Cómo deciden los ganglios basales del encéfalo entre dos acciones complementarias

Dibujo20130123 Decision-making at the neuronal level

Imagina que conduces un coche con cambio de marchas automático. Para arrancar en un semáforo, pisas el acelerador al mismo tiempo que levantas el pie del freno. Para frenar en otro semáforo, pisas el freno al mismo tiempo que levantas el pie del acelerador. En la toma de decisiones en la que tu encéfalo tiene que elegir entre dos acciones complementarias (sean A y B), los ganglios basales se comportan de forma muy parecida. Hay una vía directa que promueve una acción (A) y una vía indirecta que suprime la acción complementaria (B) que se activan de forma simultánea, y viceversa. Así lo muestra una estudio publicado en Nature, cuyos autores opinan que podría ayudar a entender el temblor incontrolable asociado a la enfermedad de Parkinson.  El estudio ha utilizado técnicas optogenéticas para activar de forma selectiva las vías directa e indirecta asociadas a un movimiento concreto en ratones genéticamente modificados. Los autores creen que a la hora de tomar una decisión es más eficaz fortalecer las conexiones sinápticas tanto de las neuronas asociadas a la activación del movimiento como de las asociadas a la desactivación del movimiento complementario (o alternativo). Si se confirmase en primates modelo de la enfermedad de Parkinson que el fenómeno observado también es responsable de las dificultades motoras asociadas a esta enfermedad, como opinan los autores, se abriría una nueva vía terapéutica. Obviamente, todavía es muy pronto para lanzar las campanas al vuelo. Nos lo cuenta D. James Surmeier, “Neuroscience: To go or not to go,” Nature, AOP 23 January 2013, que se hace del artículo técnico de Guohong Cui et al., “Concurrent activation of striatal direct and indirect pathways during action initiation,” Nature, AOP 23 January 2013.

En la figura que abre esta entrada, las neuronas de la corteza cerebral (en rojo) se comunican con las neuronas del cuerpo estriado (en azul) para realizar una toma de decisión entre dos acciones posibles, sean A y B. Las neuronas de la sustancia negra (en verde) toman la decisión (recomendar la acción A) y la transmiten por medio de las neuronas del tálamo (en amarillo). El nuevo trabajo indica que dichas neuronas aconsejan la acción A y al mismo tiempo desaconsejan la acción B, por lo que se activan ambas vías de forma simultánea (la vía directa para A y la indirecta para B).

Dibujo20130123 Optical measurement of neural-activity-dependent fluorescence changes in direct- and indirect-pathway SPNs in freely moving mice

El cuerpo (o núcleo) estriado se encuentra en el prosencéfalo (la parte interior del encéfalo), recibe información de la corteza cerebral motora y las transmite hacia los ganglios basales, que se encuentran en el telencéfalo y controlan los movimientos voluntarios que realizamos de manera rutinaria o cotidiana, pero de forma inconsciente (como cuando conducimos un coche como si tal cosa). Estos movimientos se automatizan gracias al entrenamiento (experiencias pasadas) y es el cuerpo estriado el que recupera dicha información. Ya se conocía que había dos vías de comunicación neuronal, la directa y la indirecta, pero no se había medido in vivo y de forma simultánea su actividad conjunta. Las técnicas basadas en fibra óptica que permiten seguir la actividad in vivo de cierto número de neuronas en la parte más interna del encéfalo han permitido observar la actividad coordinada de ambas vías (directa e indirecta) durante la iniciación de ciertos movimientos en ratones.

Dibujo20130123 sensory stimuli evoke brief activation in direct- and indirect-pathway SPNs

El artículo técnico incluye información suplementaria (de acceso gratuito) con vídeos de los ratones y con la co-actividad observada.

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29 pensamientos en “Cómo deciden los ganglios basales del encéfalo entre dos acciones complementarias

  1. Fibra óptica y un contador que detecta fotones individuales entrelazados para detectar el recorrido de 2 pulsos electromagnéticos que se desplazan por las neuronas de un ratón vivo, cosas así eran ciencia ficción hace poco tiempo atrás. El estudio es impresionante aunque aún estamos lejos de desvelar los secretos incluso de un cerebro primitivo. Lo interesante sería desvelar y explicar como funciona la red neuronal que interviene en la decisión A o B y en base a que criterios toma una decisión u otra. Por cierto en el dibujo hay algo que no entiendo: si la decisión se toma en la sustancia negra ¿Por qué ya parece que se ha tomado una decisión en la comunicación desde el cuerpo estriado a la dicha sustancia negra (A camino directo B camino indirecto)?
    Por cierto hace poco salio esta noticia http://www.cadenaser.com/sociedad/articulo/vacuna-espanola-alzheimer-lista-ser-probada-humanos/csrcsrpor/20130117csrcsrsoc_7/Tes sobre una vacuna contra el Alzheimer que aunque sensacionalista si dentro de unos meses funciona en humanos tendría un impacto enorme ya que sanaría el cerebro de cientos de millones de personas (y aún se debate la importancia de invertir en investigación científica).

