Neuro Cartilla: Sistema Vestibular

Artículo original: Neuro Primer: Vestibular System

Traducido por Valia Gregory

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¿Alguna vez ha visto imágenes de cámaras temblorosas tomadas por alguien corriendo frenéticamente por el bosque? La toma de la cámara tiembla y rebota, lo que hace difícil obtener una vista clara del entorno, y mucho menos los detalles de los árboles que pasan zumbando. ¿Por qué entonces, cuando estamos corriendo a través de un bosque o un campo de fútbol en la vida real, la vista del camino que tenemos por delante es relativamente estable y fácil de enfocar? La respuesta está en una parte crucial de nuestro sistema sensorial llama sistema vestibular.

El sistema vestibular se centra principalmente alrededor de unos pocos receptores clave en nuestro oído interno, pero también incluye las conexiones que se extienden entre ellos y hacia el cerebro.  En general, este sistema ayuda a nuestro cerebro a enterarse cómo se mueve nuestro cuerpo en relación con su entorno y también le indica a nuestro cuerpo que haga ciertos ajustes cuando sea necesario (como estabilizar nuestra vista cuando corremos). Todo comienza en el laberinto del oído interno. Cuando nos movemos, ya sea linealmente (como cuando caminamos hacia adelante) o rotacionalmente (cuando giramos haciendo una pirueta), hay partes correspondientes del oído interno que responden a estos movimientos. Estas partes se denominan canales semicirculares, de los cuales hay tres, uno para cada eje de movimiento (ejes «x», «y» y «z») y los órganos otolíticos (formados por el sáculo y el utrículo). Los canales semicirculares son responsables de detectar el movimiento rotacional, mientras que los órganos otolíticos detectan la aceleración lineal. La forma exacta en que estos receptores ‘detectan’ el movimiento y la aceleración es a través de la astuta interpretación mecánica de la gravedad que tiene el cuerpo.

“La forma exacta en que estos receptores ‘detectan’ el movimiento y la aceleración es a través de la astuta interpretación mecánica de la gravedad que tiene el cuerpo.”

Cuando el cuerpo hace un movimiento de rotación, como girar alrededor de un eje vertical o incluso asintiendo con la cabeza “arriba” y “abajo”, la gravedad empuja hacia abajo un fluido llamado endolinfa que se encuentra dentro de los canales semicirculares. Dependiendo de la cantidad de líquido que se desplaza y de la rapidez con la que se desplaza, el movimiento del líquido actúa sobre una estructura gelatinosa llamada cúpula. Ciertos tipos de células ciliadas están incrustadas en la cúpula, y cuando toda la masa gelatinosa se desplaza, dobla esas células ciliadas, lo cual hace que se activen y transmitan señales al cerebro. Nuestro cerebro interpreta estas señales, las integra con otros tipos de información sensorial (como lo que ven nuestros ojos) y luego envía señales al resto del cuerpo para que reaccione debidamente.

La forma en que nuestro cerebro interpreta la aceleración lineal es muy similar. Cuando nos movemos en forma lineal— como cuando avanzamos, retrocedemos o nos movemos de lado a lado— la fuerza de la gravedad y la inercia actúan sobre nuestros otolitos. Ambos órganos otolíticos— el sáculo y el utrículo, tienen una parche de células ciliadas que están fijadas en una matriz gelatinosa. Encima de esta masa gelatinosa hay una capa de cristales de carbonato de calcio, llamados otolitos. Cuando el cuerpo se mueve linealmente, la gravedad empuja hacia abajo los otolitos y los desplaza, lo que luego mueve la capa gelatinosa que está debajo, así doblando las células ciliadas fijadas en ella y transmitiendo otro conjunto de señales al cerebro.

Juntos, los canales semicirculares y los otolitos ayudan a que el cerebro comprenda mejor dónde se encuentra el cuerpo en relación con su entorno y cómo se está moviendo. Al combinar estas señales con información de nuestros otros sentidos, como la vista, el cerebro puede ayudar al resto del cuerpo a adaptarse a diferentes tipos de movimiento. Un ejemplo importante de esto se llama el reflejo oculovestibular. Cuando nuestra cabeza se mueve, este reflejo ayuda a nuestros ojos a compensar por el movimiento para permitirnos enfocar un objetivo específico. Por ejemplo, si el sistema vestibular detecta rotación en una dirección, enviará esas señales al cerebro, que luego activa ciertos músculos oculares para que se muevan en la otra dirección para compensar. Todo esto sucede tan rápido que el resultado final puede parecer trivial para la mayoría de los seres humanos: visión estable durante un movimiento rápido. Sin embargo, sin el reflejo oculovestibular, nuestra visión sería como una fotografía borrosa tomada con manos temblorosas.

