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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo E2.7 - Gravedad, Aceleración y Rotación
El modelo conceptual busca comprender los mecanismos que dan origen a un comportamiento, y describirlos de la forma más simple posible. Para eso, el comportamiento se segmenta en temas (grupos): cada uno identifica los objetos o variables que participan —tanto en su funcionamiento normal como en sus posibles anomalías o desviaciones— y describe, mediante verbos, la forma en que esos objetos interactúan entre sí. El resultado es lo que llamamos una red semántica: la estructura con la que representamos y comunicamos el modelo conceptual, antes de introducir ecuación alguna.
ID:2287
Estructura de los Grupos
Descripción
El primer paso consiste en analizar la descripción general del modelo e identificar los distintos aspectos que intervienen en el fenómeno y que deben ser representados. Cada uno de estos aspectos se organiza como un grupo, entendido como una unidad conceptual coherente que describe una parte específica del funcionamiento del modelo.
Cada grupo reúne los objetos o conceptos relevantes para ese aspecto y las relaciones o verbos que describen cómo interactúan, se modifican o dependen unos de otros. De esta manera, cada grupo constituye una parte de la red semántica del modelo, mientras que el conjunto de los grupos permite representar de forma estructurada su funcionamiento global.
La división en grupos facilita además separar mecanismos, condiciones, procesos y resultados que cumplen funciones diferentes dentro del modelo, manteniendo al mismo tiempo las relaciones que existen entre ellos. Los grupos no son, por tanto, componentes aislados: pueden compartir conceptos y establecer relaciones entre sí, formando conjuntamente una única representación semántica del fenómeno.
La imagen anterior ofrece una visión general de los distintos aspectos en que se ha estructurado el modelo. A continuación se presentan los grupos identificados, indicando para cada uno su título y una breve descripción del aspecto del modelo que representa.
Grupo 1: Grupo 1: Arquitectura vestibular e inercia
El sistema vestibular separa dos familias de medición inercial. Utrículo y sáculo responden a la aceleración gravito-inercial mediante otolitos, mientras los tres canales semicirculares responden a cambios de rotación en tres planos. La gravedad y la aceleración lineal entran en la misma aceleración específica que carga al otolito. El amortiguamiento viscoso limita la respuesta mecánica.
Grupo 2: Grupo 2: Otolitos, fuerza neta y deformación
La diferencia de densidad entre otolito y endolinfa produce una fuerza neta proporcional al volumen del otolito y a la aceleración gravito-inercial proyectada sobre el eje sensible. Esa fuerza deforma la estructura elástica y deflecta los estereocilios. Una aceleración mayor produce una deflexión mayor. La rigidez actúa inversamente sobre la amplitud de deformación.
Grupo 3: Grupo 3: Inferencia de vertical y orientación
Las componentes de la aceleración gravito-inercial medidas por los órganos otolíticos determinan una dirección aparente de vertical. El cerebro usa esa dirección para inferir orientación respecto de la gravedad. La magnitud de la respuesta otolítica aumenta con la aceleración proyectada, pero la dirección relativa entre componentes es la que determina el ángulo estimado. El resultado alimenta el control postural.
Grupo 4: Grupo 4: Canales semicirculares y adaptación rotacional
Cada canal semicircular se representa como un oscilador rotacional subamortiguado, con amortiguamiento viscoso y restauración elástica. El forzamiento relevante aparece cuando cambia la velocidad angular; por eso el inicio y el final de una rotación generan respuesta. Si la velocidad angular permanece constante, el forzamiento desaparece y la señal decae hacia un estado estacionario bajo. Esta relajación reproduce la adaptación y la ilusión de dejar de sentir una rotación sostenida.
Grupo 5: Grupo 5: Transducción mecanoeléctrica sigmoidal
La deflexión de los estereocilios se convierte en corriente iónica mediante una curva sigmoidal. Una inclinación hacia la dirección excitatoria lleva la corriente hacia un máximo, mientras la inclinación opuesta la lleva hacia un mínimo. La escala de transición es extremadamente pequeña y controla la sensibilidad local. La corriente normalizada sirve como salida sensorial común para señales mecánicas otolíticas o cupulares.
