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Los tres cerebros

6. Neurotransmisores

El costo energético de mantener un sistema que funciona constantemente, y posee tan amplia flexibilidad conductual, es muy elevado. Pero por eso hay tantas neuronas y circuitos, tanto ligados al aparato somático (el de la musculatura “consciente” insertada en los huesos) como al neurovegetativo (“inconsciente o autónomo”). Además, cada uno de estos sistemas funciona por partida doble: tienen una división aferente o sensorial (recibe información) y otra eferente o motora (emite información).

El problema de la comunicación interna de todo el sistema ha sido solucionado con sencillez y genialidad por el biosistema: cuando necesita transmitir un mensaje (estimulación) para que algún tejido distante lo reciba (el llamado órgano “blanco”), lo hace por vía sanguínea emitiendo las hormonas, término griego que significa mensajero. Entonces, esta estructura química es reconocida por receptores específicos en la membrana celular del órgano “blanco” y ejerce su efecto modulador. 

Habitualmente este efecto suele ser lento pero persistente en el tiempo, salvo cuando alguna emergencia requiere la puesta en marcha de la reacción de lucha o huida, que ya hemos visto como un efecto de la acción simpática: entonces es activada la médula suprarrenal y la adrenalina o nor-adrenalina son rápidamente liberadas en cantidad a la sangre para producir una defensa casi instantánea, pero en este caso la acción es desarrollada por el veloz sistema nervioso, que tiene la responsabilidad de activar instantáneamente a la suprarrenal.

En efecto, el sistema nervioso tiene esta característica: la de ser muy rápido, aunque poco persistente en el tiempo. Sus contactos “internos” (neurona a neurona) o “externos” (neurona a músculo o glándula) se llaman sinapsis. Y la substancia que activa la sinapsis recibe el nombre de neurotransmisor. Al desarrollar las funciones del neurovegetativo ya hemos visto tres: acetilcolina, adrenalina y noradrenalina, pero existen cerca de treinta ya identificados, y probablemente haya más

Tienen una característica sumamente importante desde el punto de vista funcional: todos actúan excitando o inhibiendo la sinapsis sobre la que actúan, lo cual resulta trascendente a la hora de hacer un balance funcional, ya que ésa es una forma de economía orgánica que resalta o disminuye la situación presente de todas y cada una de las funciones que el organismo es capaz de realizar. De manera que resultan fundamentales a la hora de lograr la integración del sistema, según la mirada de Sherrintong.

Es interesante saber que existe una suerte de cartografía específica de distribución de los neurotransmisores en el sistema nervioso, distribución que, sin duda, se encuentra íntimamente relacionada con la función de cada área del cerebro. Las investigaciones han revelado que los efectos de los fármacos y neurotoxinas sobre el comportamiento, se deben a su capacidad para desorganizar o modificar la transmisión química entre neuronas. Pero también se ha sugerido (Química del Cerebro, Leslie Iversen en El Cerebro, Scientific American) “que las causas de las enfermedades mentales podrían remontarse en última instancia a defectos en el funcionamiento de los sistemas de transmisión específicos del cerebro”. Es sabido que la mayoría de los científicos son enervantemente cautos: ¿por qué sólo las enfermedades “mentales”?

También podemos imaginar al organismo como surcado por una marea de neurotransmisores y hormonas que regulan la economía funcional en su conjunto. Ahora bien: el desarrollo de métodos que permiten la tinción selectiva de las neuronas de acuerdo al neurotransmisor que contienen, nos ha relevado que estos transmisores no tienen una distribución difusa por todo el tejido cerebral, sino que se localizan en centros discretos y en vías concretas

Los transmisores cuya distribución es mejor conocida son las monoaminas norepinefrina, dopamina y serotonina. Los estudios han demostrado que muchas de las células del cerebro que contienen norepinefrina se concentran en un pequeño número de neuronas denominado locus coeruleus. Lo interesante es que los axones de estas neuronas alcanzan el hipotálamo, el cerebelo y el cerebro anterior y su función está ligada al mantenimiento del estado de vigilia, al mecanismo cerebral de la recompensa, al reposo nocturno con sueño y a la regulación del humor.

En cambio, las neuronas que contienen dopamina se concentran en dos sitios del cerebro medio, conocidas como substantia nigra y tegmentum ventral. Muchas de las neuronas que contienen dopamina proyectan sus axones hacia el encéfalo anterior, donde se cree que desempeñan un papel en la regulación de las respuestas emotivas. Se está hablando de nuestro conocido lóbulo frontal y su importante conexión con el sistema límbico. Otras fibras que contienen dopamina terminan en el cuerpo estriado, que desempeña  un papel esencial en el control de los movimientos complejos, y cuyo fallo produce la rigidez y el temblor muscular característicos del Parkinson.

La serotonina se concentra en un grupo de neuronas situado en la región del tallo cerebral denominada núcleos del rafe, cuyas neuronas proyectan sobre el hipotálamo, el tálamo y muchas otras regiones cerebrales. Se cree que la serotonina está implicada en la regulación de la temperatura, en la percepción sensorial y en la iniciación del reposo nocturno.

