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El encéfalo de un ser humano promedio contiene hasta 100,000 millones de células nerviosas o neuronas. Miles de millones más se encuentran en otras partes del sistema nervioso. Pero una sola neurona encierra muchos de los secretos de la conducta y la actividad mental. Las neuronas varían considerablemente en forma y tamaño, pero todas están especializadas en recibir y transmitir información. Al igual que otras células, el cuerpo celular de la neurona está compuesto por un núcleo, que contiene un conjunto completo de cromosomas y genes; citoplasma, que mantiene viva a la célula; y una membrana celular que encierra a la célula entera. Lo que distingue a una neurona de otras células son las diminutas fibras que se extienden fuera del cuerpo celular, permitiendo a la neurona realizar su trabajo especial: recibir y transmitir mensajes. Las fibras cortas que se ramifican alrededor del cuerpo celular son las dendritas (del término griego que significa “árbol”). Su papel es recoger los mensajes provenientes de otras neuronas y transmitirlos al cuerpo celular. La fibra larga que se extiende del cuerpo celular es un axón (del término griego que significa “eje”). La función del axón es transmitir mensajes de salida a las neuronas vecinas o a un músculo o glándula. Los axones varían en longitud de 1 o 2 milímetros a tres pies (unos 90 centímetros, como por ejemplo, los axones que van del encéfalo a la base de la médula espinal o de la médula espinal a la punta del pulgar en los adultos). Aunque una neurona sólo tiene un axón, cerca de su extremo el axón se divide en muchas ramas terminales. Cuando hablamos acerca de un nervio (o tracto), nos referimos a un grupo de axones unidos como alambres en un cable eléctrico.
El axón está rodeado por una cubierta blanca grasosa llamada vaina de mielina. La vaina de mielina está “pellizcada” a intervalos, lo que hace que el axón parezca una cuerda de salchichas microscópicas. No todos los axones tienen esta cubierta, pero los axones mielinizados se encuentran en todas partes del cuerpo. (Por esta cubierta blanca, los tejidos compuestos principalmente por axones mielinizados se conocen como “materia blanca”, mientras que los tejidos compuestos principalmente por axones no mielinizados se conocen como “materia gris”.) La vaina de mielina tiene dos funciones: la primera consiste en proporcionar aislamiento, por lo que las señales de las neuronas adyacentes no se interfieren entre sí; la segunda consiste en incrementar la velocidad con que se transmiten las señales.
Las neuronas que recogen mensajes de los órganos sensoriales y los transmiten a la médula espinal o el encéfalo se denominan neuronas sensoriales (o aferentes). Las neuronas que llevan mensajes de la médula espinal o el encéfalo a los músculos y glándulas se llaman neuronas motoras (o eferentes). Y las neuronas que transmiten mensajes de una neurona a otra se conocen como interneuronas (o neuronas asociativas). El sistema nervioso también contiene un gran número de células gliales o glía (del término griego que significa “pegamento”). Las células gliales mantienen a las neuronas en su lugar, les proporcionan alimento y eliminan los productos de desecho, impiden que las sustancias nocivas pasen del torrente sanguíneo al encéfalo y forman la vaina de mielina que aísla y protege a las neuronas. La evidencia reciente sugiere que las células gliales desempeñan un papel importante en el aprendizaje y la memoria, y que por ende afectan la respuesta del encéfalo a las nuevas experiencias