¿El sistema nervioso periférico procesa la información como lo hacen las neuronas centrales?

Respuesta corta

• Los nervios periféricos se pueden estimular, por ejemplo , mediante pulsos eléctricos y sus respuestas se pueden registrar utilizando electrodos de registro.
• Los nervios periféricos generalmente no procesan la señal. Sin embargo, pueden comportarse, y probablemente lo harán, de manera no lineal, lo que significa que sus características de transferencia pueden cambiar con el tiempo, según el estímulo.

Antecedentes
Abordaré esta pregunta basándome en el implante coclear (IC). En definitiva, estos dispositivos se implantan en el oído interno de personas con hipoacusia pronunciada (fig. 1). Los IC estimulan el nervio auditivo directamente con pulsos eléctricos, evitando así las células ciliadas degeneradas y restaurando la audición funcional.

Las respuestas del nervio auditivo provocadas por los IC se registran de forma rutinaria para evaluar la funcionalidad del implante. Estos registros se denominan respuestas de potencial de acción compuesto evocado eléctricamente (eCAP) (Fig. 2). Básicamente, se estimula un electrodo y otro electrodo mide la respuesta nerviosa. Todos los potenciales de acción de las fibras nerviosas auditivas individuales se registran básicamente de forma sincrónica, lo que da como resultado un potencial de acción compuesto (CAP). Esto probablemente responderá a su segunda pregunta, es decir, sí, las respuestas nerviosas se pueden provocar eléctricamente y volver a grabar con la configuración de grabación adecuada .

Para volver a su primera pregunta, las respuestas nerviosas no son lineales, ya que las respuestas neuronales muestran adaptación a la estimulación. Básicamente, los nervios se cansan de disparar después de un tiempo. Para volver al ejemplo de CI; si se aplican altas tasas de estímulos eléctricos al oído interno, el nervio auditivo muestra un comportamiento de adaptación lento, lo que hace que la amplitud de la respuesta del nervio disminuya lentamente con el tiempo, esto se debe a que cada vez más fibras se vuelven menos sensibles. Luego hay un efecto a corto plazo causado por la refractariedad .de fibras individuales. Unos pocos milisegundos después de que una fibra se ha disparado, no responde al siguiente estímulo. Esto hace que algunas fibras se salten el estímulo. Durante un tren de pulsos de alta frecuencia, esto da como resultado que eCAP tenga alternadamente una amplitud normal y baja (Fig. 3). Esto responde a su primera pregunta, en pocas palabras, a saber, que los nervios pueden alterar la señal de entrada con seguridad. El proceso de adaptación está muy extendido en la periferia, por ejemplo, todos los sistemas sensoriales lo muestran en algún grado. Sin embargo, no es un procesamiento real como el que ocurre en la retina periférica, por ejemplo, donde un circuito complejo altera notablemente la salida de la retina al nervio óptico.

^{Figura 1. Implante coclear. fuente: Speech Buddy}

^{Fig. 2. Principio de registro de eCAP. fuente: AD Costlow}

^{Fig. 3. Amplitudes de eCAP durante la estimulación de alta frecuencia (900 pulsos/s) de un IC. extracto de la figura adaptado de: Hughes et al . (2014)}

<sub>Referencia
- Hughes et al ., Hear Res (2014); 316 : 44-56</sub>

¿El sistema nervioso periférico procesa la información como lo hacen las neuronas centrales?

No. Las neuronas centrales procesan predominantemente la información a través de redes neuronales. Una red neuronal es básicamente un grupo de neuronas que tienen sinapsis entre sí, lo que proporciona entradas excitatorias e inhibidoras. En general, se piensa que el sistema nervioso periférico es un relevo entre la periferia (p. ej., las extremidades) y el cerebro. Por lo general, no forman sinapsis con neuronas fuera del SNC y, por lo tanto, no pueden realizar el procesamiento como las neuronas del SNC.

¿Los nervios, por ejemplo, en el brazo de un ser humano, simplemente "transmiten" cualquier información, o también procesan las señales entrantes de alguna manera? Como resultado, la señal eléctrica diferiría cuando se midiera al principio y al final de un nervio.

A nivel de neurona individual, la "señal" generalmente se considera como un potencial de acción . Los potenciales de acción generalmente se describen como eventos de todo o nada y se propagan a lo largo de la fibra nerviosa. La morfología exacta del potencial de acción puede cambiar a medida que se propaga, pero cuando llega al final, provocará la liberación del neurotransmisor para señalar a la siguiente neurona.

Una definición alternativa de "señal" son los potenciales post sinápticos . Estos son los pequeños cambios de voltaje que sufre una fibra nerviosa debido a la presencia de neurotransmisores. El modelo de Hodgkin y Huxley proporciona una descripción matemática de cómo funciona este proceso.

¿Se puede estimular un nervio en un punto con una determinada señal eléctrica como entrada (con una frecuencia variable, etc. para codificar información) y se puede medir la salida en otro punto?

No (bueno, tal vez). Estimular un nervio en un punto particular es difícil. Hodgkin y Huxley, en su trabajo ganador del premio Nobel, inyectaron corriente (tal vez voltaje) en el axón gigante del calamar y midieron la respuesta. La técnica de las grabaciones intracelulares implica la fijación de parches y no es fácil (de nuevo, un descubrimiento digno de un premio Nobel). Probablemente sea teóricamente posible colocar parches en una celda en dos lugares, pero me da pena el estudiante de posgrado que tiene que hacerlo.

Con las grabaciones extracelulares es difícil saber "dónde" estás estimulando y grabando. A menudo es difícil incluso saber de qué neurona se está grabando.