Grupo 6: Grupo 6: Referencia gravitatoria y control postural
La gravedad proporciona una referencia vertical mediante el principio general de un cuerpo denso que sedimenta y deforma una estructura sensora. El mismo principio aparece en estatocistos de distintos organismos y en estructuras gravitacionales de raíces. En el sistema humano, la orientación inferida y la señal vestibular sostienen el control postural. La resolución angular se trata como un observable final cuya escala numérica no está especificada en el storyboard.
ID:1567
Grupo 1: Grupo 1: Arquitectura vestibular e inercia
Descripción
El sistema vestibular separa dos familias de medición inercial. Utrículo y sáculo responden a la aceleración gravito-inercial mediante otolitos, mientras los tres canales semicirculares responden a cambios de rotación en tres planos. La gravedad y la aceleración lineal entran en la misma aceleración específica que carga al otolito. El amortiguamiento viscoso limita la respuesta mecánica.
Pregunta clave: ¿Cómo opera arquitectura vestibular e inercia?
El sistema vestibular separa dos familias de medición inercial. Utrículo y sáculo responden a la aceleración gravito-inercial mediante otolitos, mientras los tres canales semicirculares responden a cambios de rotación en tres planos. La gravedad y la aceleración lineal entran en la misma aceleración específica que carga al otolito. El amortiguamiento viscoso limita la respuesta mecánica. Este sistema vestibular de quien percibe detecta, a la vez, la gravedad, una aceleración lineal y una velocidad angular mediante dos tipos de órganos distintos entre sí: el utrículo y el sáculo, que detectan a esta aceleración lineal y a esta misma gravedad mediante sus propios otolitos, y los tres canales semicirculares, que detectan en cambio a esta aceleración angular a lo largo de los tres planos del espacio. Esta misma deflexión resulta proporcional, en consecuencia, a esta aceleración lineal que experimenta este otolito, incluyendo a esta gravedad misma con la que se abrió este modelo, y es precisamente esta proporcionalidad la que permite al cerebro de quien percibe inferir, en consecuencia, a su propia orientación respecto de esta vertical, exactamente según la misma inferencia activa sobre este entorno que ya establece otro modelo de este conjunto. Por eso este modelo, con estos otolitos y estos canales semicirculares con las que se abrió, hace que esta gravedad se use, en consecuencia, como una referencia vertical absoluta por prácticamente todo organismo dotado de un sistema nervioso: un estatocisto de un invertebrado marino, este mismo sistema vestibular de un vertebrado, y hasta el estatocisto de una planta, dentro de las células de su propia raíz, usan todos, en consecuencia, el mismo principio físico con el que se abrió este modelo, un cuerpo denso que sedimenta bajo esta gravedad y deforma, en consecuencia, a una estructura elástica que activa, en consecuencia, a un sensor determinado.
ID:4871
Grupo 2: Grupo 2: Otolitos, fuerza neta y deformación
Descripción
La diferencia de densidad entre otolito y endolinfa produce una fuerza neta proporcional al volumen del otolito y a la aceleración gravito-inercial proyectada sobre el eje sensible. Esa fuerza deforma la estructura elástica y deflecta los estereocilios. Una aceleración mayor produce una deflexión mayor. La rigidez actúa inversamente sobre la amplitud de deformación.
Pregunta clave: ¿Cómo opera otolitos, fuerza neta y deformación?
La diferencia de densidad entre otolito y endolinfa produce una fuerza neta proporcional al volumen del otolito y a la aceleración gravito-inercial proyectada sobre el eje sensible. Esa fuerza deforma la estructura elástica y deflecta los estereocilios. Una aceleración mayor produce una deflexión mayor. La rigidez actúa inversamente sobre la amplitud de deformación. Cada otolito de este utrículo y de este sáculo resulta mucho más denso que la endolinfa que lo rodea dentro de esos mismos órganos: esta misma diferencia de densidad entre ambos genera, en consecuencia, una fuerza neta que deflecta a los estereocilios de las células ciliadas ubicadas justo debajo de este otolito, exactamente según la misma mecánica de contacto y deformación que ya establece otro modelo de este conjunto sobre un mecanorreceptor cutáneo. Que esta aceleración lineal que experimenta este otolito sea mayor hace que, en consecuencia, esta deflexión de estos estereocilios debajo de él, en consecuencia, sea también mayor. Esta misma deflexión resulta proporcional, en consecuencia, a esta aceleración lineal que experimenta este otolito, incluyendo a esta gravedad misma con la que se abrió este modelo, y es precisamente esta proporcionalidad la que permite al cerebro de quien percibe inferir, en consecuencia, a su propia orientación respecto de esta vertical, exactamente según la misma inferencia activa sobre este entorno que ya establece otro modelo de este conjunto.