“Todo esto sucede tan rápido que el resultado final puede parecer trivial para la mayoría de los seres humanos: visión estable durante un movimiento rápido. Sin embargo, sin el reflejo oculovestibular, nuestra visión sería como una fotografía borrosa tomada con manos temblorosas.”

Esta sistema sensorial vital, sin embargo, no es completamente infalible. Si giramos en una silla de oficina lo suficiente, una vez nos detengamos, sentiremos que el cuerpo todavía está girando, incluso cuando los ojos nos dicen que no es así. Esto se debe a que la endolinfa en nuestro oído interno todavía se mueve con la inercia del giro, con lo cual sigue enviando una señal al cerebro de que estamos a punto de salir volando de la silla, a pesar de habernos detenido. Numerosos problemas con el mareo y la orientación en realidad son el resultado de diversos trastornos del oído interno, como el vértigo posicional paroxístico benigno (comúnmente conocido como vértigo), que ocurre cuando esos otolitos del oído interno se desprenden de la matriz gelatinosa y terminan flotando en la endolinfa.

Sin embargo, la mayor parte del tiempo el sistema vestibular funciona bien, todo gracias a un factor proporcionado por nuestro planeta: la gravedad. Como es de esperar, los astronautas en el espacio no tienen la fuerza de la gravedad empujando estas partes del oído interno hacia abajo, especialmente a los otolitos. Esto significa que estos cristales no están moviendo la membrana gelatinosa debajo de ellos, y las sensibles células ciliadas en la parte inferior de la membrana no se doblan ni se activan. Lo que termina sucediendo es una experiencia desorientadora— imaginemos inclinar la cabeza hacia adelante para mirar nuestros zapatos y sentir en cambio que nos caemos hacia adelante. Inclinar la cabeza ligeramente hacia la izquierda también hace que todo el cuerpo se sienta como si se inclinara fuertemente hacia la izquierda. Estos cambios en el sistema vestibular explican en parte por que los astronautas pueden desorientarse tanto cuando entran en órbita por primera vez. Si combinamos la desorientación con el hecho de que los astronautas están básicamente flotando en el espacio, el concepto de “arriba” y “abajo” se pierde—tal vez junto con lo que desayunaron esa mañana.

 

Escrito por Alexa Erdogan.
Ilustración realizada por McCall Sarrett
Traducido por Valia Gregory

 

¿Qué preguntas tiene sobre nuestro sistema vestibular o nuestro sentido del equilibrio y la orientación en general? ¡Déjelos en los comentarios abajo!

 

Conviértase en patrón!

 

Feature image of a labryinth next to an ear (as a play on the inner labryinth of the ear). Illustrated by McCall Sarrett.

 

References
  • Buckey, J. C., & Homick, J. L. (Eds.). (2003). The Neurolab Spacelab mission: neuroscience research in space: results from the STS-90, Neurolab Spacelab mission (No. 535). Government Printing Office.
  • Churchill, S. E. (Ed.). (1997). Fundamentals of space life sciences (Vol. 1). Krieger Publishing Company.
  • Clément, G. (2003). Perception of the spatial vertical during centrifugation and static tilt. The neurolab spacelab mission: Neuroscience research in space, 5-10.

 

Author(s)

  • Alexa Erdogan is currently pursuing a Master's in Space Systems Engineering at John Hopkins University. Although she originally started in molecular and cellular biology and neuroscience, she has since combined those fields with space science, leading to the pursuit of her ultimate final frontier: space neuroscience. Her prior research has delved into the role of microglia in ischemic preconditioning, while her current pursuits explore the impact that outer space has on neurological systems across various species. Outside of research, she tries to share her passion for science with other curious minds using science communication across various media, from print to podcast.

Alexa Erdogan

Alexa Erdogan is currently pursuing a Master's in Space Systems Engineering at John Hopkins University. Although she originally started in molecular and cellular biology and neuroscience, she has since combined those fields with space science, leading to the pursuit of her ultimate final frontier: space neuroscience. Her prior research has delved into the role of microglia in ischemic preconditioning, while her current pursuits explore the impact that outer space has on neurological systems across various species. Outside of research, she tries to share her passion for science with other curious minds using science communication across various media, from print to podcast.

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