Reflejo axonal

El reflejo axónico ^{[ 1 ]} (o respuesta de activación) ^{[ 2 ]} es la respuesta estimulada por los nervios periféricos del cuerpo que se propaga desde el cuerpo celular de la neurona y se ramifica para estimular los órganos diana. Los reflejos son reacciones individuales que responden a un estímulo y constituyen los componentes básicos de la señalización general del sistema nervioso. Las neuronas son las células excitables que procesan y transmiten estas señales reflejas a través de sus axones, dendritas y cuerpos celulares. Los axones facilitan directamente la comunicación intercelular, proyectándose desde el cuerpo celular neuronal hacia otras neuronas, tejido muscular local, glándulas y arteriolas. En el reflejo axónico, la señalización comienza en la parte media del axón, en el sitio de estimulación, y transmite señales directamente al órgano efector, omitiendo tanto el centro de integración como la sinapsis química presentes en el reflejo de la médula espinal . El impulso se limita a un único axón bifurcado ^{[ 3 ]} , o a una neurona cuyo axón se ramifica en dos divisiones, y no provoca una respuesta general en el tejido circundante.

El arco reflejo axónico es distinto del arco reflejo de la médula espinal . En la vía refleja de la médula espinal, la neurona aferente transmite información a las interneuronas de la médula espinal . Estas interneuronas actúan colectivamente, procesan y dan sentido a los estímulos entrantes y estimulan las neuronas efectoras que actúan como un centro de integración. ^{[ 4 ]} Las neuronas efectoras que salen del centro de integración transmiten una respuesta al tejido original donde se originó el reflejo, lo que resulta en una respuesta. El reflejo axónico produce una respuesta localizada solo en las células inervadas localmente de la neurona individual donde se originó la señal. ^{[ 5 ]} La vía refleja axónica no incluye un centro de integración o sinapsis que transmita la comunicación entre las neuronas en el reflejo de la médula espinal. Por lo tanto, el estímulo se desvía al órgano efector sin entrar en el cuerpo celular neuronal, lo que indica que el reflejo axónico no es un verdadero reflejo donde los impulsos aferentes pasan por el sistema nervioso central antes de estimular las neuronas eferentes.

Se descubrió el reflejo axonal, descrito como un nuevo tipo de reflejo periférico que evita el centro de integración y la sinapsis del sistema nervioso central. Este reflejo activa las arteriolas locales, provocando vasodilatación y contracción muscular . Dicha contracción se observó en personas con asma, donde la liberación de neuropéptidos causaba la contracción del músculo liso de las vías respiratorias. De manera similar, la liberación de agentes colinérgicos en las terminaciones nerviosas sudomotoras desencadena un reflejo axonal que estimula las glándulas sudoríparas, induciendo la sudoración en respuesta al calor. El reflejo axonal es posible gracias a la transmisión de señales desde los receptores cutáneos de la piel.

El reflejo axónico fue descubierto por Kovalevskiy y Sokovnin, dos científicos rusos en 1873. ^{[ 5 ]} Describieron el reflejo axónico como un nuevo tipo de reflejo periférico (o local) donde la señal eléctrica comienza en el medio del axón y se transmite inmediatamente saltándose tanto un centro de integración como una sinapsis química como se observa típicamente en el reflejo de la médula espinal.

En 1890, el fisiólogo británico John Neuport Langley investigó el movimiento del pelo en gatos expuestos a bajas temperaturas. Langley observó que, incluso después de la estimulación, el pelo de los gatos en las zonas circundantes seguía erizándose. Concluyó que la estimulación neuronal primaria no terminaba tras la primera sinapsis, sino que implicaba conexiones ramificadas a múltiples neuronas, lo que provocaba que el pelo de los gatos en las zonas circundantes se erizara. ^{[ 4 ]} Langley definió esta vía como «reflejo axonal».

A principios del siglo XX, el cardiólogo británico Sir Thomas Lewis investigó la abrasión mecánica de la piel. La piel mostró una respuesta trifásica. Primero, se desarrolla una mancha roja que se extiende hacia afuera debido a la liberación de histamina por parte de los mastocitos. En segundo lugar, un color rojo más brillante se extiende alrededor de la mancha original debido a la dilatación arteriolar. La última fase fue la producción de una roncha llena de líquido sobre la mancha original. Lewis creía que la respuesta de la piel se debía a la dilatación de los vasos sanguíneos vecinos, desencadenada por el sistema nervioso a través del reflejo axónico. ^{[ 4 ]} Esta respuesta trifásica se denominó respuesta triple de Lewis . La dilatación de las arteriolas en el área afectada se debe a la vasodilatación . Aunque Lewis observó una vasodilatación que podía explicarse por el reflejo axónico, aún no existía evidencia directa que explicara la ramificación de los nervios desde el centro de un axón en lugar de un cuerpo celular, ni qué agentes químicos eran responsables de los síntomas de piel de gallina, línea roja y vaso sanguíneo dilatado. ^{[ 4 ]}

