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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo A4 - Alteración de la Línea Lateral
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:3121
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: Exposición y agresores
¿Qué agentes originan la alteración de la línea lateral?
Grupo 2: Grupo 2: Bloqueo mecánico del canal
¿Cómo el sedimento reduce la estimulación de los neuromastos canalizados?
Grupo 3: Grupo 3: Daño químico de células ciliadas
¿Cómo contaminantes y aminoglucósidos reducen las células funcionales?
Grupo 4: Grupo 4: Integración de sensibilidad hidromecánica
¿Cómo convergen bloqueo y pérdida celular en una menor sensibilidad?
Grupo 5: Grupo 5: Consecuencias funcionales
¿Cómo la pérdida de función altera alimentación, reotaxis y cardumen?
Grupo 6: Grupo 6: Costo y observables de pérdida total
¿Cómo se manifiesta cuantitativamente la pérdida total?
ID:1060
Grupo 1: Grupo 1: Exposición y agresores
Descripción
¿Qué agentes originan la alteración de la línea lateral?
Pregunta clave: ¿Qué agentes originan la alteración de la línea lateral?
La línea lateral se degrada por tres vías distintas: el sedimento en suspensión bloquea físicamente los canales de la línea lateral o cubre los neuromastos superficiales; los contaminantes químicos, como surfactantes, metales pesados o anestésicos del tipo del MS-222, alteran la electrofisiología de las células ciliadas que forman cada neuromasto; y la exposición a niveles altos de antibióticos aminoglucósidos destruye esas mismas células ciliadas de forma irreversible, a diferencia de los otros contaminantes, que solo alteran su funcionamiento sin destruirlas. Así, un sistema capaz de percibir perturbaciones de flujo minúsculas, como se describió al principio, termina —cuando el sedimento, los contaminantes químicos o los antibióticos lo degradan— dejando al pez sin la sensibilidad hidromecánica que necesita para alimentarse, orientarse en la corriente y nadar de forma eficiente junto a otros peces. A medida que se deposita más sedimento dentro del canal, la resistencia hidráulica al flujo dentro de ese canal aumenta, y esa mayor resistencia reduce la velocidad del flujo interno que normalmente estimula a los neuromastos canalizados. Si el canal llega a obstruirse por completo, los neuromastos canalizados dejan directamente de responder a los estímulos externos, sin importar cuán fuerte sea la perturbación de flujo que los rodea. La degradación química de las células ciliadas, en cambio, actúa sobre el número efectivo de células funcionales de la línea lateral: cuantas más células ciliadas quedan alteradas o destruidas por los contaminantes o por los aminoglucósidos, menor es ese número efectivo de células funcionales.
ID:5136
Grupo 2: Grupo 2: Bloqueo mecánico del canal
Descripción
¿Cómo el sedimento reduce la estimulación de los neuromastos canalizados?
Pregunta clave: ¿Cómo el sedimento reduce la estimulación de los neuromastos canalizados?
A medida que se deposita más sedimento dentro del canal, la resistencia hidráulica al flujo dentro de ese canal aumenta, y esa mayor resistencia reduce la velocidad del flujo interno que normalmente estimula a los neuromastos canalizados. El umbral de detección de la línea lateral se eleva en proporción directa al grado de obstrucción del canal: mientras más sedimento se acumula, más intensa debe ser una perturbación de flujo para que el pez la perciba. Si el canal llega a obstruirse por completo, los neuromastos canalizados dejan directamente de responder a los estímulos externos, sin importar cuán fuerte sea la perturbación de flujo que los rodea. El bloqueo por sedimento actúa físicamente sobre el canal de la línea lateral, que puede entenderse como un tubo que el sedimento va obstruyendo de forma parcial. Tanto el bloqueo mecánico por sedimento como la degradación química de las células ciliadas terminan en la misma pérdida de función de la línea lateral, y esa pérdida de función altera tres capacidades del pez que dependen directamente de ella: la capacidad de detectar presas en la oscuridad, donde la línea lateral reemplaza a la visión; la capacidad de mantener la posición dentro de una corriente de agua mediante la reorientación reostática, que depende de sentir la dirección del flujo; y la capacidad de coordinar el nado dentro de un cardumen aprovechando los remolinos que generan los peces vecinos, lo que requiere detectar esos remolinos con precisión.
