C.46
El sistema nervioso central contiene más de 100.000 millones de neuronas.
La señal solo circula en sentido anterógrado (desde el axón de una neurona precedente hasta las dendritas en la membrana celular de otra neurona).
La porción somática transmite información hacia:
- Médula espinal
- Bulbo, Protuberancia, Mesencéfalo
- Cerebelo
- Tálamo
- Corteza cerebral
La misión más importante del Sistema Nervioso es:
1) Contracción de los músculos esqueléticos en todo el cuerpo.
2) Contracción de la musculatura lisa de las vísceras.
3) Secreción de sustancias químicas activas por parte de las glándulas exocrinas y endocrinas.
En conjunto, estas actividades se denominan funciones motoras del sistema nervioso y los músculos y las glándulas reciben el nombre de efectores.
Los músculos esqueléticos pueden controlarse a múltiples niveles del sistema nervioso central, por ejemplo:
- 1) la médula espinal
- 2) la formación reticular del bulbo raquídeo, la protuberancia y el mesencéfalo
- 3) los ganglios basales
- 4) el cerebelo
- 5) la corteza motora
Superiores -> Movimientos complejos e intencionales (sometidos al pensamiento)
Cuando la información sensitiva excita la mente, se transmite hacia las regiones motoras e integradoras oportunas del encéfalo para suscitar las respuestas deseadas; proceso denominado función integradora.
Memoria
Es un proceso en el que se acumula información; la mayor parte del almacenamiento tiene lugar en la corteza cerebral así como regiones basales del encéfalo y la médula espinal.
Cuando las señales sensitivas atraviesan varias sinapsis adquieren mayor capacidad para transmitir el mismo tipo de señal la próxima vez, lo que se denomina facilitación.
Principales niveles de función del sistema nervioso central
Nivel Medular
- Conducto para transmitir las señales (desde la periferia del cuerpo hasta el encéfalo o viceversa)
- Marcha
- Reflejos para retirar una parte del organismo de objetos dolorosos
- Reflejos de rigidez en las piernas para sostener el tronco
- Reflejos que controlan los vasos sanguíneos locales, movimientos digestivos o la excreción urinaria
Nivel encefálico inferior o subcortical
Las actividades inconscientes se controlan por:
- Bulbo raquídeo
- Protuberancia
- Mesencéfalo
- Hipotálamo
- Tálamo
- Cerebelo
- Ganglios basales
Regulación de presión arterial y la respiración se lleva a cabo en el bulbo raquídeo y la protuberancia
Control del equilibrio es una función combinada entre las porciones más antiguas del cerebelo y la formación reticular del bulbo raquídeo, la protuberancia y el mesencéfalo.
Alimentación, salivación y el humedecimiento de los labios en respuesta al sabor de la comida, están regulados por regiones del bulbo raquídeo, la protuberancia, el mesencéfalo, la amígdala y el hipotálamo.
Nivel encefálico superior o cortical
Es un baúl de recuerdos que jamás funciona solitario porque actúa con porciones inferiores del sistema nervioso, de lo contrario serían imprecisos.
Los centros encefálicos inferiores llevan a cabo la “vigilia”
Unidad de procesamiento central: Mecanismos cerebrales de control que dirigen nuestra atención primero hacia un razonamiento, una sensación o una actividad motora, luego hacia otro,hasta que tienen lugar secuencias de acción.
La información recorre el sistema nervioso central bajo la forma de potenciales de acción nerviosos, llamados impulsos nerviosos, a través de una sucesión de neuronas, una después de la otra.
SINAPSIS: Punto de unión de una neurona con la siguiente.
funciones sinápticas de las neuronas.
- Bloqueado en su transmisión
- Convertirse en una cadena repetitiva
- Originar patrones intrincados en las neuronas sucesivas
Tipos de sinapsis:
Químicas
La primera neurona segrega un producto químico denominado neurotransmisor (a menudo llamado sustancia transmisora) a nivel de la terminación nerviosa, que actúa sobre las proteínas receptoras en la membrana de la neurona siguiente para excitarla, inhibirla o modificar su sensibilidad.
- Las señales llevan un solo sentido: Desde la neurona que segrega el neurotransmisor, denominada «neurona presináptica», hasta la neurona sobre la que actúa el transmisor, llamada neurona «postsináptica».
- Siguen el Principio de la conducción unidireccional que permite llegar a objetivos específicos y realizar funciones como sensibilidad, control motor, memoria.
Eléctricas
Los citoplasmas de las células adyacentes están conectados por grupos de canales de iones llamados uniones en hendidura que permiten el movimiento libre de los iones desde el interior de una célula hasta el interior de la siguiente.
Anatomía fisiológica de la sinapsis
La motoneurona posee tres componentes principales: El soma, el axón único y las dendritas.
Se distinguen botones sinápticos llamados terminales presinápticos, estando aproximadamente del 80 al 95% en las dendritas y solo del 5 al 20% en el soma y pueden ser excitadores o inhibidores
Diferencias entre las motoneuronas y otro tipo de neuronas:
- 1) las dimensiones del soma celular
- 2) la longitud, el tamaño y el número de dendritas,
- 3) la longitud y el tamaño del axón
- 4) el número de terminales presinápticos
Terminales presinápticos
A veces se les llama botones terminales, botones, pies terminales o botones sinápticos.
