El tamaño (animal) vuelve a importar

En la anotación anterior vimos que el tamaño en el reino animal importa y mucho. Ahora veremos que no solo importa en cuestiones relacionadas con el metabolismo. La velocidad a la que se envían los impulsos nerviosos y todo lo que de ello depende también se ve afectado por el tamaño.

Las musarañas son los mamíferos más pequeños y, de entre los terrestres, los elefantes los más grandes. Las señales que envía el cerebro de un animal grande han de recorrer, hasta llegar a su destino, distancias mucho mayores que las que recorren las señales enviadas por los más pequeños. Por lo tanto, de no haber alguna otra característica compensatoria diferencial, una señal enviada por una musaraña llegaría al pié mucho antes que la señal enviada por un elefante. Así pues, si la velocidad a la que se desplazan los impulsos nerviosos no variase con el tamaño del animal, los de mayor tamaño necesitarían tiempos más prolongados tanto para recibir la información que captan sus receptores sensoriales, como para hacer llegar las órdenes motoras a las extremidades. Y eso querría decir que el tamaño impondría evidentes límites a la movilidad de los animales.

elefante

Pero el impulso nervioso no se tranmite a la misma velocidad en animales grandes y en animales pequeños. Los axones neuronales de los animales grandes son más gruesos y gracias a ello, las cargas eléctricas se desplazan a mayor velocidad por el interior de los axones. La razón de ello tiene mucho que ver con el hecho de que la resistencia que opone un cable al paso de la corriente eléctrica depende del grosor del cable. Como es bien sabido, los cables más finos oponen mayor resistencia al movimiento de cargas eléctricas que los más gruesos. Y es similar lo que ocurre con los axones neuronales: los axones gruesos conducen más rápidamente los impulsos nerviosos.

El diámetro del nervio ciático[i] de un elefante es de unos 15 µm y el de la musaraña de 9 µm; como puede verse, el del elefante es mucho más grueso. Pero ¿es esa diferencia suficiente para igualar los tiempos que necesitan los impulsos nerviosos de uno y otro animal para llegar a su destino? La respuesta es que no, ni mucho menos. Las patas del elefante son cien veces más largas que las de la musaraña, pero la velocidad a la que viaja el impulso nervioso del elefante solo es dos veces más rápida que la de la musaraña. Más concretamente, la velocidad de transmisión del impulso es de 70 m s-1 en el nervio ciático del elefante y de 37 m s-1 en el de la musaraña. Por lo tanto, el elefante necesita un tiempo cincuenta veces más largo que la musaraña para que las órdenes que emite su cerebro lleguen a la punta de sus extremidades traseras.

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¿Y por qué no son más gruesos aún los axones de las neuronas de los elefantes? Esa es la pregunta que surge a la vista de esos datos. Y la respuesta es que si los axones fueran más gruesos, la densidad de neuronas sería necesariamente menor y, en consecuencia, también sería menor la precisión[ii]. Esto es, ha de mantenerse un cierto equilibrio entre la precisión y la velocidad de transmisión de los impulsos nerviosos. Una reducción de los tiempos de transmisión conllevaría una menor precisión y lo contrario en caso de un aumento.

Las consecuencias de ese compromiso son muy evidentes: una baja velocidad de transmisión de los impulsos nerviosos impone claras limitaciones tanto en lo relativo a los tiempos necesarios para recibir información sensorial como a los que se requieren para enviar señales motoras. ¿Es aplicable esta misma lógica en individuos de diferente tamaño de la misma especie? Por supuesto, lo que ocurre es que las diferencias entre animales de una misma especie son despreciables a estos efectos, por lo que no debiera haber distintos tiempos de transmisión de los impulsos nerviosos entre ellos.

Fuente: Heather L. More, Douglas J. Weber, John R. Hutchinson, Steven K. Aung, David F. Collins, Max Donelan (2009): “Scaling of sensorimotor control in terrestrial mammals” Journal of Comapartive Biochemistry and Physiology A, Vol 153: S52 (doi:10.1016/j.cbpa.2009.04.510).

[i] El ciático es el nervio que va de la pelvis a las extremidades traseras; es el nervio más largo y grueso.

[ii] La precisión depende de la densidad de terminales sensoriales; esto es, si el número de receptores por unidad de superficie es grande, la precisión también lo es y viceversa. Por otro lado, si la densidad de neuronas es baja, también lo ha de ser la de receptores. Así pues, cuando la densidad de neuronas es baja, también lo es la precisión con la que se recibe la información sensorial.

3 Comentarios

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JavPodJavPod

Buenos días, a tenor de lo que has escrito, se me ocurre aportar que otro de los motivos para la diferencia de velocidad de conducción puede ser el gasto metabólico; la pérdida de velocidad de conducción en la propagación a lo largo de axones largos, parece que es compensada de mejor manera mediante el aumento del grosor de la vaina de mielina que con el grosor del axón mismo. Pero claro esto conlleva un gasto metabólico en la producción de la mielina por las células de Shwann y en el mantenimiento de las mismas.
Esto, junto que el número de canales de Na-K en los nodos de Ranvier debería aumentar (y su consecuente suma al gasto neto metabólico), y la pérdida de especialización en la precisión del movimiento que comentas puede ser el límite que establece en cada especie estas marcadas diferencias de velocidades.
Muy interesante como siempre tus entradas.
Un abrazo

Adania Guanche MartínezAdania Guanche Martínez

Interesantísimos los artículos propuestos en este blog. Siempre los leo con avidez y se los muestro a mis estudiantes. Gracias.

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