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Experimento: Cómo 'Siente' la Piel

¿Te has preguntado alguna vez por qué tus dedos pueden sentir con gran detalle, pero tus codos no? En esta clase te mostraremos cómo realizar una prueba de umbral de dos puntos. Esta prueba ilustra lo que está pasando en tu cerebro para permitir distintos grados de sensación táctil.

Tiempo 1 hora
Dificultad Intermedio

¿Qué vas a aprender?

En este práctico descubrirás cómo tu piel "siente" el mundo externo. También vas a entender cómo tu cerebro toma y procesa la información de las células y neuronas sensoriales de tu piel. Por último, vas a aprender sobre el resto de los sentidos de tu cuerpo, y quizás algunos cuantos que no sabías que tenías.

Prácticos Requeridos

Equipo


Antecedentes

El sistema somatosensorial es el sistema sensor más extenso del cuerpo. Este sistema produce una retroalimentación sensorial cada vez que entras en contacto físico con tu entorno. Esta retroalimentación incluye información sensorial sobre la posición del cuerpo (propiocepción), detección del movimiento de tu cuerpo y extremidades (kinestesia), dolor (nocicepción), temperatura y, finalmente, tacto. De hecho, los clásicos cinco sentidos que nos enseñan en el colegio no son ciertos; por ejemplo, la mayoría de la gente no está consciente de la posición de su cuerpo (propiocepción), a pesar de que es un sistema sensorial muy importante. Hay muchos otros sentidos en tu cuerpo de los que no te das cuenta inmediatamente...tratemos de hacer una lista de los sentidos:

  • Visión (en realidad, son dos sentidos: nuestra visión consciente (color e intensidad) y uno subconsciente para la regulación del sueño).
  • Sentido vestibular (equilibrio), ya que el oído también "siente" la gravedad.
  • En la piel existen sensores térmicos (calor, frío), de dolor (química, térmica y mecánica), de picazón, y también sensores de presión.
  • Sentido del olfato (olor químico).
  • La lengua (sabor químico).
  • Los músculos y las articulaciones tienen sensores con respecto al movimiento y la tensión de los músculos.
  • La vejiga "sensa" cuando es momento de orinar.
  • El intestino grueso te avisa cuando está lleno.
  • Sentidos de la sed y el hambre (probablemente hayan varios actuando aquí).
  • El ser humano también ha "aumentado" sus sentidos a través de herramientas como el Radar, la Radio, y el Sonar. Incluso un simple microscopio es un ejemplo de un sentido "adicional" aumentado, que nos permite ver, gracias al conocimiento de ingeniería, lo que antes era desconocido.

    La piel (sistema cutáneo) es una parte muy importante del sistema somatosensorial; mantiene afuera a las bacterias, mantiene los fluidos adentro, y ayuda a mantener la integridad estructural de tu cuerpo. Además, gracias a sus receptores, le entrega información muy importante al sistema nervioso y al cerebro. Aquí hay algunos ejemplos:

    1. Al tocar una estufa caliente, los receptores de dolor en la piel señalizan rápidamente, obligándote a sacar de inmediato la mano, fuera de peligro. Ten en cuenta que este movimiento se produce antes de que estés siquiera consciente del dolor.
    2. Cuando tocas un violín o una guitarra, al mejorar con la práctica eres capaz de tocar sin mirar las cuerdas (acuérdate de la primera vez, y cómo tuviste que ver el cuello de la guitarra para tocarla). Sin ver tu brazo y tus dedos, siempre sabes donde están. Por ejemplo, cierra los ojos y tócate la nariz, los oídos y los ojos.

    Gracias a un sistema cutáneo que funciona adecuadamente, eres capaz de realizar tareas rutinarias y complejas. Los receptores que se encuentran en la piel son la base de este sistema. Termorreceptores dan a tu piel la sensación de calor y frío, los nociceptores te permiten sentir dolor, y los mecanorreceptores responden a la presión, vibraciones y el estiramiento de la piel. Tu piel está compuesta de varias capas: la epidermis, la dermis y la hipodermis. La epidermis es la capa más externa y no es más que capas de células cutáneas muertas que constantemente se desechan y se remplazan.