      • Daniel, al final, a nivel fundamental toda transmisión de señales via electromagnetismo (o sea todas las utilizadas actualmente:cables,antenas,neuronas,etc) se reduce a un intercambio de fotones entre electrones, por esto en el experimento usan un contador de fotones individual. Si es verdad que debí utilizar impulso electromagnético en lugar de pulso que parece se usa para potencias grandes.

      • Pero es que el impulso eléctrico no es eso que estás pensando. Es un error muy frecuente imaginar la señal nerviosa exactamente igual que una corriente eléctrica por un cable. En realidad en el potencial de acción lo que se transmite en forma de onda es la despolarización que recorre la membrana de la neurona, es decir, la diferencia de voltaje entre el interior y el exterior de la célula. El conteo de fotones tendrá que ver con el método que han usado para detectar esas despolarizaciones, pero no con un “intercambio de fotones entre electrones”, porque lo que intervienen no son electrones, como en una corriente eléctrica, sino iones que entran y salen a través de la membrana creando la diferencia de potencial. Pero si estoy equivocado explícame, si tienes acceso al artículo, cómo se produce ese intercambio de fotones, porque sinceramente, eso de “impulso electromagnético” para referirse a la transmisión nerviosa suena rarísimo. Como se conoce y llama al potencial de acción es impulso eléctrico, no “electromagnético”.

      • Daniel lo que llamas potencial de acción es un potencial electromagnético como el que existe en un cable eléctrico y el cuanto del potencial electromagnético es el fotón. Aunque la forma de generar dicho potencial sea distinta a nivel molécular o atómico, a nivel fundamental o cuántico lo que realmente tiene lugar es un intercambio de fotones entre electrones. La electrodinámica cuántica (QED) es la teoría que explica estas interacciones entre la luz y la materia y que básicamente explica casi todos los fenómenos que encontramos en la vida diaria.

      • Planck, lo que yo llamo potencial de acción es lo que está establecido en todos los libros de neurofisiología. Dame alguna referencia donde se diga que el potencial de acción es un potencial electromagnético con intercambio de fotones, porque me estás dejando alucinado. Creo que todo viene de un malentendido por tu parte sobre el conteo de fotones en el experimento. Los fotones tienen que ver con los pulsos de láser que han usado para monitorizar las neuronas, en concreto el láser se ha usado para la medida de fluorescencia como indicador de la actividad neuronal por medio de un marcador fluorescente, el GCAMP3. El método se llama Time-correlated single photon counting, TCSPC, no tiene que ver con medir supuestos fotones de los potenciales de acción. Y el método tampoco tiene que ver con entrelazamiento de fotones.
        http://en.wikipedia.org/wiki/Ultrafast_laser_spectroscopy#Time-correlated_single_photon_counting
        http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/extref/nature11846-s1.pdf

      • Bueno creo que tu “alucinamiento” sucede porque no has oido hablar de QED y muy poco de mecánica cuántica, te quedas en el nivel molecular al que funcionan las reacciones químicas que provocan el movimiento de cargas eléctricas, sin embargo, (aunque en la práctica los cálculos son enormemente complejos) toda la química puede, en principio, derivarse de la interacción electromagnética entre distintas moléculas cuyas propiedades dependen de la interación electromagnética de los átomos que las componen (de los e- mayormente) y en última instancia, a nivel fundamental, la fuerza electromagnética es debida al intercambio de los bosones que transmiten el electromagnetismo: los fotones.

      • Pero deja de divagar y da una referencia sobre lo que estas diciendo, Planck. Bueno, no puedes. No existe el “impulso electromagnético” neuronal. Porque está claro que mi desconocimiento de la mecánica cuantica y la QED es el mismo que el tuyo sobre neurofisiología. Has mezclado conceptos desde el principio y no sirve que te empecines en hablar de QED cuando está claro que no es el tema del experimento, me imagino que lo será a nivel de cómo funciona el aparato contador de fotones, lógicamente puesto que se basa en fotones, pero no de la detección directa (registro) del potencial de acción. Lo que afirmas más arriba:
        “un contador que detecta fotones individuales entrelazados para detectar el recorrido de 2 pulsos electromagnéticos que se desplazan por las neuronas de un ratón vivo” y “a nivel fundamental toda transmisión de señales via electromagnetismo (o sea todas las utilizadas actualmente:cables,antenas,neuronas,etc) se reduce a un intercambio de fotones entre electrones, por esto en el experimento usan un contador de fotones individual.” es una tontería, porque no sabes cómo se produce la señal nerviosa y porque EL CONTADOR DE FOTONES NO SE USA PARA REGISTRAR EL POTENCIAL DE ACCIÓN. Es lo que pasa cuando se lanza uno a la piscina sin saber nadar. Si yo me pusiera a hablar de QED como si supiera diría tonterías muy grandes, y tú serías el primero en señalármelas. Pues eso hago yo contigo.

