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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo E06 - Integración sináptica (sumación espacial y temporal)
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:3967
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: Entradas sinápticas excitatorias e inhibitorias
La neurona recibe continuamente entradas sinápticas excitatorias e inhibitorias procedentes tanto de sinapsis químicas como de uniones gap. Estas entradas aportan corrientes que luego serán combinadas por la neurona; las excitatorias favorecen la respuesta y las inhibitorias la reducen.
Grupo 2: Grupo 2: Sumación temporal
La sumación temporal ocurre cuando entradas sinápticas sucesivas se superponen antes de que la primera termine de decaer. Cuanto mayor sea la superposición temporal de las respuestas, mayor puede ser su contribución conjunta a la señal integrada.
Grupo 3: Grupo 3: Sumación espacial
La sumación espacial combina entradas sinápticas simultáneas que llegan a distintos puntos de la dendrita y convergen hacia el soma. La contribución conjunta depende de que múltiples señales estén presentes simultáneamente y alcancen el soma.
Grupo 4: Grupo 4: Atenuación pasiva dendrítica
Mientras una señal sináptica viaja por la dendrita hacia el soma se atenúa pasivamente. Para una misma distancia recorrida, una constante de longitud dendrítica mayor implica menor atenuación y, por tanto, una señal mayor al llegar al soma; la narrativa reutiliza la constante de longitud definida previamente para propagación pasiva.
Grupo 5: Grupo 5: Integración neta, umbral y disparo
Las contribuciones temporales y espaciales forman una suma neta de corriente que determina la integración de la neurona. Cuando esa suma supera un umbral, la neurona dispara un potencial de acción; después del disparo, el voltaje se reinicia inmediatamente al mismo voltaje de partida y comienza un nuevo ciclo de integración.
Grupo 6: Grupo 6: Inhibición sustractiva y divisiva
La inhibición sustractiva hiperpolariza directamente la neurona y resta corriente a la suma neta. La inhibición divisiva reduce la ganancia de la respuesta excitatoria sin cambiar demasiado el potencial de membrana, de modo que una misma entrada excitatoria produce proporcionalmente menos respuesta.
Grupo 7: Grupo 7: Control de excitabilidad cortical
La combinación de integración sináptica, umbral de disparo e inhibición regula cuándo dispara la neurona y cuánto contribuye a la excitabilidad de la red cortical. Las formas sustractiva y divisiva de inhibición actúan como mecanismos de control de esa excitabilidad.
ID:1328
Grupo 1: Grupo 1: Entradas sinápticas excitatorias e inhibitorias
Descripción
La neurona recibe continuamente entradas sinápticas excitatorias e inhibitorias procedentes tanto de sinapsis químicas como de uniones gap. Estas entradas aportan corrientes que luego serán combinadas por la neurona; las excitatorias favorecen la respuesta y las inhibitorias la reducen.
Pregunta clave: ¿Qué entradas eléctricas recibe la neurona para integrar?
La neurona recibe continuamente entradas sinápticas excitatorias e inhibitorias procedentes tanto de sinapsis químicas como de uniones gap. Estas entradas aportan corrientes que luego serán combinadas por la neurona; las excitatorias favorecen la respuesta y las inhibitorias la reducen. La neurona integra continuamente las entradas sinápticas excitatorias e inhibitorias que recibe, tanto las que provienen de la sinapsis química como las que provienen de la unión gap, sumándolas de dos formas distintas. En conjunto, es esta misma neurona, integrando sus entradas sinápticas excitatorias e inhibitorias tanto en el tiempo como en el espacio, atenuándolas a lo largo de la dendrita y comparando su suma neta con un umbral de disparo, la que determina cuándo dispara un nuevo potencial de acción y cómo contribuye, a través de sus dos formas de inhibición, a la excitabilidad de la red cortical completa. En el tiempo, la neurona realiza una sumación temporal, que ocurre cuando entradas sinápticas sucesivas se superponen entre sí antes de que la primera termine de decaer. En el espacio, la neurona realiza una sumación espacial, que ocurre cuando entradas sinápticas simultáneas en distintos puntos de la dendrita convergen todas juntas en el soma de la neurona.
ID:7670
Grupo 2: Grupo 2: Sumación temporal
Descripción
La sumación temporal ocurre cuando entradas sinápticas sucesivas se superponen antes de que la primera termine de decaer. Cuanto mayor sea la superposición temporal de las respuestas, mayor puede ser su contribución conjunta a la señal integrada.
Pregunta clave: ¿Cómo se combinan entradas sucesivas a lo largo del tiempo?
