1. SISTEMA NERVIOSO
A lo largo de nuestra vida debemos identificar de manera precisa los estímulos externos e internos que recibe constantemente nuestro cuerpo y, en consecuencia, responder apropiadamente a ellos. Los estímulos internos incluyen cambios en la presión sanguínea o la sensación de hambre, por ejemplo; y entre los estímulos externos se encuentran los cambios de temperatura, la luz o el movimiento.
El sistema nervioso es el conjunto de tejidos y órganos encargados de interpretar la información recibida» coordinar y dirigir todas las funciones conscientes e inconscientes del organismo para realizar su labor cuenta con células más especializadas del organismo denominado células nerviosas.
El sistema nervioso es el conjunto de tejidos y órganos encargados de interpretar la información recibida» coordinar y dirigir todas las funciones conscientes e inconscientes del organismo para realizar su labor cuenta con células más especializadas del organismo denominado células nerviosas.
1.1 CÉLULAS DEL SISTEMA NERVIOSO
El sistema nervioso consta de células no excitables denominadas células gliales y de células excitables, denominadas neuronas.
■ Las células gliales brindan soporte, defensa y nutrientes a las neuronas. De acuerdo con su estructura y con la función que desempeñan, pueden ser astrositos, oligodendrocitos, células de Shwann, células de microlia y ependimocitos o células ependimarias. La tabla 1 resume las funciones de estas células.
■ Las neuronas son las células especializadas en recepción, conducción y transmisión de información.
■ Las células gliales brindan soporte, defensa y nutrientes a las neuronas. De acuerdo con su estructura y con la función que desempeñan, pueden ser astrositos, oligodendrocitos, células de Shwann, células de microlia y ependimocitos o células ependimarias. La tabla 1 resume las funciones de estas células.
■ Las neuronas son las células especializadas en recepción, conducción y transmisión de información.
1.1.1 PARTES DE LA NEURONA
La neurona está conformada por el soma, las dendritas y el axón.
Figura 1. Las tres partes básicas de la neurona son: soma, cuerpo celular y axón. Los axones de muchas neuronas poseen una capa externa llamada mielina, de color blancuzco, formada por el enrollamiento de las células de Schwann y rica en lípidos que aumentan la velocidad en la transmisión de la información. Los espacios libres de mielina a lo largo del axón se denominan nodos o nudos de Ranvier, y través de ellos viaja el impulso nervioso, saltando de nodo en nodo.
■ El soma o cuerpo neuronal: es la parte ensanchada de la neurona, consta de estructuras internas como el núcleo, nucléolo, aparato de Golgi, ribosomas, retículo endoplasmático rugoso y una gran cantidad de mitocondrias. Sus funciones son coordinar todas las actividades metabólicas de la neurona, integrar la información recibida por las dendritas e iniciar los impulsos nerviosos al comienzo del axón.
Allí también se encuentran finísimos filamentos conocidos como neurofíbrillas que comunican las dendritas con el axón o cilindro eje y unas masas granulares de aspecto atigrado, denominadas corpúsculos de Nissl ricas en ácido ribonucleico, pero de las que aún se sabe muy poco.
■ Las dendritas: son prolongaciones del soma encargadas de recibir o captar estímulos. Su forma ramificada les proporciona una gran área para poder captar mayor número de señales.
■ El axón o fibra nerviosa: es la prolongación que conduce la información hacia el órgano que ejecutará la respuesta, por ejemplo un músculo o una gándula. La parte inicial del axón se denomina cono axónico y la parte final o terminación del axón es denominada terminal, botón sináptico o pie del axón (figura 1).
Allí también se encuentran finísimos filamentos conocidos como neurofíbrillas que comunican las dendritas con el axón o cilindro eje y unas masas granulares de aspecto atigrado, denominadas corpúsculos de Nissl ricas en ácido ribonucleico, pero de las que aún se sabe muy poco.
■ Las dendritas: son prolongaciones del soma encargadas de recibir o captar estímulos. Su forma ramificada les proporciona una gran área para poder captar mayor número de señales.
■ El axón o fibra nerviosa: es la prolongación que conduce la información hacia el órgano que ejecutará la respuesta, por ejemplo un músculo o una gándula. La parte inicial del axón se denomina cono axónico y la parte final o terminación del axón es denominada terminal, botón sináptico o pie del axón (figura 1).
