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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo A4 - Disrupciones Neuromusculares
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:3265
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: Fatiga muscular y pérdida de fuerza
¿Cómo reduce la contracción sostenida la fuerza máxima disponible?
Grupo 2: Grupo 2: Conducción axonal y latencia refleja
¿Qué determina la velocidad de transmisión nerviosa y el tiempo de respuesta motora?
Grupo 3: Grupo 3: Dispersión temporal de la señal nerviosa
¿Cómo altera la neuropatía la sincronía de impulsos dentro de un nervio?
Grupo 4: Grupo 4: Coherencia beta y coordinación intermuscular
¿Cómo se cuantifica la pérdida de coordinación entre músculos?
Grupo 5: Grupo 5: Osciladores neuronales y ritmo locomotor
¿Cómo emerge el ritmo locomotor de circuitos neuronales acoplados?
Grupo 6: Grupo 6: Transiciones prematuras del patrón de marcha
¿Cómo se manifiesta la disrupción neuromuscular en la selección del patrón de marcha?
Grupo 7: Grupo 7: Co-contracción antagonista compensatoria
¿Cómo compensa el animal la pérdida de coordinación fina?
Grupo 8: Grupo 8: Variabilidad temporal de activación muscular
¿Cómo se expresa la degradación neuromuscular en la variabilidad de la activación muscular?
ID:1109
Grupo 1: Grupo 1: Fatiga muscular y pérdida de fuerza
Descripción
¿Cómo reduce la contracción sostenida la fuerza máxima disponible?
Pregunta clave: ¿Cómo reduce la contracción sostenida la fuerza máxima disponible?
Esa caída está gobernada por el agotamiento de las reservas de energía química que alimentan la contracción y por la acumulación de productos metabólicos de desecho dentro de la fibra muscular a medida que esta se contrae. La reducción de la fuerza máxima disponible en las fibras musculares se explica por la fatiga muscular: la fuerza máxima que el músculo puede sostener de forma isométrica decrece de forma exponencial a medida que se prolonga el tiempo de contracción sostenida. El resultado conjunto de estas disrupciones a lo largo de la cadena de transmisión de señales es un cambio observable en cómo se mueve el animal: aparecen transiciones prematuras entre patrones de marcha, que ocurren a velocidades por debajo de la óptima para cada patrón; el animal aumenta la co-contracción de músculos antagonistas como estrategia compensatoria para ganar rigidez articular cuando la coordinación fina falla; y la activación de cada músculo se vuelve más variable en el tiempo, reflejando en el comportamiento locomotor la misma pérdida de fuerza, velocidad y coordinación con la que se abrió esta descripción de la cadena de transmisión de señales. Físicamente esta cadena de transmisión se manifiesta alterada de cuatro formas: como una reducción de la fuerza máxima disponible, como un enlentecimiento de la respuesta motora, como una pérdida de coordinación entre músculos distintos, y como alteraciones en los patrones cíclicos que generan los circuitos neuronales encargados del ritmo locomotor.
ID:5997
Grupo 2: Grupo 2: Conducción axonal y latencia refleja
Descripción
¿Qué determina la velocidad de transmisión nerviosa y el tiempo de respuesta motora?
Pregunta clave: ¿Qué determina la velocidad de transmisión nerviosa y el tiempo de respuesta motora?
El enlentecimiento de la respuesta motora, por su parte, tiene su origen más arriba en la cadena de transmisión, en la velocidad con que la señal nerviosa viaja por el axón hasta llegar al músculo: esa velocidad de conducción determina directamente cuánto tiempo tarda en aparecer una respuesta refleja, y depende del diámetro del axón y de la distancia entre los nódulos de Ranvier que interrumpen su vaina aislante — a mayor diámetro axonal y mayor espaciado entre nódulos, mayor es la velocidad de conducción. Cuando existe una neuropatía, esta velocidad de conducción disminuye y, además, la señal se dispersa en el tiempo: distintas fibras nerviosas dentro del mismo nervio dejan de transmitir sus impulsos de forma sincronizada. El resultado conjunto de estas disrupciones a lo largo de la cadena de transmisión de señales es un cambio observable en cómo se mueve el animal: aparecen transiciones prematuras entre patrones de marcha, que ocurren a velocidades por debajo de la óptima para cada patrón; el animal aumenta la co-contracción de músculos antagonistas como estrategia compensatoria para ganar rigidez articular cuando la coordinación fina falla; y la activación de cada músculo se vuelve más variable en el tiempo, reflejando en el comportamiento locomotor la misma pérdida de fuerza, velocidad y coordinación con la que se abrió esta descripción de la cadena de transmisión de señales.