La sumación temporal ocurre cuando entradas sinápticas sucesivas se superponen antes de que la primera termine de decaer. Cuanto mayor sea la superposición temporal de las respuestas, mayor puede ser su contribución conjunta a la señal integrada. En el tiempo, la neurona realiza una sumación temporal, que ocurre cuando entradas sinápticas sucesivas se superponen entre sí antes de que la primera termine de decaer. Cuando la suma neta de la corriente que recibe la neurona, tanto por sumación temporal como por sumación espacial, supera un umbral, la neurona dispara un potencial de acción. En el espacio, la neurona realiza una sumación espacial, que ocurre cuando entradas sinápticas simultáneas en distintos puntos de la dendrita convergen todas juntas en el soma de la neurona. Este comportamiento se modela de forma simplificada con un esquema de integración y disparo, en el que el voltaje de la neurona se reinicia inmediatamente después de cada disparo, volviendo al mismo voltaje de partida desde el que la neurona había comenzado a integrar sus entradas sinápticas, antes de empezar a integrar de nuevo las siguientes entradas.
ID:7671
Grupo 3: Grupo 3: Sumación espacial
Descripción
La sumación espacial combina entradas sinápticas simultáneas que llegan a distintos puntos de la dendrita y convergen hacia el soma. La contribución conjunta depende de que múltiples señales estén presentes simultáneamente y alcancen el soma.
Pregunta clave: ¿Cómo se combinan entradas simultáneas distribuidas por la dendrita?
La sumación espacial combina entradas sinápticas simultáneas que llegan a distintos puntos de la dendrita y convergen hacia el soma. La contribución conjunta depende de que múltiples señales estén presentes simultáneamente y alcancen el soma. En el espacio, la neurona realiza una sumación espacial, que ocurre cuando entradas sinápticas simultáneas en distintos puntos de la dendrita convergen todas juntas en el soma de la neurona. A medida que la señal sináptica viaja a lo largo de la dendrita hacia el soma, se atenúa de forma pasiva, reutilizando la misma constante de longitud ya definida para la propagación pasiva a lo largo del axón: cuanto mayor es esta constante de longitud de la dendrita, menos se atenúa la señal sináptica al recorrer una misma distancia hacia el soma de la neurona. En conjunto, es esta misma neurona, integrando sus entradas sinápticas excitatorias e inhibitorias tanto en el tiempo como en el espacio, atenuándolas a lo largo de la dendrita y comparando su suma neta con un umbral de disparo, la que determina cuándo dispara un nuevo potencial de acción y cómo contribuye, a través de sus dos formas de inhibición, a la excitabilidad de la red cortical completa. Cuando la suma neta de la corriente que recibe la neurona, tanto por sumación temporal como por sumación espacial, supera un umbral, la neurona dispara un potencial de acción.
ID:7672
Grupo 4: Grupo 4: Atenuación pasiva dendrítica
Descripción
Mientras una señal sináptica viaja por la dendrita hacia el soma se atenúa pasivamente. Para una misma distancia recorrida, una constante de longitud dendrítica mayor implica menor atenuación y, por tanto, una señal mayor al llegar al soma; la narrativa reutiliza la constante de longitud definida previamente para propagación pasiva.
Pregunta clave: ¿Cómo cambia cada señal al propagarse pasivamente hacia el soma?
Mientras una señal sináptica viaja por la dendrita hacia el soma se atenúa pasivamente. Para una misma distancia recorrida, una constante de longitud dendrítica mayor implica menor atenuación y, por tanto, una señal mayor al llegar al soma; la narrativa reutiliza la constante de longitud definida previamente para propagación pasiva. A medida que la señal sináptica viaja a lo largo de la dendrita hacia el soma, se atenúa de forma pasiva, reutilizando la misma constante de longitud ya definida para la propagación pasiva a lo largo del axón: cuanto mayor es esta constante de longitud de la dendrita, menos se atenúa la señal sináptica al recorrer una misma distancia hacia el soma de la neurona.
ID:7673
Grupo 5: Grupo 5: Integración neta, umbral y disparo
Descripción
Las contribuciones temporales y espaciales forman una suma neta de corriente que determina la integración de la neurona. Cuando esa suma supera un umbral, la neurona dispara un potencial de acción; después del disparo, el voltaje se reinicia inmediatamente al mismo voltaje de partida y comienza un nuevo ciclo de integración.
Pregunta clave: ¿Cómo convierte la neurona la suma neta en un potencial de acción y reinicia la integración?