1.1.2 TIPOS DE NEURONAS
Desde el punto de vista funcional, las neuronas pueden ser aferentes, eferentes o interneuronas: Las neuronas aferentes o sensoriales conducen la información desde la periferia hasta el sistema nervioso central (SNC).
Las neuronas eferentes o motoras llevan la información desde el SNC al órgano efector, sea este músculo o glándula. Las interneurona son las que comunican una neurona con otra. Están ubicadas en el sistema nervioso central.
Las neuronas también se pueden clasificar de acuerdo con la cantidad de prolongaciones que poseen. La figura 2 explica esta clasificación.
Las neuronas eferentes o motoras llevan la información desde el SNC al órgano efector, sea este músculo o glándula. Las interneurona son las que comunican una neurona con otra. Están ubicadas en el sistema nervioso central.
Las neuronas también se pueden clasificar de acuerdo con la cantidad de prolongaciones que poseen. La figura 2 explica esta clasificación.
Figura 2. Tipos de neuronas de acuerdo con la cantidad de prolongaciones que poseen: a, unipolares; b, bipolares; c, multipolares. Las neuronas unipolares poseen una prolongación, las neuronas bipolares poseen dos prolongaciones y las neuronas multipolares tienen más de dos prolongaciones.
1.1.3 TRANSMISIÓN DEL IMPULSO NERVIOSO
El impulso nervioso es el conjunto de reacciones eléctricas y químicas que permiten la transmisión de información entre neuronas. Esta capacidad de las neuronas se debe a dos mecanismos: los canales iónicos y la bomba sodio-potasio.
Los canales iónicos son canales o poros presentes en las membranas que permiten el paso de iones» que son partículas cargadas eléctricamente, tanto positivas como negativas. Los iones más importantes que se transportan a través de las membranas de las neuronas son el potasio (K+), el cloro (Cl~) y el sodio (Na+) y existen canales específicos para cada ion.
Estos canales se abren y se cierran en respuesta a estímulos eléctricos o químicos, de manera que solamente se produce el flujo del ion correspondiente.
La bomba sodio-potasio es un mecanismo que garantiza el flujo permanente de iones sodio y potasio entre la membrana de la neurona y el medio extracelular manteniendo el equilibro en la concentración de iones dentro y fuera de la célula.
■ Potencial en reposo
Cuando la neurona está en reposo, el líquido que la rodea tiene una concentración baja de iones potasio (K+) y alta de iones sodio (Na+) y cloro (Cl~). Dentro de las neuronas hay muchos iones de potasio y pocos de sodio y los canales para el sodio se encuentran cerrados.
■ Potencial de acción
Cuando un estímulo es aplicado a la neurona, y este supera el límite bajo el cual se excita, se producen potenciales locales de membrana que la despolarizan, es decir, generan cambios en su carga eléctrica.
La despolarización hace que se abran los canales de Na+. Luego, se cierran los canales de Na+ y se abren los canales de K+, permitiendo su salida hacia el exterior de la célula.
Ahora la bomba sodio-potasio saca los iones de sodio nuevamente del citoplasma y, a la vez, reincorpora los de potasio restableciendo las concentraciones a condiciones de reposo.
Una vez se ha generado un potencial de acción, se requiere de un tiempo de espera o tiempo refractario entre 10 y 15 milisegundos para responder nuevamente a una despolarización.
Los canales iónicos son canales o poros presentes en las membranas que permiten el paso de iones» que son partículas cargadas eléctricamente, tanto positivas como negativas. Los iones más importantes que se transportan a través de las membranas de las neuronas son el potasio (K+), el cloro (Cl~) y el sodio (Na+) y existen canales específicos para cada ion.
Estos canales se abren y se cierran en respuesta a estímulos eléctricos o químicos, de manera que solamente se produce el flujo del ion correspondiente.
La bomba sodio-potasio es un mecanismo que garantiza el flujo permanente de iones sodio y potasio entre la membrana de la neurona y el medio extracelular manteniendo el equilibro en la concentración de iones dentro y fuera de la célula.
■ Potencial en reposo
Cuando la neurona está en reposo, el líquido que la rodea tiene una concentración baja de iones potasio (K+) y alta de iones sodio (Na+) y cloro (Cl~). Dentro de las neuronas hay muchos iones de potasio y pocos de sodio y los canales para el sodio se encuentran cerrados.