En él existen dos estructuras internas de importancia para la sinapsis: las vesículas transmisoras (contienen el neurotransmisor) y las mitocondrias. Las mitocondrias aportan trifosfato de adenosina (ATP), que suministra energía para sintetizar más sustancia transmisora.
Acción de la sustancia transmisora en la neurona postsináptica
La membrana de la neurona postsináptica contiene una gran cantidad de proteínas receptoras, que poseen dos elementos importantes:
- 1) un componente de unión que sobresale fuera desde la membrana hacia la hendidura sináptica y donde se fija el neurotransmisor procedente del terminal presináptico.
- 2) un componente intracelular que atraviesa toda la membrana postsináptica hasta el interior de la neurona postsináptica.
La activación sucede de dos formas:
1.Activación de los canales iónicos para permitir el paso de determinados tipos de iones
Los receptores de neurotransmisores que activan directamente los canales iónicos a menudo se denominan receptores ionotrópicos
2.Segundo mensajero que es una molécula que activa una sustancia o más y aumentan o disminuyen determinadas funciones específicas.
Los sistemas de segundos mensajeros reciben el nombre de receptores metabotrópicos.
Canales iónicos
- Catiónicos
- Aniónicos
Un neurotransmisor capaz de abrir los canales catiónicos se denomina transmisor excitador.
La entrada de cargas eléctricas negativas, que inhiben a la neurona, estos canales se llaman transmisores inhibidores.
Sistemas de segundos mensajeros
Los procesos de memoria, requieren la producción de cambios prolongados en las neuronas durante segundos y hasta meses después de la desaparición de la sustancia transmisora inicial.
Acciones a largo plazo activan un sistema químico de «segundo mensajero».
Existen diversos tipos de sistemas de segundo mensajero. Uno de los más frecuentes recurre a un grupo de proteínas llamadas proteínas G:
- componente alfa (α), que es la porción activadora de la proteína G
- componentes beta (ß) y gamma (γ)
Mientras el complejo de proteínas G está unido a GDP, permanece inactivo.
- El receptor se activa por un neurotransmisor
- La Proteína G se une a la porción interna del receptor
- Se libera la subunidad α y se une al GTP
- El complejo α-GTP tiene así libertad de movimiento en el citoplasma celular y ejecuta las siguientes funciones:
- apertura de un canal iónico en la membrana de la segunda neurona
- activación de un sistema enzimático en la membrana de la neurona (AMPc/GMPc)
- activación de un sistema enzimático intracelular
- Transcripción génica en la segunda neurona (cambios conformacionales como en la memoria a largo plazo)
Sustancias químicas que actúan como transmisores sinápticos
Los transmisores de acción rápida y molécula pequeña son los que producen las respuestas más inmediatas del sistema nervioso, como:
- Transmisión de señales sensitivas hacia el encéfalo
- Transmisión de señales motoras hacia los músculos.
Por el contrario, los neuropéptidos suelen provocar acciones más prolongadas, como:
- Cambios a largo plazo en el número de receptores neuronales
- Apertura o el cierre duraderos de ciertos canales iónicos
- Modificaciones persistentes en la cantidad de sinapsis o en su tamaño.
Transmisores de acción rápida y molécula pequeña
Se encuentra en:
- Células piramidales grandes de la corteza motora
- Neuronas pertenecientes a los ganglios basales
- Motoneuronas que inervan los músculos esqueléticos
- Neuronas preganglionares del sistema nervioso autónomo
- Neuronas posganglionares del sistema nervioso parasimpático
- Neuronas posganglionares del sistema nervioso simpático.
Es mayormente excitatorio, pero ejerce acciones inhibidoras en algunas terminaciones nerviosas parasimpáticas periféricas (como el Nervio Vago en el corazón)
noradrenalina
- neuronas cuyos somas están en el tronco del encéfalo y el hipotálamo. ( locus ceruleus )
- Controlan la actividad global y el estado mental
- También se segrega en las neuronas posganglionares del sistema nervioso simpático, donde excita algunos órganos pero inhibe otros.
dopamina
- se segrega en neuronas originadas en la sustancia negra.
- El efecto que ejerce suele ser inhibicidor.
glicina
- se segrega en las sinapsis de la médula espinal.
- Se cree que siempre actúa como un transmisor inhibidor.
GABA (ácido γ-aminobutírico)
- se segrega en los terminales nerviosos de la médula espinal, el cerebelo, los ganglios basales y muchas áreas de la corteza.
- Se piensa que siempre causa una inhibición.
glutamato
- se segrega en los terminales presinápticos de muchas de las vías sensitivas, y muchas áreas de la corteza cerebral.
- Probablemente siempre causa excitación.
serotonina
- se segrega en los núcleos originados en el rafe medio del tronco del encéfalo.
- Actúa en la médula como un inhibidor de las vías del dolor.
