Capítulo 5: Componentes del sistema nervioso

La información provista por los receptores especializados periféricos, en inmediata conexión con el medio ambiente, es analizada por el sistema nervioso central (SNC), descompuesta en componentes que son base de las distintas percepciones, almacenándose algunas de estas percepciones en la memoria. El cerebro también contiene infinidad de programas motores para la coordinación de los posibles movimientos de múltiples grupos musculares corporales o la secreción endocrina, exocrina o paracrina de distintos tipos celulares. Las funciones citadas son realizadas por neuronas, y coordinadas mediante las conexiones entre ellas, o “sinapsis”.

El cerebro humano adulto contiene unas 10¹¹ neuronas, y por su forma se han caracterizado unos 1 000 a 10 000 tipos neuronales diferentes. Un descubrimiento clave para el entendimiento de la función neuronal ha sido el verificar que células con las mismas propiedades básicas son capaces de producir acciones muy distintas, debido a que están conectadas entre sí y con la periferia en diferentes formas. Es decir, la combinación de unos pocos principios elementales de organización da lugar a una extrema complejidad.

En una neurona típica pueden identificarse morfológicamente cuatro regiones:

• El cuerpo celular, llamado también soma o pericarión.

• Las dendritas.

• El axón.

• Los terminales axónicos o sinápticos (figura 5-1).

La función de las neuronas es la generación de señales eléctricas y en algunos casos, de señales humorales y en esta actividad cada una de las partes señaladas tiene una función específica.

El cuerpo celular constituye el centro metabólico de la neurona y contiene tres organelos fundamentales:

• El núcleo celular, que en las neuronas, a diferencia de otras células, es de gran tamaño.

• El retículo endoplásmico, donde se sintetizan las proteínas de membrana y secretorias.

• El aparato de Golgi, donde se realiza el procesado de los componentes de membrana y secretorios.

Las dendritas son arborizaciones del cuerpo celular que desempeñan la función de principal zona receptora para la neurona. El axón es el proceso tubular que puede alcanzar distancias considerables, actúa como la unidad conductiva de la neurona. Cuando los axones son gruesos están rodeados por una vaina aislante, la mielina, provista por las células de Schwann en la periferia y por la oligodendroglia en el SNC. La vaina de mielina es esencial para la conducción de alta velocidad y se halla interrumpida en los nervios periféricos, a intervalos regulares, por los nodos de Ranvier.

Los terminales axónicos o sinápticos constituyen los elementos de transmisión de la neurona. A través de ellos una neurona contacta y transmite información a la zona receptiva de otra neurona, o de una célula efectora (p. ej., muscular).

La zona de contacto se llama sinapsis. Cuando se trata de una neurona la zona postsináptica se ubica comúnmente en las dendritas y con menor frecuencia, en el cuerpo neuronal o en las porciones iniciales o finales del axón.

En promedio existen unos 10¹⁵ contactos sinápticos en el cerebro humano adulto (es decir, unas 10 000 terminaciones sinápticas por neurona, aunque el número de éstas varía de manera notable de un tipo neuronal a otro).

Basado en el número de procesos originados en el cuerpo neuronal, las neuronas se clasifican en tres grupos:

• Unipolares.

• Bipolares.

• Multipolares.

Las neuronas unipolares son características de los invertebrados y presentan un único proceso primario que da origen a varias ramas, las cuales desempeñan las funciones de axones o de dendritas. En los mamíferos la neurona sensorial primaria de los ganglios de las raíces dorsales es una variante de la neurona unipolar, llamada seudounipolar (figura 5-2).

Las neuronas bipolares dan origen a dos procesos: uno periférico (dendrítico) y otro central (axonal). Las neuronas bipolares de la retina son un ejemplo de esta clase de neuronas.

Las neuronas multipolares son el tipo predominante en el SNC de los mamíferos. Presentan arborizaciones dendríticas y, en general, un solo axón; las arborizaciones dendríticas pueden emerger en todas las direcciones del cuerpo axonal. Son ejemplos de neuronas multipolares las células piramidales de la corteza cerebral, las motoneuronas espinales y las células de Purkinje del cerebelo (figura 5-2).