■ Potencial de acción
Cuando un estímulo es aplicado a la neurona, y este supera el límite bajo el cual se excita, se producen potenciales locales de membrana que la despolarizan, es decir, generan cambios en su carga eléctrica.
La despolarización hace que se abran los canales de Na+. Luego, se cierran los canales de Na+ y se abren los canales de K+, permitiendo su salida hacia el exterior de la célula.
Ahora la bomba sodio-potasio saca los iones de sodio nuevamente del citoplasma y, a la vez, reincorpora los de potasio restableciendo las concentraciones a condiciones de reposo.
Una vez se ha generado un potencial de acción, se requiere de un tiempo de espera o tiempo refractario entre 10 y 15 milisegundos para responder nuevamente a una despolarización.
Figura 3. Cuando la neurona recibe un estímulo eléctrico suficientemente fuerte (a), los canales de sodio se abren y despolarizan la membrana celular. Entonces se produce el impulso nervioso. Cuando pasa el impulso (b), los canales de sodio se cierran y los de potasio permanecen abiertos. La bomba sodio potasio libera los iones de sodio del citoplasma para restablecer las concentraciones iniciales manteniendo el equilibrio.
1.1.4 POTENCIAL DE ACCIÓN
Las fibras nerviosas o axones por las que se propaga el potencial de acción pueden ser mielínicas y amielínicas (sin mielina), dependiendo de la cantidad y grosor de la capa de mielina producida por la célula de Shwann o el oligodendrocito que rodea el axón. Esta capa de mielina favorece la conducción nerviosa para que sea lenta o rápida, de modo que, a mayor grosor y cantidad de mielina, mayor es la velocidad a la que se conduce el impulso nervioso.
El potencial de acción se origina en el cono axónico y se propaga a lo largo del axón de manera continua o saltatoria (a saltos). En la propagación continua, el impulso es transmitido como una onda continua de despolarización de las membranas contiguas. Es propio en fibras amielínicas.
La propagación saltatoria, propia de fibras mielínicas, ocurre por la existencia de los nodulos de Ranvier que son interrupciones a manera de anillos en las capas de mielina que rodean al axón de forma regular. Al transmitirse el impulso, el potencial de acción salta de nodulo a nodulo y, por tanto, la conducción es más rápida (figura 4).
El potencial de acción se origina en el cono axónico y se propaga a lo largo del axón de manera continua o saltatoria (a saltos). En la propagación continua, el impulso es transmitido como una onda continua de despolarización de las membranas contiguas. Es propio en fibras amielínicas.
La propagación saltatoria, propia de fibras mielínicas, ocurre por la existencia de los nodulos de Ranvier que son interrupciones a manera de anillos en las capas de mielina que rodean al axón de forma regular. Al transmitirse el impulso, el potencial de acción salta de nodulo a nodulo y, por tanto, la conducción es más rápida (figura 4).
Figura 4. La velocidad a la que se conduce el impulso depende del diámetro de la fibra, del espesor de la vaina mielínica y de factores externos como la temperatura o la presencia de fármacos. Se estima que la velocidad a que se conduce el impulso nervioso es de 27,25 metros por segundo.
1.1.5 SINAPSIS ENTRE NEURONAS
La sinapsis es el lugar donde ocurre la unión entre dos neuronas en la cual la actividad eléctrica o el mensaje químico pasan de una a otra. La neurona que conduce el impulso se denomina neurona presináptica y la que recibe el impulso se llama neurona postsináptica.
Durante la unión sináptica el estímulo fluye desde la terminal sináptica de la neurona presináptica, hasta la estructura postsináptica ubicada en la neurona postsináptica. Este impulso nervioso atraviesa un espacio denominado hendidura sináptica que distancia estas dos estructuras y puede propagarse en cualquier dirección por la superficie de la neurona, usualmente a través del axón.
Las formas de sinapsis según las estructuras que se unen pueden ser (figura 5):
■ Axosomática: sinapsis entre un axón y un soma.
■ Axodendrítica: sinapsis entre un axón y una dendrita.
■ Dendrodendrítica: sinapsis entre dos dendritas.
■ Somatosomática: sinapsis entre dos somas.
■ Dendrosomática: sinapsis entre un soma y una dendrita.
■ Axoaxónica: sinapsis entre dos axones.
Si la sinapsis se establece entre la neurona y un órgano efector se llama unión neuromuscular (figura 6), si se establece entre una neurona y una glándula se denomina unión neuroglandular.