      • Yo de neurofisiología no entiendo mucho,y como no tengo acceso a Nature no puedo leer los detalles del artículo pero yo no he dicho que se use el contador de fotones para medir el potencial de acción. Lo que digo es que el fotón es el cuanto del potencial electromagnético y no creo que lo que los superneurofisiologos llaman “potencial de acción” sea una nueva fuerza de la naturaleza, o a lo mejor es que han descubierto la 5º fuerza del Universo que ha permanecido oculta para los físicos hasta ahora. ¿O es que las neuronas utilizan para transmitir señales nuevas fuerzas metafísicas?
        Lamentablemente esta discusión no tiene sentido puesto que tu no sabes nada de física y también seguramente porque yo no se nada de neurofisiología.
        Un saludo.

      • A ver, voy a intentar explicar lo que yo entiendo del experimento:
        -Para saber si en los ganglios basales se activan o no ciertas neuronas inyectan un marcador fluorescente (GCAMP3) que queda dentro de las neuronas activadas.
        -Mediante el contador de fotones (TCSPC) detectan ese marcador fluorescente.
        -Cuanto más marcador se detecte significa que más tiempo se ha activado la neurona.
        -Por ejemplo en las figuras 5, 6, 7 y 9 de la información suplementaria se ve la relación entre recuento de fotones y fluorescencia:
        http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/extref/nature11846-s1.pdf
        Y ahora lo que tú has interpretado erróneamente:
        “el recorrido de 2 pulsos electromagnéticos que se desplazan por las neuronas”. Lo correcto sería decir: el recorrido de 2 potenciales de acción que se desplazan por las neuronas. Por supuesto no son solo 2 neuronas, me imagino que monitorizarán unas cuantas decenas de los millones de neuronas que forman los ganglios basales. El potencial de acción es un cambio rápido en el potencial de membrana, es un cambio de voltaje entre el interior y exterior de la neurona:

        Al desplazarse la despolarización (el potencial de acción) a lo largo del axón se produce la transmisión del impulso nervioso:



        Ese “pulso” que se desplaza es el potencial de acción. Pues bien, eso NO es lo que detecta el contador. Me temo que tú sí has dicho eso: “un contador que detecta fotones individuales entrelazados para detectar el recorrido de 2 pulsos electromagnéticos”.
        Llamar al fenómeno de despolarización “pulso electromagnético” y decir que se detectan fotones intercambiados durante la transmisión del impulso nervioso es confundir a quien también ignore la base neurofisiológica del experimento y lea el comentario. Tampoco aparece en el artículo por ningún lado el entrelazamiento de fotones. A mi me daría igual corregir eso o dejarlo sin comentar, a veces comento y la mayoría no. En este caso me ha parecido pertinente hacerlo y como era de esperar ha sobrevenido la discusión, que si tú eres tonto que si yo soy listo etc, en fin lo de siempre. Lo del voltaje de membrana no es nada difícil de entender, es cuestión de mirar los enlaces que te dan, para eso te los he puesto. Pero la cromodinámica cuántica y demás cosas cuánticas, de momento, no entran en este experimento, en la parte biológica se entiende. Punset hace mucho daño.

      • Pero vamos a ver amigo, de neurofisiología a lo mejor has leido algo pero de entendederas andas un poco corto. ¿Pero que coño crees que es lo que se propaga por las neuronas? No pensarás que es la energía infusa de los querubines divinos. Es un impulso electromagnético, electricidad y magnetismo son dos manifestaciones distintas de un mismo fenómeno, de hecho, la actividad cerebral genera un campo magnético medible, el problema que tienes es que en las superrevistas de neurofisiologia que has leido no aparecen estos términos, aparecen cosas como el potencial de acción, los iones o los canales de calcio y te pierdes. Lo único que te vengo repitiendo ya 4 o 5 veces es que todo campo electromagnético viene generado en su NIVEL FUNDAMENTAL por el intercambio de fotones. Lo siento si estas cosas no aparecen en tus revistas de neurologos pero son asi.
        Respecto a los detalles del experimento te repito otra vez que no puedo acceder a ellos asi que no los conozco.

