20.1: Introducción a los Sentidos Especiales

Los receptores sensoriales juegan un papel integral en la comprensión de nuestro entorno externo e interno. Reciben diversos estímulos, convirtiéndolos en las señales electroquímicas del sistema nervioso. Esta conversión se produce cuando el estímulo altera el potencial de membrana celular de la neurona sensorial, instigando la generación de un potencial de acción. Este potencial de acción se transmite posteriormente al sistema nervioso central (SNC), que se integra con otros datos sensoriales o funciones cognitivas superiores. Esto conduce a una conciencia del estímulo original. La integración central puede eventualmente inducir una respuesta motora.

Terminología como “sensación” o “percepción” se emplea intencionadamente al delinear la función sensorial. La sensación se refiere a la iniciación de las células receptoras sensoriales concomitantemente con la exposición a estímulos. Por el contrario, la percepción implica la interpretación del cerebro de los estímulos sensoriales en patrones reconocibles. Si bien la sensación es un requisito previo para la percepción, no garantiza esta última. Las estructuras o células que disciernen las sensaciones se conocen como receptores. La transformación de una célula receptora se produce directamente en reacción a un estímulo. Un receptor de proteína transmembrana dentro de la membrana celular instiga una alteración fisiológica en una neurona. Esto suele ocurrir a través de la apertura de canales iónicos o modificaciones en las vías de señalización celular. La activación de los receptores transmembrana se produce debido a sustancias químicas llamadas ligandos. Por ejemplo, moléculas específicas presentes en los alimentos pueden actuar como ligandos para los receptores gustativos. Aunque no se definen estrictamente como receptores, otras proteínas transmembrana responden a variaciones mecánicas o térmicas. Estas transformaciones físicas en las proteínas pueden amplificar la translocación de iones a través de la membrana y desencadenar una acción o un potencial graduado en las neuronas sensoriales.

Receptores sensoriales y percepción de estímulos ambientales

Las señales ambientales instigan la activación de células sensoriales especializadas dentro del sistema nervioso periférico. Estas células sensoriales son diversas, cada una específicamente sintonizada con diferentes formas de estímulos. Estas células sensoriales se pueden clasificar en tres bases principales: morfología celular, ubicación espacial en relación con los estímulos detectados y características funcionales. Estructuralmente, las células sensoriales se pueden clasificar por su tipo celular distintivo y su posición espacial cerca de los estímulos que están equipadas para percibir. Desde un punto de vista funcional, estas células se pueden clasificar por su capacidad única para transducir estímulos, el proceso por el cual un estímulo físico, luz o alteración química se traduce en un cambio en el potencial de la membrana celular.

Tipos de receptores estructurales

La traducción de la información sensorial se realiza principalmente mediante

1. Neuronas que poseen terminaciones nerviosas no encapsuladas, donde las extensiones dendríticas se integran dentro del tejido que recibe la información sensorial
2. Neuronas con terminales nerviosos encapsulados, donde las terminaciones nerviosas sensoriales están envueltas en una capa de tejido conectivo, lo que aumenta su sensibilidad.
3. Las células receptoras especializadas se construyen con componentes estructurales explícitos para interpretar una categoría de estímulo específica.

Un ejemplo de neuronas con terminaciones nerviosas no encapsuladas son las neuronas nociceptivas y termorreceptoras dentro de la dermis de la piel. Los corpúsculos de Pacini, neuronas con terminales nerviosos encapsulados sensibles a la presión mecánica y al tacto, también se encuentran en la dermis de la piel. Los fotorreceptores en la retina ejemplifican un receptor especializado diseñado explícitamente para responder a los estímulos luminosos.

Los receptores pueden estratificarse alternativamente en función de su proximidad a la fuente de estímulo. Los exteroceptores representan una clase de receptores cerca de un estímulo ambiental externo, ejemplificado por los receptores somatosensoriales dentro de las capas dérmicas. Los interoceptores, por el contrario, interpretan los estímulos que se originan en los órganos y tejidos internos del cuerpo. Un ejemplo de esto serían los receptores que registran las fluctuaciones de la presión arterial dentro del seno aórtico o carotídeo. Por otro lado, los propioceptores se encuentran adyacentes a los segmentos corporales en movimiento, como los músculos, y son fundamentales para interpretar los cambios de posición en los tejidos durante el movimiento.

