Sistema Nervioso
El sistema nervioso es el cerebro, la médula espinal y los nervios que perciben el entorno, procesan información y controlan las respuestas del cuerpo.
Definition
El sistema nervioso es la red de comunicación de tu cuerpo: tu cerebro, tu médula espinal y tus nervios transmiten mensajes que te permiten sentir, pensar, moverte y reaccionar. Tiene una división central (cerebro y médula espinal) y una división periférica (los nervios que se conectan con el resto del cuerpo), construida a partir de neuronas que transmiten señales eléctricas y células gliales que las sostienen; detecta estímulos a través de los órganos de los sentidos, procesa la información, envía señales a los músculos y las glándulas, y trabaja junto con el sistema endocrino para mantener la homeostasis. Las neuronas transmiten información como potenciales de acción, breves inversiones del potencial de membrana desde unos $-70\ \text{mV}$ hasta $+30\ \text{mV}$ causadas por la apertura secuencial de canales de Na$^+$ y K$^+$ dependientes de voltaje. Las señales cruzan las sinapsis de forma química, donde neurotransmisores como el glutamato, el GABA, la acetilcolina y la dopamina se unen a receptores en la célula postsináptica, y los axones mielinizados conducen rápidamente mediante conducción saltatoria entre los nodos de Ranvier. La integración ocurre cuando los potenciales postsinápticos se suman en el cono axónico, y la fuerza sináptica cambia con el uso, lo cual es la base celular del aprendizaje.
Example
Si tocas una sartén caliente, los nervios de tu dedo le envían una señal a tu médula espinal, que manda una señal de vuelta de inmediato para retirar tu mano antes de que tu cerebro siquiera note el dolor. Ese tipo de arco reflejo, de neurona sensorial a conexión espinal a neurona motora, toma unos $30$ a $50$ milisegundos en el reflejo rotuliano, y el cerebro humano contiene aproximadamente $86$ mil millones de neuronas. La velocidad de conducción varía desde unos $0.5\ \text{m/s}$ en fibras delgadas no mielinizadas hasta unos $120\ \text{m/s}$ en grandes axones motores mielinizados, así que una señal del cerebro al pie, a unos $1.5\ \text{m}$, llega en aproximadamente $15$ a $20$ milisegundos por una fibra rápida.
Key Insight
Los mensajes nerviosos son rápidos pero no instantáneos; las señales viajan hasta unos $120$ metros por segundo, razón por la cual sientes un golpe en el dedo del pie una fracción de segundo después de que ocurre. El sistema nervioso responde en milisegundos mientras que el sistema endocrino responde en minutos u horas, con señales rápidas que usan electricidad a lo largo de los nervios y señales lentas que usan hormonas en la sangre. Como todo el sistema funciona con gradientes iónicos mantenidos por la bomba de sodio y potasio, el cerebro consume cerca del $20$ por ciento de la energía en reposo del cuerpo a pesar de representar solo el $2$ por ciento de su masa, gran parte de ella gastada en restaurar los gradientes después de cada señal.