    La mayor parte de la sensación táctil que recibimos es recogida por 4 tipos de mecanorreceptores que se encuentran en ambas capas cutáneas. Los dos receptores situados cerca de la parte superior de la dermis, se denominan receptores de Merkel y corpúsculos de Meissner. Alemanes, por si acaso.

    1. Descubiertos por primera vez en 1875 por el anatomista alemán Friedrich Merkel, estos mecanoreceptores disparan potenciales de acción constantemente, es decir, constantemente le envían señales al cerebro, siempre y cuando el estímulo esté en contacto con la piel. Este receptor está específicamente sintonizado para detectar los detalles más finos, por ejemplo, los detalles de la cara de_en una moneda de 10 pesos. Este receptor se encuentra entre la dermis y la epidermis.
    2. El Anatomista Georg Meissner, otro científico alemán, describió por primera vez los "receptores de Meissner" en 1852. Los corpúsculos de Meissner están especializados en el control de la empuñadura, los cuales se encuentran en la dermis superior. También disparan sólo cuando un estímulo es aplicado, y luego cuando se retira. Por ejemplo, disparan cuando coges un vaso de agua, y una vez más cuando sueltas el vaso. Ten en cuenta que este tipo de codificación es muy diferente de la "tasa de codificación" en la cucaracha y el grillo que hemos observado en los experimentos 1, 2, y 8, pero algo similar a la codificación táctil de la lombriz de tierra del experimento 11.

    Los otros dos mecanorreceptores ubicados profundamente en la dermis y la hipodermis son los corpúsculos de Pacini y Ruffini. Estos son italianos.

    1. El embriólogo italiano Angelo Ruffini descubrió el corpúsculo de "Ruffini" en el año 1900. Es sensible al estiramiento de la piel y al igual que los receptores de Merkel, dispara en forma continua frente a estímulos. Se encuentra tanto en la dermis profunda como en la hipodermis.
    2. El corpúsculo de Pacini fue nombrado en honor a un famoso anatomista italiano, Filippo Pacini, quien lo descubrió en la década de 1830. Estos receptores responden a detalles muy finos en captados por dedos en movimiento, como la lectura Braille. También son selectivos a las vibraciones. Son similares a los receptores de Meissner en su forma de disparar y enviar señales. Actúan como un interruptor de encendido/apagado que responde cuando un estímulo es aplicado, y de nuevo cuando el estímulo se va. Está situado profundamente en la región de la dermis.

    Todos estos receptores envían señales a la médula espinal y, finalmente, a una parte del cerebro llamada corteza somatosensorial, en el lóbulo parietal. Esta es la parte de tu cerebro que integra la información sensorial. Este flujo específico de información sigue el principio de "somatotopía", que también discutimos en el experimento 4.

    Como podrás percibir (¡que apto!), la corteza somatosensorial está organizada en un mapa que se corresponde con lugares en el cuerpo. Este mapa es diferente a una simple imagen de tu cuerpo. Por ejemplo, una pequeña porción de la corteza es dedicada a tu brazo, mientras que una gran parte es dedicada a la mano y los dedos. ¿Te preguntas por qué una mayor área está dedicada a la mano cuando el brazo es claramente más grande? La respuesta es simplemente que tu mano es más útil para la recopilación de información que tu brazo. Es por eso que puedes sentir mucho detalle con las puntas de los dedos, como la cabeza en la moneda, y no con tus bíceps. Este curioso mapa, conectando un lugar del cuerpo con sensibilidad táctil, se llama homúnculo, que en latín significa "hombre pequeño". Este dibujo muestra que áreas de tu cuerpo están representadas desproporcionadamente en la corteza somatosensorial, y fue descubierto en 1950 por un neurocirujano canadiense, el Dr. Penfield de la McGill University. Durante la década de 1950, McGill era un lugar muy emocionante para la neurociencia, y el Dr. Penfield hacía operaba en pacientes con epilepsia en cirugía cerebral abierta. Mientras estos pacientes estaban despiertos, el Dr. Penfield estimulaba determinadas zonas de la corteza somatosensorial, y los pacientes describían sensaciones leves en diferentes partes de su cuerpo. La imagen de abajo es de un homúnculo, asignado sólo para el hemisferio cerebral izquierdo.