ID:5137
Grupo 3: Grupo 3: Daño químico de células ciliadas
Descripción
¿Cómo contaminantes y aminoglucósidos reducen las células funcionales?
Pregunta clave: ¿Cómo contaminantes y aminoglucósidos reducen las células funcionales?
La degradación química de las células ciliadas, en cambio, actúa sobre el número efectivo de células funcionales de la línea lateral: cuantas más células ciliadas quedan alteradas o destruidas por los contaminantes o por los aminoglucósidos, menor es ese número efectivo de células funcionales. Sin embargo, esa caída en la relación señal-ruido no es proporcional a la caída en el número de células: es más suave, porque la relación señal-ruido depende de la raíz cuadrada del número de células funcionales, de modo que perder una fracción de las células ciliadas reduce la sensibilidad del sistema en una proporción menor a esa misma fracción. Esa reducción disminuye a su vez la relación señal-ruido del sistema completo, porque la línea lateral construye su sensibilidad sumando las señales independientes de muchas células ciliadas a la vez. La línea lateral se degrada por tres vías distintas: el sedimento en suspensión bloquea físicamente los canales de la línea lateral o cubre los neuromastos superficiales; los contaminantes químicos, como surfactantes, metales pesados o anestésicos del tipo del MS-222, alteran la electrofisiología de las células ciliadas que forman cada neuromasto; y la exposición a niveles altos de antibióticos aminoglucósidos destruye esas mismas células ciliadas de forma irreversible, a diferencia de los otros contaminantes, que solo alteran su funcionamiento sin destruirlas. Tanto el bloqueo mecánico por sedimento como la degradación química de las células ciliadas terminan en la misma pérdida de función de la línea lateral, y esa pérdida de función altera tres capacidades del pez que dependen directamente de ella: la capacidad de detectar presas en la oscuridad, donde la línea lateral reemplaza a la visión; la capacidad de mantener la posición dentro de una corriente de agua mediante la reorientación reostática, que depende de sentir la dirección del flujo; y la capacidad de coordinar el nado dentro de un cardumen aprovechando los remolinos que generan los peces vecinos, lo que requiere detectar esos remolinos con precisión.
ID:5138
Grupo 4: Grupo 4: Integración de sensibilidad hidromecánica
Descripción
¿Cómo convergen bloqueo y pérdida celular en una menor sensibilidad?
Pregunta clave: ¿Cómo convergen bloqueo y pérdida celular en una menor sensibilidad?
El umbral de detección de la línea lateral se eleva en proporción directa al grado de obstrucción del canal: mientras más sedimento se acumula, más intensa debe ser una perturbación de flujo para que el pez la perciba. Cuando la pérdida de función de la línea lateral es total, sus efectos se vuelven medibles con claridad: la ablación completa de la línea lateral aumenta el umbral de detección de presas entre diez y cien veces respecto de un pez con la línea lateral intacta, e impide por completo que el pez coordine su nado aprovechando los remolinos de sus vecinos, lo que a su vez aumenta el costo de transporte del pez cuando nada en agua de corriente entre un veinte y un cincuenta por ciento. Tanto el bloqueo mecánico por sedimento como la degradación química de las células ciliadas terminan en la misma pérdida de función de la línea lateral, y esa pérdida de función altera tres capacidades del pez que dependen directamente de ella: la capacidad de detectar presas en la oscuridad, donde la línea lateral reemplaza a la visión; la capacidad de mantener la posición dentro de una corriente de agua mediante la reorientación reostática, que depende de sentir la dirección del flujo; y la capacidad de coordinar el nado dentro de un cardumen aprovechando los remolinos que generan los peces vecinos, lo que requiere detectar esos remolinos con precisión. La línea lateral es el sistema de detección hidromecánica del entorno más sensible que tienen los peces, capaz de detectar perturbaciones de la velocidad del flujo de apenas un micrómetro por segundo. Así, un sistema capaz de percibir perturbaciones de flujo minúsculas, como se describió al principio, termina —cuando el sedimento, los contaminantes químicos o los antibióticos lo degradan— dejando al pez sin la sensibilidad hidromecánica que necesita para alimentarse, orientarse en la corriente y nadar de forma eficiente junto a otros peces.