ID:4872
Grupo 3: Grupo 3: Inferencia de vertical y orientación
Descripción
Las componentes de la aceleración gravito-inercial medidas por los órganos otolíticos determinan una dirección aparente de vertical. El cerebro usa esa dirección para inferir orientación respecto de la gravedad. La magnitud de la respuesta otolítica aumenta con la aceleración proyectada, pero la dirección relativa entre componentes es la que determina el ángulo estimado. El resultado alimenta el control postural.
Pregunta clave: ¿Cómo opera inferencia de vertical y orientación?
Las componentes de la aceleración gravito-inercial medidas por los órganos otolíticos determinan una dirección aparente de vertical. El cerebro usa esa dirección para inferir orientación respecto de la gravedad. La magnitud de la respuesta otolítica aumenta con la aceleración proyectada, pero la dirección relativa entre componentes es la que determina el ángulo estimado. El resultado alimenta el control postural. Esta misma deflexión resulta proporcional, en consecuencia, a esta aceleración lineal que experimenta este otolito, incluyendo a esta gravedad misma con la que se abrió este modelo, y es precisamente esta proporcionalidad la que permite al cerebro de quien percibe inferir, en consecuencia, a su propia orientación respecto de esta vertical, exactamente según la misma inferencia activa sobre este entorno que ya establece otro modelo de este conjunto. La resolución angular de este sistema vestibular humano resulta, en consecuencia, suficiente para sostener el control postural de quien percibe, aunque mucho más modesta que esta sensibilidad extrema de estas células ciliadas con la que se abrió este párrafo anterior.
ID:4873
Grupo 4: Grupo 4: Canales semicirculares y adaptación rotacional
Descripción
Cada canal semicircular se representa como un oscilador rotacional subamortiguado, con amortiguamiento viscoso y restauración elástica. El forzamiento relevante aparece cuando cambia la velocidad angular; por eso el inicio y el final de una rotación generan respuesta. Si la velocidad angular permanece constante, el forzamiento desaparece y la señal decae hacia un estado estacionario bajo. Esta relajación reproduce la adaptación y la ilusión de dejar de sentir una rotación sostenida.
Pregunta clave: ¿Cómo opera canales semicirculares y adaptación rotacional?
Cada canal semicircular se representa como un oscilador rotacional subamortiguado, con amortiguamiento viscoso y restauración elástica. El forzamiento relevante aparece cuando cambia la velocidad angular; por eso el inicio y el final de una rotación generan respuesta. Si la velocidad angular permanece constante, el forzamiento desaparece y la señal decae hacia un estado estacionario bajo. Esta relajación reproduce la adaptación y la ilusión de dejar de sentir una rotación sostenida. Cuando este cuerpo gira, en cambio, a una velocidad angular ya constante durante un tiempo prolongado, la señal de este canal semicircular decae, en consecuencia, hacia un estado estacionario mucho más bajo, exactamente según la misma adaptación de un sensor biológico que ya establece otro modelo de este conjunto: este mismo sistema vestibular se adapta, en consecuencia, a esta rotación ya constante, produciendo la conocida ilusión del giroscopio, en la que quien percibe deja de sentir que sigue girando aunque en realidad todavía lo haga. Que esta rotación de este cuerpo se mantenga a una velocidad angular constante durante más tiempo hace que, en consecuencia, esta señal de este canal semicircular, en consecuencia, decaiga todavía más hacia este estado estacionario más bajo. Este sistema vestibular de quien percibe detecta, a la vez, la gravedad, una aceleración lineal y una velocidad angular mediante dos tipos de órganos distintos entre sí: el utrículo y el sáculo, que detectan a esta aceleración lineal y a esta misma gravedad mediante sus propios otolitos, y los tres canales semicirculares, que detectan en cambio a esta aceleración angular a lo largo de los tres planos del espacio.
