SISTEMA NERVIOSO Y SISTEMA
BIOELECTRICO
Es una red compleja de estructuras
especializadas (encéfalo, médula espinal y nervios) que tienen como misión
controlar y regular el funcionamiento de los diversos órganos y sistemas,
coordinando su interrelación y la relación del organismo con el medio externo.
El sistema nervioso está organizado para detectar cambios en el medio interno y
externo, evaluar esta información y responder a través de ocasionar cambios en
músculos o glándulas. El sistema nervioso se divide en dos grandes subsistemas:
1) sistema nervioso central (SNC) compuesto por el encéfalo y la médula
espinal; y 2) sistema nervioso periférico (SNP), dentro del cual se incluyen
todos los tejidos nerviosos situados fuera del sistema nervioso central El SNC
está formado por el encéfalo y la médula espinal. El encéfalo es la parte del
sistema nervioso central contenida en el cráneo y el cuál comprende el cerebro,
el cerebelo y el tronco del encéfalo o encefálico. La médula espinal es la
parte del sistema nervioso central situado en el interior del canal vertebral y
se conecta con el encéfalo a través del agujero occipital del cráneo. El SNC
(encéfalo y médula espinal) recibe, integra y correlaciona distintos tipos de
información sensorial. Además, el SNC es también la fuente de nuestros
pensamientos, emociones y recuerdos. Tras integrar la información, a través de
funciones motoras que viajan por nervios del SNP ejecuta una respuesta
adecuada.
El sistema nervioso periférico está
formado por nervios que conectan el encéfalo y la médula espinal con otras
partes del cuerpo. Los nervios que se originan en el encéfalo se denominan
nervios craneales, y los que se originan en la médula espinal, nervios
raquídeos o espinales. Los ganglios son pequeños acúmulos de tejido nervioso
situados en el SNP, los cuales contienen cuerpos neuronales y están asociados a
nervios craneales o a nervios espinales. Los nervios son haces de fibras
nerviosas periféricas que forman vías de información centrípeta (desde los
receptores sensoriales hasta el SNC) y vías centrífugas (desde el SNC a los
órganos efectores). (NARANJO, 2015)
Anatomía microscópica: neuronas
El tejido nervioso consta de dos
tipos de células: las neuronas y la neuroglia o glia. Las neuronas son las
células responsables de las funciones atribuidas al sistema nervioso: pensar,
razonar, control de la actividad muscular, sentir, etc. Son células excitables
que conducen los impulsos que hacen posibles todas las funciones del sistema
nervioso. (NARANJO C. , 2015)
Representan la unidad básica
funcional y estructural del sistema nervioso. El encéfalo humano contiene
alrededor de 100.000 millones de neuronas. Aunque pueden tener distintas formas
y tamaños, todas las neuronas tienen una estructura básica y constan de 3
partes esenciales: cuerpo neuronal, dendritas y axones.
1. El cuerpo o soma neuronal
contiene el núcleo y el citoplasma, con todos sus orgánulos intracelulares,
rodeado por la membrana plasmática.
2. Las dendritas son prolongaciones
cortas ramificadas, en general múltiples, a través de las cuales la neurona
recibe estímulos procedentes de neuronas vecinas con las cuales establece una
sinapsis o contacto entre células.
3. El axón es una prolongación,
generalmente única y de longitud variable, a través de la cual el impulso
nervioso se transmite desde el cuerpo celular a otras células nerviosas o a
otros órganos del cuerpo. Cerca del final, el axón, se divide en terminaciones
especializadas que contactarán con otras neuronas u órganos efectores. El lugar
de contacto entre dos neuronas o entre una neurona y un órgano efector es una
sinapsis. Para formar la sinápsis, el axón de la célula presináptica se
ensancha formando los bulbos terminales o terminal presináptica los cuales contienen
sacos membranosos diminutos, llamados vesículas sinápticas que almacenan un
neurotransmisor químico. La célula postsináptica posee una superficie receptora
o terminal postsináptica. Entre las dos terminales existe un espacio que las
separa llamado hendidura postsináptica. Las neuronas están sostenidas por un
grupo de células no excitables que en conjunto se denominan neuroglia. Las
células de la neuroglia son, en general, más pequeñas que las neuronas y las
superan en 5 a 10 veces en número. Las principales células de la neuroglia son:
astrocitos, oligodendrocitos, células ependimarias, células de Swchann, y
células satélites. (Igar, 2014)
Los astrocitos son pequeñas células
de aspecto estrellado que se encuentran en todo el SNC. Desempeñan muchas
funciones importantes dentro del SNC, ya que no son simples células de sostén
pasivas. Así, forman un armazón estructural y de soporte para las neuronas y
los capilares gracias a sus prolongaciones citoplasmáticas. Asimismo, mantienen
la integridad de la barrera hemoencefálica, una barrera física que impide el
paso de determinadas sustancias desde los capilares cerebrales al espacio
intersticial. Además, tienen una función de apoyo mecánico y metabólico a las
neuronas, de síntesis de algunos componentes utilizados por estas y de ayuda a
la regulación de la composición iónica del espacio extracelular que rodea a las
neuronas. Los oligodendrocitos son células más pequeñas, con menos procesos
celulares. Su principal función es la síntesis de mielina y la mielinización de
los axones de las neuronas en el SNC. Cada oligodendrocito puede rodear con
mielina entre 3 y 50 axones. La mielina se dispone formando varias capas
alrededor de los axones, de tal forma que los protege y aísla eléctricamente.
La mielinización, además, contribuye de forma muy importante a aumentar la
velocidad de conducción de los impulsos nerviosos a través de los axones. A
intervalos en toda la longitud del axón hay interrupciones de la vaina de
mielina, llamadas nódulos de Ranvier. Los axones rodeados de mielina se
denominan axones mielínicos, mientras que los que carecen de ella se llaman
amielínicos. La microglia son células pequeñas con función fagocitaria,
importantes en la mediación de la respuesta inmune dentro del SNC. Tienen su
origen en las células madre hematopoyéticas embrionarias. Las células
ependimarias son células ciliadas que tapizan la pared del sistema ventricular
y del ependimo. Son células móviles que contribuyen al flujo del líquido
cefaloraquódeo (LCR).
Las células de Schwann son células
de la neuroglia situadas en el sistema nervioso periférico, las cuales
sintetizan la mielina que recubre los axones a este nivel. Cada célula rodea a
un solo axón. Las células satélites son células de soporte de las neuronas de
los ganglios del SNP. En un corte fresco del encéfalo o la médula espinal,
algunas regiones son de color blanco y brillante, y otras grisáceas. La
sustancia blanca corresponde a la sustancia del encéfalo y la médula espinal
formada por fibras nerviosas mielínicas y por tejido neuroglial. Es el color
blanco de la mielina lo que le confiere su nombre. La sustancia gris está
integrada por neuronas y sus prolongaciones, fibras nerviosas mielínicas y
amielínicas y células gliales. Su color grisáceo se debe a la escasez de
mielina.
El Sistema Nervioso, el más
completo y desconocido de todos los que conforman el cuerpo humano,
asegura junto con el Sistema Endocrino,
las funciones de control del organismo.
Capaz de recibir e integrar
innumerables datos procedentes de los distintos órganos sensoriales
para lograr una respuesta del cuerpo, el Sistema Nervioso se encarga por lo
general de controlar las actividades rápidas. Además, el Sistema Nervioso es el
responsable de las funciones intelectivas, como la memoria,
las emociones o las voliciones.
Su constitución anatómica
es muy compleja, y las células que lo componen, a diferencia de las
del resto del organismo, carecen de capacidad regenerativa.
A continuación, se dará a conocer
todo lo relacionado con el sistema Nervioso Central.
Su función primordial es la de
captar y procesar rápidamente las señales ejerciendo control y coordinación
sobre los demás órganos para lograr una oportuna y eficaz interacción con el
medio ambiente cambiante. Esta rapidez de respuestas que proporciona la
presencia del sistema nervioso diferencia a la mayoría de los animales
(eumetazoa) de otros seres pluricelulares de
respuesta motil lenta que no lo poseen como
los vegetales, hongos, mohos o algas.
Cabe mencionar que también existen
grupos de animales (parazoa y mesozoa) como
los poríferos, placozoos y mesozoos que no tienen
sistema nervioso porque sus tejidos no alcanzan la
misma diferenciación que consiguen los demás animales ya sea porque
sus dimensiones o estilos de vida son simples, arcaicos, de bajos
requerimientos o de tipo parasitario.