En la década de 1960, los científicos A. Janscó-Gabor y J. Szolcsányi demostraron que al aplicar sustancias químicas irritantes y estímulos eléctricos sobre la piel, se estimulan los nociceptores cutáneos. Estos sensores del dolor envían señales a los tejidos vecinos, lo que provoca extravasación , también conocida como fuga de los vasos sanguíneos. Esta respuesta es similar a la investigación de Lewis sobre la vasodilatación, ya que ambas dependen de una inervación sensorial intacta que afecta a los tejidos vecinos. ^{[ 5 ]}

A finales del siglo XX, surgieron métodos más sofisticados para la observación directa del reflejo axónico gracias a herramientas de imagen más precisas y técnicas más avanzadas. Un ejemplo son los estudios de Doppler láser, que utilizan imágenes Doppler láser para observar el flujo sanguíneo de la piel y determinar la función vascular. ^{[ 6 ]} Este tipo de técnicas de recolección experimental produce datos experimentales que sugieren un mecanismo para explicar cómo la interacción de factores neuronales y la predisposición genética hace que algunos individuos sean más resistentes al frío. Estas técnicas de investigación han contribuido a mejorar el tratamiento médico y la prevención de las lesiones cutáneas relacionadas con el frío y las congelaciones.

Cuando un impulso proximal estimula los receptores de estiramiento y calor en una rama de un axón bifurcado, la señal producida se propaga hacia atrás, hacia el punto de bifurcación del axón. El impulso se refleja entonces por la otra rama del axón hasta el órgano efector, provocando un reflejo axónico. Los reflejos axónicos estimulan numerosos órganos efectores, incluidos los sistemas endocrino, vascular y circulatorio, dependiendo de la ubicación de la estimulación. Un ejemplo es el picor, un tipo de nocicepción, donde el reflejo suele provocar el deseo de rascarse. El compuesto capsaicina puede utilizarse para agotar las sustancias químicas en las terminaciones nerviosas del reflejo axónico y reducir los síntomas de picor y dolor. ^{[ 5 ]}

Fisiológicamente, el reflejo axónico ayuda a mantener la homeostasis , es decir, la regulación del ambiente interno del cuerpo en respuesta a los cambios del ambiente externo, asegurando que el ambiente interno sea estable y relativamente constante. El reflejo axónico responde a cambios externos de temperatura, concentración química y composición del aire. Algunos ejemplos de mecanismos mediados por el reflejo axónico incluyen el picor, la inflamación, el dolor, el asma y la circulación dérmica. ^{[ 5 ]}

Vasodilatación

El cuerpo responde a múltiples tipos de trauma, incluyendo infecciones, lesiones físicas o daño tisular tóxico, mediante inflamación . Cuando aumenta la sensación de dolor, el reflejo axónico estimula (y es responsable de) la liberación de muchas sustancias químicas necesarias que promueven la inflamación local del tejido de la región traumatizada. ^{[ 5 ]} El reflejo axónico regula la vasodilatación , o el flujo sanguíneo adicional a los tejidos diana. El reflejo axónico permite que los músculos se contraigan en el menor tiempo posible al regular la conducción de la señal en la unión neuromuscular .

En la circulación dérmica, el reflejo axónico controla la temperatura y la circulación en los tejidos mediante la vasodilatación. Pequeñas fibras nerviosas llamadas termorreceptores son sensibles a la temperatura y pueden actuar como sensores que inician la vasodilatación mediada por el reflejo axónico. Las enfermedades neuromusculares pueden predecirse precozmente por la presencia de reflejos anormales en las fibras musculares y las contracciones correspondientes. Esto se debe a que los axones pueden generar sus propios potenciales de acción cuando se hiperexcitan por el estímulo original; esto se conoce como potencial de fasciculación en la fibra muscular. ^{[ 7 ]} Las fasciculaciones son características prominentes en la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) y podrían ser evidencia de un reflejo axónico anormal con más investigación. ^{[ 8 ]}

Los receptores cutáneos son receptores sensoriales en la piel que detectan cambios de temperatura ( termorreceptores ) y dolor ( nociceptores ). Estos receptores cutáneos inician un impulso mediante la excitación del axón sensorial principal hacia la médula espinal. El reflejo axónico es la propagación de este impulso desde el axón principal a los vasos sanguíneos cercanos en el área estimulada de la piel. Estos impulsos en el área afectada liberan agentes químicos que provocan la dilatación y fuga de los vasos sanguíneos, causando sudoración en la piel. Se libera acetilcolina, lo que conduce a un aumento del calcio extracelular, que causa hiperpolarización extracelular seguida de dilatación de la arteriola. El enrojecimiento conduce a la respuesta inflamatoria del reflejo axónico. ^{[ 11 ]}

Este mecanismo de vasodilatación está respaldado por investigaciones, y la eficacia de la respuesta vasomotora puede explicarse mediante el valor de Tau (la constante de tiempo de la circulación sanguínea en la zona afectada por un sensor). En general, el valor de Tau no varía mucho a temperaturas de 39  °C o superiores, mientras que a temperaturas inferiores a 39  °C se observa una variación significativa. La señal que provoca la vasodilatación se origina por un aumento de la temperatura cutánea, que se aproxima a un umbral de alrededor de 40  °C. La fase de enfriamiento de Tau dependerá de la biomecánica corporal y de la capacidad del individuo para irradiar calor desde el cuerpo.

• Axón
• Termorregulación
• Hipotermia
• Congelación
• Reacción de caza