      • Mira Planck, el libro de nada menos que Richard Feynman “Seis piezas fáciles”:
        http://iesrioorbigo.centros.educa.jcyl.es/sitio/upload/Feynman_Richard__Libro__Seis_Piezas_Faciles.pdf
        En el capítulo dedicado a la biología, página 55, aborda el mecanismo del impulso nervioso, y todo lo que dice sobre el fenómeno eléctrico es:
        “Por supuesto, los efectos eléctricos asociados con este impulso nervioso deben ser registrados con instrumentos eléctricos, y puesto que hay efectos eléctricos, la física de los efectos eléctricos ha tenido obviamente mucha influencia en la comprensión del fenómeno.”
        ¿No crees que el padre de la QED habría señalado las propiedades mecanocuánticas de la transmisión nerviosa?¿No crees que desde entonces hasta ahora se habrían estudiado esas propiedades, para por ejemplo, como tú imaginabas en el experimento, registrar la actividad de las neuronas por medio de los fotones intercambiados en la transmisión del impulso nervioso?
        Pero insisto, si hay algo investigado sobre eso me gustaría saberlo. No por nada, sino que sería muy interesante si fuera verdad que se detectan esos fotones.

      • A ver, Planck, claro que se producen corrientes eléctricas en las neuronas, eso es básico. Pero como te he dicho a lo que circula por la neurona se le llama impulso eléctrico, no “pulso” ni “impulso” “electromagnético”; he explicado cómo se propaga ese impulso eléctrico por medio de potenciales de acción. Que yo sepa el término “corrientes electromagnéticas” se reserva para las corrientes eléctricas inducidas por campos magnéticos. Es una cuestión de términos, pero es que nadie se refiere a las corrientes nerviosas como “electromagnéticas”. Son corrientes eléctricas y, como toda corriente eléctrica, generan campos magnéticos, y sí, esos campos magnéticos se pueden detectar:

        Y la aparición de los campos magnéticos tendrá que ver con el intercambio de fotones como describe la QED, pero NADA DE ESO TIENE QUE VER CON EL EXPERIMENTO.
        Por lo que yo he entendido en el experimento la actividad neuronal se estudia de forma indirecta, por medio de unas moléculas fluorescentes que entran en las neuronas. El contador de fotones se usa para detectar la fluorescencia, y así conocer si las neuronas se han activado.
        Por mi parte creo que esto es todo.

    • Que noooooo, que sabes que te has colado y te jode reconocerlo. Leíste en el Abstract “time-correlated single-photon counting” y con eso y con tu idea vaga de que en la neurona se transmite “un pulso”, sacaste la conclusión de que estaban contando los fotones entrelazados producidos por los potenciales de acción de dos neuronas, a los que tú, al ignorar lo que es un potencial de acción, llamas “pulsos electromagnéticos”. Es un problema de punsetización: sacar conclusiones precipitadas sin tener conocimientos sólidos de lo que se habla. Los potenciales de acción se detectan con microelectrodos, la técnica se llama pinza de voltaje, en inglés patch clamp:
      http://www.ionchannel.ku.dk/research/electrophysiology/ep_patch_clamp_set-up.jpg/
      http://www.nature.com/nature/journal/v461/n7266/fig_tab/nature08540_F3.html#figure-title
      http://www.nature.com/nature/journal/v461/n7266/fig_tab/nature08540_F4.html#figure-title
      Si sabes tanto de electromagnetismo no se para qué llamas pulso electromagnético a lo que ocurre en las neuronas cuando pulso electromagnético se refiere a explosiones nucleares y emisiones de radiación electromagnética de gran intensidad. Haberlo llamado señal electromagnética. Y sí, que a nivel fundamental en la transmisión nerviosa habrá un intercambio de fotones, pero eso no es lo que se detecta en el experimento. Te he puesto varios enlaces fáciles para que entiendas lo que es el potencial de acción y cómo se registra. Moléstate en poner tú AL MENOS UNO donde se explique el intercambio de fotones a ambos lados de la membrana, cómo se mueven los fotones etc.