Estructura del sistema nerviosos central
El sistema nervioso se compone de
varios elementos celulares como tejidos de sostén o mantenimiento
llamados neuroglía, un sistema vascular especializado y
las neuronas3 que son células que se encuentran conectadas entre sí
de manera compleja y que tienen la propiedad de generar, propagar, codificar y
conducir señales por medio de gradientes
electroquímicos (electrolitos) a nivel de membrana axonal y
de neurotransmisores a nivel de sinapsis y receptores. (Maldonado, 2004)
Funciones básicas del Sistema nervioso
Función sensorial: los receptores sensoriales detectan estímulos
internos o externos; las neuronas que transmiten la información sensorial al
encéfalo o a la médula espinal se denominan neuronas sensoriales o aferentes
Función de integración: es el procesamiento de la información
sensorial: se analiza y se almacena una parte de ella, lo cual va seguido de
una respuesta apropiada; las neuronas que se encargan de esto son las
interneuronas (neuronas de asociación) y son la mayoría
Función motora: es responder a las decisiones de la función de
integración; las neuronas encargadas de esta función son las neuronas
motoras o eferentes; la información va desde el encéfalo o médula espinal
a órganos o células, que se llaman efectores.
Funcionamiento del sistema nervioso como sistema binario
Para poder entender parte del
funcionamiento del sistema nervioso es necesario tener claros algunos conceptos
de electricidad ya que la información que recibiremos del exterior por medio de
los órganos de los sentidos se transmiten al cerebro por impulsos eléctricos
que ahí son procesados y luego las respuestas del cerebro ,que puede sea
mediata o inmediata o de largo plazo, es mandada también por impulsos que se
transmiten a través de las neuronas o células constitutivas del sistema
nerviosos. (Maldonado, 2004)
Comenzaremos a recordar que en la
naturaleza existen dos tipos de cargas eléctricas: la positiva y la negativa,
los átomos que conforman la materia son átomos constituidos por protones que
tienen carga positiva y neutrones que son partículas sin carga y el núcleo está
rodeado de electrones que son partículas elementales con cargar negativa. De
modo que si sumamos lar cargas podremos saber si es un átomo estable.
Papel de los ionizantes en la
despolarización y la repolarizacion de la membrana.
La despolarización es una
disminución del valor absoluto del potencial de membrana en
una neurona.1 El potencial de membrana de una neurona en reposo es
normalmente negativo en la zona intracelular (-70 mV). Este potencial negativo
se genera por la presencia en la membrana de bombas sodio/potasio (que
extraen de forma activa 3 iones Na+ (sodio) desde el interior hacia el exterior
celular e introducen 2 iones K+ (potasio), consumiendo 1 molécula
de ATP), canales para el potasio (que permiten el intercambio libre de los
iones K+) y bombas para Cl- (que extraen cloruro de forma activa). Como
resultado, el exterior celular es más rico en Na+ y Cl- que el
interior, mientras que los iones K+ se acumulan en el interior
respecto al exterior. El balance neto de cargas es negativo porque salen 3
iones Na+ por cada 2 iones K+ y también, por la presencia de moléculas con
carga negativa en el interior celular como ATP y proteínas. (Maldonado, 2004)
Repolarización: En las células vivientes existen dos fases vitales,
actividad y reposo, que se alternan a lo largo de toda la vida.
La repolarizacion representa la
vuelta al estado de reposo de la célula; es ésta la fase en la que se efectúa
la producción de energía. Cuanto más se prolonga la fase de repolarizacion, más
se reposa la célula. Una dieta rica en potasio y magnesio proporciona los
cationes indispensables para la producción de ATP, el combustible de la célula.
De hecho, el potasio y el magnesio son indispensables para la síntesis de
energía suministrando las coenzimas necesarias para el glicolisis y para la
fosforilación oxidativa. Una dieta rica en potasio y magnesio favorece la
síntesis de energía y produce una óptima función de las bombas celulares del
sodio y del calcio. (Maldonado, 2004)
SISTEMA BIOELÉCTRICO
Potenciadores eléctricos de la
membrana celular
1) El potencial
de reposo:
Es la diferencia de potencial que
existe entre el interior y el exterior de una célula. Lo que mantiene a este
potencial en reposo, es la Bomba Na+/K+ (Bomba Sodio/Potasio), dado que si
salen 3 Na+ (Sodio) a la parte extracelular, entran 2 K+ (Potasio) a la parte
intracelular. Se debe a que la membrana celular se comporta como una
barrera semipermeable selectiva, es decir, permite el tránsito a través de ella
de determinadas moléculas e impide el de otras. Este paso de
sustancias es libre, no supone aporte energético adicional para que se pueda
llevar a cabo. En las células eléctricamente excitables, el potencial de reposo
es aquel que se registra por la distribución asimétrica de los iones (principalmente sodio ypotasio)
cuando la célula está en reposo fisiológico, es decir, no está
excitada. Este potencial es generalmente negativo, y puede calcularse
conociendo la concentración de los distintos iones dentro y fuera de la célula.
La distribución asimétrica de los iones se debe a los gradientes de
los potenciales electroquímicos de los mismos. El potencial
electroquímico está compuesto por elpotencial químico, directamente relacionado
con la concentración de las especies, y con la carga de los distintos iones. (NARANJO C. , 2015)
2) Un potencial
de acción
También llamado impulso
eléctrico, es una onda de descarga eléctrica que viaja a lo largo de
lamembrana celular modificando su distribución de carga eléctrica.
Los potenciales de acción se utilizan en el cuerpo para llevar información
entre unos tejidos y otros, lo que hace que sean una
característica microscópica esencial para la vida de
losanimales. Pueden generarse por diversos tipos de células corporales, pero
las más activas en su uso son las células delsistema nervioso para enviar
mensajes entre células nerviosas (sinapsis) o desde células nerviosas
a otros tejidos corporales, como el músculo o las glándulas. (NARANJO C. , 2015)
3) El
potencial de membrana:
Ain impulso hay máscationes, en
especial de sodio, fuera de la membrana celular y másaniones (-iones) dentro de
lo que crea un potencial de reposo
Sistema Bio-eléctrico
El Sistema Cuántico Bio-Eléctrico
es una nueva herramienta que analiza este fenómeno. La energía y la baja
frecuencia magnética del cuerpo humano se captan al sostener el sensor, y a
continuación el equipo las amplifica y las analiza mediante el microprocesador
que incorpora. Los datos se comparan con el espectro cuántico de resonancia
magnética estándar de enfermedades y de nutrición, así como con otros
indicadores incorporados en el equipo para diagnosticar si las formas de las
ondas presentan irregularidades a través del uso de la aproximación de Fourier.
De esta manera se puede realizar el análisis y diagnóstico del estado de salud
y obtener los principales problemas del paciente, también como distintas
propuestas estándares de curación o prevención, basándose en el resultado del
análisis de la forma de la onda.
El método de análisis cuántico de
resonancia magnética es un emergente método de detección espectral, rápido,
preciso y no invasivo, lo que lo hace especialmente apropiado para la
comparación de los efectos de curación de diferentes medicinas y productos médicos,
y para la comprobación de posibles estados anormales de salud. Los principales
elementos de análisis ascienden a más de treinta, e incluyen los siguientes
sistemas:
Cardiovascular y Cerebro vascular
• Función Gastrointestinal
• Función de la Vesícula Biliar
• Función Pancreática
• Función Renal
• Función Pulmonar
• Sistema Nervioso
• Vitaminas
• Aminoácidos
• Coenzimas
• Metales Pesados
ELECTRODIAGNOSTICO Y ELECTROTERAPIA
ELECTRODIAGNÓSTICO:
Definición:
El Electrodiagnóstico es un modelo
de intervención fisioterápica que permite una evaluación cualitativa de la
placa neuromotora. Se observará la durabilidad contráctil, localización del
punto motor más allá de la anatomofisiología neurológica. Utilizaremos
corriente galvánica en sus formas de presentación cuadrangular y triangular
para la obtención de una gráfica denominada curva i/t, que nos informará sobre
el estado aproximado del músculo (denervado, parcialmente denervado, etc.). (Igar,
2014)
Observaciones:
Con este modelo fisioterápico como
hemos mencionado con anterioridad vamos a realizar una gráfica a través de la
excitabilidad de la placa motora mediante dos formas diferentes de corriente
galvánica, utilizando el método interpolar a través de una aplicación longitudinal
en los puntos motores de los músculos afectados. La atención al paciente
adquiere una importancia fundamental para procesar las informaciones, así como
el acoplamiento entre el aparato de electroterapia y el paciente, que
fundamentalmente será determinado por la intensidad de corriente por unidad de
superficie.
Objetivos:
Utilizamos corriente galvánica cuya
intensidad debe permanecer constante y el flujo de cargas se realiza en el
mismo sentido.
Procedimientos eléctricos cuyo
objetivo es la captación del potencial de acción o las respuestas del tejido
excitable a la acción eléctrica.