    Pero, ¿es necesario que seamos como el Dr. Penfield y abrir el cerebro? ¿Hay una manera más sencilla de medir el homúnculo sin llevar a cabo cirugía de cerebro en tu compañero de laboratorio, por más que te encantaría hacerlo? ¡Claro que se puede! Puedes realizar una prueba de umbral de dos puntos. Esto te permitirá ver qué tan sensible son distintas partes de tu cuerpo. Si un área mayor de la corteza es dedicada por ejemplo a la yema de tus dedos, como se muestra en el homúnculo de arriba, entonces debieras tener un mayor sentido del tacto en esa zona, en comparación con zonas con menos área de la corteza, como el antebrazo y la pantorrilla. Aquí te mostramos cómo hacerlo:

    Materiales

    Para este experimento vas a neceistar:

    1. Un pie de metro [Una herramienta para medir que puedes comprar en una o ferretería] AutoZone Caliper
    2. Papel
    3. Lápiz
    4. Antifaz

    Procedimiento

    Junto con un amigo, van a probar el umbral de dos puntos de cada uno. Una prueba de umbral de dos puntos busca encontrar la distancia a la que una persona percibe un punto como dos puntos separados. Para probar esto, dos puntos parten juntos haciendo contacto con la piel. En cada paso, se separan más y se vuelven a aplicar sobre la piel hasta que el sujeto pueda decir claramente que hay dos puntos diferentes.

    Deberás registrar medidas tomadas en cuatro lugares diferentes del cuerpo: dedo, mejilla, antebrazo y pantorrilla. El experimento se hará dos veces (subiendo y bajando con el pie de metro). Por último, el sujeto debe tener siempre los ojos cerrados (¡recuerda usar el antifaz para estar seguro?!

    Pasos Experimentales:

    1. Antes de empezar este experimento, asegúrate de saber cómo se usa un pie de metro, para abrir y cerrarlo. Practica tocando tu brazo con él a diferentes lecturas de milímetros (mm). Es muy importante que durante el experimento toques la piel de tu amigo con las dos puntas al mismo tiempo; de lo contrario, Será muy fácil distinguir entre dos puntos. Una vez que le agarres la mano, ¡estás listo para comenzar!
    2. Haz que tu amigo se coloque el antifaz y se siente en una silla frente a una mesa. A continuación, tu amigo debe poner su brazo sobre la mesa con la palma hacia arriba. Ahora, con el pie de metro en 0 mm, empieza por tocar la punta del dedo de tu amigo.
    3. Toca la punta de su dedo con el pie de metro y pregúntale si siente un punto o dos puntos. Debiera decir un punto, ya que la medición es de 0 mm. Quita el pie de metro y aumenta el espacio a 2 mm. Vuelve a aplicar el pie de metro, asegurándote de tocar con las dos puntas al mismo tiempo, y vuelve a preguntar. Si aun siente un solo punto, aumenta la distancia en otros 2 mm y vuelve a probar.
    4. Continúa con las pruebas hasta que tu amigo sienta dos puntos. Anota la medición milimétrica en la tabla de abajo.
    5. Haz esta prueba de nuevo en la parte superior de un brazo, una mejilla, y la pantorrilla. Para la pantorrilla, haz que tu amigo se siente y descanse sus pies sobre una silla.
    6. Intercambia lugar con tu amigo, y repitan el experimento.
    7. Después de terminar, repitan el experimento completo (pasos 1 a 5), pero ahora, en lugar de empezar con el pie de metro en 0mm y aumentando la distancia, háganlo comenzando a una distancia grande y acortándola en 2 puntos hasta que tu compañero sienta sólo un punto.
    8. Por ejemplo, si tu compañero pudo determinar que un punto se convirtió en dos puntos a 6 mm en la yema de su dedo, comienza el experimento "descendiente" a 10 mm. Esto asegura que tu amigo sentirá dos puntos diferentes.
    Aquí hay una tabla para que puedas registrar los números y promedios:

    Preguntas para Responder y Considerar

    1. ¿Por qué la yema del dedo puede detectar pequeñas distancias entre puntos, mientras que los brazos y piernas no pueden hacerlo?
    2. ¿Esperaría ver alguna diferencia entre hombres y mujeres para las cuatro áreas registradas? ¿Y entre niños y adultos?
    3. ¿Por qué el cerebro no tiene la sensibilidad de la yema de los dedos por todo el cuerpo?