Las contribuciones temporales y espaciales forman una suma neta de corriente que determina la integración de la neurona. Cuando esa suma supera un umbral, la neurona dispara un potencial de acción; después del disparo, el voltaje se reinicia inmediatamente al mismo voltaje de partida y comienza un nuevo ciclo de integración. En conjunto, es esta misma neurona, integrando sus entradas sinápticas excitatorias e inhibitorias tanto en el tiempo como en el espacio, atenuándolas a lo largo de la dendrita y comparando su suma neta con un umbral de disparo, la que determina cuándo dispara un nuevo potencial de acción y cómo contribuye, a través de sus dos formas de inhibición, a la excitabilidad de la red cortical completa. Este comportamiento se modela de forma simplificada con un esquema de integración y disparo, en el que el voltaje de la neurona se reinicia inmediatamente después de cada disparo, volviendo al mismo voltaje de partida desde el que la neurona había comenzado a integrar sus entradas sinápticas, antes de empezar a integrar de nuevo las siguientes entradas. Cuando la suma neta de la corriente que recibe la neurona, tanto por sumación temporal como por sumación espacial, supera un umbral, la neurona dispara un potencial de acción. La inhibición que recibe la neurona puede actuar de dos formas distintas: de forma sustractiva, hiperpolarizando directamente a la neurona y restando corriente a la suma neta, o de forma divisiva, reduciendo la ganancia de la neurona sin cambiar demasiado su potencial de membrana, es decir, haciendo que la neurona responda proporcionalmente menos a sus entradas excitatorias sin necesariamente hiperpolarizarla.
ID:7674
Grupo 6: Grupo 6: Inhibición sustractiva y divisiva
Descripción
La inhibición sustractiva hiperpolariza directamente la neurona y resta corriente a la suma neta. La inhibición divisiva reduce la ganancia de la respuesta excitatoria sin cambiar demasiado el potencial de membrana, de modo que una misma entrada excitatoria produce proporcionalmente menos respuesta.
Pregunta clave: ¿Cómo reduce la inhibición la respuesta neuronal por dos mecanismos distintos?
La inhibición sustractiva hiperpolariza directamente la neurona y resta corriente a la suma neta. La inhibición divisiva reduce la ganancia de la respuesta excitatoria sin cambiar demasiado el potencial de membrana, de modo que una misma entrada excitatoria produce proporcionalmente menos respuesta. La inhibición que recibe la neurona puede actuar de dos formas distintas: de forma sustractiva, hiperpolarizando directamente a la neurona y restando corriente a la suma neta, o de forma divisiva, reduciendo la ganancia de la neurona sin cambiar demasiado su potencial de membrana, es decir, haciendo que la neurona responda proporcionalmente menos a sus entradas excitatorias sin necesariamente hiperpolarizarla. En conjunto, es esta misma neurona, integrando sus entradas sinápticas excitatorias e inhibitorias tanto en el tiempo como en el espacio, atenuándolas a lo largo de la dendrita y comparando su suma neta con un umbral de disparo, la que determina cuándo dispara un nuevo potencial de acción y cómo contribuye, a través de sus dos formas de inhibición, a la excitabilidad de la red cortical completa. Esta capacidad de la neurona para inhibirse de forma sustractiva o divisiva es un mecanismo clave para controlar la excitabilidad de la red cortical de la que esa neurona forma parte. Cuando la suma neta de la corriente que recibe la neurona, tanto por sumación temporal como por sumación espacial, supera un umbral, la neurona dispara un potencial de acción.
ID:7675
Grupo 7: Grupo 7: Control de excitabilidad cortical
Descripción
La combinación de integración sináptica, umbral de disparo e inhibición regula cuándo dispara la neurona y cuánto contribuye a la excitabilidad de la red cortical. Las formas sustractiva y divisiva de inhibición actúan como mecanismos de control de esa excitabilidad.
Pregunta clave: ¿Qué efecto tiene esta integración e inhibición sobre la red cortical?
La combinación de integración sináptica, umbral de disparo e inhibición regula cuándo dispara la neurona y cuánto contribuye a la excitabilidad de la red cortical. Las formas sustractiva y divisiva de inhibición actúan como mecanismos de control de esa excitabilidad. En conjunto, es esta misma neurona, integrando sus entradas sinápticas excitatorias e inhibitorias tanto en el tiempo como en el espacio, atenuándolas a lo largo de la dendrita y comparando su suma neta con un umbral de disparo, la que determina cuándo dispara un nuevo potencial de acción y cómo contribuye, a través de sus dos formas de inhibición, a la excitabilidad de la red cortical completa. Esta capacidad de la neurona para inhibirse de forma sustractiva o divisiva es un mecanismo clave para controlar la excitabilidad de la red cortical de la que esa neurona forma parte.
ID:7676