Intervención:
Después del electrodiagnóstico,
tendremos los parámetros de la intensidad, tiempo y forma de pulso con los que
podremos trabajar en las lesiones neurológicas periféricas.
Habilidades:
Las indicaciones más frecuentes
son: Diagnósticas: Lesiones centrales: no presentan síndrome de reacción
degenerativa; Lesiones periféricas; Exclusión de parálisis histéricas.
Pronósticas: Lesión total; Lesión parcial.
Otros:
Realizado con corriente galvánica
interrumpida, que produce estímulos de larga duración, capaz de estimular el
complejo neuromuscular. El electrodiagnóstico es de suma importancia en
fisioterapia, pues permite obtener los parámetros necesarios para el tratamiento
de las patologías. Si un músculo no está afectado uniformemente, algunos
fascículos se estimularan de forma desigual, apareciendo curvas incongruentes
apareciendo más hipérboles que se corresponden a cada unidad funcional,
indicando la presencia de la reinervación de esos fascículos no afectos. (NARANJO C. , 2015)
Evitar:
Es necesario dedicar especial
atención a la intensidad de corriente, resistencia de la piel del paciente, y
sensación percibida por el paciente, para evitar la provocación de los efectos
adversos de la electroterapia, tales como erosiones, quemaduras,
cauterizaciones. Con la utilización de electrodos de pequeñas dimensiones, no
exceder la dosis recomendada para la aplicación, así como contactos irregulares
sobre la superficie de aplicación. No aplicar en casos de: espasticidad, área
cardiaca, marcapasos y tromboflebitis. (Vernieri, 2005)
ELECTROTERAPIA
Es la aplicación de energía
procedente del espectro electromagnético al organismo humano, para generar
sobre los tejidos, respuestas biológicas deseadas y terapéuticas. (Ediciones, 207)
• La aplicación por defecto no
consigue la respuesta terapéutica.
• La aplicación en exceso satura al
sistema y daña los tejidos tratados.
Los principales efectos de las
distintas corrientes de electroterapia son:
• Anti-inflamatorio.
• Analgésico.
• Mejora del trofismo.
• Potenciación neuro-muscular.
• Térmico, en el caso de electroterapia
de alta frecuencia
• Fortalecimiento muscular
• Mejora transporte de medicamentos
• Disminución de edema
• Control de dolor
• Mejora sanación de heridas
(Naranjo 2015a)
TIPOS DE CORRIENTE Y EFECTOS DE LA ELECTRICIDAD
EN LOS SERES VIVOS.
Efectos electroquímicos
Efectos sobre nervio y músculo
Efectos sensitivos
Efectos por aporte energético para
mejorar metabolismo
Baja Frecuencia: de 0 Hz a
1.000 Hz
Mediana Frecuencia: de 1.000 Hz a
20.000Hz
Alta Frecuencia: de 100.000Hz a
5MHz
Corriente Directa: Es una corriente
monofásica, ya sea continua o pulsada.
Corriente Alterna: Es una corriente
bifásica pulsátil.
EFECTOS DE LOS CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS SOBRE
ÓRGANOS Y SISTEMAS
La exposición a campos
electromagnéticos no es un fenómeno nuevo. Sin embargo, en el siglo XX la
exposición ambiental ha aumentado de forma continua conforme la creciente
demanda de electricidad, el constante avance de las tecnologías y los cambios
en los hábitos sociales han generado más y más fuentes artificiales de campos
electromagnéticos. Todos estamos expuestos a una combinación compleja de campos
eléctricos y magnéticos débiles, tanto en el hogar como en el trabajo, desde
los que producen la generación y transmisión de electricidad, los electrodomésticos
y los equipos industriales, a los producidos por las telecomunicaciones y la
difusión de radio y televisión.
En el organismo se producen
corrientes eléctricas minúsculas debidas a las reacciones químicas de las
funciones corporales normales, incluso en ausencia de campos eléctricos
externos. Por ejemplo, los nervios emiten señales mediante la transmisión de
impulsos eléctricos. En la mayoría de las reacciones bioquímicas, desde la
digestión a las actividades cerebrales, se produce una reorganización de partículas
cargadas. Incluso el corazón presenta actividad eléctrica, que los médicos
pueden detectar mediante los electrocardiogramas. (Ediciones, 207)
Los campos eléctricos de
frecuencia baja influyen en el organismo, como en cualquier otro material
formado por partículas cargadas. Cuando los campos eléctricos actúan sobre
materiales conductores, afectan a la distribución de las cargas eléctricas en
la superficie. Provocan una corriente que atraviesa el organismo hasta el suelo.
Los campos magnéticos de frecuencia
baja inducen corrientes circulantes en el organismo. La intensidad de estas
corrientes depende de la intensidad del campo magnético exterior. Si es
suficientemente intenso, las corrientes podrían estimular los nervios y
músculos o afectar a otros procesos biológicos. (Vernieri, 2005)
Tanto los campos eléctricos como
los magnéticos inducen tensiones eléctricas y corrientes en el organismo, pero
incluso justo debajo de una línea de transmisión de electricidad de alta
tensión las corrientes inducidas son muy pequeñas comparadas con los umbrales
para la producción de sacudidas eléctricas u otros efectos eléctricos.
El principal efecto biológico de
los campos electromagnéticos de radiofrecuencia es el calentamiento. Este
fenómeno se utiliza en los hornos de microondas para calentar alimentos. Los
niveles de campos de radiofrecuencia a los que normalmente están expuestas las
personas son mucho menores que los necesarios para producir un calentamiento
significativo. Las directrices actuales se basan en el efecto calefactor de las
ondas de radio. Los científicos están investigando también la posibilidad de
que existan efectos debidos a la exposición a largo plazo a niveles inferiores
al umbral para el calentamiento del organismo. Hasta la fecha, no se han
confirmado efectos adversos para la salud debidos a la exposición a largo plazo
a campos de baja intensidad de frecuencia de radio o de frecuencia de red, pero
los científicos continúan investigando activamente en este terreno. (Vernieri, 2005)
IONES EN REPOLARIZACIÓN DE MEMBRANA. FISIOLOGÍA
DE LA MEMBRANA
La transmisión de impulsos
nerviosos (Fig. 1) es la base de la función en el sistema nervioso. Sin
embargo, para entender la transmisión nerviosa es necesario familiarizarse
primero con la biofísica de la membrana neuronal, especialmente en el
transporte de iones a través de ella y el desarrollo de potenciales eléctricos
al atravesarla.
Existen distintas teorías para
explicar este fenómeno, pero la más aceptada es la Teoría de Membrana, la cual
se describirá a continuación.
1- Concentración
iónica
Por fuera y dentro de la membrana
celular, existen moléculas en estado iónico (con carga eléctricas positivas o
negativas) que se hallan en diferentes concentraciones:
a) externamente, gran concentración
de iones de sodio (Na+) e iones cloruro (CI-b) internamente, gran concentración
de iones potasio (K+) e iones de diversos ácidos orgánicos (Ac. org. -)
Todos estos iones tienden a
difundir desde el lugar de mayor concentración al de menor, pero la membrana
neuronal es selectiva, siendo impermeable al sodio y a los ácidos orgánicos y
solo permitiendo el pasaje del cloro y el potasio, los cuales entran y salen
libremente (Fig. 2) (Igar, 2014)
Fig. 2: Distribución de iones en
torno a la membrana neuronal
2- Potencial
de membrana. Membrana polarizada
La anteriormente descrito determina
que, en el exterior de la membrana, la acumulación de iones positivos sea mayor
que la de iones negativos y, a la inversa, internamente la acumulación de iones
negativos sea mayor. Por lo tanto se genera a ambos lados de la membrana una
distribución de cargas eléctricas, es decir una diferencia de potencial
eléctrico que consiste en una mayor electropositividad exterior y una mayor
electronegatividad en el interior. En este estado se dice que la neurona tiene
un potencial de membrana o que está en reposo, inactiva o polarizada (Fig. 3). (Igar, 2014)
Fig.3: Potencial de membrana o
membrana polarizada.
3- Despolarización
de la membrana
Cuando actúa sobre una neurona un
estímulo (una variación del medio), éste provoca la permeabilización brusca de
la membrana neuronal al sodio, el cual penetra al interior, en la zona de la
membrana que fue estimulada, invirtiéndose la distribución de las cargas. En el
lugar donde se invierte el potencial de membrana, se dice que la neurona se ha activado
o despolarizado (Fig. 4).
Fig. 4: Despolarización de la
membrana.
4- Transmisión
del estímulo nervioso. Onda despolarizante
Como el resto de la neurona
continúa polarizada, se presenta la siguiente situación: un polo positivo queda
junto a uno negativo, generándose en el primero una corriente eléctrica que
avanza hacia el segundo. Esta corriente eléctrica produce la permeabilización
al sodio de la zona vecina de la membrana, que hasta ahora estaba polarizada,
es decir, que tiene sobre esa zona de la membrana, un efecto similar al que
originariamente provocó el estímulo.