Con base en la longitud del axón, indicativa de la función que desempeñan, se distinguen dos tipos de neuronas:

• Neuronas de axón largo, o de tipo Golgi I, que median la información entre regiones cerebrales (p. ej., neuronas piramidales de proyección de la corteza cerebral), o que proveen un tono basal de excitación a amplias áreas cerebrales (p. ej., neuronas monoaminérgicas del tronco encefálico). La diferencia entre estos dos subgrupos de neuronas Golgi I es el grado de ramificación del axón. En las neuronas de proyección las ramificaciones se limitan a pocas zonas cerebrales, mientras que en las neuronas monoaminérgicas presentan una profusa arborización "en telaraña", conectando con numerosas áreas cerebrales.

• Neuronas de axón corto, o de tipo Golgi II, que cumplen la función de interneuronas en circuitos locales.

El tipo celular más abundante en el SNC está constituido por las células de la glía. Su número excede 10 a 50 veces el de las neuronas y carecen de la propiedad de generar activamente señales eléctricas. Las células gliales participan en:

• Una función de soporte, semejante a la función del tejido conjuntivo en otros órganos.

• La función de remoción de productos de desecho del metabolismo neuronal, o de restos celulares luego de la lesión o muerte celular.

• La provisión de vaina de mielina (figura 5-3).

• Una función de buffer espacial de K⁺ y de captación de neurotransmisores (p. ej., GABA).

• Una función de guía para la migración neuronal durante el desarrollo.

• Una función de nutrición neuronal.

• Una función en la regeneración neuronal. Es un campo de desarrollo muy reciente, basado en la identificación de células progenitoras (stem cells) de neuronas con características gliales en varias regiones del SNC, como la corteza de asociación en primates. El concepto tradicional de que las neuronas no se regeneran es controvertido.

Las células gliales se dividen en los siguientes grupos:

• Macroglia, que comprende a los astrocitos, oligodendrocitos, células de Schwann y ependimocitos. Es de origen ectodérmico.

• Microglia, que comprende fagocitos, que son parte del sistema inmune. Es de origen mesodérmico.

Los astrocitos son responsables de las funciones gliales antes mencionadas, salvo la de producir mielina, la que es función de la oligodendroglia en el SNC y de la célula de Schwann en la periferia (figura 5-3). La síntesis de mielina por los oligodendrocitos está, sin embargo, bajo la regulación indirecta de los astrocitos, a través de una interacción de tipo paracrino. Aunque los oligodendrocitos y las células de Schwann están específicamente encargadas de la producción de la vaina de mielina, difieren entre sí en varios aspectos funcionales.

Existen unas 400 a 500 células de Schwann para envolver el axón periférico de una neurona sensorial primaria del nervio femoral (de unos 0.5 metros de longitud, con distancia internodo de Ranvier de aproximadamente 1 mm). En cambio, la prolongación central de esa misma neurona sensorial está contenida, junto con otras semejantes, en un único oligodendrocito (figura 5-3). Otra diferencia es que los genes que participan en la síntesis de mielina en la célula de Schwann son activados por la presencia de axones, mientras que los de los oligodendrocitos lo son por la presencia de astrocitos.

Durante el proceso temprano de mielinización, las células de Schwann expresan una glucoproteína (MAG, myelin-associated glycoprotein) (sólo una parte minoritaria en la mielina madura), que se encuentra concentrada en la inmediata adyacencia de la membrana axonal. La MAG pertenece a una superfamilia de inmunoglobulinas implicadas en el reconocimiento celular; otros miembros son el antígeno mayor de histocompatibilidad, los antígenos de superficie de los linfocitos T y las móleculas de adhesión de células neurales. La principal proteína en la mielina periférica madura es llamada “Po” y atraviesa la membrana celular de la célula de Schwann. Esta proteína también pertenece a la superfamilia de proteínas de reconocimiento celular. Su función es la de interaccionar con moléculas semejantes en el proceso de compactación de la mielina.

