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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo E05 - Transducción: Células Ciliadas Internas y Potencial Receptor
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:4183
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: Excitación mecánica de los estereocilios
La vibración local de la membrana basilar desplaza el líquido que rodea los estereocilios de las células ciliadas internas. Ese desplazamiento dobla conjuntamente el manojo y produce la deflexión de los estereocilios; una vibración local mayor implica cualitativamente un desplazamiento y una deflexión mayores.
Grupo 2: Grupo 2: Compuerta mecanosensible por enlaces de punta
La deflexión hacia el lado excitatorio estira los filamentos que conectan estereocilios vecinos y abre canales iónicos activados mecánicamente; la deflexión opuesta afloja esos filamentos y cierra los canales. La relación tiene dirección y umbral/compuerta cualitativa: más deflexión excitatoria abre simultáneamente más canales, mientras la deflexión contraria reduce su apertura.
Grupo 3: Grupo 3: Impulso electroquímico y corriente iónica
Los estereocilios están bañados por endolinfa con alta concentración de iones y carga eléctrica positiva. Cuando se abren los canales mecanosensibles, ese gradiente electroquímico impulsa iones desde la endolinfa hacia la célula ciliada interna; una mayor cantidad de canales abiertos produce una corriente iónica entrante mayor.
Grupo 4: Grupo 4: Potencial receptor y conversión mecanoeléctrica
La corriente iónica entrante cambia el voltaje dentro de la célula ciliada interna y genera el potencial receptor. Cuanto mayores son la deflexión excitatoria, el número de canales abiertos y la corriente entrante, mayor es el potencial receptor; esta variable constituye la interfaz entre el movimiento mecánico y la señal eléctrica.
Grupo 5: Grupo 5: Liberación sináptica e inicio de la señal auditiva
Cuando el potencial receptor alcanza cierta magnitud, desencadena la liberación de neurotransmisor en la base de la célula ciliada interna hacia las fibras del nervio auditivo. La relación es de umbral cualitativo: por debajo de la magnitud necesaria no se documenta el disparo, y al alcanzarla comienza la actividad eléctrica del nervio auditivo.
ID:1509
Grupo 1: Grupo 1: Excitación mecánica de los estereocilios
Descripción
La vibración local de la membrana basilar desplaza el líquido que rodea los estereocilios de las células ciliadas internas. Ese desplazamiento dobla conjuntamente el manojo y produce la deflexión de los estereocilios; una vibración local mayor implica cualitativamente un desplazamiento y una deflexión mayores.
Pregunta clave: ¿Cómo se convierte la vibración local de la membrana basilar en deflexión de los estereocilios?
La vibración local de la membrana basilar desplaza el líquido que rodea los estereocilios de las células ciliadas internas. Ese desplazamiento dobla conjuntamente el manojo y produce la deflexión de los estereocilios; una vibración local mayor implica cualitativamente un desplazamiento y una deflexión mayores. Cuando la membrana basilar vibra en la posición de máxima amplitud que le corresponde a una frecuencia determinada, ese movimiento desplaza el líquido que rodea a los estereocilios de las células ciliadas internas que están apoyadas justo en esa posición de la membrana basilar. Gracias a esta cadena que va desde la vibración de la membrana basilar en su posición de máxima amplitud, pasando por la deflexión de los estereocilios y la apertura de los canales iónicos activados mecánicamente, hasta el potencial receptor dentro de la célula ciliada interna, cada célula ciliada interna convierte el movimiento mecánico específico de su propia posición en la membrana basilar en una señal eléctrica que el nervio auditivo puede transmitir. Los estereocilios son los filamentos delgados y rígidos que sobresalen de la parte superior de cada célula ciliada interna, agrupados en manojos, y el desplazamiento del líquido que produce la vibración de la membrana basilar hace que los estereocilios de cada manojo se doblen todos juntos hacia un mismo lado, un movimiento al que se le llama la deflexión de los estereocilios. El potencial receptor que se genera dentro de la célula ciliada interna es la primera señal de todo este modelo que ya no es un movimiento mecánico ni una diferencia de presión, sino un cambio eléctrico: por eso el potencial receptor funciona como la interfaz entre la mecánica que describen los modelos anteriores —la onda viajera de la membrana basilar, la deflexión de los estereocilios— y la neurofisiología auditiva que describen los modelos siguientes.
ID:4185
Grupo 2: Grupo 2: Compuerta mecanosensible por enlaces de punta
Descripción
La deflexión hacia el lado excitatorio estira los filamentos que conectan estereocilios vecinos y abre canales iónicos activados mecánicamente; la deflexión opuesta afloja esos filamentos y cierra los canales. La relación tiene dirección y umbral/compuerta cualitativa: más deflexión excitatoria abre simultáneamente más canales, mientras la deflexión contraria reduce su apertura.