Clasificación de la funcionalidad del receptor

Los receptores pueden bifurcarse aún más en función de su mecanismo de conversión de estímulos en alteraciones del potencial de membrana. En general, los estímulos se pueden clasificar en tres grandes categorías.

Ciertos estímulos comprenden iones y macromoléculas que interactúan con las proteínas receptoras en la membrana celular, instigando un cambio cuando estas entidades bioquímicas se difunden a través de la membrana celular.

Otros estímulos corresponden a cambios en las condiciones ambientales físicas bajo las cuales los potenciales de membrana de las células receptoras son susceptibles a alteraciones.

La categoría restante de estímulos abarca la radiación electromagnética, en particular la luz visible, que puede ser percibida por el ojo humano. Curiosamente, varios organismos poseen receptores especializados ausentes en los humanos, como los sensores de detección de calor de las serpientes, los sensores de las abejas para la luz ultravioleta o los receptores de las aves para los campos magnéticos durante la migración.

Las células que interpretan señales se pueden clasificar en varios tipos, dependiendo de la naturaleza del estímulo que transducen. Los quimiorreceptores, por ejemplo, procesan señales químicas, lo que permite el reconocimiento del sabor o el olor de una entidad. Los osmorreceptores detectan fluctuaciones en las concentraciones de solutos de los fluidos corporales. Los nociceptores sirven principalmente como un sistema de detección química, discerniendo la existencia de sustancias químicas que surgen de daños en los tejidos o estímulos intensos similares, percibiendo así el dolor. Los estímulos físicos, que abarcan la presión, la vibración, las sensaciones auditivas y la conciencia posicional (equilibrio), se disciernen a través de un mecanorreceptor. Los termorreceptores son receptores especializados que detectan cambios de temperatura, con distintos tipos que responden a temperaturas más altas (calor) o más bajas (frías) que la temperatura corporal promedio.

Modalidades sensoriales

Interrogar a la persona promedio con respecto a los sentidos humanos da como resultado la enumeración de los cinco sentidos fundamentales: guestación, olfato, táctico, audición y visión. Sin embargo, esta lista no es exhaustiva. Crucialmente ausente está la equilibriocepción, o nuestro sentido del equilibrio. Además, la amplia categoría de táctico se puede clasificar en modalidades más especializadas, como la presión, la vibración, el estiramiento y la posición de los folículos pilosos, todas discernidas por diferentes mecanorreceptores. Otras modalidades descuidadas incluyen la termocepción, la detección de la temperatura por los termorreceptores, y la nocicepción, la percepción del dolor a través de los nociceptores.

En fisiología, la percepción sensorial se puede clasificar en marcos generales o específicos. La percepción sensorial general es omnipresente en todo el cuerpo, con células receptoras incrustadas dentro de la estructura de otros órganos. Por ejemplo, los mecanorreceptores en la piel, los músculos o las paredes de los vasos sanguíneos ejemplifican esta categoría. Estos sentidos generales suelen contribuir al tacto, la propiocepción (orientación espacial del cuerpo), la cinestesia (conciencia del movimiento) o las funciones autonómicas a través de los sentidos viscerales. Por el contrario, los sentidos especializados se asocian con órganos específicos como el ojo, el oído interno, la lengua o la nariz.

Cada sentido se designa como una modalidad sensorial, un término que encapsula el concepto de codificación de información y refleja la idea de transducción. Las modalidades sensoriales primarias se pueden catalogar en función de sus respectivos mecanismos de transducción. El gusto y el olfato caen dentro de los sentidos químicos, mientras que el tacto, a menudo denotado como un sentido general, abarca la sensación química en forma de nocicepción o dolor. Los mecanorreceptores detectan sensaciones como la presión, la vibración, el estiramiento muscular y el movimiento del cabello debido a un estímulo externo. Los mecanorreceptores también permiten la audición y el equilibrio, mientras que los fotorreceptores facilitan la visión.

La miríada de modalidades sensoriales, que potencialmente ascienden a 17, requiere la fragmentación de los cinco sentidos primarios en subcategorías o submodalidades más específicas. Cada modalidad sensorial corresponde a la sensación de un estímulo único. Por ejemplo, la somatosensación, el sentido general del tacto, se puede subdividir en varias submodalidades, como la presión de la luz, la presión profunda, la vibración, la picazón, el dolor, la temperatura o el movimiento del cabello.