Canales TRP: Potencial Receptor Transitorio

Canales iónicos con potencial receptor transitorio (TRP)

• Canales TRP son proteínas de membrana con seis dominios transmembrana.
• Un poro se forma entre los segmentos quinto (S5) y sexto (S6).
• Los terminales C y N se encuentran en el citoplasma.
• La mayoría de estos receptores contienen repeticiones de anquirina en los dominios N-terminales y un motivo común de 25 aminoácidos adyacente a S6 en el dominio C-terminal.
• Todos los canales TRP son regulados por la temperatura y varios ligandos químicos, pero con diferentes umbrales de activación. Identificados al menos seis tipos de receptores TRP en las neuronas sensoriales.
• La sensibilidad térmica de una neurona está determinada por los receptores TRP particulares expresados en sus terminales nerviosas.
• A 32°C (90 °F), la temperatura de la piel en reposo, solo los receptores TRPV4 y algunos TRPV3 son estimulados.
• Los receptores TRPA1 y TRPM8 son activados por el enfriamiento y los estímulos fríos.
• Los receptores TRPM8 también responden al mentol y a varias mentas; los receptores TRPA1 responden a las aliáceas como el ajo y los rábanos.
• Los receptores TRPV3 son activados por estímulos cálidos y también se unen al alcanfor.
• Los receptores TRPV1 y TRPV2 responden al calor y producen sensaciones de dolor ardiente.
• Los receptores TRPV1, pero no los TRPV2, se unen a la capsaicina, que produce las sensaciones de ardor provocadas por los chiles.
• Los receptores TRPV4 están activos a temperaturas normales de la piel y responden al tacto.

Nocicepción y Termocepción

• La nocicepción y la termocepción dependen de fibras delgadas, casi sin mielina o sin mielina.
• Utiliza los canales de potencial receptor transitorio (familia TRP).
• Los receptores TRP se dividen en diferentes rangos térmicos porque también reaccionan a diversos rangos térmicos (son polimodales).
• Información nociceptiva y termoceptiva asciende al SNC a través del sistema anterolateral.
• El sistema anterolateral tiene tres cadenas de neuronas:
  • La neurona aferente primaria es pseudounipolar y se encuentra en un ganglio de la raíz dorsal.
  • La neurona aferente secundaria se encuentra al mismo nivel en donde entra la información y se decusa inmediatamente para ascender de manera contralateral.
• Todas las vías somatosensoriales convergen en el complejo ventral posterior del tálamo, pero la información no se revuelve. Información del cuerpo asciende hacia el núcleo ventral posterior lateral del tálamo. Información que provienede la región facial asciende hacia el núcleo ventral posterior medial del tálamo.
• Las aferentes terciarias suben la información somatosensorial a la corteza somatosensorial primaria (área 1, 2 y 3 de Brodmann).
• Se forma una representación cortical completa y separada de todos los dermatomos del cuerpo, llamada mapas somatotópicos.

Modularidad de la corteza cerebral

• La corteza cerebral rodea la superficie de los hemisferios cerebrales y es un manto continuo de neuronas organizadas en capas.
• La corteza cerebral presenta especializaciones funcionales a lo largo del espacio.
• La citoarquitectura de las neuronas varía en los ejes anteroposterior, dorsoventral y mediolateral.
• Brodman elaboró mapas de la corteza cerebral y definió las áreas corticales debido a dichas varaciones.
• Un área cortical se refiere a un grupo de neuronas en la corteza cerebral que procesan el mismo tipo de información.
• Existen áreas corticales motoras, sensoriales y de asociación.
• Las áreas sensoriales corticales reciben aferencias de diferentes modalidades sensoriales desde el tálamo.
• Una lesión en áreas corticales sensoriales causa deficiencias sensoriales para el individuo.
• Una lesión en el lóbulo occipital (donde se encuentra la corteza visual primaria) provoca ceguera cortical, aunque la vía visual esté intacta.
• Un trauma en el lóbulo temporal de Brodman causa sordera, a pesar de que cóclea y vía auditiva estén intactas.

Áreas sensoriales primarias y secundarias

• Existen dos: áreas sensoriales primarias y secundarias
• Las áreas sensoriales primarias reciben aferencias directamente desde núcleos sensoriales talámicos.
  • Ejemplos: corteza visual primaria, corteza auditiva primaria y corteza somatosensorial primaria.
• Las áreas sensoriales primarias generalmente reciben información sensorial cruda (sin procesar).
• En la vía del lemnisco medial y la vía del sistema anterolateral, la información solo entra, pero no se ha procesado.
• Las áreas sensoriales secundarias procesan información sensorial proveniente de núcleos asociativos del tálamo y áreas primarias.
• El epitelio sensorial recopila, transduce, codifica y manda.
• Las vías neuronales diversifican la información hacia quién la tiene que procesar.
• La información sensorial converge en el tálamo en una zona específica; luego el tálamo recopila la información proveniente de diferentes vías y la empieza a distribuir.
• Las áreas primarias reciben información sensorial sin procesar y la descomponen en atributos (forma, tamaño y textura).
• Este análisis se manda a un área secundaria.
• Las áreas sensoriales secundarias reciben información de núcleos asociativos del tálamo y la integran con información procesada previamente de un área sensorial primaria.
• Las cortezas secundarias corresponden a un centro de análisis más complejo.
• Las cortezas primarias hacen un análisis básico de la información.
• Las cortezas secundarias hacen un análisis de nivel medio, estableciendo una jerarquía de procesamiento.
• Una lesión en la corteza secundaria resulta en un trastorno en la interpretación de la sensación, no una pérdida de la sensación en sí misma.
• Si se destruye la corteza visual primaria el animal no ve, pero si se destruye la corteza visual secundaria el animal percibe la vision distorsionada.
• Se pierden aspectos finos como la posición relativa de los objetos en el espacio, combinaciones, color, forma, tamaño, sin embargo persiste el análisis más básico sobre reconocimiento de color, movimiento o estatísmos.