  2. Por cierto este estudio me ha recordado el tema del “misterio” del subconsciente: en las ratas parece que toda decisión es inconsciente mientras que la cosa se complica mucho en los humanos: nuestro cerebro realiza una mezcla de decisiones conscientes e inconscientes continuamente. Podemos hablar con el móvil estableciendo una conversación consciente con alguien mientras conducimos de forma semi-inconsciente. De hecho hay tareas como montar en bicicleta que una vez aprendidas se realizan de forma inconsciente (una vez lei por ahí que la única función de la consciencia es aprender tareas para hacer inconscientemente).
    Parece ser que tenemos 2 “circuitos”: el consciente via tálamo-áreas de procesamiento sensorial-corteza frontal que lleva unos 500ms y otro mucho más antiguo que ataja por la amígdala y va directamente a los sistemas motores que reacciona en menos de la mitad de tiempo. Este último es el responsable de, ante un peligro inminente, bloquear todo pensamiento consciente y salir pitando. Este mecanismo salvó la vida de nuestros antepasados aunque en nuestras sociedades modernas su función es más limitada (creo que se ha probado que ante un riesgo de colisión en coche se activa este mecanismo mucho más rápido que el consciente).
    Increíblemente este segundo mecanismo explicaría el fenómeno llamado “visión ciega”: personas totalmente ciegas que tienen dañada el área visual del cerebro pero que cuando se les enseña una foto de algo amenazador “sienten algo” y son capaces de reaccionar ante esas fotos. Esto es porque aunque el primer circuito esta dañado el segundo sigue funcionando alertando de un posible peligro. Sin duda la explicación del órgano más complejo del Universo conocido es el reto más fascinante y más difícil que tiene la ciencia por delante.

  3. En realidad el cuerpo estriado está formado por dos estructuras: el núcleo caudado y el putamen (con perdón), más otra llamada núcleo accumbens:
    http://www.benbest.com/science/anatmind/anatmd7.html#basal
    De forma que hay dos circuitos:

    El circuito del putamen (con perdón) se encarga de la ejecución subconsciente de los patrones aprendidos del movimiento. El circuito del caudado se encarga de la planificación cognoscitiva de las combinaciones de patrones motores secuenciales y paralelos para lograr objetivos conscientes, como por ejemplo, al ver un león, salir corriendo y trepar a un árbol. Además, hay tres circuitos auxiliares asociados al del putamen, que implican al globo pálido, el subtálamo, el tálamo, la sustancia nigra y la corteza motora (Guyton, Anatomía y fisiología del sistema nervioso, 1994. La página web que he puesto es una forma resumida del libro; está un poco obsoleto).

  4. daniel, un par de cuestiones previas. El tono estridente de tu respuesta a planck es innecesario y embarulla el debate, aquí no estamos para gritarnos sino, básicamente, para aprender. Llamar “despistado” a Einstein, “descarriado” a Platón y otras memeces similares hacen de la tira de comentarios una exhibición de chismorreo impropia de un blog de ciencia. Y cuando se insinúa que fulano o mengano no tiene idea de algo, ya entramos en la ofensa sin ambages. Tirarse a la piscina es la única de manera de aprender a nadar, no veo nada peyorativo en el hecho de que planck se atreva a dar su versión de este experimento, su explicación me parece sensata y pedagógica. ¿Por qué los que leen este blog y son más o menos expertos en sus materias no se “tiran a la piscina” para matizar los comentarios? Tu manera displicente de responder es propia de un super-experto que se dirige a una comunidad de super-especialistas, pero éste no es el caso.

    En mi condición de no experto en el tema, me hago la siguiente pregunta. Dices que:

    “Pero es que el impulso eléctrico no es eso que estás pensando. Es un error muy frecuente imaginar la señal nerviosa exactamente igual que una corriente eléctrica por un cable. En realidad en el potencial de acción lo que se transmite en forma de onda es la despolarización que recorre la membrana de la neurona, es decir, la diferencia de voltaje entre el interior y el exterior de la célula”.

    ¿Qué es esa forma de onda que, según tú, se transmite de neurona a neurona? ¿Acaso no es una onda eléctrica? Pero si no es una onda eléctrica, ¿qué es?

    • Buenas. Siento el tono pero si Planck se empeña en no reconocer su error me veo obligado a demostrárselo. Respecto a tu pregunta el enlace que da Miguel es muy bueno. En la tercera figura, donde dice “Propagación del impulso nervioso”, se ve la onda de despolarización:
      http://naukas.com/2013/01/22/el-axon-gigante-del-pequeno-calamar/