ID:5998
Grupo 3: Grupo 3: Dispersión temporal de la señal nerviosa
Descripción
¿Cómo altera la neuropatía la sincronía de impulsos dentro de un nervio?
Pregunta clave: ¿Cómo altera la neuropatía la sincronía de impulsos dentro de un nervio?
Cuando existe una neuropatía, esta velocidad de conducción disminuye y, además, la señal se dispersa en el tiempo: distintas fibras nerviosas dentro del mismo nervio dejan de transmitir sus impulsos de forma sincronizada. La reducción de la fuerza máxima disponible en las fibras musculares se explica por la fatiga muscular: la fuerza máxima que el músculo puede sostener de forma isométrica decrece de forma exponencial a medida que se prolonga el tiempo de contracción sostenida.
ID:5999
Grupo 4: Grupo 4: Coherencia beta y coordinación intermuscular
Descripción
¿Cómo se cuantifica la pérdida de coordinación entre músculos?
Pregunta clave: ¿Cómo se cuantifica la pérdida de coordinación entre músculos?
En los estados patológicos, en cambio, esa coherencia entre señales musculares se fragmenta, y esa fragmentación es la firma directa de la pérdida de coordinación intermuscular. La pérdida de coordinación entre músculos distintos se cuantifica comparando las señales eléctricas que cada músculo genera al activarse: en condición sana, esas señales eléctricas de músculos distintos oscilan de forma coherente entre sí dentro de una banda de frecuencias intermedia conocida como banda beta, lo que indica que los músculos están coordinando su activación. La coherencia entre las señales musculares que sostiene la coordinación intermuscular se origina, en última instancia, en los circuitos neuronales encargados del ritmo locomotor mencionados al principio: estos circuitos se modelan como un conjunto de osciladores neuronales acoplados entre sí, cuyo ritmo colectivo — la frecuencia con que se repite el patrón de marcha — emerge de la sincronización de todos esos osciladores. El resultado conjunto de estas disrupciones a lo largo de la cadena de transmisión de señales es un cambio observable en cómo se mueve el animal: aparecen transiciones prematuras entre patrones de marcha, que ocurren a velocidades por debajo de la óptima para cada patrón; el animal aumenta la co-contracción de músculos antagonistas como estrategia compensatoria para ganar rigidez articular cuando la coordinación fina falla; y la activación de cada músculo se vuelve más variable en el tiempo, reflejando en el comportamiento locomotor la misma pérdida de fuerza, velocidad y coordinación con la que se abrió esta descripción de la cadena de transmisión de señales. El enlentecimiento de la respuesta motora, por su parte, tiene su origen más arriba en la cadena de transmisión, en la velocidad con que la señal nerviosa viaja por el axón hasta llegar al músculo: esa velocidad de conducción determina directamente cuánto tiempo tarda en aparecer una respuesta refleja, y depende del diámetro del axón y de la distancia entre los nódulos de Ranvier que interrumpen su vaina aislante — a mayor diámetro axonal y mayor espaciado entre nódulos, mayor es la velocidad de conducción.
ID:6000
Grupo 5: Grupo 5: Osciladores neuronales y ritmo locomotor
Descripción
¿Cómo emerge el ritmo locomotor de circuitos neuronales acoplados?
Pregunta clave: ¿Cómo emerge el ritmo locomotor de circuitos neuronales acoplados?