Pregunta clave: ¿Cómo controla la deflexión la apertura y el cierre de los canales mecanosensibles?
La deflexión hacia el lado excitatorio estira los filamentos que conectan estereocilios vecinos y abre canales iónicos activados mecánicamente; la deflexión opuesta afloja esos filamentos y cierra los canales. La relación tiene dirección y umbral/compuerta cualitativa: más deflexión excitatoria abre simultáneamente más canales, mientras la deflexión contraria reduce su apertura. La deflexión de los estereocilios hacia un lado estira unos filamentos diminutos que conectan la punta de cada estereocilio con el estereocilio vecino, y ese estiramiento abre unos canales iónicos activados mecánicamente que hay en la punta de los estereocilios; cuando los estereocilios se doblan hacia el lado opuesto, en cambio, esos mismos filamentos se aflojan y los canales iónicos activados mecánicamente se cierran. A ese cambio de voltaje dentro de la célula ciliada interna se le llama el potencial receptor, y cuanto mayor es la deflexión de los estereocilios hacia el lado que abre los canales iónicos activados mecánicamente, más canales iónicos activados mecánicamente se abren a la vez, mayor es la corriente iónica que entra, y mayor es el potencial receptor que se genera dentro de la célula ciliada interna. Gracias a esta cadena que va desde la vibración de la membrana basilar en su posición de máxima amplitud, pasando por la deflexión de los estereocilios y la apertura de los canales iónicos activados mecánicamente, hasta el potencial receptor dentro de la célula ciliada interna, cada célula ciliada interna convierte el movimiento mecánico específico de su propia posición en la membrana basilar en una señal eléctrica que el nervio auditivo puede transmitir. Los estereocilios de cada célula ciliada interna están bañados por la endolinfa, el mismo líquido que en el modelo de la disfunción vestibular llena los canales semicirculares, y la endolinfa que rodea a los estereocilios en la cóclea tiene una concentración de iones muy alta y una carga eléctrica positiva que empuja a esos iones a entrar en la célula ciliada interna apenas los canales iónicos activados mecánicamente se abren.
ID:4186
Grupo 3: Grupo 3: Impulso electroquímico y corriente iónica
Descripción
Los estereocilios están bañados por endolinfa con alta concentración de iones y carga eléctrica positiva. Cuando se abren los canales mecanosensibles, ese gradiente electroquímico impulsa iones desde la endolinfa hacia la célula ciliada interna; una mayor cantidad de canales abiertos produce una corriente iónica entrante mayor.
Pregunta clave: ¿Qué impulsa la entrada de iones y cómo se genera la corriente iónica?
Los estereocilios están bañados por endolinfa con alta concentración de iones y carga eléctrica positiva. Cuando se abren los canales mecanosensibles, ese gradiente electroquímico impulsa iones desde la endolinfa hacia la célula ciliada interna; una mayor cantidad de canales abiertos produce una corriente iónica entrante mayor. Cada vez que los canales iónicos activados mecánicamente se abren, entran iones desde la endolinfa hacia el interior de la célula ciliada interna, generando una corriente iónica que cambia el voltaje dentro de la célula ciliada interna. Los estereocilios de cada célula ciliada interna están bañados por la endolinfa, el mismo líquido que en el modelo de la disfunción vestibular llena los canales semicirculares, y la endolinfa que rodea a los estereocilios en la cóclea tiene una concentración de iones muy alta y una carga eléctrica positiva que empuja a esos iones a entrar en la célula ciliada interna apenas los canales iónicos activados mecánicamente se abren. A ese cambio de voltaje dentro de la célula ciliada interna se le llama el potencial receptor, y cuanto mayor es la deflexión de los estereocilios hacia el lado que abre los canales iónicos activados mecánicamente, más canales iónicos activados mecánicamente se abren a la vez, mayor es la corriente iónica que entra, y mayor es el potencial receptor que se genera dentro de la célula ciliada interna. Gracias a esta cadena que va desde la vibración de la membrana basilar en su posición de máxima amplitud, pasando por la deflexión de los estereocilios y la apertura de los canales iónicos activados mecánicamente, hasta el potencial receptor dentro de la célula ciliada interna, cada célula ciliada interna convierte el movimiento mecánico específico de su propia posición en la membrana basilar en una señal eléctrica que el nervio auditivo puede transmitir.
ID:4187
Grupo 4: Grupo 4: Potencial receptor y conversión mecanoeléctrica
Descripción
La corriente iónica entrante cambia el voltaje dentro de la célula ciliada interna y genera el potencial receptor. Cuanto mayores son la deflexión excitatoria, el número de canales abiertos y la corriente entrante, mayor es el potencial receptor; esta variable constituye la interfaz entre el movimiento mecánico y la señal eléctrica.