      El pico de la señal significa que en ese lugar de la neurona el interior de la membrana es electropositivo, mientras que a ambos lados es electronegativo. Como ves en la figura se desplaza hacia la derecha. Si pusiéramos electrodos de registro a lo largo de toda la neurona veríamos que el pico electropositivo se va desplazando a lo largo de la neurona.
      Esa onda de despolarización no se transmite directamente de neurona a neurona, yo no he dicho eso; a ver si puedo explicarlo: se transmite a lo largo del axón y las dendritas de una neurona. Al llegar a un extremo, donde están las sinapsis, la señal eléctrica induce la salida de neurotransmisores, que salen al espacio intercelular y llegan a la sinapsis de la neurona adyacente, eso en la sinapsis químicas, que son las mayoría; en las sinapsis eléctricas pasan iones a través de canales. Los neurotransmisores o los iones entran en la sinapsis de la neurona adyacente e inducen su despolarización, así sí se transmite la señal de neurona a neurona, pero ese no es el tema de discusión.
      Lo que dices de “su explicación me parece sensata y pedagógica” es lo que me preocupa y me llevó a iniciar los comentarios: la explicación parece sensata según la electrodinámica cuántica pero no es correcta. Lo llevo diciendo todo el rato: EN EL EXPERIMENTO EL CONTADOR DE FOTONES NO SE USA PARA DETECTAR EL IMPULSO NERVIOSO.
      Si no sabes nada o casi nada de la transmisión de señales eléctricas en las neuronas puedes pensar que la explicación de Planck es correcta, pero no lo es, por eso estoy intentando explicarlo.
      Y si alguien experto, que yo no lo soy, tiene acceso al artículo y puede explicar mejor la metodología, que nos saque de dudas y si me he equivocado lo admitiré.

      • daniel, vamos a ver. No pongamos el énfasis en si somos expertos o no lo somos, aquí no venimos a lucir el ego sino a aprender. Tampoco me perece adecuado derivar este debate a lo que Punset dice o deja de decir o al daño (¿?) que el divulgador catalán parece hacer a la ciencia. Si nos equivocamos, lo reconocemos; y si nos medio equivocamos, para eso estamos aquí, para aprender. No nos salgamos por peteneras o por “punseteras”. Dices:

        “Esa onda de despolarización no se transmite directamente de neurona a neurona, yo no he dicho eso; a ver si puedo explicarlo: se transmite a lo largo del axón y las dendritas de una neurona. Al llegar a un extremo, donde están las sinapsis, la señal eléctrica induce la salida de neurotransmisores, que salen al espacio intercelular y llegan a la sinapsis de la neurona adyacente, eso en la sinapsis químicas, que son las mayoría; en las sinapsis eléctricas pasan iones a través de canales. Los neurotransmisores o los iones entran en la sinapsis de la neurona adyacente e inducen su despolarización, así sí se transmite la señal de neurona a neurona, pero ese no es el tema de discusión”.

        Esto es lo que dice planck, matices aparte. En los dos ejemplos que mencionas hay transmisión eléctrica, bien para liberar neurotransmisores o bien para liberar iones (calcio, potasio, etc). Ya sé que en el primer caso la transmisión no es directa neurona-neurona sino dendrítica o axonal de neurona a neurona, pero el matiz me parece irrelevante porque la onda (potencial) se manifiesta igualmente. Al final, el debate es lingüístico, pero el escenario lo describe planck con acierto (matices aparte).

      • A ver Artemio, olvidémonos de las sinapsis, no interesan en la discusión. Tenemos el axón gigante del calamar del artículo de Naukas.
        http://naukas.com/2013/01/22/el-axon-gigante-del-pequeno-calamar/
        Imagínalo como un trozo de manguera de tela estirado. Tenemos la tela, y el hueco interior. Llenamos la manguera de agua con iones y tapamos los extremos. Le hacemos unos agujeros minúsculos a la tela, a lo largo de todo el trozo de manguera. Sumergimos la manguera en una cubeta de agua con iones, pero en la cubeta la concentración de iones es distinta a la del interior de la manguera. El agua de la cubeta tiene más iones positivos que el agua del interior de la manguera. El interior de la manguera es electronegativo respecto al exterior = Hay una diferencia de potencial (voltaje) entre el interior y el exterior. Ahora imagina que en un extremo de la manguera, en el punto A, empiezan a pasar por los agujeros que hemos hecho iones positivos al interior de la manguera. Ese punto concreto de la manguera se vuelve electropositivo. Ha ocurrido una despolarización. Unas pocas diezmilésimas de segundo después, en ese mismo punto A empiezan a salir iones positivos del interior de la manguera hacia la cubeta. El punto A vuelve a ser electronegativo. La despolarización-repolarización es el potencial de acción. Al lado del punto A está el punto B, y mientras salían los iones positivos en el punto A entraban iones positivos en el B. El punto B se hace momentáneamente electronegativo, pero como antes en A, vuelven a salir iones positivos en B reestableciéndose la electronegatividad. Al lado de B está el punto C, y como puedes suponer ocurre lo mismo, C se despolariza para inmediatamente repolarizarse, y luego pasa lo mismo en D, E, F … hasta que la despolarización llega al otro extremo de la manguera. El potencial de acción recorre la manguera de un extremo a otro = Propagación del potencial de acción. Eso es la transmisión del impulso nervioso.
        Ahora ponemos electrodos en los puntos A, B, C … hasta llegar al otro extremo. Cada electrodo atraviesa la tela y entra en contacto con el agua del interior, y nos dará una señal cuando detecte una despolarización. Cuando empieza el impulso nervioso en A, el electrodo dibuja la curva de despolarización-repolarización, con el pico en el momento de máxima despolarización:

        Lo mismo harán los electrodos de B, de C … El pico de despolarización se desplaza de un extremo a otro de la manguera = Onda de despolarización. No le des demasiada importancia a este concepto de onda de despolarización porque no es muy usado. En realidad se usa en los electrocardiogramas. Lo importante es la propagación del potencial de acción, que como puedes ver viene a ser lo mismo que la onda de despolarización.
        Si la despolarización empezara en mitad de la manguera, la propagación del potencial de acción ocurriría en ambas direcciones simultáneamente.
        Planck dice que en el proceso que he descrito, la transmisión del impulso nervioso, se produce un intercambio de fotones según la QED, y yo le he pedido que me explique cómo.

      • “Planck dice que en el proceso que he descrito, la transmisión del impulso nervioso, se produce un intercambio de fotones según la QED, y yo le he pedido que me explique cómo.”

        Se producen, pero bajando un par de escalones a un nivel mas fundametal o físico. Cada vez que dices electropositivo o electronegativo se trata de informacion mediada por intercambio de fotones virtuales (ellos median las interacciones electromagneticas, y por tanto la carga electrica). Tambien cuando el agujero en la tela se abre o se cierra se tratará de alguna molecula compleja cuya estructura espacial cambia debido que se modifican orbitales electronicos por interaccion electromagnetica, por tanto tambien mediada por fotones.
        Parece un debate casi linguistico, como dice Artemio. Lo de ‘pulso electromagnetico’ que decía Planck, él mismo ha reconocido que ese termino se utiliza para otras cosas, simplemente en el primer mensaje desde mi punto de vista estaba mostrando su entusiasmo o interés por estos avances sin preocuparse mucho de la terminología. Tambien está bien que tu aclares y precises como funcionan las neuronas.

      • Me dice el segundo enlace:
        ” You don’t have permission to access /media/2013/01/Propagacion-del-impulso-nervioso.jpg on this server.”
        ¿Como que no? :)
        Es curioso, entrando por google-images, puenteandolo si deja entrar en exactamente esa misma direccion.

  5. Hola,yo no soy neurologo,fisico,etc.(se nota),pero aunque un foton pude que no tenga masa (¿/?),
    la masa creo que si puede tener al foton,por lo que cualquier cosa en la que este la masa,con sus atomos y
    sus electrones,y sus ganas de comunicarse,puede que intente asomar la cabeza algun foton,pero claro cuanto
    mas se lo que saben los cientificos, mas pez me siento.

    En Naukas en (El axon gigante del pequeño calamar) pone, Propagacion del impulso nervioso,pero lo que
    impulsan los nervios son a los electrones con sus ondas.

    Puede que todos tengan razon desde el punto de vista que se mire,yo todos los domingos preparo
    una paella,y despues de comer mi mujer me dice, que buenos estaban esos atomos con sus electrones
    ,pero yo le digo que no ,que es una paella con pollo y conejo.
    Estoy seguro que estoy equibocado en todo menos en lo buena que esta la paella y sus ingredientes.

    Lo que me parece extraordinario,siendo el cerebro como una orquesta sinfonica,los instrumentos las neuronas,
    yo el director,lo que escucho dentro es una sinfonia,las ondas.
    Esto no es nada cientifico.
    Un saludo y gracias.

  6. Parece ser que hay fotones cargados y otros sin carga.

    “En Naukas en (El axon gigante del pequeño calamar) pone, Propagación del impulso nervioso, pero lo que impulsan los nervios son a los electrones con sus ondas”.

    Las neuronas (los nervios) tienen un funcionamiento híbrido electroquímico, pero parece ser que la despolarización de la membrana neuronal obedece a un pulso eléctrico (como nos recuerda planck con acierto).

    “Lo que me parece extraordinario, siendo el cerebro como una orquesta sinfónica, los instrumentos las neuronas, yo el director, lo que escucho dentro es una sinfonia ,las ondas. Esto no es nada científico”.

    No entiendo lo que quieres decir con que no es científico. Algunos clásicos creían percibir la música de las esferas, un hecho que pretendieron explicar con herramientas matemáticas. ¿Esto es científico? No tengo la menor idea, pero Kepler, que no era precisamente un magufo, dedicó tiempo, esfuerzo y algunas páginas a insertar los sólidos platónicos en las órbitas planetarias.