ID:5139
Grupo 5: Grupo 5: Consecuencias funcionales
Descripción
¿Cómo la pérdida de función altera alimentación, reotaxis y cardumen?
Pregunta clave: ¿Cómo la pérdida de función altera alimentación, reotaxis y cardumen?
Tanto el bloqueo mecánico por sedimento como la degradación química de las células ciliadas terminan en la misma pérdida de función de la línea lateral, y esa pérdida de función altera tres capacidades del pez que dependen directamente de ella: la capacidad de detectar presas en la oscuridad, donde la línea lateral reemplaza a la visión; la capacidad de mantener la posición dentro de una corriente de agua mediante la reorientación reostática, que depende de sentir la dirección del flujo; y la capacidad de coordinar el nado dentro de un cardumen aprovechando los remolinos que generan los peces vecinos, lo que requiere detectar esos remolinos con precisión. Cuando la pérdida de función de la línea lateral es total, sus efectos se vuelven medibles con claridad: la ablación completa de la línea lateral aumenta el umbral de detección de presas entre diez y cien veces respecto de un pez con la línea lateral intacta, e impide por completo que el pez coordine su nado aprovechando los remolinos de sus vecinos, lo que a su vez aumenta el costo de transporte del pez cuando nada en agua de corriente entre un veinte y un cincuenta por ciento. La línea lateral es el sistema de detección hidromecánica del entorno más sensible que tienen los peces, capaz de detectar perturbaciones de la velocidad del flujo de apenas un micrómetro por segundo. El umbral de detección de la línea lateral se eleva en proporción directa al grado de obstrucción del canal: mientras más sedimento se acumula, más intensa debe ser una perturbación de flujo para que el pez la perciba.
ID:5140
Grupo 6: Grupo 6: Costo y observables de pérdida total
Descripción
¿Cómo se manifiesta cuantitativamente la pérdida total?
Pregunta clave: ¿Cómo se manifiesta cuantitativamente la pérdida total?
Cuando la pérdida de función de la línea lateral es total, sus efectos se vuelven medibles con claridad: la ablación completa de la línea lateral aumenta el umbral de detección de presas entre diez y cien veces respecto de un pez con la línea lateral intacta, e impide por completo que el pez coordine su nado aprovechando los remolinos de sus vecinos, lo que a su vez aumenta el costo de transporte del pez cuando nada en agua de corriente entre un veinte y un cincuenta por ciento. Tanto el bloqueo mecánico por sedimento como la degradación química de las células ciliadas terminan en la misma pérdida de función de la línea lateral, y esa pérdida de función altera tres capacidades del pez que dependen directamente de ella: la capacidad de detectar presas en la oscuridad, donde la línea lateral reemplaza a la visión; la capacidad de mantener la posición dentro de una corriente de agua mediante la reorientación reostática, que depende de sentir la dirección del flujo; y la capacidad de coordinar el nado dentro de un cardumen aprovechando los remolinos que generan los peces vecinos, lo que requiere detectar esos remolinos con precisión. El umbral de detección de la línea lateral se eleva en proporción directa al grado de obstrucción del canal: mientras más sedimento se acumula, más intensa debe ser una perturbación de flujo para que el pez la perciba. La línea lateral es el sistema de detección hidromecánica del entorno más sensible que tienen los peces, capaz de detectar perturbaciones de la velocidad del flujo de apenas un micrómetro por segundo.
ID:5141