Durante la unión sináptica el estímulo fluye desde la terminal sináptica de la neurona presináptica, hasta la estructura postsináptica ubicada en la neurona postsináptica. Este impulso nervioso atraviesa un espacio denominado hendidura sináptica que distancia estas dos estructuras y puede propagarse en cualquier dirección por la superficie de la neurona, usualmente a través del axón.
Las formas de sinapsis según las estructuras que se unen pueden ser (figura 5):
■ Axosomática: sinapsis entre un axón y un soma.
■ Axodendrítica: sinapsis entre un axón y una dendrita.
■ Dendrodendrítica: sinapsis entre dos dendritas.
■ Somatosomática: sinapsis entre dos somas.
■ Dendrosomática: sinapsis entre un soma y una dendrita.
■ Axoaxónica: sinapsis entre dos axones.
Si la sinapsis se establece entre la neurona y un órgano efector se llama unión neuromuscular (figura 6), si se establece entre una neurona y una glándula se denomina unión neuroglandular.
Figura 5. Formas de sinapsis según las estructuras que se unen: a) axodendrítica, cuando se une un axón con una dendrita; b) axosomática, cuando se une el axón con el soma o cuerpo celular de la otra neurona y c) axoaxónica cuando se unen dos axones.
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Figura 6. La unión neuromuscular ocurre cuando la neurona motora hace sinapsis con las fibras musculares estimulándolas para que se contraigan. Observa cómo se establece la unión de esta neurona con el músculo e identifica qué estructuras están interviniendo en esta unión.
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1.1.6 TIPO DE SINAPSIS
La unión sináptica puede ser de dos tipos: eléctrica o química.
■ Sinapsis eléctrica: es aquella en la que existe una unión eléctrica denominada gap, que hace fluir la corriente de una célula a otra, causando una fluctuación en los potenciales de membrana de las dos neuronas interconectadas.
■ Sinapsis química: es la sinapsis en la que la membrana de la neurona presináptica libera sustancia químicas llamadas neurotransmisores, que son sintetizados por las neuronas y su efecto provoca cambios en el potencial de acción.
Los neurotransmisores son liberados hacia la hendidura sináptica y allí son capturados por la membrana de la neurona postsináptica, a través de receptores específicos para cada neurotransmisor. Cuando el neurotransmisor queda atrapado, se generan cambios en el potencial de la membrana que excitan (despolarización) o inhiben (hiperpolarización) su despolarización (figura 7).
■ Sinapsis eléctrica: es aquella en la que existe una unión eléctrica denominada gap, que hace fluir la corriente de una célula a otra, causando una fluctuación en los potenciales de membrana de las dos neuronas interconectadas.
■ Sinapsis química: es la sinapsis en la que la membrana de la neurona presináptica libera sustancia químicas llamadas neurotransmisores, que son sintetizados por las neuronas y su efecto provoca cambios en el potencial de acción.
Los neurotransmisores son liberados hacia la hendidura sináptica y allí son capturados por la membrana de la neurona postsináptica, a través de receptores específicos para cada neurotransmisor. Cuando el neurotransmisor queda atrapado, se generan cambios en el potencial de la membrana que excitan (despolarización) o inhiben (hiperpolarización) su despolarización (figura 7).
Figura 7. Cuando un impulso llega al terminal sináptico, es acompañado por la entrada de iones de calcio provenientes del espacio extracelular. Estos iones estimulan la migración de vesículas sinápticas hacia la membrana presináptica; tales vesículas liberan neurotransmisores. Los neurotransmisores interactúan con el receptor de la membrana postsináptica, lo cual origina la apertura de canales iónicos en la misma, ocasionando su despolarización o hiperpolarización.
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Normalmente los neurotransmisores permanecen unidos a sus receptores por períodos de tiempo específicos» de modo que cuando su efecto ha ejercido una respuesta, estos son recaptados por las neuronas presinápticas, inhibiéndose la transmisión del impulso. Las drogas y los fármacos pueden hacer que un neurotransmisor determinado no sea recapturado por la neurona presináptica y entonces, la transmisión del impulso se da por un tiempo más prolongado que el normal, haciendo que los efectos del neurotrasmisor sean más intensos. El alcohol, por ejemplo, actúa sobre los neurotransmisores que inhiben el sistema nervioso y por eso» bajo sus efectos, nuestras reacciones son más lentas e imprecisas. |
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