- Se piensa que la acción inhibidora sobre las regiones superiores del sistema nervioso ayuda a controlar el estado de ánimo de una persona, incluso provocando sueño.
óxido nítrico
- se segrega en los terminales nerviosos de las regiones encefálicas responsables de la conducta a largo plazo y de la memoria.
- Se sintetiza casi al instante según las necesidades.
- Durante unos segundos, modifica las funciones intracelulares de la célula siguiente.
Neuropéptidos
Se forman en los ribosomas del soma neuronal, penetran en el retículo endoplásmico y luego se dirigen hacia el aparato de Golgi donde sufren cambios:
- La molécula sufre una escisión, obteniendo precursores o fragmentos pequeños.
- Lo introduce en vesículas que viajan a través de la corriente axónica.
- estas vesículas vierten su contenido en los terminales neuronales como respuesta a los potenciales de acción, pero la vesícula sufre autólisis.
Diferencias
- Se libera una cantidad mucho menor de neuropéptidos que de transmisores de molécula pequeña.
- Los neuropéptidos poseen una potencia 1.000 veces mayor que los transmisores de molécula pequeña.
- Los neuropéptidos a menudo ocasionan acciones mucho más duraderas:
- Cierre prolongado de los canales de calcio
- Cambios persistentes en la maquinaria metabólica de las células
- Activación o la desactivación de genes específicos dentro del núcleo celular
- Alteraciones a largo plazo de la cantidad de receptores excitadores o inhibidores.
Las motoneuronas de las astas anteriores de la médula espinal poseen un potencial de membrana en resposo de -65mv.
La concentración del ion sodio es alta en el líquido extracelular (142 mEq/l), pero baja en el interior de la neurona (14 mEq/l).
La concentración del ion potasio es alta en el interior del soma neuronal (120 mEq/l), pero baja en el líquido extracelular (4,5 mEq/l).
El ion cloruro tiene una concentración alta en el líquido extracelular (107 mEq/l), pero baja en el interior (8mEq/l) de la neurona que se repele por el potencial negativo en el interior.
“Todo cambio en el potencial de cualquier zona del líquido dentro del soma suscita un cambio casi exactamente igual en el potencial de los demás puntos de su interior”
El ascenso positivo en el voltaje por encima del potencial de reposo normal en la neurona (hacia un valor menos negativo), se llama potencial postsináptico excitador (PPSE). En el caso de -65mV a -45mV se dice que es de +20mV porque es 20 más positivo que el potencial de reposo
Un aumento de la negatividad por encima del potencial de membrana en reposo normal se denomina potencial postsináptico inhibidor (PPSI).
«Sumación espacial»
Consiste en agregarse uno a otro hasta que se produzca la excitación neuronal.
- Un cambio de potencial en cualquier punto aislado del soma provocará su modificación casi igual hacia todas partes.
«Sumación temporal»
Son aquellas descargas sucesivas de un solo terminal postsináptico que al suceder con una alta rapidez pueden añadirse unas a otras.
«Facilitación»
El potencial postsináptico total una vez sumado es excitador, pero no ha subido lo suficiente como para alcanzar el umbral. Cuando se produce esta situación, se dice que la neurona está facilitada, es decir su potencial de membrana está más cerca del umbral de disparo que lo normal, pero aún no ha alcanzado este nivel.
Se llama conducción decreciente a la disminución del potencial de membrana a medida que se propaga electrotónicamente a lo largo de las dendritas hacia el soma, debido a que el PPSE se va perdiendo porque las dendritas son largas, poseen membranas delgadas parcialmente permeables a iones potasio y cloruro.
Fatiga
Consiste en el agotamiento o en la debilitación parcial de las reservas de sustancia transmisora en los terminales presinápticos.
- Es el medio más sobresaliente para dominar la excitabilidad excesiva del encéfalo durante una crisis epiléptica, hasta el punto de que cesen las convulsiones.
Acidosis / Alcalosis
La alcalosis aumenta la excitabilidad neuronal causando convulsiones; en cambio, la acidosis disminuye la actividad neuronal causando un estado comatoso.
- En una persona predispuesta a convulsiones epilépticas, un período breve de hiperventilación, que eleva el pH de la sangre, puede desencadenar un ataque epiléptico.
- En la acidosis diabética o urémica muy grave, casi siempre se presenta coma.
Hipoxia
La interrupción de oxígeno por unos pocos segundos puede ocasionar una ausencia completa de excitabilidad en algunas neuronas.
- Este efecto se observa cuando cesa transitoriamente el flujo sanguíneo cerebral, porque en cuestión de 3 a 7 s la persona pierde el conocimiento.
Fármacos
La cafeína, la teofilina y la teobromina, presentes en el café, el té y el chocolate, respectivamente, incrementan la excitabilidad neuronal al disminuir el umbral.
- Gracias a que son liposolubles se piensa que pueden modificar las propiedades físicas de las membranas neuronales, volviéndolas menos sensibles a los productos excitadores.
El período mínimo necesario es de unos 0,5 ms, se denomina retraso sináptico.
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