Esto determina el ingreso del sodio
en zonas allegadas de la membrana, las que progresivamente se despolarizan y, a
su vez, nuevos polos positivos vecinos de otros negativos van produciendo
nuevas corrientes eléctricas capaces de despolarizar otras zonas.
Esta corriente eléctrica también
llamada onda despolarizante, es el impulso nervioso, el cual se define con más
exactitud como una corriente electroquímica, ya que las cargas eléctricas se
deben al estado iónico en que se presentan las sustancia química (Fig. 5). (Igar, 2014)
5 -
Repolarización de la membrana neuronal. Bomba de sodio
Una alta concentración intracelular
de ión sodio resulta tóxica para las células, por lo cual éstas deben
expulsarlo nuevamente al exterior. Como la membrana neuronal es impermeable a
este ión, esta expulsión representa un trabajo, es decir se requiere gasto de
energía. esta energía es suministrada por un proceso denominado bomba de
sodio-potasio, la cual insume ATP (energía química proveniente de la
respiración celular) (Fig. 6). (Maldonado, 2004)
ig. 6: Repolarización de la
membrana.
6- Mecanismo
de rueda
Como se puede observar una neurona
nunca está totalmente despolarizada o totalmente polarizada, sino que estos
estadios se van alternando. A este fenómeno se lo denomina mecanismo de rueda
(Fig. 7).
Fig. 7: Mecanismo de rueda.
Umbral de excitación y ley del todo o nada
Para que todo el proceso
anteriormente explicado se desencadene es necesaria la acción primaria de un
estímulo, el cual debe alcanzar cierta intensidad, por debajo de la cual la
neurona no se excita. Esta condición se denomina umbral de excitación y, si ha
sido alcanzado, el impulso nervioso se producirá hasta sus últimas
consecuencias, independientemente de la potencia del estímulo. A esta propiedad
se la denomina ley del todo o nada. (NARANJO C. , 2015)
FISIOLOGIA CELULAR
La Fisiología es una rama de las
Ciencias Biológicas que estudia las funciones de los seres vivos. La célula
realiza diversas funciones con el fin de poder alimentarse, crecer,
reproducirse, sintetizar sustancias y relacionarse con el medio ambiente. Para
lograr esos objetivos debe cumplir con tres importantes funciones: relación,
nutrición y reproducción.
FUNCIONES DE NUTRICIÓN.
TRANSPORTE
A TRAVÉS DE LAS MEMBRANAS.
TRANSPORTE PASIVO
Es
el movimiento de sustancias desde un lugar donde están más concentradas a otro
de menor concentración. El transporte pasivo está representado por la difusión
simple, la difusión facilitada, la ósmosis y la diálisis.
DIFUSIÓN SIMPLE: es la manera por la
cual el oxígeno, el dióxido de carbono y pequeñas moléculas sin carga eléctrica
atraviesan la membrana plasmática. La célula consume oxígeno, con lo cual entra
por la membrana ya que hay mayor cantidad fuera de la célula que dentro de
ella. Lo contrario ocurre con el dióxido de carbono, que sale por estar más concentrado
en el citoplasma que fuera de él.b. DIFUSIÓN FACILITADA: mediante esta forma se realiza el pasaje de pequeñas
moléculas con carga eléctrica, azúcares, aminoácidos y metabolitos de la
célula, desde una zona de mayor concentración a otra de menor concentración. La
difusión facilitada necesita de proteínas, llamadas proteínas de canal y
transportadoras. Las proteínas de canal establecen canales a manera de poros
llenos de agua, que cuando se abren dejan pasar sustancias a la célula. Las
proteínas transportadoras presentan cambios en su estructura para permitir que
ingresen sustancias a la célula. En ambos casos, el transporte se realiza a
favor del gradiente de concentración. Un gradiente de concentración es una zona
donde varía en forma permanente la concentración de una sustancia entre dos
extremos o puntos opuestos. Si la dirección de cualquier sustancia, por ejemplo
sodio, es hacia la zona más concentrada de sodio (de menor a mayor), significa
“en contra” del gradiente. Si el transporte es desde la zona más concentrada a
la de menor concentración, es “a favor” del gradiente. En la primera situación
hay gasto de energía, no así en la segunda.transporte pasivoc. ÓSMOSIS: es el
pasaje o difusión de un solvente (agua) a través de una membrana semipermeable
mediante un gradiente de concentración. La membrana plasmática permite el paso
del agua de un sitio a otro pero no el de sustancias disueltas en ella
(solutos). Toda vez que la célula tenga en su interior una concentración de
solutos mayor que la del medio externo, la célula está en una solución
hipotónica. Por lo tanto, el agua ingresa a la célula y provoca que se agrande.
Por el contrario, si la concentración de solutos es mayor en su ambiente
externo la célula está en un medio hipertónico, hecho que provoca la salida de
agua intracelular y la crenación o arrugamiento de la célula. Cuando la
concentración de solutos es igual a ambos lados de la membrana, la célula está
en un medio isotónico (igual tonicidad) y no hay difusión de agua. En la
difusión simple, en la facilitada y en la ósmosis no hay gasto de energía. (Lodish.., 2003)
DIÁLISIS: cuando una membrana separa
una sustancia con diferente concentración a ambos lados, el soluto (la sal)
difunde desde el lugar de mayor concentración al de menor concentración,
mientras que el agua lo hace desde el sitio donde está en mayor cantidad
(solución diluida) hacia la de menor cantidad (solución concentrada de sal).
Este proceso, denominado diálisis, se define como el pasaje de una sustancia
disuelta a través de una membrana semipermeable a favor de un gradiente de
concentración y sin gasto de energía. (Lodish.., 2003)
TRANSPORTE ACTIVO
Es
el pasaje de una sustancia a través de una membrana semipermeable desde una
zona de menor concentración a otra de mayor concentración. Este pasaje necesita
un aporte de energía en forma de ATP y de proteínas transportadoras que actúen
como “bombas” para vencer ese gradiente. La bomba de sodio y potasio cumple un
rol muy importante en la producción y transmisión de los impulsos nerviosos y
en la contracción de las células musculares. El sodio tiene mayor concentración
fuera de la célula y el potasio dentro de la misma. La proteína transmembrana
“bombea” sodio expulsándolo fuera de la célula y lo propio hace con el potasio
al interior de ella. Este mecanismo se produce en contra del gradiente de
concentración gracias a la enzima ATPasa, que actúa sobre el ATP con el fin de
obtener la energía necesaria para que las sustancias puedan atravesar la
membrana celular. (Lodish.., 2003)
Transporte
activo La forma de actuar de la bomba de sodio y potasio es la siguiente:
1:
tres iones de sodio (3 Na+) intracelulares se insertan en la proteína transportadora.2:
el ATP aporta un grupo fosfato (Pi) liberándose difosfato de adenosina (ADP).
El grupo fosfato se une a la proteína, hecho que provoca cambios en el canal
proteico.
3:
esto produce la expulsión de los 3 Na+ fuera de la célula.
4:
dos iones de potasio (2 K+) extracelulares se acoplan a la proteína de
transporte.
5:
el grupo fosfato se libera de la proteína induciendo a los 2 K+ a ingresar a la
célula. A partir de ese momento, comienza una nueva etapa con la expulsión de
otros tres iones de sodio.
Mecanismo
de la bomba de sodio y potasio La bomba de sodio y potasio controla el volumen
de las eucariotas animales al regular el pasaje del sodio y del potasio. El
gradiente generado produce un potencial eléctrico que aprovechan todas aquellas
sustancias que debe atravesar la membrana plasmática en contra del gradiente de
concentración. (Lodish.., 2003)
A
medida que sale sodio de la célula, el líquido extracelular adquiere un mayor
potencial eléctrico positivo, lo que provoca atracción de iones negativos
(cloro, bicarbonato) intracelulares. Al haber más iones de sodio y cloruros
(Na+ y Cl-) en el medio extracelular, el agua tiende a salir de la célula por
efecto del ósmosis. De esta manera, la bomba de sodio y potasio controla el
volumen celular.
ENDOCITOSIS
La
célula utiliza la endocitosis para incorporar grandes moléculas. La membrana
plasmática se invagina y rodea a las partículas. Luego se forman vesículas que
transportan las sustancias al citoplasma. Hay tres formas de endocitosis:
fagocitosis, pinocitosis y endocitosis mediada por receptor.