En la parte central de la mielina, que carece de Po, predomina un proteolípido (50% de la proteína presente). El resto de las proteínas mielínicas, tanto en la parte central como en la periférica de la mielina, son conocidas como “proteína mielínica básica”, un conjunto de al menos siete proteínas derivadas de un mismo gen. Estas proteínas son muy antigénicas e inyectadas a animales producen una respuesta autoinmune de tipo celular (“encefalitis alérgica experimental”), modelo experimental de uso común en los estudios sobre la patogénesis de la esclerosis múltiple humana.

La actividad neuronal, con la consiguiente acumulación de K⁺ en el espacio extracelular, produce la despolarización de las células gliales; sin embargo, no hay pruebas definitivas de que los astrocitos participen en la generación de señales eléctricas. Al ser la membrana celular de la célula glial permeable en forma exclusiva al K⁺, este catión es captado con facilidad por los astrocitos impidiéndose una acumulación que resultaría peligrosa para la función neuronal (función de “buffer espacial de K⁺”). Asimismo, y como los astrocitos están conectados entre sí a través de uniones estrechas, se forma un amplio sincicio funcional, que puede perder el K⁺ ganado a nivel de una región del sincicio en otra.

Se ha verificado que la conductancia al K⁺ difiere entre las distintas regiones del astrocito, siendo muy elevada en el pie vascular. En forma proporcional a la actividad neuronal, la concentración extracelular de K⁺ puede variar entre 3 y 10 mM (normal: 2.5 mM), aumentando el diámetro vascular en 50% cuando se alcanza la concentración máxima. Al servir los pies vasculares de los astrocitos como buffer para el K⁺, proveen un mecanismo efectivo de autorregulación del flujo sanguíneo cerebral.

En los últimos años se ha identificado prácticamente toda la gama de canales dependientes de voltaje presentes en las neuronas en células de la glía; su función, sin embargo, no es conocida. Tanto los oligodendrocitos como los astrocitos expresan canales de K⁺; sólo los astrocitos poseen canales de Na⁺. Se han identificado también distintos tipos de canales de calcio y aniónicos. Se ha propuesto que estos canales son transferidos al axón, aunque esta hipótesis no ha sido aún probada. La hipótesis más probable es que los canales sean operativos para los distintos procesos de “asistencia de la función neuronal” regulados por la glía.

Se ha mencionado que las formas neuronales son extremadamente variadas (unas 10 000). Esta diversidad citológica es el resultado del proceso embriológico conocido por el nombre de diferenciación. Cada célula diferenciada sintetiza sólo ciertas macromoléculas (enzimas, proteínas estructurales, componentes de membrana, productos de secreción), es decir, utiliza sólo una porción del material genético que contiene. En cierta manera, cada célula diferenciada es el conjunto de macromoléculas que expresa. Muchos componentes de las neuronas son comunes a otras células y, por lo tanto, no son específicos. Otros componentes se encuentran sólo en las neuronas, o sólo en ciertos grupos neuronales, y son entonces específicos; es decir, cada neurona comprende un conjunto de macromoléculas específicas y no específicas.

Como ejemplo de lo dicho antes, considere algunas diferencias y semejanzas entre los dos componentes neuronales del reflejo miotático. El reflejo miotático está mediado por una neurona sensorial primaria aferente (Ia), con su soma ubicado en los ganglios de las raíces dorsales, y dos prolongaciones, una periférica que termina en el huso muscular del músculo esquelético, y una central hacia la médula espinal. El segundo componente neuronal de este reflejo es la motoneurona α ubicada en el asta anterior de la médula espinal, y sobre la cual hace sinapsis la prolongación central de la aferente primaria Ia.

