Unidad 2. Tema 1. Sistema nervioso central y las neuronas: características y

propiedades.

Objetivo: Conocer la organización del sistema nervioso a nivel macroscópico y

microscópico, así como sus principales funciones de sus componentes celulares, del encéfalo y la

medula espinal.

Explicar la génesis del potencial de reposo y describir las características, determinantes y

conducción de los potenciales graduados y los potenciales de acción.

Organización del sistema nervioso:

Está subdividido en Sistema nerviosos periférico que se refiere a las neuronas aferentes y

eferentes del cuerpo y el Sistema nervioso Central que se subdivide en el encéfalo y la médula

espinal.

Los receptores sensitivos reciben información de las condiciones del ME y el MI y envían la

información a través de las neuronas aferentes hasta el sistema nervioso central, que se comporta

como integrador de los reflejos neurales y envía señales eferentes que dirigen una respuesta

apropiada que discurre a través de una neurona eferente hasta as células efectoras o células

diana.

Las neuronas eferentes se dividen en autónomas que se encargan del músculo liso que se

dividen también en ramos simpáticos y parasimpáticos, y las motoras somáticas que se encargan

del músculo esquelético. Además del sistema entérico que son una red neuronal del tubo

digestivo.

Células del sistema nervioso central:

La neurona es la unidad funcional del Sistema nervioso central compuesta por dendritas

que reciben las señales entrantes, los axones que transportan la información saliente y permiten la

comunicación con otras células y el soma celular que contiene un núcleo y organelas como las

células típicas, es la parte más pequeña de la neurona y es esencial para el funcionamiento de la

célula.

Neurona aferente: Trasnporta información desde los recetores sensitivos has el

SNC.

Neurona eferentes: Transfieren la información desde el SNC hacía las células diana.

Neuronas periféricas: Están completamente en el SNC y son muy pequeñas con

prolongaciones que les permite comunicarse entre muchas neuronas.

Los axones largos forman manojos conjuntos que se denominan nervios que van desde el

SNC hasta los puntos diana e las neuronas componentes.

Axones: varían su longitud desde un metro hasta algunos micrómetros. La terminal

axónica contiene mitocondrias y vesículas llenas de moléculas neurocrinas. La función primaria del

axón es transmitir señales eléctricas eferentes desde el SNC hasta la terminación del axón para ser

traducida en un mensaje químico llamado neurotransmisor. Axones mielíticos, entre cada

envoltura de melanina se forman los nódulos de Ranvier

La región axónica que se reúne con la célula diana se llama sinapsis. La neurona que lleva

los NT se conoce como N.Presinaptica y la que lo recibe se conoce como N.Postsinaptica, el

espacio entre ambas N se llama hendidura sináptica.

Las proteínas, enzimas o NT se forman en el cuerpo celular y son trasportadas a lo largo

del axón a esto se le llama transporte axónico.

Células de la glía: Las células de

Schwan y los oligodendrocitos forman las

varas de mielina. Las de satélite forman

sostén de las neuronas que forman los

ganglios linfáticos (agrupaciones de cuerpos

celulares fuera del SNC) Las células del

epéndimo se les conoce como células madre

nerviosas que son células inmaduras y

pueden formar neuronas. Los astrocitos

hacen contacto entre vasos sanguíneos y

neuronas (nutrientes)y las Células de

microglía permanecen en el SNC y tiene función inmunológica.

Potencial de membrana en reposo:

Iones predominantes del LEC: Na+ y Cl-

Iones predominantes del LIC:K+, PO4-, Proteínas de carga negativa.

Por este motivo, el LIC se comporta más electronegativo y el LEC más electropositivo, esto

produce el desequilibrio eléctrico de las células.

Leyes de conservación de electricidad en sistemas biológico:

1. Ley de la conservación de la carga eléctrica: para cualquier carga eléctrica

positiva existe un electrón en otro ión. El cuerpo humano es eléctricamente

neutro.

2. Las cargas opuestas se atraen entre si y las iguales se repelen.

3. Separar cargas positivas y negativas requiere energía de ATP y otros enlaces

químicos.

4. Si las cargas se pueden mover libremente son conductoras, si no lo hacen son

aislantes.

La separación de la carga eléctrica la ejerce la membrana celular.

Proteína transportadora: Utiliza energía para movilizar iones positivos en contra de su

gradiente de concentración tratando de igualar el gradiente eléctrico, lo que forma una

combinación de ambos y se llama gradiente electroquímico.

Diferencia de potencial de membrana en reposo: gradiente eléctrico entre el LIC y el LEC.

Diferencia: Recuerdo al lector que existe una diferencia eléctrica entre LEC y LIC.

Potencial: El gradiente eléctrico forma energía potencial almacenada den la célula.

Reposo: se encuentra en todas las células aún si no están en actividad eléctrica.