El transmisor inhibidor habitual del cerebro es el ácido gamma-amino-butírico (GABA), un aminoácido que no se incorpora a las proteínas. Resulta muy interesante la observación de que el ácido glutámico es candidato a transmisor excitador en el cerebro, mientras que el GABA, que sólo difiere del anterior por un grupo químico, es un transmisor inhibidor.

 

Pero éste es un sistema muy flexible: la característica excitadora o inhibidora del potencial eléctrico generado por un transmisor, depende de los iones específicos que se mueven y de la dirección de su movimiento. Muchos transmisores poseen dos o más tipos de receptor, tal cual hemos visto con los receptores alfa, beta 1 y beta 2 para adrenalina en el caso del simpático. 
Así, la respuesta a la acetilcolina en la sinapsis entre una motoneurona y una fibra muscular se desencadena por un sencillo flujo de iones sodio a través de la membrana. En el cerebro, sin embargo, parece que la mayoría de los efectos de la acetilcolina se dan a través de la estimulación en la membrana neuronal de un “segundo mensajero” que opera al interior de la célula nerviosa. Y con la dopamina ocurre algo parecido: posee dos clases de receptor en el cerebro (D1 y D2).

En los últimos años se han agregado a la lista de los neurotransmisores un grupo numeroso: el de los neuropéptidos, cadenas de aminoácidos (entre 2 y 39) que se localizan en el interior de las neuronas. Algunos ya se conocían porque eran hormonas hipofisarias como la ACTH (activadora de la secreción corticoidea de la corteza suprarrenal) o la vasopresina (hormona antidiurética), hormonas locales del aparato digestivo (gastrina, colecistoquinina) o, también, como hormonas segregadas por el hipotálamo para controlar la liberación de algunas otras hormonas hipofisarias.

Pero los neuropéptidos de hallazgo reciente y que concitan mayor interés son las encefalinas y las endorfinas. Se trata de compuestos endógenos del cerebro que presentan una similitud sorprendente con la morfina, el fármaco narcótico derivado de la adormidera del opio. Experimentos recientes sugieren que los variados procedimientos empleados para tratar el dolor crónico -acupuntura, estimulación eléctrica, hipnosis- ejercen su acción permitiendo la liberación de encefalinas o endorfinas en el cerebro y la médula espinal, las cuales regulan el aporte al cerebro de información acerca de los estímulos dolorosos.

Los neuropéptidos presentan una característica digna de destacar en el cerebro: la naturaleza global de algunos de sus efectos. La administración de cantidades diminutas de un neuropéptido puede desencadenar un patrón de comportamiento complejo pero altamente específico. Por ejemplo, la inyección intracerebral de algunos nanogramos de angiotensina II, provoca en los animales una acción de beber intensa y prolongada. Otro péptido, el factor liberador de hormona luteinizante, induce una conducta sexual femenina característica cuando se inyecta en el cerebro de una rata hembra.  

Por todo ello, parecería que los neuropéptidos son mensajeros químicos de características diferentes a los de los neurotransmisores antes mencionados, ya que representan un medio global para codificar químicamente patrones de actividad cerebral asociados con funciones determinadas, como pueden ser el equilibrio hídrico del cuerpo, la conducta sexual y el dolor o el placer. 

Como para complicar más aún este tema, ha sido muy impactante comprobar que algunos péptidos que en un principio se encontraron en el tracto gastrointestinal tales como la gastrina, la substancia P, el polipéptido intestinal vasoactivo (VIP) y la colecistoquinina (estimula a la vesícula biliar), también se hallaran en el sistema nervioso central. A la inversa: algunos péptidos hallados en el cerebro, se han descubierto más tarde en el intestino, como la hormona del crecimiento y las encefalinas. 

Todo parece que estos neuropéptidos desempeñan una multiplicidad de papeles, actuando como hormonas locales o transmisores en el tracto gastrointestinal y como transmisores globales en el cerebro. Esto confirma el oportunismo y la plasticidad del proceso evolutivo: una molécula que desempeña cierta función, puede ser adaptada para desempeñar otra muy distinta en un lugar y un tiempo diferentes.

Y también existen substancias tróficas que actúan sobre el mantenimiento y diferenciación de las neuronas. Se conoce una, llamada factor de crecimiento neuronal (NGF), proteína que resulta esencial para la diferenciación y supervivencia de neuronas sensitivas periféricas y neuronas simpáticas. Esta substancia es de gran importancia teórica y práctica ya que parece actuar durante la embriogénesis a partir del tracto intestinal, no sólo induciendo la maduración neuronal, sino también ¡la propia inervación del intestino! Si no es demasiado conocida, se debe a la hecatombe que podría producir en las concepciones tradicionales: ¡imaginen a la periferia (intestino) “inventando” al centro (sistema nervioso)!

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