La coherencia entre las señales musculares que sostiene la coordinación intermuscular se origina, en última instancia, en los circuitos neuronales encargados del ritmo locomotor mencionados al principio: estos circuitos se modelan como un conjunto de osciladores neuronales acoplados entre sí, cuyo ritmo colectivo — la frecuencia con que se repite el patrón de marcha — emerge de la sincronización de todos esos osciladores. Esa sincronización depende de qué tan fuerte es el acoplamiento entre los osciladores: existe una intensidad mínima de acoplamiento por debajo de la cual el conjunto deja de sincronizarse, pierde coherencia, y el patrón locomotor generado por estos circuitos se desintegra. Físicamente esta cadena de transmisión se manifiesta alterada de cuatro formas: como una reducción de la fuerza máxima disponible, como un enlentecimiento de la respuesta motora, como una pérdida de coordinación entre músculos distintos, y como alteraciones en los patrones cíclicos que generan los circuitos neuronales encargados del ritmo locomotor. El resultado conjunto de estas disrupciones a lo largo de la cadena de transmisión de señales es un cambio observable en cómo se mueve el animal: aparecen transiciones prematuras entre patrones de marcha, que ocurren a velocidades por debajo de la óptima para cada patrón; el animal aumenta la co-contracción de músculos antagonistas como estrategia compensatoria para ganar rigidez articular cuando la coordinación fina falla; y la activación de cada músculo se vuelve más variable en el tiempo, reflejando en el comportamiento locomotor la misma pérdida de fuerza, velocidad y coordinación con la que se abrió esta descripción de la cadena de transmisión de señales.
ID:6001
Grupo 6: Grupo 6: Transiciones prematuras del patrón de marcha
Descripción
¿Cómo se manifiesta la disrupción neuromuscular en la selección del patrón de marcha?
Pregunta clave: ¿Cómo se manifiesta la disrupción neuromuscular en la selección del patrón de marcha?
Físicamente esta cadena de transmisión se manifiesta alterada de cuatro formas: como una reducción de la fuerza máxima disponible, como un enlentecimiento de la respuesta motora, como una pérdida de coordinación entre músculos distintos, y como alteraciones en los patrones cíclicos que generan los circuitos neuronales encargados del ritmo locomotor. El resultado conjunto de estas disrupciones a lo largo de la cadena de transmisión de señales es un cambio observable en cómo se mueve el animal: aparecen transiciones prematuras entre patrones de marcha, que ocurren a velocidades por debajo de la óptima para cada patrón; el animal aumenta la co-contracción de músculos antagonistas como estrategia compensatoria para ganar rigidez articular cuando la coordinación fina falla; y la activación de cada músculo se vuelve más variable en el tiempo, reflejando en el comportamiento locomotor la misma pérdida de fuerza, velocidad y coordinación con la que se abrió esta descripción de la cadena de transmisión de señales. La coherencia entre las señales musculares que sostiene la coordinación intermuscular se origina, en última instancia, en los circuitos neuronales encargados del ritmo locomotor mencionados al principio: estos circuitos se modelan como un conjunto de osciladores neuronales acoplados entre sí, cuyo ritmo colectivo — la frecuencia con que se repite el patrón de marcha — emerge de la sincronización de todos esos osciladores. El enlentecimiento de la respuesta motora, por su parte, tiene su origen más arriba en la cadena de transmisión, en la velocidad con que la señal nerviosa viaja por el axón hasta llegar al músculo: esa velocidad de conducción determina directamente cuánto tiempo tarda en aparecer una respuesta refleja, y depende del diámetro del axón y de la distancia entre los nódulos de Ranvier que interrumpen su vaina aislante — a mayor diámetro axonal y mayor espaciado entre nódulos, mayor es la velocidad de conducción. La pérdida de coordinación entre músculos distintos se cuantifica comparando las señales eléctricas que cada músculo genera al activarse: en condición sana, esas señales eléctricas de músculos distintos oscilan de forma coherente entre sí dentro de una banda de frecuencias intermedia conocida como banda beta, lo que indica que los músculos están coordinando su activación.
ID:6002
Grupo 7: Grupo 7: Co-contracción antagonista compensatoria
Descripción
¿Cómo compensa el animal la pérdida de coordinación fina?