En
la fagocitosis, la célula absorbe grandes partículas mediante prolongaciones de
la membrana plasmática (pseudópodos). Las partículas son encerradas en
vesículas que luego se unen a los lisosomas (fagosomas). Estos digieren esas
partículas y las transforman en sustancias más simples que se vuelcan al
citoplasma para su utilización. Los glóbulos blancos utilizan la fagocitosis
como método de defensa para eliminar cuerpos extraños, microorganismos y
sustancias nocivas para el organismo. Las amebas, para alimentarse. (Lodish.., 2003)
La
pinocitosis es la forma en que la célula engloba líquidos extracelulares con
nutrientes en suspensión como aminoácidos, glúcidos y ácidos grasos. La
membrana proyecta finas prolongaciones que encierran la sustancia a incorporar.
Ya en el citoplasma, se forman vesículas que más tarde se rompen y liberan el
contenido. Las vesículas (ahora excretoras) mantienen los desechos en su
interior para su posterior excreción. Para ello, se dirigen a la membrana
plasmática, se fusionan con ella y eliminar el contenido fuera de la célula por
exocitosis.
La
endocitosis mediada por receptores es parecida a la pinocitosis, pero la
membrana posee receptores para que la macromolécula a incorporar se una a los
mismos. Luego se forma una vesícula, el endosoma, y en su interior se separan
los receptores de la sustancia. Los receptores son devueltos a la membrana
plasmática y la sustancia incorporada se fusiona a los lisosomas para ser
degradada. Aunque la endocitosis mediada por receptores es una manera muy
específica, puede ocurrir que sustancias extrañas utilicen a los receptores
para ingresar a la célula, como sucede con el virus del sida con los receptores
de algunos linfocitos. (Lodish.., 2003)
SONIDO,
AUDICION, ONDAS SONORAS
SONIDO
Definición que proviene del latín
sonitus, un sonido es una sensación que se genera en el oído a partir de las
vibraciones de las cosas. Estas vibraciones se transmiten por el aire u otro
medio elástico. Para la física, el sonido implica un fenómeno vinculado a la
difusión de una onda de características elásticas que produce una vibración en
un cuerpo, aun cuando estas ondas no se escuchen.
El sonido es una onda material que
se produce como consecuencia de la vibración en la fuente sonora. Es decir, se
transmite la energía de un cuerpo que vibra. Puede ser un diapasón o nuestras
cuerdas vocales. Esta vibración se transmite a las partículas próximas a la
fuente que también oscilan y transmiten esta energía a las partículas más
próximas que se ponen a vibrar. (Sataloff, 2000)
ü
Estímulo sonoro
ü
Medio aéreo de conducción del
estímulo
ü
Pabellón de la oreja, entrada
al receptor auditivo
ü
Conducto auditivo externo
ü
Cadena de huesecillos en el
oído medio
ü
Cóclea, órgano transductor para
el estímulo auditivo
ü
Canales semicirculares.
Receptores de la aceleración de rotación de la cabeza
ü
Trompa de Eustaquio}
AUDICIÓN
El estímulo adecuado para el
receptor auditivo lo representan las ondas sonoras. Ellas se generan en una
fuente sonora y se pueden propagar por un medio que puede ser aéreo, líquido o
sólido. Dicha fuente origina las ondas cuando es inducida a vibrar, por algún
mecanismo adecuado. Su vibración es comunicada al medio que le rodea, al cual
comprime y descomprime, generando así un juego de presiones que se propagan
como ondas. (Sataloff, 2000)
El umbral para la percepción de un
sonido, que depende de la frecuencia, es la presión mínima que necesita un sonido
para inducir su audición.
Las ondas sonoras se propagan por
el aire y alcanzan al oído externo, en el cual penetran a través del conducto
auditivo externo. Al hacerlo estimulan la membrana del tímpano, que cierra el
extremo interno de dicho conducto. Al vibrar esta membrana, se induce la
vibración de una cadena de huesecillos ubicados en el oído medio. Estos
huesecillos transmiten su vibración a la ventana oval, que es una estructura
membranosa que comunica el oído medio con la cóclea del oído interno.
Al moverse la membrana oval, mueve
el líquido (perilinfa) que llena una de las tres cavidades de la cóclea
generando en él ondas. Estas ondas estimulan mecánicamente a las células sensoriales
(células pilosas) ubicadas en el órgano de Corti, dentro de la cóclea en la
cavidad central, la rampa media. Esta cavidad está llena de un líquido rico en
K+, la endolinfa. Las células embebidas en la endolinfa, cambian su
permeabilidad al K+ por efecto del movimiento de los cilios y responden
liberando un neurotransmisor que excita a los terminales nerviosos, que inician
la vía sensorial auditiva. (Igar, 2014)
Velocidad Y Energías Del Sonido
En el aire estas ondas sonoras se
propagan a una velocidad de 332 m/seg (0° C).
La velocidad de propagación del
sonido no depende de la frecuencia ni de la intensidad del mismo sino de las
características del medio. En el aire su velocidad es de aproximadamente 344
m/s @ 20C (o 1200 km/h - 3 segundos para recorrer 1 km). Esta velocidad aumenta
con la temperatura (0.17% /grado C), pero no cambia con la presión. En los
líquidos es un poco mayor (1440 m/s en el agua) y mayor aún en los sólidos
(5000 m/s en el acero).
No debemos confundir la velocidad
de propagación de la onda sonora con la velocidad instantánea de las partículas
(estas realizan un movimiento oscilatorio más rápido). (Igar, 2014)
La longitud de onda juega un papel
importante en las dimensiones de los altavoces. Cuando la longitud de onda
emitida por un parlante es mucho menor que su propio
Energías del sonido
El Movimiento Ondulatorio es una de
las formas en que los cuerpos pueden intercambiar Energía.
Se origina en una vibración u
oscilación (es decir cuando una partícula se desplaza de su posición de
equilibrio y vuelve a él) y esa perturbación se transmite de un punto a otro
del espacio, en un período de tiempo, en forma de onda. Por este movimiento no
se propaga o traslada la materia sino la Energía
Elementos De Una Onda
Debemos saber que cada onda sonora
tiene una longitud (l) y una amplitud (a) o intensidad o fuerza, parámetros que
se combinan y la caracterizan. Así al aumentar l, el tono se escucha más bajo;
cuando se reduce el sonido se escucha menos.
Otra propiedad de las ondas sonoras
es su frecuencia (F) medida en Hertz (Hz). Cada sonido puro tiene una sola F,
que lo define y que representa su tono (número de ciclos por segundo).
Normalmente, los sonidos son mezclas de tonos diferentes. Hay una frecuencia
fundamental (el tono más bajo) sobre la cual se sobreponen frecuencias más
altas distintas, que constituyen el timbre del sonido. (Sataloff, 2000)
TIPOS DE ONDAS
Ondas Electromagnéticas: Son
aquellas en las que la energía se puede trasladar aún en el vacío, no necesitan
de la materia para hacerlo.
Ejemplo: los rayos ultravioletas.
Ondas Materiales o Mecánicas: Son
aquellas en las que se transporta Energía mecánica, por lo que necesitan de un
medio material para hacerlo, no se propagan en el vacío.
Ejemplo: El sonido.
Ondas Longitudinales: Son aquellas
en las que las partículas oscilan en la misma dirección que la propagación de
las ondas.
Ejemplo: Si comprimimos o estiramos
un resorte y lo soltamos, las partículas de un extremo se moverán de adelante
hacia atrás, en la misma dirección que el movimiento que se transmite por las
espiras hasta el otro extremo. (Sataloff, 2000)
Ondas Transversales: Son aquellas en las que la oscilación o
vibración de las partículas (en ondas mecánicas) o de los campos eléctricos y
magnéticos (en ondas electromagnéticas) es perpendicular a la dirección de la
propagación de las ondas.
Por ejemplo: si sacudimos una soga,
cada partícula de ella oscila de arriba hacia abajo transmitiendo su energía a
la partícula cercana produciendo un movimiento que avanza hacia adelante.
Un caso especial es el del
movimiento ondulatorio del agua ya que combina estos dos últimos tipos de ondas.
Hablamos de Intensidad o volumen
y esta depende de la amplitud del movimiento vibratorio. Esta
característica del sonido nos permite distinguir entre sonidos fuertes o
débiles.
Sonoridad o Nivel de intensidad
sonora se relaciona con la intensidad y como ésta disminuye con la distancia.
Se toma como unidad para medir el nivel subjetivo de sonoridad el fonio o fon.
Esta unidad está definida como la sonoridad de un sonido senoidal de 1000 Hz
con un nivel de presión sonora (intensidad) de 0 dB. Así, 0 dB es igual a 0 fon
y 120 dB es igual a 120 fon. Eso siempre para sonidos sinusoidales con
frecuencias de 1000 Hz. (Maldonado, 2004)
El umbral de audición corresponde
(para una frecuencia aproximada de 1000 Hz) a una intensidad (I0) de 10-12 w/m2
mientras que para una intensidad de 1 w/m2 llegamos al umbral de dolor.