Los gradientes eléctricos se miden en una escala relativa en lugar de una escala absoluta.

Eso quiere decir que no se cuentan los electrones ganados y los electrones perdido, sino, se mide

la diferencia de carga eléctrica entre dos puntos, a este valor se le da el nombre de Potencial de

membrana en reposo, que es la dif. eléctrica entre LIC y LEC.

Existen canales y proteínas transportadoras para los iones en la MC que permiten

gradientes de concentración para los cuatro iones del sistema. Si se le permitiera el paso por

gradiente de concentración a un ion el gradiente eléctrico revertiría en cierto punto el paso de ese

ion, esto se conoce como potencial de equilibrio (Eion)

El potencial de equilibrio puede calcularse en un sistema biológico a 37° utilizando la

ecuación de Nernst

Eion: 61/Z x (ion)afuera/(ion)adentro.

Z representa la carga del ión y (ión) las concentraciones.

Si una célula es permeable a varios iones no se puede utilizar la ecuación de Nersnt, en su

lugar se usa la de Goldman.

Factores que pueden afectar el potencial de memebrana:

1. Los gradientes de concentración de diferentes iones a través de la membrana.

2. La permeabilidad de la membrana de dichos iones: Si se modifica la permeabilidad de

la membrana a dichos iones, el porencial de membrana cambia .

El potencial de membrana comienza en un valor estable de -70mV, si el potencial se acerca

más a 0 el potencial está disminuyendo y se despolariza. Si se aleja más del 0 por encima de -70mV

esta aumentando y se hiperpolariza. Cuatro son los iones que participan en cambios de

membrana: Na+ Ca2+ Cl- y K+.

La entrada de Na+ Ca2+ despolarizará la célula y la entrada Cl- la hiperpolarizará. La salida

de K+ la célula se hiperpolarizará y su retención la despolarizará.

Señales eléctricas de la neurona: La propiedad del nervio y las células musculares que los

caracterizan como tejido excitables es su capacidad para propagar señales eléctricas

rápidamente.

Ecuación de Goldman: Predice el cambio en el potencial de membrana dependiendo de la

permeabilidad de la membrana y las concentraciones de los iones.

La permeabilidad de las neuronas va a estar regidas por canales tipo compuerta y la

facilidad con la que un ión fluya a través de un canal se denominara conductancia del canal. Los

canales se abren o se cierra en respuesta a estimulos como:

1. Compuerta mecánica: en respuesta a fuerzas físicas como presión o estiramiento

(Neuronas aferentes)

2. Compuerta química: Respondes a ligandos.

3. Voltaje: Cambios en el potencial de membrana. Debe haber un voltaje umbral y este

varia de un canal a otro.

Activacion: Apertura del canal.

Inactivación: Cierre del canal.

Corriente del ión Iión: Flujo de carga eléctrica transportada por un ión y puede despolarizar

o hiperpolarizar a la célula.

Tipos de señales electricas:

Potencial escalonado: Ocurren en las dendritas y es proporcional a la intensidad

del acontecimiento. En el SNC y La división eferente los potenciales escalonados

ocurren cuando las señales químicas provenientes de otras neuronas abren

canales iónicos regulados por compuertas químicas. O cuando un canal abierto se

cierra y se despolariza la célula.

La onda despolarizante de conoce como flujo de corriente local y en SB

corresponde a entrada de cargas positivas. La intensidad con la que se envían las

señales harán que el potencial sea mayor y se propague por toda la célula. Puede

que la intensidad con la que se envían las ondas de señal sean fuertes, pero se

pueden perder cargas positivas por canales de la membrana o haya resistencia

citoplasmática al flujo de electricidad.

Si el potencial es suficientemente alto puede alcanzar la zona gatillo, que

activará el potencial umbral que generará un potencial de acción, por esto se les

conoce como excitatorios si despolarizan la célula y inhibitorios de hiperpolarizan

la célula, en este caso no se llega a la zona gatillo.

Potencial de acción: No disminuyen nunca la intensidad con forme viajan por la

neurona. La capacidad de una neurona para responder a un estimulo rápidamente

y disparar un PA se denomina Excitabilidad de la célula y solo se genera un

potencial de acción si se alcanza la zona gatillo, de no ser así nada sucede, este es

el principio de TODO O NADA del PA. Se necesitan dos tipos de canales para el

potencial de acción uno de Na+ que tiene compuerta de activación y otra de

desactivación que tarda unos segundo más en actuar y otro de K+.

Fases del potencial de acción:

Crecimiento del potencial de acción: Al alcanzar el potencial umbral (-55mV) se

disparará el potencial de acción y se abrirán las compuestas de Na+, como las de

activación abren primero el Na+ entrará a la célula para alcanzar su potencial de equilibrio

(+60mV) sin embargo al llegar a +30mV las compuertas de desactivación detienen el

crecimiento.

