Que sensacións!
2004/01/01 Agirre Ruiz de Arkaute, Aitziber - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
Hoxe o sapo é fame. Durante varios días non comeu nada. Non atopou comida e si segue así, pronto comeza a enfermar. Si una mosca morta colgaba dun fío, parado, sen movemento, o sapo non o vería. E é que a retina dos sapos só ve movemento. Aínda que estea a piques de morrer de fame, non podería ver alí, á altura dos ollos, a comida doce que quedou inmóbil.
Con todo, a retina humana e doutros primates non pode detectar o movemento. Só ve imaxes fixas, polo que o cerebro debe facer o resto. As conexións especializadas entre as neuronas permítennos detectar o movemento: vemos una imaxe detrás da outra, moi rapidamente.
Pero esta non é a única diferenza entre nós. Os seres humanos non podemos ver a luz ou a cor de calquera lonxitude de onda. Moitos insectos tamén ven ultravioletas, e as serpes de castañuelas, como os infravermellos. Pero nós só podemos ver as cores entre o vermello e o azul; o resto de cores resúltannos invisibles.
Está claro que en gran medida cada especie animal ha tido o seu propio desenvolvemento sensorial. Esa é a gran variedade que produciu na natureza. O sistema nervioso de cada especie só reacciona ante determinadas vibracións, cores ou características, non ante calquera sinal. E iso, sen dúbida, limitou a evolución da especie.
Cada sentido una lingua
De feito, o cerebro é o que interpreta todas as imaxes, sons, sabores, texturas e cheiros que recibimos do medio. Ao final todos chegan ao cerebro. Pero na orixe, cada estímulo ten un carácter totalmente diferente: químico, mecánico, electromagnético… Deste xeito, non se percibe da mesma maneira un son ou unha cor, e o corpo tivo que deseñar una estrutura específica paira detectar cada tipo de estímulo. Células sensoriais con características e formas moi especiais nos ollos, o nariz, a pel, a lingua e outros órganos dos sentidos.
No oído, por exemplo, existe un complexo sistema óseo que amplifica as vibracións dos sons. Grazas a iso, as células sensoriais situadas na parte máis oculta do oído destacan o son e o movemento —estímulos mecánicos—, aínda que estes estímulos son moi pequenos. Paira iso, as células posúen nas súas extremo estruturas pilosas especiais. Son cilios. E as vibracións mecánicas das ondas dos sons móvenos e axitan. Este peculiar baile dos cilios informar o cerebro das características do son escoitado: frecuencia, intensidade, duración… Toda a información cun só baile.
A forma de detectar os cheiros é completamente diferente, non é posible detectalos a través dos cilios. As células sensoriais nasais teñen un receptor ou receptor específico paira coñecer cada molécula olorosa na membrana externa. Hai miles de moléculas olorosas e tantos receptores como estas. Asociado á molécula, o receptor identificará o cheiro.
Isto sorprendeu moito aos científicos. Como una soa célula pode producir tantos receptores diferentes? A maioría dos receptores parecen ter a mesma estrutura tridimensional básica, é dicir, teñen una composición similar á dos aminoácidos. Pero uns poucos aminoácidos son diferentes. Son aminoácidos clave, que realmente coñecen o cheiro. Os receptores parecen ter una variabilidade suficiente paira coñecer miles de cheiros.
Con todo, parece que a propia vibración das moléculas tamén inflúe. Así o testemuña a innovadora teoría publicada en 1996 polo investigador Luca Turín. Segundo esta teoría, o receptor, en lugar de detectar a forma da molécula, detectaría dalgunha maneira a vibración da mesma, o que explicaría a natureza do cheiro. A teoría é totalmente innovadora en bioloxía.
Por outra banda, a vista traballa moi doutra maneira. De feito, as células do ollo especializadas perciben una enerxía moi distinta: as ondas de luz. O medio, como reflicte a luz, emite continuamente información sobre si mesmo a través de ondas de luz. Paira detectar esta enerxía, a retina dos ollos ten células especiais sensibles á luz. As células cónicas, por exemplo, distinguen as cores.
Con todo, a diferenza do oído, existen moitos menos receptores de luz. En lugar de dispor dunha proteína especializada paira absorber a luz de cada cor, os seres humanos só dispomos de tres proteínas, cada una delas absorbe nunha determinada lonxitude de onda. Uno na zona de luz vermella, outro na de verde e outro na de azul. Por iso percibimos as cores da combinación destas tres cores básicos.
En xeral, se nos fixamos nos mecanismos básicos das estruturas que reciben información da contorna, algo que teñen en común é que os estímulos se reciben en todos os casos a través da membrana plasmática da célula. Os cilios, os receptores de cheiros e os receptores de cores, todos eles están embebidos na membrana. De feito, a membrana é a única estrutura celular que ten una comunicación directa co exterior da célula, polo que tivo que desenvolver estruturas específicas paira detectar estímulos externos.
Conversión de sinal
Aínda que os tipos de estímulos son diversos, o cerebro só coñece un idioma: o eléctrico. Por tanto, as células sensoriais teñen dúas funcións principais: detectar o estímulo ambiental e realizar a conversión do sinal, é dicir, traducila á linguaxe que o cerebro entende. Paira iso é necesario transformar a enerxía química, electromagnética e mecánica en enerxía eléctrica. E ese impulso eléctrico transpórtano con neurona até o cerebro a través da enorme rede neuronal do corpo.