ID:4874
Grupo 5: Grupo 5: Transducción mecanoeléctrica sigmoidal
Descripción
La deflexión de los estereocilios se convierte en corriente iónica mediante una curva sigmoidal. Una inclinación hacia la dirección excitatoria lleva la corriente hacia un máximo, mientras la inclinación opuesta la lleva hacia un mínimo. La escala de transición es extremadamente pequeña y controla la sensibilidad local. La corriente normalizada sirve como salida sensorial común para señales mecánicas otolíticas o cupulares.
Pregunta clave: ¿Cómo opera transducción mecanoeléctrica sigmoidal?
La deflexión de los estereocilios se convierte en corriente iónica mediante una curva sigmoidal. Una inclinación hacia la dirección excitatoria lleva la corriente hacia un máximo, mientras la inclinación opuesta la lleva hacia un mínimo. La escala de transición es extremadamente pequeña y controla la sensibilidad local. La corriente normalizada sirve como salida sensorial común para señales mecánicas otolíticas o cupulares. La transducción mecanoeléctrica de las células ciliadas de este sistema vestibular sigue, mientras tanto, una curva sigmoidal frente a esta deflexión de sus propios estereocilios: la corriente iónica que atraviesa a estos canales de esta célula ciliada resulta máxima cuando estos estereocilios se inclinan hacia un lado particular de esa misma célula, y resulta mínima, en cambio, cuando se inclinan hacia el lado contrario. Que esta deflexión de estos estereocilios de esta célula ciliada se incline más hacia este lado particular de esa célula hace que, según esta misma curva sigmoidal, esta corriente iónica a través de ella, en consecuencia, se acerque más a su propio valor máximo. La escala de esta deflexión necesaria para pasar de esta corriente mínima a esta corriente casi máxima resulta, en consecuencia, extraordinariamente pequeña, comparable en definitiva a la longitud de un solo enlace atómico, una sensibilidad extrema muy similar a la que ya establece otro modelo de este conjunto sobre un sensor biológico particularmente sensible.
ID:4875
Grupo 6: Grupo 6: Referencia gravitatoria y control postural
Descripción
La gravedad proporciona una referencia vertical mediante el principio general de un cuerpo denso que sedimenta y deforma una estructura sensora. El mismo principio aparece en estatocistos de distintos organismos y en estructuras gravitacionales de raíces. En el sistema humano, la orientación inferida y la señal vestibular sostienen el control postural. La resolución angular se trata como un observable final cuya escala numérica no está especificada en el storyboard.
Pregunta clave: ¿Cómo opera referencia gravitatoria y control postural?
La gravedad proporciona una referencia vertical mediante el principio general de un cuerpo denso que sedimenta y deforma una estructura sensora. El mismo principio aparece en estatocistos de distintos organismos y en estructuras gravitacionales de raíces. En el sistema humano, la orientación inferida y la señal vestibular sostienen el control postural. La resolución angular se trata como un observable final cuya escala numérica no está especificada en el storyboard. Por eso este modelo, con estos otolitos y estos canales semicirculares con las que se abrió, hace que esta gravedad se use, en consecuencia, como una referencia vertical absoluta por prácticamente todo organismo dotado de un sistema nervioso: un estatocisto de un invertebrado marino, este mismo sistema vestibular de un vertebrado, y hasta el estatocisto de una planta, dentro de las células de su propia raíz, usan todos, en consecuencia, el mismo principio físico con el que se abrió este modelo, un cuerpo denso que sedimenta bajo esta gravedad y deforma, en consecuencia, a una estructura elástica que activa, en consecuencia, a un sensor determinado. La resolución angular de este sistema vestibular humano resulta, en consecuencia, suficiente para sostener el control postural de quien percibe, aunque mucho más modesta que esta sensibilidad extrema de estas células ciliadas con la que se abrió este párrafo anterior. La dinámica de cada canal semicircular de este sistema vestibular es, en cambio, la de un oscilador subamortiguado: este canal semicircular responde, en consecuencia, a esta velocidad angular de quien percibe y no a su posición angular, detectando en consecuencia solo el comienzo y el final de una rotación de ese mismo cuerpo.
ID:4876