Inhibición lateral: la supresión de neuronas mejora la percepción sensorial

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La inhibición lateral se define como el proceso por el cual una célula inhibe la actividad de las células adyacentes. En el caso del sistema nervioso, las células son las neuronas. La inhibición lateral de las neuronas genera una disminución de la actividad de un conjunto de neuronas, lo que permite al cerebro modular la gestión de la información que recibe del medio ambiente del organismo. Esto se traduce en la atenuación del impacto de algunos estímulos sensoriales y la optimización del registro de otros estímulos, con lo cual la inhibición lateral ayuda a agudizar la percepción sensorial de la vista, el oído, el tacto y el olfato.

Estructura de una neurona.
Estructura de una neurona.

Las neuronas son las células del sistema nervioso que envían, reciben e interpretan la información de todas las partes del cuerpo. Fue el científico español Santiago Ramón y Cajal, premio Nobel de Medicina, quien a finales del siglo XIX identificó a las neuronas como los componentes estructurales básicos del sistema nervioso y propuso un modelo para explicar su funcionamiento. Los componentes principales de una neurona, cuya estructura detallada se muestra en la figura superior, son el cuerpo celular, los axones y las dendritas. Las dendritas se extienden desde la neurona y reciben señales de otras neuronas; el cuerpo celular es el centro de procesamiento de una neurona, y los axones son extensiones nerviosas que se ramifican en sus extremos terminales para transmitir señales a otras neuronas.

Dibujo de Santiago Ramón y Cajal de las neuronas del cerebelo de una paloma.
Dibujo de Santiago Ramón y Cajal de las neuronas del cerebelo de una paloma.

Las neuronas comunican información a través de impulsos nerviosos, que son potenciales de acción, es decir, ondas de carga eléctrica que viajan a lo largo de la membrana celular y que se transmiten modificando la distribución de carga. Los impulsos nerviosos se reciben en las dendritas de las neuronas pasan a través del cuerpo celular y se transportan a lo largo del axón hasta las ramas terminales. Las neuronas no se tocan entre sí, sino que están separadas por un espacio llamado hendidura sináptica; las señales se transmiten desde una neurona, la presináptica, a otra neurona, la postsináptica, mediante ciertas moléculas, los mensajeros químicos, llamados neurotransmisores. A través de la sinapsis una neurona puede tener conexiones con miles de otras neuronas simultáneamente, creando una vasta red neuronal.

La inhibición lateral

Debido a la inhibición lateral, algunas neuronas tienen un nivel de estimulación diferente al de las neuronas adyacentes. La neurona principal en un proceso, la que tiene el mayor nivel de estimulación, libera neurotransmisores que excitan a una serie de neuronas, siguiendo una determinada secuencia. Al mismo tiempo, la neurona principal activa neuronas del cerebro que inhiben la actividad de otras neuronas ubicadas lateralmente a la secuencia del proceso. Estas neuronas que inhiben son las células nerviosas que participan de la comunicación entre el sistema nervioso central y las neuronas motoras o sensoriales. De esta forma se crea un contraste entre los diferentes estímulos, lo que permite que el sistema nervioso se enfoque o “concentre” en un cierto estímulo. Como se ha mencionado al principio, la inhibición lateral se produce en ciertos sistemas sensoriales del organismo como el visual, el táctil o el olfativo.

Inhibición lateral de sistema sensorial visual

En las células de la retina, la inhibición lateral genera un realce de los bordes y un mayor contraste en las imágenes que se forman en el cerebro. El efecto de ésta inhibición lateral fue descubierto por Ernst Mach, que explicó en 1865 la ilusión visual denominada bandas de March. Este efecto produce que paneles que generan diferentes sombras colocados uno al lado del otro aparezcan más claros o más oscuros en las transiciones, a pesar del color uniforme dentro de un panel. Los paneles aparecen más claros en el borde con un panel más oscuro, y más oscuros en el borde con un panel más claro. Las bandas más oscuras y más claras en las transiciones no son reales, sino el resultado de la inhibición lateral. Las neuronas de la retina que reciben una mayor estimulación inhiben a las neuronas adyacentes en mayor grado que las células que reciben una estimulación menos intensa. Los receptores de luz que reciben información del lado más claro de los bordes producen una respuesta visual más fuerte que los receptores que reciben información del lado más oscuro. Esta respuesta del sistema nervisoso mejora el contraste en los bordes, haciendo que sean más pronunciados.