Como se puede deducir los valores
de la intensidad sonora serán: en el umbral de dolor 120 dB y en el umbral de
audición 0 dB.
Tono se relaciona con la
frecuencia, según el tono se distinguen sonidos agudos y graves.
Los sonidos más graves tienen bajas
frecuencias, están comprendidas entre los 20 y 300 Hz, medias de 300 a 5000 Hz
y agudos entre 5000 y 20000 Hz aproximadamente.
Timbre permite distinguir entre dos
notas iguales emitidas por instrumentos distintos. Depende de las frecuencias
múltiplos o armónicos que acompañan una frecuencia fundamental. Esta cualidad
del sonido nos permite distinguir dos sonidos de la misma intensidad y tono. La
nota LA de la 5ª Octava tiene una frecuencia de 440 Hz en cualquier instrumento
y sin embargo suena diferente en un piano o en un violín.
La Voz Humana
Se ha establecido que para que
exista sonido se requieren tres elementos:
Un cuerpo elástico que vibre.
Un medio elástico que propague las
vibraciones.
Una caja de resonancia que las
amplifique y las haga perceptibles al oído, a través de las ondas que las
transmiten por el aire.
Ahora, la voz humana tiene estos
elementos: El cuerpo elástico que vibra, son dos membranas situadas en la
garganta llamadas cuerdas vocales; el medio de propagación es el aire
proveniente de los pulmones, y la caja de resonancia está formada por la caja
torácica, la faringe, las cavidades orales y nasales. (Sataloff, 2000)
Producción de la voz
La voz se produce por la vibración
de las cuerdas vocales cuando se acercan entre sí como consecuencia del paso
del aire a través de la laringe, que es el órgano más importante de la voz.
En su interior se encuentran las
cuerdas vocales (también llamadas pliegues vocales), porque en realidad, no
tienen forma de cuerda, sino que se trata de una serie de repliegues o labios
membranosos, son dos bandas de tejido muscular que se insertan en los
cartílagos.
Al abrirse se respira y al cerrarse
se produce la fonación. Las cuerdas vocales pueden tensarse o distenderse, lo
que producirá sonidos agudos en el primer caso, y graves en el segundo. (Igar, 2014)
Hay 4 cuerdas vocales: 2 superiores
que no participan en la articulación de la voz, y, 2 inferiores, las verdaderas
cuerdas vocales, responsables de la producción de la voz.
Si se abren y se recogen a los
lados, el aire pasa libremente, sin hacer presión: respiramos. Si, por el
contrario, se juntan, el aire choca contra ellas, que vibran a modo de
lengüetas, produciendo un sonido tonal. La frecuencia de este sonido depende
del tamaño y tensión de las cuerdas, y de la velocidad del flujo del aire
proveniente de los pulmones. (Igar, 2014)
Son los movimientos de los
cartílagos de la laringe los que permiten variar el grado de apertura entre las
cuerdas y una depresión o una elevación de la estructura laríngea, con lo que
varía el tono de los sonidos producidos por el paso del aire a través de ellos.
Esto junto a la disposición de los
otros elementos de la cavidad oral (labios, lengua y boca) permite determinar
los diferentes sonidos que emitimos.www
El sonido que producen las cuerdas
vocales es muy débil, resultaría insignificante e incluso desagradable, a no
ser por la caja de resonancia que lo amplifica, le otorga el timbre,
adquiriendo belleza.
Para determinar la naturaleza de
cualquier incapacidad auditiva se emplea el audímetro. El audiómetro sirve para
facilitar tonos en diferentes frecuencias y niveles de intensidad.
Simplemente se trata de un audífono
conectado a un oscilador electrónico capaz de emitir tonos puros que alberguen
desde las frecuencias más bajas hasta las más altas, instrumento calibrado de
modo que el sonido con un nivel de intensidad nulo a cada frecuencia sea el
volumen que apenas puede escucharse con un oido normal. Un mecanismo calibrado
para controlar el volumen puede incrementarlo más allá del valor cero. Si el
volumen ha de elevarse 30 decibelios por encima de lo normal antes de que sea
posible escucharlo, se dice que la persona tiene hipoacusia de 30 decibelios
para esa frecuencia concreta. (Gomez, 2010)
Al efectuar una prueba auditiva
mediante un audímetro, se exploran unas 8 a 10 frecuencias que cubren todo el
espectro audible y se determina la pérdida de audición para cada una de ellas.
De este modo se traza el denominado audiograma. El audímetro además de estar
equipado con un audífono para examinar la conducción aérea por el oído, consta
de un vibrador mecánico para estudiar la conducción ósea desde la apófisis
mastoides del cráneo hasta la cóclea.
En la audiometría individual los
sonidos que emitimos desde el audiómetro pueden llegar a la persona explorada a
través de unos auriculares, que transmiten el sonido por vía área, o bien a
través de un vibrador, aplicado en el hueso temporal, con lo que la transmisión
del sonido es por vía ósea.
La Luz Y El
Espectro Electromagnético
Todo lo que vemos no es más que la
luz emitida o reflejada por los cuerpos, en sí la luz es una onda
electromagnética que, al contrario que las ondas materiales, puede propagarse
sin necesidad de que exista un medio material en el que se propaga.
La luz se propaga en el aire y en
el vacío a una velocidad constante de 3•108 m/s (c) es la máxima velocidad de
la luz, en otros medios su velocidad es menor por ejemplo en el agua 2,25•108
m/s.
En cualquier caso hay objetos que
emiten luz, fuentes luminosas, otros que simplemente reflejan parte de la que
reciben, objetos iluminados. Además los objetos al llegar la luz a ellos pueden
interceptarla, no dejarla pasar, son los objetos opacos. Dejar que pase a
través de ellos, son los cuerpos translúcidos y los transparentes. Los primeros
dejan pasar la luz a su través pero los rayos emergentes no son paralelos a los
incidentes con lo que la imagen queda difusa mientras que en los segundos, al
tener los rayos incidentes y emergentes la misma dirección, podemos ver las
imágenes nítidas a través de ellos. (Gomez, 2010)
El espectro
electromagnético (o simplemente espectro) es el rango de todas las
radiaciones electromagnéticas posibles. El espectro de un objeto es la
distribución característica de la radiación electromagnética de ese objeto.
El espectro electromagnético se
extiende desde las bajas frecuencias usadas para la radio moderna (extremo de
la onda larga) hasta los rayos gamma (extremo de la onda corta), que cubren
longitudes de onda de entre miles de kilómetros y la fracción del tamaño de un
átomo. Se piensa que el límite de la longitud de onda corta está en las
cercanías de la longitud Planck, mientras que el límite de la longitud de onda
larga es el tamaño del universo mismo, aunque en principio el espectro sea
infinito y continuo.
La luz es aquella energía que
ilumina los objetos y seres vivos, haciéndolos visibles; es una onda
electromagnética, que posee gran diversidad de frecuencias diferentes, que
agrupadas forman el denominado “espectro electromagnético”. (Gomez, 2010)
En el día, podemos movernos y ver a
nuestro alrededor, gracias a la luz natural que nos brinda el sol, pero por la
noche o en espacios cerrados, nos vemos obligados a utilizar luz artificial o
fuego, para divisar por donde caminamos y no chocar con todo.
La luz solar, como lo descubrió
Newton, se compone de siete colores, que podemos contemplar en la formación del
arco iris; estos colores combinados forman la luz blanca o luz solar.
La luz tiene la propiedad de
expandirse en todas direcciones, pero cuando esta se topa con un objeto opaco,
llamado así porque no permite que la luz lo atraviese, se forma detrás de él
sombra, por la ausencia de luz.
Cualidades De La Luz
Las cualidades de la luz son
cuatro:
Intensidad: alta, baja.
Dirección: frontal, trasera,
cenital, nadir.
Calidad: dura, suave
Color: cálida, fría.
Sistema Visual
Humano
Aunque suele decirse que el ojo humano
es el órgano de la visión, en realidad es más correcto decir que es el órgano
en el que comienza la visión, la primera etapa de lo que suele denominarse el
“sistema visual humano”. Esta aclaración, no pretende en absoluto desmerecer la
importancia del ojo humano, sino simplemente poner al lector en conocimiento de
que en realidad puede decirse que “miramos con los ojos” pero “vemos con el
cerebro”. La visión humana es un proceso complejo y apasionante, del que en la
actualidad probablemente desconocemos mucho más de lo que conocemos. Son
numerosas las disciplinas científicas (óptica, fisiología, neurología,
psicología, etc.) que investigan sobre distintos aspectos del sistema visual
humano. Todas ellas intentan dar explicaciones a las distintas etapas del complicado
proceso que hace que, a partir de la luz emitida por las fuentes o reflejada por
los objetos, mediante su absorción en los fotopigmentos retinianos y la
transmisión de una serie de impulsos eléctricos a través de nuestro sistema
nervioso, se forme finalmente en nuestro cerebro una determinada imagen del
mundo exterior. (Igar, 2014)
Figura 1. Estructura del ojo
humano. Cortesía de John Wiley & Sons Inc. y Prof. M. D. Fairchild
(Rochester Institute of Technology, Rochester, NY, USA)
Empecemos por una descripción
rápida de las estructuras principales del ojo humano indicadas en la Figura 1.