Pregunta clave: ¿Cómo se transforma la corriente iónica en la primera señal eléctrica auditiva?
La corriente iónica entrante cambia el voltaje dentro de la célula ciliada interna y genera el potencial receptor. Cuanto mayores son la deflexión excitatoria, el número de canales abiertos y la corriente entrante, mayor es el potencial receptor; esta variable constituye la interfaz entre el movimiento mecánico y la señal eléctrica. El potencial receptor que se genera dentro de la célula ciliada interna es la primera señal de todo este modelo que ya no es un movimiento mecánico ni una diferencia de presión, sino un cambio eléctrico: por eso el potencial receptor funciona como la interfaz entre la mecánica que describen los modelos anteriores —la onda viajera de la membrana basilar, la deflexión de los estereocilios— y la neurofisiología auditiva que describen los modelos siguientes. Gracias a esta cadena que va desde la vibración de la membrana basilar en su posición de máxima amplitud, pasando por la deflexión de los estereocilios y la apertura de los canales iónicos activados mecánicamente, hasta el potencial receptor dentro de la célula ciliada interna, cada célula ciliada interna convierte el movimiento mecánico específico de su propia posición en la membrana basilar en una señal eléctrica que el nervio auditivo puede transmitir. A ese cambio de voltaje dentro de la célula ciliada interna se le llama el potencial receptor, y cuanto mayor es la deflexión de los estereocilios hacia el lado que abre los canales iónicos activados mecánicamente, más canales iónicos activados mecánicamente se abren a la vez, mayor es la corriente iónica que entra, y mayor es el potencial receptor que se genera dentro de la célula ciliada interna. Cuando el potencial receptor dentro de la célula ciliada interna alcanza cierta magnitud, desencadena la liberación de neurotransmisor en la base de la célula ciliada interna, hacia las fibras del nervio auditivo con las que la célula ciliada interna está en sinapsis, iniciando ahí la actividad eléctrica del nervio auditivo que los modelos de potenciales evocados y de disfunción sensorineural retoman más adelante.
ID:4188
Grupo 5: Grupo 5: Liberación sináptica e inicio de la señal auditiva
Descripción
Cuando el potencial receptor alcanza cierta magnitud, desencadena la liberación de neurotransmisor en la base de la célula ciliada interna hacia las fibras del nervio auditivo. La relación es de umbral cualitativo: por debajo de la magnitud necesaria no se documenta el disparo, y al alcanzarla comienza la actividad eléctrica del nervio auditivo.
Pregunta clave: ¿Cómo inicia el potencial receptor la transmisión hacia el nervio auditivo?
Cuando el potencial receptor alcanza cierta magnitud, desencadena la liberación de neurotransmisor en la base de la célula ciliada interna hacia las fibras del nervio auditivo. La relación es de umbral cualitativo: por debajo de la magnitud necesaria no se documenta el disparo, y al alcanzarla comienza la actividad eléctrica del nervio auditivo. Cuando el potencial receptor dentro de la célula ciliada interna alcanza cierta magnitud, desencadena la liberación de neurotransmisor en la base de la célula ciliada interna, hacia las fibras del nervio auditivo con las que la célula ciliada interna está en sinapsis, iniciando ahí la actividad eléctrica del nervio auditivo que los modelos de potenciales evocados y de disfunción sensorineural retoman más adelante. Gracias a esta cadena que va desde la vibración de la membrana basilar en su posición de máxima amplitud, pasando por la deflexión de los estereocilios y la apertura de los canales iónicos activados mecánicamente, hasta el potencial receptor dentro de la célula ciliada interna, cada célula ciliada interna convierte el movimiento mecánico específico de su propia posición en la membrana basilar en una señal eléctrica que el nervio auditivo puede transmitir. Sin este paso de mecanotransducción, toda la precisión que logran los modelos anteriores para llevar cada frecuencia hasta su propia posición de la membrana basilar se perdería en la frontera entre la mecánica del oído y la actividad eléctrica del sistema nervioso, porque ningún nervio puede disparar directamente en respuesta a un movimiento mecánico sin que antes exista un potencial receptor que lo traduzca a corriente iónica. El potencial receptor que se genera dentro de la célula ciliada interna es la primera señal de todo este modelo que ya no es un movimiento mecánico ni una diferencia de presión, sino un cambio eléctrico: por eso el potencial receptor funciona como la interfaz entre la mecánica que describen los modelos anteriores —la onda viajera de la membrana basilar, la deflexión de los estereocilios— y la neurofisiología auditiva que describen los modelos siguientes.
ID:4189