La neurona sensorial primaria y la motoneurona α difieren entre sí en: a) su forma (seudounipolar en las aferentes primarias, multipolar en el caso de las motoneuronas α); b) en el tipo de conexiones que recibe (la información de entrada llega a la motoneurona a nivel de las dendritas en 95% y sólo 5% en el cuerpo neuronal; en el caso de las neuronas sensoriales, ello ocurre en uno de los extremos seudounipolares); c) en el tipo de receptor presente en sus membranas celulares (sensible a la deformación celular producida por el estiramiento del músculo en las aferentes primarias; específicos para neurotransmisores como el glutamato, GABA y glicina en las motoneuronas α); d) en el transmisor que emplean (glutamato para las aferentes primarias, acetilcolina para las motoneuronas α).

Como semejanzas entre ambas neuronas pueden mencionarse, entre otras propiedades: a) similares canales de Na⁺, K⁺ y Ca²⁺ dependientes de voltaje en la membrana neuronal; b) tienen un idéntico mecanismo de intercambio Na-K (la bomba Na/K ATPasa); c) ambos tipos de neuronas presentan axones envueltos por una vaina de mielina.

Analice a continuación algunos aspectos de la síntesis y distribución de las proteínas neuronales. La fracción de material genético expresada por el sistema nervioso es la mayor del organismo. Unas 200 000 secuencias distintas de RNA mensajero son expresadas en el cerebro, lo que constituye unas 10 a 20 veces más que lo observado en hígado o riñón.

Con excepción de algunas pocas proteínas codificadas por el genoma mitocondrial, todas las especies de RNA mensajero en las neuronas tienen origen nuclear. Las neuronas sintetizan tres clases de proteínas: 1) proteínas que se sintetizan en el citoplasma y permanecen en éste; 2) proteínas de síntesis citosólica, pero con destino final mitocondrial, nuclear o peroxisomal; 3) proteínas que se sintetizan en asociación con membranas y se distribuyen por medio de vesículas en distintos organelos.

Las proteínas citoplasmáticas o citosólicas constituyen la fracción más importante y comprenden: 1) elementos fibrilares del citoesqueleto (neurofilamentos, tubulina y actina, y proteínas asociadas, que, en conjunto, representan 20% de las proteínas neuronales); 2) enzimas del metabolismo intermedio. Son proteínas sintetizadas en los polisomas libres y producidas en su forma final, con muy poco procesado posterior; 3) las proteínas con destino mitocondrial, nuclear o peroxisomal también se sintetizan en polisomas libres, con inserción posterior en el sitio de destino, llamada transferencia postraduccional.

Las proteínas de membrana y secretorias resultan de la acción de RNA mensajeros que forman polisomas asociados al retículo endoplasmático rugoso. La sustancia de Nissl basófila, típica de las neuronas, es el resultado de la tinción de este RNA mensajero. La cadena peptídica comienza a sintetizarse por el N-terminal, existiendo una secuencia llamada péptido señal, relativamente hidrofóbica, que no permanece en la proteína madura. El péptido señal tiene varias funciones. Por una parte, permite al polisoma unirse a la superficie citoplasmática de la membrana del retículo endoplasmático, además de que detiene la traducción del RNA mensajero. Por último, se libera el péptido señal y la traducción recomienza.

En función del destino final de la proteína, el péptido naciente:

• Se incorpora a porciones de la membrana del retículo endoplasmático que después se transferirán, previo pasaje por el aparato de Golgi, a la membrana celular (proteínas de membrana) o a distintos organelos, como la membrana nuclear, el aparato de Golgi, las vesículas secretorias, los endosomas, o el mismo retículo endoplasmático. Existen varias configuraciones de inserción de proteínas a membranas, según la atraviesen por uno o varios sitios de inserción (ejemplo de este último caso son las proteínas constitutivas de los canales iónicos).

• Se transloca a la luz de las cisternas del retículo (proteínas secretorias). En el caso de las proteínas secretorias, se produce durante este periodo un activo procesado del péptido original, que incluye rotura de la proteína en fragmentos de menor peso molecular, glucosilación, sulfatación, etc. Tales modificaciones tienen lugar dentro de vesículas, las que por transporte axoplasmático son transferidas hacia la membrana celular.