Áreas asociativas y motoras

• Son grandes extensiones de corteza cerebral en diferentes lóbulos.
• Se encargan del procesamiento complejo e integrador (producción de lenguaje, memoria, aprendizaje, control del comportamiento, personalidad, etc.).
• Las cortezas asociativas ocupan la mayor parte de la corteza cerebral y son las que menos se comprenden
• Las áreas motoras están relacionadas con la producción de movimiento (de músculos individuales o grupos musculares). Puede ser macroscópico.
• Una lesión en las áreas corticales motoras causa disminuciones o pérdidas dramáticas de movimiento, pero no afectan aspectos sensoriales ni asociativos.

Modularidad y organización de la corteza cerebral

• La modularidad es una característica de la corteza cerebral, principalmente en áreas sensoriales primarias
• La corteza cerebral tiene una organización en láminas o capas, y una organización radial.
• Las neuronas de las diferentes capas se intercomunican entre ellas formando columnas corticales horizontal y verticalmente.

Columnas corticales

• Se considera que son las unidades funcionales básicas del procesamiento cortical y el desarrollo de la corteza cerebral.
• Una columna cortical es un término histórico que se refiere a un agrupamiento de células conectadas verticalmente.
• Tienen interconexión dendrítica, patrón de conductividad, diferenciación de mielina y características metabólicas.
• Esta organización columnar refleja el mapeo de variables bajo una superficie dimensional.
• Las neuronas de las diferentes capas corticales están interconectadas.
• Todas las neuronas de la misma columna forman un circuito interno que responde a un atributo del estímulo sensorial.
• Todas las columnas que procesan las distintas variables del atributo (ej. Textura) se organizan en una columna más grande o hipercolumna.
• Las hipercolumnas se comunican entre sí, haciendo el análisis más fino (aunque sea de nivel básico), ya que los estímulos tienen múltiples atributos físicos.

Reflejo histológico del patrón columnar

• Al inyectar prolina radiactiva en el ojo de un modelo biológico, se alcanza la corteza visual primaria en la capa 4.
• Capa 4 es sitio donde llegan las entradas talámicas.
• El patrón de laminación del núcleo geniculado lateral del tálamo se divide en 6 capas.
• Unas capas responden a prolina y otras no.
• Las entradas visuales contralaterales o ipsilaterales se acomodan dentro del tálamo.
• Las neuronas llevan sus axones hacia la corteza visual primaria forman columnas de dominancia ocular (patrón de estrías).
• A la corteza visual primaria también se le denomina corteza estriada.
• Las estrías de la corteza visual primaria son evidencia histológica de que está dividida en columnas (evidencia de modularidad).
• La modularidad es el principio de organización general para el procesamiento sensorial.

Corteza visual primaria y mapas corticales

• La corteza visual primaria recibe las aferencias terciarias que provienen desde el complejo ventral posterior del tálamo.
• Cuando la información llega a la corteza somatosensorial primaria, se envía a cada una de las 4 áreas de Brodman.
• Cada área recibe una copia de la información para crear un mapa somatotópico propio y parecido al de las áreas cercanas.
• Los mapas corticales no representan el cuerpo en proporciones reales.
• La corteza somatosensorial primaria recibe información somatosensorial de todo el cuerpo, pero dedica más área cortical a ciertos dermatomos.
• La representación somatotópica es completa, pero desproporcionada (homúnculo somatosensorial).

Homúnculo somatosensorial

• Las aferencias secundarias ingresan su información al complejo ventral posterior del tálamo y luego ascienden a la corteza somatosensorial primaria.
• La citoarquitectura de la corteza somatosensorial da origen a cuatro parches: áreas 1, 2, 3a y 3b.
• Según las aferencias que llegan a la corteza somatosensorial primaria, partes del cuerpo reciben áreas corticales para procesar información sensorial.
• Por ejemplo, se dedica poco a la información nociceptiva, termoceptiva o mecanoceptiva de los genitales.
• La información sensorial de los genitales no es tan relevante, como tampoco lo es el procesamiento de información de pies, piernas o tronco.
• Estas áreas tienen menor densidad de receptores y campos receptivos más grandes, lo que no permite una discriminación táctil, en cambio la parte distal de extremidades anteriores (manos) es muy extensa.
• En las manos hay una alta densidad de receptores somatosensoriales de todos los tipos.
• La corteza somatosensorial primaria recibe mucha información proveniente de las manos requiriendo muchos módulos para procesar la información.
• El tipo y densidad de receptores de las partes del cuerpo impacta la cantidad de tejido cortical dedicada al procesamiento.
• Los mapas somatotópicos están desproporcionados, con mayor representación cortical en las partes del cuerpo con mayor densidad de receptores como la región facial y extremidades superiores distales.
• En el homúnculo motor, las cortezas presentan representación topográfica desproporcionada: a control motor fino existe una gran representación cortical, como en manos y cara.