El ojo humano puede considerarse un sistema óptico (conjunto de superficies que
separan medios con diferente índice de refracción), que permite formar la
imagen de objetos exteriores en el plano de la retina. En cierto modo podemos
asimilar el ojo humano a una cámara fotográfica convencional, en la que el plano
en el que se sitúa el sensor de imagen (o la película fotográfica, en el caso de
las cámaras más antiguas) se corresponde con la retina. La córnea y el
cristalino son los dos componentes ópticos del ojo humano que modifican las
trayectorias de la luz haciendo que la imagen se forme en el plano retiniano,
como hacen las lentes que constituyen el objetivo de una cámara fotográfica.
Entre la córnea y el cristalino hay una sustancia líquida llamada humor acuoso.
Antes del cristalino tenemos el iris, cuya abertura central (pupila) puede
variar de tamaño, lo que permite regular la cantidad de luz que entra en el
ojo. El humor vítreo es una sustancia gelatinosa que ocupa el 80% del globo
ocular: toda la zona comprendida entre el cristalino y la retina. La zona de la
retina que permite una visión con el máximo detalle o resolución se conoce con
el nombre de fóvea. Las señales producidas cuando la luz actúa sobre los
pigmentos existentes en los fotorreceptores de la retina salen del ojo por
medio del nervio óptico, que agrupa alrededor de un millón de fibras para cada
retina.
Las fibras de los nervios ópticos de ambas retinas alcanzan el quiasma (Figura 2), donde las hemirretinas nasales de cada ojo (no las de las hemirretinas temporales) se cruzan al lado opuesto del cerebro, formando los llamados tractos ópticos, que terminan en los correspondientes núcleos geniculados laterales. El tracto óptico derecho lleva información correspondiente al semicampo visual izquierdo, mientras que el tracto óptico izquierdo lleva información correspondiente al semicampo visual derecho. La información de cada uno de los dos núcleos geniculados laterales se dirige al polo occipital de la corteza cerebral del mismo lado, donde se sitúa el área visual primaria, corteza visual, ó córtex visual. (NARANJO C. , 2015)
Las fibras de los nervios ópticos de ambas retinas alcanzan el quiasma (Figura 2), donde las hemirretinas nasales de cada ojo (no las de las hemirretinas temporales) se cruzan al lado opuesto del cerebro, formando los llamados tractos ópticos, que terminan en los correspondientes núcleos geniculados laterales. El tracto óptico derecho lleva información correspondiente al semicampo visual izquierdo, mientras que el tracto óptico izquierdo lleva información correspondiente al semicampo visual derecho. La información de cada uno de los dos núcleos geniculados laterales se dirige al polo occipital de la corteza cerebral del mismo lado, donde se sitúa el área visual primaria, corteza visual, ó córtex visual.
Figura 2. Esquema de las
principales vías visuales en el cerebro humano.
El procesamiento de la información
visual es complejo a nivel de la retina, pero es más complejo aún al llegar a
los núcleos geniculados laterales, y al córtex visual. Las señales de distintos
fotorreceptores se combinan y comparan produciendo respuestas oponentes de las
células ganglionares de la retina, cuyos axones constituyen el nervio óptico. A
su vez las señales de salida de los núcleos geniculados laterales también se
comparan y combinan, y este proceso continúa hasta llegar al área V1 del córtex
visual, que es la principal responsable de la percepción visual. En realidad,
se han definido en el córtex unas 30 áreas visuales de distinta naturaleza: V2,
V3, V4, V3A, PIP, MT, etc. Mediante imagen cerebral basada en técnicas de
resonancia magnética nuclear es posible visualizar las zonas del cerebro
activadas por distintas percepciones. En cualquier caso, a pesar de los avances
registrados y de acuerdo con otros autores, pensamos que es completamente
posible que la ciencia nunca llegue a conocer totalmente cómo funciona el
cerebro humano. La interacción en el cerebro entre percepciones visuales de
distinta naturaleza es también un hecho, consecuencia de la complejidad del
sistema visual humano que venimos indicando. (Maldonado,
2004)
La Física Nuclear
La física nuclear es una rama de la
física que estudia las propiedades y el comportamiento de los núcleos atómicos,
la estructura fundamental de la materia y las interacciones entre las
partículas subatómicas.
Así, la física nuclear es conocida
por el aprovechamiento de la energía nuclear o atómica en centrales nucleares y
en el desarrollo de reactores y armas nucleares o atómicas, tanto de fisión
como de fusión nuclear. Pero la física nuclear no sólo se utiliza para fines
bélicos, pues existe una gran variedad de aplicaciones, por ejemplo, en la
medicina (para la cura del cáncer) y en la agricultura. (Sataloff, 2000)
Los protones, que son partículas
atómicas con carga eléctrica positiva, y los neutrones, que son partículas sin
carga, forman parte de los núcleos de los átomos o núcleos atómicos. Y la
energía nuclear, también llamada energía atómica, es la energía que se
libera espontánea o artificialmente en las reacciones nucleares que se dan en
estos núcleos atómicos. Estas reacciones nucleares sólo se dan en algunos
átomos isótopos (átomos de un mismo elemento, pero se diferencian en que los
núcleos tienen una cantidad diferente de neutrones, y por lo tanto, difieren en
su masa atómica) de ciertos elementos químicos. Estos átomos isótopos se llaman
radioisótopos, son isótopos radiactivos, tienen un núcleo atómico inestable y
emiten energía y partículas cuando se transforman en un isótopo diferente más
estable. Un ejemplo de reacción nuclear es la fisión del uranio-235, con la que
funcionan los reactores nucleares (fisión controlada) y las bombas atómicas
(fisión no controlada). (Lodish.., 2003)
Radiación Y Radiobiología
La radiación no es otra cosa que la
emisión, propagación y transferencia de energía en cualquier medio en forma de
ondas electromagnéticas o partículas.
La radiobiología es la ciencia que
estudia los fenómenos que se producen en los seres vivos, tras la absorción de
energía procedente de las radiaciones ionizantes.
Las dos grandes razones que han
impulsado la investigación de los efectos biológicos de las radiaciones
ionizantes son:
Radioprotección: Poder utilizar esas radiaciones de forma segura en
todas las aplicaciones médicas industriales que las requieran.
Radioterapia: Utilizarlas de forma efectiva en el tratamiento del
cáncer, lesionando lo menos posible el tejido humano normal. (Gomez, 2010)
Los efectos de las radiaciones
ionizantes sobre los seres vivos se pueden clasificar desde distintos puntos de
vista:
Según el tiempo de aparición:
Precoces: Aparecen en minutos u horas después de haberse expuesto a
la radiación, por ejemplo, eritema cutáneo, nauseas
Tardíos: Aparecen meses u años
después de la exposición, por ejemplo, cáncer radioinducido, radiodermitis
crónica, mutaciones genéticas.
Desde el punto de vista biológico:
Efectos somáticos: Sólo se manifiestan en el individuo que ha sido
sometido a la exposición de radiaciones ionizantes por ejemplo el eritema.
Efecto hereditario: No se manifiestan en el individuo que ha sido
expuesto a la radiación, sino en su descendencia, ya que lesionan las células
germinales del individuo expuesto, por ejemplo, las mutaciones genéticas.
Según la dependencia de la dosis:
Efectos estocásticos: Son efectos
absolutamente aleatorios, probabilísticos; pudiendo aparecer tras la exposición
a pequeñas dosis de radiación ionizante. No necesitan una dosis umbral
determinada para producirse; si bien al aumentar la dosis aumenta la
probabilidad de aparición de estos efectos, que suelen ser de tipo tardío. Se
cree que el único efecto estocástico es el cáncer radioinducido y las
mutaciones genéticas. (Ediciones, 207)
Efectos no estocásticos: Se necesita una dosis umbral para
producirlos, por debajo de la cual, la probabilidad de aparición de los mismos
es muy baja. Suelen ser efectos precoces, por ejemplo, el eritema cutáneo.