De esta manera, es factible concluir que las proteínas de membrana y las destinadas a la secreción son extensamente modificadas luego de su síntesis, a diferencia de lo que ocurre con las proteínas citosólicas. Los productos secretorios son sintetizados como parte de largas cadenas polipeptídicas, que sufren después sucesivos procesos de hidrólisis proteolítica.

La producción de pequeñas moléculas a partir de precursores de alto peso molecular tiene diversas consecuencias. En ciertos casos, la orientación final de la proteína en la membrana depende de cómo se remueva la secuencia N-terminal. En otros casos, la hidrólisis asegura la desaparición de secuencias activas de influencia negativa para la función celular. La producción de grandes proteínas precursoras permite la amplificación y diversificación de péptidos secretados. Además de la hidrólisis, el procesado comprende la glucosilación mediante el agregado de cadenas de oligosacáridos, o la conjugación con lípidos complejos.

Los mecanismos de transferencia de las vesículas desde el retículo endoplasmático al Golgi, y de allí a los sitios de inserción membranal o de secreción, son complejos y no han sido del todo elucidados. En todas las células, las proteínas de membrana y de secreción son transportadas a sus sitios finales por una de dos vías diferentes:

• En la vía constitutiva las vesículas se mueven de manera continua para renovar el plasmalema, llevando nuevos constituyentes y reciclando los viejos a través de los endosomas. Después de ser recuperados del plasmalema, los endosomas entran a los lisosomas para ser degradados, o son reciclados para reaparecer en la membrana plasmática.

• En la vía regulada las vesículas secretorias o sinápticas se fusionan con la membrana celular sólo en el momento de la secreción, que es dependiente de Ca²⁺.

Existen también otras vesículas que no son secretorias, y que se identifican como precursoras de los lisosomas debido al alto contenido de hidrolasa ácida que presentan. Una cuestión clave en la biología de las neuronas es comprender cómo los componentes celulares son dirigidos a distancia desde el núcleo celular, a muy distintos sitios del árbol dendrítico o del axón.

Existen mRNA que se transfieren desde el núcleo neuronal a sitios sinápticos específicos para facilitar la síntesis local de proteínas. Es la razón de que se encuentren polirribosomas en dendritas, justo por debajo de los sitios postsinápticos. Dos tipos de mRNA predominan en las dendritas, el correspondiente a la proteína citoesquelética MAP2 (microtubule-associated protein, véase más adelante), y el que codifica la síntesis de la subunidad α de la proteína quinasa dependiente de calmodulina. En menor proporción, se encuentran en las espinas dendríticas mRNA correspondientes a otros componentes del citoesqueleto. Los mRNA mencionados se transportan asociados a los componentes del citoesqueleto, por transporte axoplasmático lento.

Este fenómeno no es sólo neuronal; por ejemplo, en los oligodendrocitos y en las células de Schwann, la proteína básica de la mielina es sintetizada en los procesos celulares (donde se encuentran los mRNA correspondientes), mientras que los proteolípidos se sintetizan en forma perinuclear.

Las neuronas son células secretorias. Como las células endocrinas, en las cuales los gránulos de secreción se ensamblan en el aparato de Golgi, las neuronas presentan vesículas de almacenamiento del transmisor (vesículas sinápticas), también formadas en el sistema neuronal de membranas internas.

A diferencia de las células glandulares, la extrema polarización de la neurona hace que en muchos casos la distancia entre el cuerpo celular y los terminales sinápticos sea considerable. El tráfico de sustancias entre el soma y los terminales o dendritas constituye el transporte axoplasmático.

Existen dos tipos de transporte axoplasmático:

• Anterógrado.

• Retrógrado.

Dentro del transporte axoplasmático anterógrado se distinguen los siguientes subgrupos:

• Rápido.

• Lento.

En esencia, todos los organelos celulares que contienen membranas se exportan desde el cuerpo celular por un proceso de transporte axoplasmático anterógrado rápido, de velocidad promedio 400 mm/día. Los principales componentes transportados por este proceso son las vesículas sinápticas y las mitocondrias.