Mapas somatotópicos en diferentes especies

• El área 3b 1 es la corteza somatosensorial primaria.
• El mapa somatotópico también esta desproporcionado: Las manos ingresan mucha información somatosensorial en primates ya que utilizan las manos como herramientas.
• Para el conejo, la somatosensorial primaria no tiene tanto procesamiento en las extremidades pero pone mas enfasis a la informacion proveniente de la region facial.
• El gato tiene una región facial desproporcionada como tambien la porción distal de todas las extremidades
• El homúnculo del mono es similar al ser humano; con la diferencia de que en los monos no solo la información somatosensorial que proviene de la parte distal de las extremidades superiores es muy importante, sino también la información que proviene de la parte distal de las extremidades inferiores es muy importante.
• En el caso de los roedores, también hay una desproporción somatosensorial de la región facial, pero con la diferencia de que gran parte de la información proviene de los bigotes.
• Todos los animales tienen representaciones corticales de la información somatosensorial que siempre esta desproporcionada dependiendo de la especie.
• Cada hemisferio tiene dos cortezas somatosensoriales.
• La mitad derecha del cuerpo desucsa e ingresa por el lado contralateral; como la mitad izquierda del cuerpo.
• Por lo tanto, se tienen dos mapas somatotópicos bilateralmente simétricos.

Información somatosensorial y áreas corticales

• La información somatosensorial se distribuye desde la corteza somatosensorial primaria (SⅠ) hacia áreas corticales superiores y estructuras subcorticales.
• La corteza somatosensorial secundaria (SⅡ) se encuentra adyacente a la somatosensorial primaria (ambas en lóbulo parietal).
• La SⅡ, también conocida como corteza parietal superior o posterior, corresponde a las áreas 5 y 7 de Brodman.
• Recibe proyecciones convergentes desde SⅠ y envía proyecciones descendentes hacia el sistema límbico (amígdala, hipocampo).
• Las proyecciones permiten procesos aprendizaje y memoria táctil al animal.
• Es valioso que la información ya se haya procesado bajo y logre otras partes del encefalo (aprendizaje y memoria).
• La información procesada previamente por cortezas somatosensorial primaria y secundaria deben alcanzar áreas motoras.
• Las áreas motoras se encuentran el lóbulo frontal.
• Necesario enviar información somatosensorial a la cortezas motoras para respuesta motora.
• Se decide si requiere respuesta a la información y planificar movimiento.
• Las áreas motoras generan axones y empiezan a filtrar la información y hacer retroalimentación a las señales más intensas.
• Desde las cortezas sensoriales también bajan axones hacia diversas zonas (tálamo, tronco cerebral y médula espinal).
• Las cortezas sensoriales reconocen origen, intensidad, tipo y ubicación del estímulo.
• Adicionalmente, la información somatosensorial puede necesitar generar/ desencadenar una respuesta emocional o autonómica.
• Las proyecciones descendentes modulan el flujo ascendente de información somatosensorial a nivel del tálamo y el tallo cerebral.

Cortezas primarias y secundarias

• Corteza primaria:
  • Nombre: Cx somatosensorial primaria (S I)
  • Ubicación: lóbulo parietal
  • Posterior al surco central (giro postcentral)
  • BA 1, 2 y 3a,b
  • Función: procesamiento básico de la información somatosensorial (localización del estímulo: táctil, Tº, doloroso o propioceptivo; detección de movim. voluntarios de manos y orofaciales).
• Estructuras o Cortezas secundarias**:
• Nombre: Cx somatosensorial secundaria (S II)
• Ubicación: lóbulo parietal
• Opérculo parietal (porción superior al surco lateral)
• BA 40 (у 39).
• Función: se activa durante la estimulación somatosensorial y tareas de discriminación de texturas.
• Figura 8. Resumen sobre las cortezas somatosensoriales primarias y secundarias. *Para el examen se debe de conocer el nombre de la corteza somatosensorial (primaria o secundaria), donde se ubica, áreas de Brodman que corresponden, y la función o cómo participa el centro de la secuencia de procesamiento cortical.
• Las funciones y ubicaciones son importantes para el procesamiento cortical.

Los canales TRP son proteínas de membrana con seis dominios transmembrana, regulados por temperatura y ligandos químicos. Se han identificado seis tipos en neuronas sensoriales. La sensibilidad térmica depende de los receptores TRP expresados.