GUÍA DE ESTUDIO SISTEMA NERVIOSO I IMPULSO NERVIOSO Y COMUNICACIÓN NEURONAL Neurofisiología

GUÍA DE ESTUDIO
SISTEMA NERVIOSO I
IMPULSO NERVIOSO Y COMUNICACIÓN NEURONAL
Neurofisiología
El sistema nervioso tiene una estructura modular, sus unidades estructurales son las neuronas o células
nerviosas y células gliales. La disposiciones neuronales en redes permiten forman los diversos órganos y
estructuras del Sistema Nervioso.
Las neuronas permiten una de las características propias de todos los seres vivos, la irritabilidad, es decir, la
capacidad de responder ante los estímulos que el medio tanto externo como interno.
En las neuronas es posible observar las siguientes estructuras:
a) Soma o cuerpo neuronal: es la zona que contiene al núcleo y desde donde nacen las prolongaciones, las
funciones del soma son tres:
1. Mantener la integridad anatómica y funcional de la neurona (presenta el núcleo y la mayor parte de los
organelos, con excepción de los centríolos.
2. Genera las prolongaciones (dendritas y axón) que aumentan la superficie de captación de impulsos
nerviosos.
3. Sintetizar sustancias químicas mensajeras (neurotransmisores).
b) Dendritas: múltiples prolongaciones responsables de captar y transmitir impulsos hacia el soma.
c) Axón o neurita: prolongación más larga de la neurona, responsable de conducir impulsos que se alejan del
soma, en dirección a otra neurona, este axón se ramifica en el extremo terminal. A la arborización terminal se
le llama terminación nerviosa o telodendrón. La longitud del axón varía en las diferentes neuronas desde unos
pocos mm hasta más de 1 m.
Clasificación de las neuronas
Las neuronas se clasifican en base a varios criterios distintos, un morfológico y otro funcional.
Morfológicamente las neuronas difieren en el número de prolongaciones, y de acuerdo con este criterio se
pueden distinguir tres grupos:
a. Neuronas unipolares: son las que tienen una sola prolongación y es el axón.
b. Neuronas bipolares: son las que tienen dos prolongaciones, una dendrita y un axón.
c. Neuronas multipolares: son aquellas que tienen más de dos prolongaciones: el axón y dos o más dendritas.
Son las más abundantes y conocidas.
En relación a la función que desempeñan, las neuronas se clasifican en tres tipos:
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a. Neuronas sensoriales o sensitivas: son las que conducen impulsos nerviosos entre receptor y centros
moduladores o centro nervioso. Forman las vías aferentes de conducción.
b. Neuronas de asociación o interneuronas: que comunican dentro del sistema nervioso central las vías
sensitivas con las motoras. Generalmente constituyen los centros elaboradores.
c. Neuronas motoras: que comunican centros moduladores con efectores (músculos o glándulas). Conforman
las vías motoras de conducción.
Considerando la velocidad para conducir impulsos nerviosos (éstas neuronas se clasifican en:
• Amielínicas (sin mielina): conducen impulsos nerviosos de forma muy lenta.
• Mielínicas o mielinizadas: conducen impulsos nerviosos a mayor velocidad, según sea el grosor de la
mielina mayor es la velocidad de conducción.
Fig. 1. tipos de neuronas
Fibras nerviosas
El término de fibra nerviosa es muy utilizado en neurofisiología y corresponde a un axón rodeado con una
vaina.
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Hay fibras que están envueltas por la vaina de mielina, que es una capa de láminas lipoproteicas superpuestas
originadas por un proceso de enrollamiento de la membrana celular de las células de Schwann.
La vaina de mielina no es contínua a lo largo del axón, sino que presenta interrupciones llamadas nodos o
nódulos de Ranvier. En los nodos, la membrana del axón queda en contacto con el líquido extracelular (LEC).
Un haz de fibras nerviosas del sistema nervioso periférico se llama nervio, un haz de fibras del sistema
nervioso central es un tracto.
Funciones de las neuronas
El impulso nervioso
La estructura de la neurona no puede explicar por si sola la función de generación y conducción de impulsos.
Los neurofisiólogos Hodgin y Huxley, formularon la teoría de la membrana que explica los fenómenos físicos
implicados en la conducción de impulsos.
En todas las células, la membrana celular, que es selectivamente permeable, mantiene diferentes
concentraciones de solutos o ambos lados de ella.