Caída del potencial de acción: Cuando las compuertas de desactivación hacen su

trabajo la entrada de Na+ se detiene y se abren las compuertas de K+ que saldrá de LIC

hacia el LEC y se repolarizará la célula donde llegará a hiperpolarizarse un valor cercano a

-90mV.

Periodo refractario: Desempeñada por la doble compuerta del Na+.

Periodo refractario absoluto: Una vez comenzado el potencial de acción no se

puede disparar un nuevo potencial de acción durante 2m/seg mientras el canal de

activación está abierto y aun no se abre el desactivación.

Periodo refractario relativo: Es consiguiente al PRA y establece q el estimulo del

potencial escalonado debe ser más despolarizante que el normal para superar el

umbral. Y debido a que al dispararse la compuertas del K+ siguen abiertas la

amplitud de la señal será menor que la normal. Limitan la velocidad de la

transmisión de señales.

Los potenciales escalonados al alcanzar las zonas gatillos no suelen enviar solo un

potencial de acción si no una rama de potenciales de acción a varios axones, todos estos tendrán

la misma intensidad si no llegan a ser bloqueados ninguno de ellos.

A pesar de que el potencial saca el K+ de la célula e ingresa el Na+, este no altera los

gradientes de concentraciones, puesto que son muy pocos los iones que se intercambian en un

PA, sin embargo cuando la diferencia es notoria en los gradientes de concentración, la K+ Na+

ATPasa los devuelven a las zonas en las que pertenecen Na+ LEC y K+ LIC.

Conducción: Movimiento de alta velocidad de un potencial de acción a través del axón, el

flujo de energía eléctrica desde una parte de la célula a otra en un proceso que repone

constantemente la energía perdida.. A medida que cada segmento del axón alcanza el pico del PA

los canales de Na+ se inactivan y las cargas vuelven a ser negativas en el LIN por la salida de K+. el

PA no es uno solo que se mueve a través de la célula, es un efecto que cambia el PM por partes.

Parámetros físicos que influyen en la velocidad del PA:

1. El diámetro del axón: Entre más grande sea el diámetro las señales y NT viajarán

menos pegados a la pared del axón por lo tanto abrá menos fricción y viajarán con más

rapidez.

2. La resistencia de la membrana del axón al escape de iones hacia afuera de la célula: lo

axones mielíticos existe una protección de la mielina que evita la perdida de carga

positiva a través de la membrana y que refuerza la despolarización en cada nodo de

Ranvier por lo tanto esto hace más veloz la conducción del PA. El salto entre cada

vaina de mielina se denomina conducción saltatoria.

Comunicación intercelular en el SN. Ocurre mediante sinapsis. Entre la hendidura

sináptica que se forma entre la N. presináptica y la N. postsináptica.

La N.PrS en la terminal axónica tiene canales regulados de Ca+ que se abrirán por

el potencial de acción y hará que se formen vesículas del pool de vesículas o de la

membrana PrS para empaquetar los neurotransmisores que se fijaran a la proteína

de anclaje y liberará a la hendidura sináptica los NT.

La N.PsS tendrá receptores para cada NT lo atraerán a ella y generarán el

potencial de acción adecuado o el segundo mensajero por medio de canales

iónico o receptores asociados a proteínas G que señale el NT y realice la acción la

célula.

Receptores:

- Colinérgicos: Reciben Acetilcolina ACh.

- Adrenergico: recibe Noradrenalina (NE) (α y β)

- Dopamina: Recibe dopamina.

- Serotoninérgico: Recibe serotonina.

- Histamina: Recibe histamina

- Glutaminergico: recibe glutamato, GABA y glisina.

Integración de la transferencia de la información neural:

Divergencia: Una sola N.PrS que se ramifica y sus colaterales hacen sinapsis sobre

múltiples neuronas diana.

Convergencia: Una cantidad mayor de N.PrS proporcional aferencia a una cantidad menor

de N.PsS y puede llegar a influir en la eferencia de una sola N.PsS

Suma espacial: La inhibición o activación de un PA que se genera por varios PE

simultaneas en diferentes células. Se activa si todas las PE son activatorias y se inhiben si

son inhibitorias.

Inhibición PrS: Cuando una N.inhibitoria libera un NT sobre una N.PrS y altera la respuesta

de una de las terminales.

Inhibición PrS: Cuando una N.inhibitoria libera un NT sobre una N.PrS y altera la respuesta

de y no se genera una señal.

Suma temporal: La iniciación de un PA que se genera por varios PE simultaneas de una

misma NPrS. (en un tiempo determinante) el cual provoca integración PsS. Solo se dispara

un potencial de acción si la suma de las señales alcanza el potencial umbral.