exploración con TEP

Ablación experimental

Este método es el más antiguo que existe, aunque sigue siendo uno de los más útiles. Esta técnica se basa en la extirpación o destrucción de una parte del encéfalo de un animal de laboratorio, y no implica la extracción del tejido cerebral, aunque no se descarta.

Para realizarlo, se realiza una lesión subcortical con la ayuda de un equipo estereotáxico, como el que aparece a continuación: 

 

 

Una vez hecha la lesión subcortical, se obtienen las coordenanadas en un atlas estereotáxico (como el de la imagen), y luego se situa la punta del electrodo en el objetivo.

 

 

 

La lesión se realiza haciendo pasar una corriente a través del electrodo, o infundiendo un aminoácido excitador a través de la cánula en el objetivo, produciendose así la lesión excitotóxica. La imagen que aparece a continuación es una imagen real de una ablación realizada a una rata.

 

Una vez realizada la lesión se deja al animal recuperarse de la anestesia y se observa su conducta. En caso de que el animal se sacrificara, su cerebro, tras perfundirlo con una solución salina y conservarlo varios días en un fijador como el formol, se corta en finas capas y se observa en el microscopio óptico.