Language
Country/Area
No result found
El maestro del ritmo en biología: ¿Cómo impulsa la GPC nuestra marcha y nuestra respiración?
En biología, los generadores de patrones centrales (CPG) son circuitos neuronales capaces de producir transporte rítmico de forma autónoma, sin la necesidad de una entrada rítmica externa. Impulsan comportamientos como la marcha, la respiración, la natación e incluso la masticación, y desempeñan un papel central en el movimiento de los organismos vivos. El funcionamiento de CPG no sólo demuestra adaptabilidad biológica, sino que también proporciona formas para que nuestros cuerpos se adapten a entornos cambiantes.
El CPG se caracteriza por su capacidad de autoorganizarse y de adaptarse de manera flexible en respuesta a estímulos externos.
Características de las neuronas CPG
Las neuronas CPG poseen una variedad de propiedades intrínsecas de la membrana, que les permiten realizar diferentes funciones. Algunas neuronas experimentan ráfagas de potenciales de acción en ausencia de estimulación externa, mientras que otras exhiben un rebote postinhibitorio después de que se elimina la inhibición. Además, la frecuencia de activación de las neuronas CPG bajo despolarización estable también se adaptará, es decir, la frecuencia disminuirá gradualmente con el tiempo.
Generación de ritmo
En las redes CPG, existen dos tipos principales de mecanismos de generación de ritmo: generación de ritmo impulsada por un reloj (marcapasos) e inhibición interactiva (inhibición recíproca). En una red "impulsada por reloj", algunas neuronas actúan como osciladores centrales (marcapasos), impulsando a otras neuronas que no están en ráfaga a realizar patrones rítmicos. En una red de "inhibición interactiva", dos grupos de neuronas se inhiben entre sí, formando osciladores de medio centro. Cuando estas neuronas están conectadas entre sí, pueden producir patrones de actividad alternos.
Incluso de forma aislada, estas neuronas pueden producir una salida rítmica que proporciona una base fisiológica para sus solicitudes.
El impacto de la neuromodulación
La neuromodulación es fundamental para el funcionamiento de la GPC. Los organismos deben adaptar su comportamiento a los cambios en el entorno interno y externo. El ajuste de CPG puede cambiar su combinación funcional y producir diferentes modos de salida. Cuando se pierde la información neuromoduladora, la generación de ciertos patrones de movimiento puede perderse por completo. Por ejemplo, la aplicación de varios neuromoduladores puede evocar diferentes patrones de movimiento, lo que demuestra aún más el papel esencial de la neuromodulación en el movimiento adaptativo.
El papel de la retroalimentación sensorial
Aunque el ritmo y el patrón preestablecidos teóricos de CPG se generan centralmente, CPG también se puede ajustar en función de la retroalimentación sensorial. Esta información puede afectar el ajuste general del patrón de marcha. Por ejemplo, al caminar, si hay una piedra en un pie, incluso si la sensación sólo está presente en una determinada fase, seguirá afectando a todo el patrón de marcha.
Los cambios en la información sensorial pueden apuntar a diferentes fases del patrón y pueden conducir a la aparición de fenómenos de inversión refleja.
Múltiples funciones de CPG
La CPG juega un papel importante en múltiples funciones, especialmente en el movimiento, la respiración y otras funciones oscilatorias. Por ejemplo, ya en 1911, los científicos descubrieron que la médula espinal puede producir patrones de marcha sin órdenes del cerebro. Posteriormente, este descubrimiento obtuvo un amplio apoyo en los patrones de natación de una variedad de organismos, incluidos los vertebrados y ciertos invertebrados, como los tiburones.
Conclusión
Se puede ver en estos estudios que el funcionamiento de CPG no solo refleja la estructura interna de los organismos y el funcionamiento preciso del sistema nervioso, sino que también implica que la neuromodulación y la retroalimentación sensorial introducen la adaptabilidad conductual de los organismos. Con el avance de la ciencia, comprender cómo las GPC afectan nuestro movimiento y respiración sigue siendo un tema candente en la investigación actual, lo que nos hace preguntarnos: ¿Cómo cambiarán las investigaciones futuras nuestra comprensión y aplicación de los ritmos biológicos?