El contraste simultáneo también es el resultado de la inhibición lateral. En una situación de contraste simultáneo, el brillo de un fondo afecta la percepción del brillo del estímulo principal. El mismo estímulo principal se ve más claro sobre un fondo oscuro, y más oscuro sobre un fondo más claro.

Inhibición lateral de sistema sensorial táctil

La inhibición lateral también actúa sobre el tacto. La percepción a través del tacto ocurre mediante la activación de receptores neuronales ubicados en la piel, que detectan la presión ejercida en esa superficie del cuerpo. La inhibición lateral mejora el contraste entre las señales táctiles más fuertes y las más débiles. Los receptores que reciben las señales más intensas, las que se producen en un punto de contacto, inhibe a los receptores adyacentes en mayor medida que los receptores que reciben un estímulo más débil, en los sitios periféricos al punto de contacto. Esto mejora la sensibilidad de la percepción del contacto permitiendo que el cerebro determine la ubicación exacta del estímulo. Las zonas del cuerpo con mayor sensibilidad al tacto, como las yemas de los dedos y la lengua, tienen una superficie de recepción de estímulos relativamente pequeña, con una alta densidad de receptores sensoriales.

Inhibición lateral de sistema sensorial auditivo

Se cree que la inhibición lateral tiene un papel relevante en los procesos asociados a la audición y a la conducción de la información hacia el cerebro. Las señales auditivas viajan desde la cóclea en el oído interno hasta la corteza auditiva de los lóbulos temporales del cerebro. Las diferentes células asociadas a los procesos auditivos responden con mayor eficacia a los sonidos de ciertas frecuencias. Las neuronas auditivas que reciben un mayor estímulo de los sonidos a una determinada frecuencia pueden inhibir la acción de otras neuronas que reciban una estimulación menor de los sonidos a una frecuencia diferente. Esta inhibición proporcional de la estimulación ayuda a mejorar el contraste, y por lo tanto la sensibilidad en la percepción del sonido. Los estudios científicos sugieren que la inhibición lateral es más fuerte en sonidos de frecuencias bajas respecto de las altas, y ayuda a ajustar la actividad neuronal en la cóclea.

Fuentes

Bekesy, G. Von. Mach Band Type Lateral Inhibition in Different Sense Organs. The Journal of General Physiology, vol. 50, no. 3, 1967, pp. 519–532, doi:10.1085/jgp.50.3.519.

Fuchs, Jannon L., Drown, Paul B. Two-Point Discriminability: Relation to Properties of the Somatosensory System. Somatosensory Research, vol. 2, no. 2, pp. 163–169, 1984doi:10.1080/07367244.1984.11800556.

Jonas, Peter, Buzsaki, Gyorgy. Neural Inhibition. Scholarpedia, www.scholarpedia.org/article/Neural_inhibition.

López-Muñoz, F; Boya, J., Alamo, C. Neuron theory, the cornerstone of neuroscience, on the centenary of the Nobel Prize award to Santiago Ramón y Cajal. Brain Research Bulletin vol. 70, No. 4-6, pp. 391-405, 2006. doi:10.1016/j.brainresbull.2006.07.010.

Okamoto, Hidehiko, et al. Asymmetric Lateral Inhibitory Neural Activity in the Auditory System: a Magnetoencephalographic Study. BMC Neuroscience, vol. 8, no. 1, 2007, p. 33, doi:10.1186/1471-2202-8-33.

Shi, Veronica, et al. Effect of Stimulus Width on Simultaneous Contrast. PeerJ, vol. 1, 2013, doi:10.7717/peerj.146.

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Sergio Ribeiro Guevara (Ph.D.)
(Doctor en Ingeniería) - COLABORADOR. Divulgador científico. Ingeniero físico nuclear.

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