Los iones orgánicos no son difusibles, por lo tanto, su carga eléctrica atrae cargas positivas del exterior, sólo
el K+ puede entrar porque la membrana no ofrece resistencia a su ingreso. El Na+ aunque es atraído, también
no puede entrar, el radio de Na+ hidratado es mayor que el radio de K+ hidratado. El Cl− queda en el espacio
intercelular porque es repelido por la carga negativa interna. De esta manera quedan más Na+ y K+ en el
interior de las células y más Na+ y Cl− en el exterior de ellas. Esta desigual distribución de iones se estabiliza
a las concentraciones intra y extra celulares de iones, la que determina una carga neta negativa en el interior y
positiva en el exterior de las células. Por esta razón las membranas celulares se encuentran polarizadas.
Entre dos puntos con distinta carga eléctrica se establece un potencial eléctrico. En el caso de las células, este
potencial recibe el nombre de potencial de membrana o potencial de reposo.
El potencial de reposo es típico de todas las células, en especial de la neurona, éstas presentan una polaridad
negativa interna por supremacía de los aniones proteicos por sobre el ión potasio, en el ambiente externo
(LEC) en cambio, el potencial eléctrico es positivo debido a la supremacía del ión sodio por sobre el ión
cloruro como se indica en la tabla a continuación:
Se ha determinado que todas las células del organismo tienen potencial de reposo en el interior de ellas, que
va de − 20 a − 100 mv en las distintas células, en las neuronas es de aproximadamente − 90 mv. Entonces
¿por qué las neuronas generan y transmiten impulsos y las otras células no?
Cuando una neurona es estimulada reacciona su membrana celular perdiendo el estado de polarización en que
se encuentra, en otras palabras la membrana depolarizada, el interior se hace positivo y el exterior de ella
negativo.
Este potencial propagado por el axón se llama potencial de acción o impulso nervioso.
Sinapsis
En el sistema nervioso, las neuronas están conectadas entre si, formando cadenas reuronales. En las cadenas
neuronales, las células se disponen de modo que se contacta la terminal nerviosa de una neurona con las
dendritas o soma de la neurona siguiente o con ambas estructuras.
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Una sinapsis es la zona de contacto entre neuronas o entre una neurona y una célula y una célula no nerviosa.
En general existen dos tipos de sinapsis, si se considera la distancia entre las dos neuronas en conexión
En un gran número de las sinapsis químicas, el telodendrón de la neurona presináptica termina sobre dendritas
y somas como pequeñas expansiones redondeadas u ovales llamados botones sinápticos o botones terminales.
Sobre un soma y dendritas de una sola neurona se encuentran múltiples botones sinápticos procedentes de
muchas neuronas, disposición estructurada llamada convergencia neuronal. Se ha estimado que sobre una
neurona cerebral se encuentran 50.000 o más conexiones sinápticas y sobre las células de Purkinje del
cerebelo, alrededor de 200.000 botones sinápticos. Por una parte, el telodendrón de una sola neurona hace
sinapsis con muchas otras células nerviosas, pudiendo transmitir un impulso a todas ellas simultáneamente.
Esta disposición estructural se llama divergencia neuronal.
La convergencia neuronal hace suponer que muchos botones sinápticos sobre una neurona deben activarse
para iniciar en ella un impulso. Y la divergencia neuronal permite que una neurona contribuya a la descarga
de muchas otras.
Considerando la relación entre la terminal nerviosa de una neurona y los componentes postsinápticos, se
clasifican las sinapsis en:
Sinapsis axo−dendrítica: en la que el axón (terminal nerviosa) de una neurona hace sinapsis con la dendrita
de otra.
La sinapsis entre neuronas y su funcionamiento
En la trasmisión del impulso nervioso.
• Llegada del potencial de acción a nivel sináptico.
• Entrada masiva de iones Ca2+ a través de la membrana
Presináptica.
• Liberación por exocitosis, en el espacio sináptico de
moléculas de neurotrasmisor. (Acetilcolina) guardado
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hasta el momento en vesículas del citoplasma axónico.
• Fijación de las moléculas de acetilcolina sobre los
canales de Na+ de la membrana postsináptica, lo que
provoca su apertura.
• Entrada masiva de Na+ que desencadena la
Despolarización de la membrana postsináptica.