A conversión do sinal prodúcese tamén na membrana plasmática das células e é similar paira todas as neuronas sensoriais. Por exemplo, cando os silos do oído reciben son, actívase a entrada de varios iones no exterior da célula. Estes iones adoitan ser moléculas minúsculas cargadas que se introducen na célula mediante canles especiais. A introdución de iones na célula é una forma eficaz de transformar a enerxía mecánica en enerxía eléctrica.
De feito, o fluxo dos iones informará da frecuencia, intensidade e duración do son en forma de sinal eléctrico. Así, o cerebro poderá procesar os sinais e saber se o estímulo que recibiu é a voz humana, una agradable canción de paxaros ou una pinga de auga caída no chan.
O mesmo ocorre cos demais sentidos. Inmediatamente despois de detectar sabores, imaxes, etc., os iones entran en todas as células sensoriais. A introdución destas moléculas cargadas altera o potencial de carga natural da membrana e, por tanto, a célula se despolariza modificando a carga normal da membrana. Desde un extremo da neurona até o outro se vai despolarizando a membrana, estendéndoa como una onda despolarizadora. Como un efecto dominou. Así, o corpo transportará a información até o cerebro en forma de impulso nervioso. Neurona con neurona até o centro de control corporal.
Os órganos sensoriais non o senten
Á fin e ao cabo, o cerebro é o que escoita, ole, toca, ve ou saborea; os órganos dos sentidos son só os tradutores da información. O exemplo máis claro diso son as alucinacións. Prodúcense sen ningún tipo de estímulo externo: o cerebro, sen estar á altura dos ollos, ve imaxes determinadas, non hai son e o cerebro pode ouvir berros incribles.
As alucinacións producen diversas drogas. Non porque sexan sustancias estrañas ao corpo, senón ao revés, porque teñen una gran similitude con varias moléculas do corpo. Neurotransmisores. As drogas actúan como neurotransmisores nas sinapsis entre neuronas que conectan os órganos sensoriais e o cerebro. A través das neuronas chega ao cerebro unha falsa mensaxe eléctrica. Deste xeito, o cerebro detecta sensacións que non están á súa ao redor e transforma a realidade.
Pero ás veces, ademais das drogas, os neurotransmisores propios do ser humano engánannos. Non hai máis que ver o exemplo de persoas que perden un membro nun accidente. Poden sentir e mover a parte do corpo perdida. As intrigas do cerebro.
Os insectos teñen una visión colorista moi boa; as cores xogan un papel fundamental na vida destes animais. As abellas, por exemplo, cando buscan pole prefiren flores azuis e amareladas. Pero os que vemos azul ou amarelo son outras cores paira as abellas. As abellas non poden ver o vermello, non están dentro do espectro que poden ver estes insectos.
Como os seres humanos temos una especial sensibilidade a lume, ao amarelo e ao azul, as abellas teñen respecto ao amarelo, ao azul e ao ultravioleta. Como nós forman as imaxes con tres cores básicas, pero outro tres básicos. En consecuencia, percibimos mundos moi diferentes; como ven claramente as cores ultravioletas, nas flores das abellas aparecen combinacións de cores completamente diferentes.
Á hora para comer empezamos a gozar dos doces. Cada un ten una comida que máis lle gusta: laranxas, chocolate ou croquetas. Pero que teñen de doce estes alimentos que nos gustan, o sabor ou o cheiro? A miúdo resulta difícil distinguir entre ambos os sentidos.
E é que moitas veces o que chamamos sabor non é máis que o cheiro que produce a comida. As nosas células gustativas só distinguen catro sabores: salgado, amarga, doce e ácido. O resto de sabores son só perfumes, que chegan a través das fosas nasais até as células sensoriais do olfacto.
Se non, non hai máis que ver: cando pillamos o catarro e comemos co nariz pechado, a comida apenas ten sabor! A croqueta que comemos será salgada ou doce, pero non terá sabor a croqueta. O porqué está claro: o 80% do gusto de croqueta é só cheiro!
O olfacto axuda aos animais a identificar comida, compañeiros e predadores. É o sentido máis antigo desde o punto de vista evolutivo, pero aínda está a piques de dilucidar cal é a base molecular do olfacto. A teoría máis aceptada baséase no exposto por Linus Pauling en 1946, que o tamaño e a forma das moléculas olorosas son o que os receptores nasais coñecen.
Nos últimos anos, con todo, está a emerxer una nova teoría. Polo momento non está totalmente aprobado, pero está a dar moito que falar. O principal impulsor desta nova teoría é o italiano Luca Turin. Na súa opinión, non é a forma das moléculas a que dá carácter ao cheiro, polo menos non só iso. “O que confire ao cheiro carácter é o espectro vibracional da molécula, que é o coñecido polos receptores nasais”.
Segundo Turín, os receptores traballan como verdadeiros espectrofotómetros biolóxicos. Ademais, do mesmo xeito que os receptores oculares só coñecen certas cores, os receptores nasais tamén coñecerían certas vibracións básicas, non calquera tipo. E a combinación deste tipo de vibracións básicas daría cheiros diferentes.
Todas as moléculas vibran. As vibracións están limitadas por enlaces interatómicos, polo que cada molécula ten vibracións dunha determinada enerxía. Cando a molécula olorosa entra no receptor, o efecto túnel consiste na transferencia de electróns da molécula olorosa ao receptor. Así destaca o receptor as vibracións da molécula.
Se se acepta a teoría de Luca Turin, a explicación que se deu ao funcionamento do olfacto cambiaría radicalmente. Algúns creen que é un descubrimento suficiente paira recibir o premio Nobel, xa que até agora non se coñece un receptor capaz de detectar as vibracións das moléculas nos seres vivos. O tempo dirao.
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