Pregunta clave: ¿Cómo compensa el animal la pérdida de coordinación fina?
El resultado conjunto de estas disrupciones a lo largo de la cadena de transmisión de señales es un cambio observable en cómo se mueve el animal: aparecen transiciones prematuras entre patrones de marcha, que ocurren a velocidades por debajo de la óptima para cada patrón; el animal aumenta la co-contracción de músculos antagonistas como estrategia compensatoria para ganar rigidez articular cuando la coordinación fina falla; y la activación de cada músculo se vuelve más variable en el tiempo, reflejando en el comportamiento locomotor la misma pérdida de fuerza, velocidad y coordinación con la que se abrió esta descripción de la cadena de transmisión de señales. La pérdida de coordinación entre músculos distintos se cuantifica comparando las señales eléctricas que cada músculo genera al activarse: en condición sana, esas señales eléctricas de músculos distintos oscilan de forma coherente entre sí dentro de una banda de frecuencias intermedia conocida como banda beta, lo que indica que los músculos están coordinando su activación. La reducción de la fuerza máxima disponible en las fibras musculares se explica por la fatiga muscular: la fuerza máxima que el músculo puede sostener de forma isométrica decrece de forma exponencial a medida que se prolonga el tiempo de contracción sostenida. Físicamente esta cadena de transmisión se manifiesta alterada de cuatro formas: como una reducción de la fuerza máxima disponible, como un enlentecimiento de la respuesta motora, como una pérdida de coordinación entre músculos distintos, y como alteraciones en los patrones cíclicos que generan los circuitos neuronales encargados del ritmo locomotor.
ID:6003
Grupo 8: Grupo 8: Variabilidad temporal de activación muscular
Descripción
¿Cómo se expresa la degradación neuromuscular en la variabilidad de la activación muscular?
Pregunta clave: ¿Cómo se expresa la degradación neuromuscular en la variabilidad de la activación muscular?
El resultado conjunto de estas disrupciones a lo largo de la cadena de transmisión de señales es un cambio observable en cómo se mueve el animal: aparecen transiciones prematuras entre patrones de marcha, que ocurren a velocidades por debajo de la óptima para cada patrón; el animal aumenta la co-contracción de músculos antagonistas como estrategia compensatoria para ganar rigidez articular cuando la coordinación fina falla; y la activación de cada músculo se vuelve más variable en el tiempo, reflejando en el comportamiento locomotor la misma pérdida de fuerza, velocidad y coordinación con la que se abrió esta descripción de la cadena de transmisión de señales. Físicamente esta cadena de transmisión se manifiesta alterada de cuatro formas: como una reducción de la fuerza máxima disponible, como un enlentecimiento de la respuesta motora, como una pérdida de coordinación entre músculos distintos, y como alteraciones en los patrones cíclicos que generan los circuitos neuronales encargados del ritmo locomotor. La pérdida de coordinación entre músculos distintos se cuantifica comparando las señales eléctricas que cada músculo genera al activarse: en condición sana, esas señales eléctricas de músculos distintos oscilan de forma coherente entre sí dentro de una banda de frecuencias intermedia conocida como banda beta, lo que indica que los músculos están coordinando su activación. El enlentecimiento de la respuesta motora, por su parte, tiene su origen más arriba en la cadena de transmisión, en la velocidad con que la señal nerviosa viaja por el axón hasta llegar al músculo: esa velocidad de conducción determina directamente cuánto tiempo tarda en aparecer una respuesta refleja, y depende del diámetro del axón y de la distancia entre los nódulos de Ranvier que interrumpen su vaina aislante — a mayor diámetro axonal y mayor espaciado entre nódulos, mayor es la velocidad de conducción. La coherencia entre las señales musculares que sostiene la coordinación intermuscular se origina, en última instancia, en los circuitos neuronales encargados del ritmo locomotor mencionados al principio: estos circuitos se modelan como un conjunto de osciladores neuronales acoplados entre sí, cuyo ritmo colectivo — la frecuencia con que se repite el patrón de marcha — emerge de la sincronización de todos esos osciladores.
ID:6004