• Nacimiento de un potencial de acción muscular
Postsináptica que se propaga a lo largo de la
Membrana de la fibra muscular.
• Hidrólisis dela aceticolina por la enzima
Acetilcolinesterasa, cierre de los canales de Na+
Quimiodependientes.
• Recaptura por los terminales presinápticas de la
Colina liberada por la hidrólisis.
Fig. 2 Tipos de sinapsis: química y eléctrica
Sinapsis neuromuscular o placa mioneural: es la conexión entre una terminal nerviosa y un músculo
esquelético.
En esta sinapsis termina la transmisión de un impul-so por una cadena neuronal, resultando una contracción
muscular, es decir, la ejecución de una respuesta. Otras cadenas neuronales terminan en músculos lisos o en el
músculo cardíaco o en las glándulas que son efectores, al igual que el músculo esquelético.
Conducción sináptica
El potencial de acción es un fenómeno inseparable de una membrana excitable; por lo tanto la transmisión de
él a través de la hendidura sináptica es imposible; propagar un impulso a través de un espacio no membranoso
requiere transformar la señal electroquímica en una señal distinta.
Las investigaciones han demostrado que la señal que atraviesa la hendidura sináptica es química. El pote-ncial
de acción en la neurona presináptica provoca la liberación de un compuesto químico al espacio sináptico, el
cual difunde hacia la neurona postsináptica. La recep-ción del compuesto por la membrana postsináptica
modifica el estado de polarización de ella y eventualmente descarga un potencial de acción.
La sustancia química secretada por una neurona y que modifica la actividad de otra neurona u otra célula no
nerviosa es un neurotransmisor.
Todas las neuronas sintetizan un neurotransmisor (en soma) que almacenan en sus terminales nerviosos, en
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unos organelos esféricos llamados vesícuIas sinápticas. La hipótesis vesicular plantea que al llegar el
potencial de acción a la terminal nerviosa presináptica, entran iones de calcio del líquido intercelular a dicha
terminal, provoca-ndo en ella un desplazamiento de las vesículas sinápticas hacia la membrana con la cual se
funden, li-berando su contenido hacia el espacio sináptico por exocitosis.
El neurotransmisor difunde por la hendidura sináptica acoplándose a moléculas de la membrana postsináptica.
Esta unión neurotransmisor−receptor es muy leve porque en las hendiduras y en las caras externas de las
membranas sinápticas existe una enzima que cataliza la destrucción del neurotransmisor, deteniendo la
estimulación.
La hipótesis citoplasmática, surgida de estudios re-cientes en el pez eléctrico torpedo, propone que la
libe-ración del neurotransmisor proviene del citoplasma de la terminal nerviosa y no de las vesículas
sinápticas. El rol de las vesículas sería almacenar neurotransmisor para liberarlo al citoplasma después de una
intensa actividad nerviosa, posteriormente, acumularían calcio para expul-sarlo al espacio sináptico por
exocitosis.
AUTOEVALUACION
1. En el soma neuronal no es posible encontrar:
A. núcleo
B. mitocondrias
C. centríolos
D. aparato de Golgi
2. Una de las siguientes afirmaciones en relación con la neurona es incorrecta:
A. el axón puede regenerar en su parte distal en las neuronas del SNP
B. la fibra nerviosa es el axón y sus envolturas
C. existe un flujo axoplasmático de pericarion a telodendrón
D. las dendritas tienen conducción centrífuga
E. la vaina Schwann sólo se presenta en el SNP
3. Sobre la bomba de Na+/K+ ATP asa se puede afirmar que:
• es de naturaleza electroquímica
• mantiene la diferencia de potencial de membrana
• gasta energía en su función
A. sólo I
B. sólo II
C. sólo III
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D. I y II
E. Todas
4. Sobre potenciales bioelétricos es falso afirmar que:
A. la mayoría de las células tienen la membrana plasmática polarizada
B. la bomba Na+/K+ ATP asa, conserva el potencial de reposo
C. la neurona y la célula muscular experimentan potenciales de acción
D. un estímulo umbral puede despolarizar a la membrana plasmática
E. a mayor diferencia de potencial, la membrana está menos polarizada
5. Los canales de Na+ se abren cuando:
• se aplica un estímulo supraumbral
• se alcanza el nivel de descarga
• se cierran los canales de K+
A. sólo I
B. sólo II
C. sólo III
D. I y II
E. I y III
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