  7. Veamos,como muy bien ha resumido Fer en un comentario más arriba está claro que esta discusión está generada por discrepancias en la terminología y por estar enfocando el tema desde distintos “niveles de escala”.
    En primer lugar, es cierto que mi primera frase fue una exclamación poco meditada y bastante genérica escrita sin conocer los detalles del experimento por lo que las aclaraciones de Daniel son correctas y pertinentes. En segundo lugar pido perdón a Daniel por el tono un poco irrespetuoso de alguna respuesta mia impropia de una discusión fructifera y positiva.
    Dicho esto, es evidente que lo que se propaga por la neurona es un “impulso eléctrico como dije. En el núcleo de nuestros argumentos ambos tenemos razón, la diferencia está en la escala o nivel de explicación. A continuación voy a tratar de explicarme con mi nivel de conocimientos dejando claro que no soy experto asi que cualquier lector con más conocimientos puede corregirme si digo alguna “burrada”:
    – Escala molecular clásica: Esta es la explicación dada por Daniel, la de la neurofisiología. Tiene la ventaja de que es intuitiva y fácil de explicar: una diferencia de potencial creada al producirse dos zonas de diferente concentración iónica produce una “onda” de polarización-despolarización que se transmite a lo largo de la neurona. Es una explicación perfectamente válida y práctica para todos los experimentos realizados a este nivel, sin embargo, tiene sus limitaciones y si profundizamos y vamos bajando a niveles más y más profundos y fundamentales esta explicación es una simplificación. Esto queda claro si bajamos un nivel más:
    – Escala atómica semi-clásica: Un ión es un átomo al que se le han “extraido” electrones y por tanto tiene una carga neta positiva. Decir que la concentración iónica es mayor fuera que dentro es decir realmente que hay más electrones dentro que fuera y el fenómeno de polarización-despolarización es realmente un intercambio de electrones, lo que se mueve y se intercambian son los e- que según pasan de un átomo a otro van dejando “huecos” neutros, positivos y negativos. La analogía con un cable eléctrico es casi perfecta:
    La central eléctrica genera una diferencia de potencial eléctrico, este potencial se extiende por todo el cable como un campo produce la propagación de un campo electromagnético: los átomos del cable intercambien e- produciendo una propagación como una onda de forma totalmente análoga al fenómeno de polarización-despolarización de la membrana de la neurona.
    – Escala cuántica: hasta aquí había pretendido bajar yo (reconozco que demasiado abajo). Aquí tenemos 2 niveles: el nivel de la QED representado por los diagramas de Feynman y su intercambio de fotones entre electrones y el nivel más profundo de la QFT en el que los elementos realmente fundamentales son los campos en lugar de las partículas que realmente son vibraciónes de dichos campos(algo que nos recordó recientemente Francis en un reciente post). La explicación de la QFT del fenómeno de la propagación electromagnética a la vez que más profunda mucho más abstracta y compleja por lo que las analogías clásicas para tratar de visualizarlas fallan a menudo y necesitamos la compleja maquinaría de las matemáticas de la QFT. Para profundizar aqui ya hay que entrar en algún curso introductorio QFT pero hay que tener conocimientos de MC y de teoría de campos clásica. A este nivel se pueden explicar fenómenos “exóticos” como la superconductividad en el que la ruptura espontánea de la simetría provoca que los fotones del campo electromagnético adquieran masa dentro del cable, pero esto ya es otra historia…
    Resumiendo, “el nivel de realidad” a escoger depende del experimento que vayas a realizar y del nivel de detalle que necesites. Para aplicaciones macroscópicas la explicación clásica es suficiente pero para aplicaciones más detalladas necesitas la MC puesto que el Universo es, a nivel fundamental, cuántico.
    Espero haber aclarado algo.

  8. Yo también pido perdón por haber sido tan brusco, y agradezco la intervención de Artemio y Fer137 que han hecho que se reconduzca la conversación hacia un buen final. Creo que ha quedado todo aclarado con la explicación de Planck.

  9. yo vi a Surmeier jugando pull en un tugurio de bourbon street en Nueva Orleans en 1997, durante el congreso de neurosciencias de ese año……. buen tipo….

  10. Hola,ya lo dije en Naukas (Punset y su fractura cuantica)

    -Hola josepzin,tienes razon,yo no quiero defender a nadie,lo que pasa es que no creo que se tenga que juzgar el todo por una parte,y esto es valido tanto para -personas- como para
    la ciencia o la religion,aunque es verdad que en determinadas cosas muy estremas
    el todo y una parte casi es lo mismo………-

    Un saludo y gracias.

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