Aleatoriedad: La interacción de la radiación con las células es una
función de probabilidad y tiene lugar al azar. Un fotón o partícula puede
alcanzar a una célula o a otra, dañarla o no dañarla y si la daña puede ser en
el núcleo o en el citoplasma.
Rápido depósito de energía: El depósito de energía a la célula
ocurre en un tiempo muy corto, en fracciones de millonésimas de segundo.
No selectividad: La radiación no muestra predilección por ninguna
parte o biomolécula, es decir, la interacción no es selectiva.
Inespecificidad lesiva: Las
lesiones de las radiaciones ionizantes es siempre inespecífica o lo que es lo
mismo esa lesión puede ser producida por otras causas físicas. (Gomez, 2010)
Latencia: Las alteraciones biológicas en una célula que resultan
por la radiación no son inmediatas, tardan tiempo en hacerse visibles a esto se
le llama “tiempo de latencia” y puede ser desde unos pocos minutos o muchos
años, dependiendo de la dosis y tiempo de exposición.
Etapas de la acción biológica de la radiación
Los efectos de las radiaciones
ionizantes sobre la materia viva son el resultado final de las interacciones
físicas (ionización) y (excitación) de los fotones o partículas con los átomos
que la componen.
o
Los efectos de la radiación
sobre los seres vivos pasan por sucesivas etapas, que son:
o
Etapa física
o
Etapa química: – Radiolisis del
agua. – Efecto oxígeno.
o
Etapa biológica
La radiosensibilidad es la magnitud
de respuesta de las estructuras biológicas, provocada por las radiaciones
ionizantes. Un elemento biológico es más sensible cuanto mayor es su respuesta
a una dosis determinada de radiación. El elemento biológico es más
radiosensible cuando necesita menos dosis de radiación para alcanzar un efecto
determinado. El concepto opuesto a radiosensibilidad, es radioresistencia. No
existe célula ni tejido normal o patológico radioresistente de forma absoluta;
pues si se aumenta ilimitadamente la dosis, siempre se puede alcanzar su
destrucción. Administrando dosis mínimas en órganos o tejidos, se observarán
diferentes grados de alteraciones morfológicas y/o funcionales, según las líneas
celulares de que se trate. (Igar, 2014)
Escala de radio sensibilidad:
Las células presentan diferente
grado de sensibilidad a la radiación, según la estirpe o línea celular. Tomando
como punto de referencia, la muerte celular, pueden clasificarse en cinco
grupos de mayor a menor sensibilidad:
Muy radiosensibles: leucocitos,
eritroblastos, espermatogonias.
Relativamente radiosensibles:
mielocitos, células de las criptas intestinales, células basales de la
epidermis.
Sensibilidad intermedia: células
endoteliales, células de las glándulas gástricas, osteoblastos, condroblastos,
espermatocitos, etc.
Relativamente radioresistentes:
granulocitos, osteocitos, espermatozoides, eritrocitos.
Muy radioresistentes: fibrocitos,
condrocitos, células musculares y nerviosas.
Corresponden a las radiaciones de
mayor energía (menor longitud de onda) dentro del espectro electromagnético.
Tienen energía suficiente como para arrancar electrones de los átomos con los
que interaccionan, es decir, para producir ionizaciones.
El origen de las radiaciones
ionizantes puede localizarse en:
La Radiactividad natural. Resulta
de la inestabilidad intrínseca de una serie de átomos presentes en la
Naturaleza (uranio, torio, etc.), así como la procedente de rayos cósmicos
--ésta última exposición es mayor en los asiduos al avión--.
La Radiactividad incorporada en
alimentos, bebidas, etc. Los crustáceos y moluscos marinos (mejillones,
chirlas, almejas) la concentran especialmente.
Procedimientos médicos
(radiografías, etc.) Son la fuente principal de radiación artificial en la
población general
"Basura nuclear". Los
materiales de desecho radiactivos de la industria nuclear, los hospitales y los
centros de investigación
el Radón. Gas procedente del
uranio, que se encuentra de forma natural en la tierra. Procede de materiales
de construcción, abonos fosfatados, componentes de radioemisores, detectores de
humos, gas natural en los hogares, etc. El grado de exposición al radón aumenta
notablemente en sitios cerrados y domicilios con buen aislamiento térmico. (Maldonado, 2004)
Exposición profesional. En España
se incluyen en esta categoría unas 60.000 personas. El 95% recibe dosis diez
veces por debajo del límite permitido.
Explosiones nucleares.
Accidentales, bélicas o experimentales.
Radiaciones Ionizantes.
Son radiaciones con la energía
necesaria para arrancar electrones de los átomos. Cuando un átomo queda con un
exceso de carga eléctrica, ya sea positiva o negativa, se dice que se ha
convertido en un ión (positivo o negativo).
Son radiaciones ionizantes los
rayos X, las radiaciones alfa, beta, gamma y la emisión de neutrones.
La radiación cósmica (proveniente
del Sol y del espacio interestelar) también es un tipo de radiación ionizante,
pues está compuesta por radiaciones electromagnéticas y por partículas con gran
cantidad de energía. Es así como, los llamados rayos cósmicos blandos, se
componen principalmente de rayos gamma, electrones o positrones, y la radiación
cósmica primaria ( que llega a las capas más altas de la atmósfera ) se compone
fundamentalmente de protones. Cuando la radiación cósmica interactúa con la
atmósfera de la Tierra, se forman en ella átomos radiactivos (como el Tritio y
el Carbono-14) y se producen partículas alfa, neutrones o protones.
Las radiaciones ionizantes pueden
provocar reacciones y cambios químicos con el material con el cual
interaccionan. Por ejemplo, son capaces de romper los enlaces químicos de las
moléculas o generar cambios genéticos en células reproductoras.
Radiaciones No Ionizantes.
Son aquellas que no son capaces de
producir iones al interactuar con los átomos de un material.
Las radiaciones no ionizantes se
pueden clasificar en dos grandes grupos: los campos de origen electromagnético
y las radiaciones ópticas.
Dentro de los campos
electromagnéticos se pueden distinguir aquellos generados por las líneas de
corriente eléctrica o por campos eléctricos estáticos. Otros ejemplos son las
ondas de radiofrecuencia, utilizadas por las emisoras de radio en sus
transmisiones, y as microondas utilizadas en electrodomésticos y en el área de
las telecomunicaciones.
Entre las radiaciones ópticas se
pueden mencionar los rayos infrarrojos, la luz visible y la radiación
ultravioleta. Estas radiaciones pueden provocar calor y ciertos efectos
fotoquímicos al actuar sobre el cuerpo humano. (Gomez, 2010)
Radioactividad.
Radiactividad Natural
En Febrero de 1896, el físico
francés Henri Becquerel investigando con cuerpos fluorescentes (entre ellos el
Sulfato de Uranio y el Potasio), halló una nueva propiedad de la materia a la
que posteriormente Marie Curie llamó "Radiactividad". Se descubre que
ciertos elementos tenían la propiedad de emitir radiaciones semejantes a los
rayos X en forma espontánea. Tal radiación era penetrante y provenía del
cristal de Uranio sobre el cual se investigaba. (Gomez, 2010)
Hoy en día se conocen más de 40
elementos radiactivos naturales, que corresponden a los elementos más pesados.
Por arriba del número atómico 83, todos los núcleos naturales son radiactivos.
Radiactividad Artificial.
Al bombardear diversos núcleos
atómicos con partículas alfa de gran energía, se pueden transformar en un
núcleo diferente, por lo tanto, se transforma en un elemento que no existe en
la naturaleza. Los esposos Irene Curie y Frédéric Joliot, experimentando con
tales procesos descubren la radiactividad artificial, pues se percatan que al
bombardear ciertos núcleos con partículas procedentes de fuentes radiactivas
estos se vuelven radiactivos. Si la energía de las partículas es adecuada,
entonces puede penetrar en el núcleo generando su inestabilidad y por ende,
induciendo su desintegración radiactiva. (Gomez, 2010)
Los Rayos X
Hace algo más de un siglo, en 1895,
Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923), científico alemán de la Universidad de
Würzburg, descubrió una radiación (entonces desconocida y de ahí su nombre de
rayos X) que tenía la propiedad de penetrar los cuerpos opacos.
Son una forma de radiación
electromagnética, tal como la luz visible. Una máquina de rayos X envía
partículas de estos rayos a través del cuerpo. Las imágenes se registran en una
computadora o en una película.
Las estructuras que son densas,
como los huesos, bloquearán la mayoría de las partículas de rayos X y
aparecerán de color blanco.
El metal y los medios de contraste
(tintes especiales utilizados para resaltar áreas del cuerpo) también
aparecerán de color blanco.
Las estructuras que contienen aire
se verán negras, y los músculos, la grasa y los líquidos aparecerán como
sombras de color gris. (Sataloff, 2000)