Durante la exocitosis en los terminales neurales, las vesículas sinápticas se reciclan varias veces en el proceso de la neurotransmisión, y la membrana celular es renovada de manera constante por nuevos componentes que arriban desde el soma neuronal. A fin de mantener un equilibrio entre los nuevos componentes de membrana que llegan y los que se reciclan en la terminal, estos últimos retornan en parte al cuerpo celular para su degradación o posterior reutilización. La velocidad de este transporte axoplasmático retrógrado es de unos 200 mm/día.

Además de la función de reciclado de vesículas y porciones de la membrana celular, el transporte axoplasmático retrógrado es utilizado para transferir al soma señales producidas en elementos celulares postsinápticos, como por ejemplo, el factor de crecimiento neural. Este último estimula el crecimiento de grupos neuronales durante el desarrollo embriológico del SNC, y tiene una posible aplicación en la recuperación del tejido neural adulto ante degeneraciones seniles o luego de la lesión. Pertenece a una familia más amplia de moléculas tróficas neurales, llamadas neurotrofinas, y actúa sobre receptores vinculados a tirosina quinasa. Las neurotrofinas de mayor importancia son el factor de crecimiento neural, la neurotrofina 3, la neurotrofina 4/5, y el factor neurotrófico cerebral. Todos se producen en la postsinapsis como consecuencia de la actividad neural, y son transportados por transporte axoplasmático retrógrado a las neuronas presinápticas. Es de interés que tanto la actividad eléctrica normal como las crisis convulsivas repetidas modifican la anatomía y excitabilidad de las redes neurales y la expresión de los genes que codifican la síntesis de neurotrofinas. Es probable que estos mecanismos sean de importancia en procesos normales (p. ej., aprendizaje) y patológicos (epilepsia). Por transporte axoplasmático retrógrado penetran al SNC virus neurotrópicos como el agente del herpes, de la rabia y de la poliomielitis, y también toxinas (toxina tetánica).

El transporte axoplasmático anterógrado lento presenta dos componentes:

• Velocidad de 0.5-3 mm/día.

• Velocidad de 4-6 mm/día.

A través del transporte axoplasmático anterógrado lento viajan componentes citosólicos (elementos del citoesqueleto y proteínas solubles). El subtipo más lento comprende las proteínas que forman los neurofilamentos y las que constituyen los microtúbulos (tubulinas α y β y proteínas asociadas, las MAP).

El subtipo más rápido involucra a la actina (la que al polimerizarse da origen a los microfilamentos) y a la clatrina (proteína que recubre vesículas en reciclado en el extremo secretorio); la calmodulina también se desplaza en este componente. Como puede apreciarse, los tres componentes principales del citoesqueleto: microtúbulos, neurofilamentos y microfilamentos son transportados a través del axón y dendritas por transporte axoplasmático anterógrado lento.

La forma de estudio de los distintos tipos de transporte axoplasmático consiste en la inyección de precursores radiactivos (p. ej., aminoácidos) en las cercanías del soma neuronal, y el seguimiento de las macromoléculas marcadas a lo largo del axón, a distintos tiempos luego de la inyección. Mediante este procedimiento se ha establecido que el transporte axoplasmático anterógrado rápido es: a) dependiente de la fosforilación oxidativa; b) no es modificado por inhibidores de la síntesis de proteínas (una vez que el aminoácido radiactivo se ha incorporado); c) se observa aun en axones desconectados del soma. Este transporte rápido está basado en los microtúbulos, que proveen una “vía” estacionaria sobre la cual se mueven los organelos en forma saltatoria.

El transporte axoplasmático anterógrado rápido depende de uno o más de los filamentos que constituyen el citoesqueleto, es decir, la actina, la miosina y los microtúbulos. Los microtúbulos proveen un “riel” sobre el cual se mueven las partículas, y la translocación, que es dependiente de energía, sería por deslizamiento de filamentos de actina y miosina, en forma semejante al proceso de contracción muscular.

Como ya se mencionó, los microtúbulos se componen de tubulina y proteínas asociadas (MAP). Una de estas proteínas, la quinesina, de actividad ATPasa, está directamente vinculada con el transporte axoplasmático anterógrado rápido, produciendo, en presencia de ATP, la fuerza necesaria para el desplazamiento de los organelos. Otra proteína de características semejantes, la dineína, es la responsable del transporte axoplasmático retrógrado. Los elementos fibrilares del citoesqueleto neuronal se mueven por transporte axoplasmático lento. Estas proteínas determinan la forma neuronal; presentan cambios de importancia en el envejecimiento normal y patológico (enfermedad de Alzheimer).

Son tres los principales elementos fibrilares del citoesqueleto axonal (figura 5-4):

• Microtúbulos.

• Neurofilamentos.

• Microfilamentos.

En cada caso se presentan también proteínas asociadas.

Los microtúbulos, compuestos por 13 protofilamentos de tubulina α y β, tienen un diámetro de unos 25 nm, y están orientados longitudinalmente. Son de importancia para definir la direccionalidad del transporte axoplasmático anterógrado rápido y del retrógrado. Su longitud máxima en las dendritas o en el axón es de unos 0.1 mm, no recorren toda la extensión intracelular, y no se continúan con microtúbulos del cuerpo celular. Diversas proteínas asociadas (MAP-1, MAP-2, tau [τ]) regulan la estabilidad de los microtúbulos y promueven su polimerización.

Los neurofilamentos, de 10 nm de diámetro, son los elementos fibrilares más abundantes en los axones (10:1 en relación a los microtúbulos), constituyendo la base del citoesqueleto. Se denominan neurofibrillas a los haces de neurofilamentos visibles al microscopio óptico. Pertenecen, junto a los llamados “filamentos intermedios” de otros tipos celulares, a la familia de proteínas de las citoqueratinas, que además comprende a la proteína fibrilar glial, a la desmina y a la queratina. Están del todo polimerizados en condiciones fisiológicas. En la enfermedad de Alzheimer degeneran en forma característica (los llamados “tangles” u ovillos de neurofilamentos). Una MAP (tau), fosforilada de forma anómala, es responsable de este fenómeno.

Los microfilamentos, de 3 a 5 nm de diámetro, son polímeros de actina en doble hélice. Su constitución es semejante a la de la actina de otros grupos celulares. En muchos casos, los microfilamentos se fijan a la membrana celular a través de proteínas asociadas como la espectrina neuronal (o fodrina), la anquirina, la vinculina y la talina. La mayor parte de la actina neuronal está asociada a la membrana celular; en las dendritas corticales se le encuentra sobre todo en las espinas dendríticas, sitio de máxima abundancia de sinapsis.

Los microfilamentos pueden también interaccionar con proteínas de la matriz extracelular, como la laminina o la fibronectina, asociándose con proteínas que atraviesan la membrana, las integrinas. Estas proteínas de superficie facilitan la adhesión y reconocimiento celular y se unen a diversos componentes de la matriz extracelular, como la fibronectina, el colágeno o la laminina. Las integrinas son consideradas receptores para señales de la matriz extracelular que afectan a la función celular. Su vía de segundo mensajero es la activación de la tirosina quinasa.

Los distintos componentes fibrilares del citoesqueleto, en su conjunto, se hallan en estado dinámico, alargándose o acortándose en forma continua. Por ejemplo, 50% de la actina presente está en forma despolimerizada regulándose su polimerización momento a momento por complejos mecanismos intracelulares, aún no elucidados.

Una hipótesis provocativa asigna una función central a los microtúbulos en el fenómeno de la conciencia. Las características especiales de las unidades proteicas microtubulares permitirían el desarrollo de ciertos estados cuánticos donde se podría procesar información no en forma clásica digital (“ceros” y “unos”) sino en forma cuántica, donde los estados de “cero” y “uno” pueden coexistir. Con este modelo, sería más sencillo explicar características enigmáticas de la conciencia, como la propia experiencia consciente.