fundamentos biolÓgicos del aprendizaje y la memoria
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FUNDAMENTOS BIOLFUNDAMENTOS BIOLÓÓGICOSGICOSDEL APRENDIZAJE Y LA MEMORIADEL APRENDIZAJE Y LA MEMORIA
Departamento de BiologDepartamento de Biologíía Ambiental y Salud Pa Ambiental y Salud Púúblicablica
La base celular y físico-química del impulso ytransmisión de la señal nerviosa.
La neurona. Potencial de membrana.Potencial de acción. Propagación del impulsonervioso. La sinapsis: morfología y fisiología.Neurotransmisores. Potenciales sinápticosinhibidores y excitadores.
© Francisco Córdoba García, 2005
LA NEURONA Y SUS PROPIEDADES
La neurona es la célula principal del sistema nervioso. Tiene la capacidadde responder a los estímulos generando un impulso nervioso que setransmite a otra neurona, a un músculo o a una glándula.
¡¡¡ El cerebro humano contiene más de100.000.000.000 neuronas !!!
TIPOS DE NEURONAS
Existen multitud de tipos deneuronas, que se diferencian por suforma o tamaño.Funcionalmente las neuronas sepueden clasificar en tres tipos:• Neuronas sensitivas: aisladas olocalizadas en órganos sensorialeso en zonas del sistema nerviosorelacionadas con la integración delas sensaciones.• Neuronas motoras: localizadas enáreas del sistema nerviosoresponsables de la respuestamotora.• Interneuronas o neuronas deasociación: relacionan distintostipos de neuronas entre sí.
LAS CÉLULAS DE GLÍA
En el sistema nervioso, además de neuronas hay otras células, llamadas enconjunto células de glía o neuroglía (puede haber 10 veces más que neuronas).Hay muchos tipos y son fundamentales para el buen funcionamiento delsistema nervioso.
LA CARGA “ELÉCTRICA” DE LAS NEURONAS
La carga eléctrica del interior dela neurona es diferente a la delexterior (debido a la distribucióndesigual de los iones). Esto creauna diferencial de potencial.
DESPOLARIZACIÓN E HIPERPOLARIZACIÓN
Según el tipo de estímulo querecibe la neurona, la diferencialde potencial puede aumentar(hiperpolarización): se hace másnegativo el interior de laneurona), o puede disminuir(despolarización): se hace menosnegativo el interior de la neurona.
Si el estímulo supera un umbral,la despolarización dispara elllamado “potencial de acción”.
La ley del todo o nada indica quela neurona genera un impulso si sesupera el umbral (“todo”); y no logenera sin no se supera (“nada”)
EL POTENCIAL DE ACCIÓN
Cuando se alcanza un potencial de acción se producen, de forma ordenada,movimientos de iones a través de la membrana de la neurona. Esto originacambios transitorios de potencial. El retorno al potencial de reposo se debe a laactuación de la bomba Na/K que devuelve los iones a su localización inicial.
ORIGEN Y PROPAGACIÓN DEL IMPULSO NERVIOSO
1. POTENCIAL DE REPOSO. Existeuna distribución desigual de ionesdentro y fuera de la neurona: Laneurona está polarizada.
2. ESTÍMULO y POTENCIAL DEACCIÓN. Cuando la neuronarecibe un estímulo cambia ladistribución de iones: La neuronacambia de polaridad. Es elpotencial de acción.
3. PROPAGACIÓN DEL POTENCIALDE ACCIÓN. El potencial deacción cambia las propiedades dezonas adyacentes, desplazándosea lo largo de la neurona.
FIBRAS Y NERVIOS
• Los axones suelen cubrirsepor un material aislante o vainade mielina: son las fibrasnerviosas. La vaina de mielinapermite la conducción rápidadel impulso.
• Los nervios son órganosformados por varias fibrasnerviosas, tejidos protectores ynutricionales y vasos sanguíneos.• Los nervios pueden ser motores,sensitivos o mixtos, según lasfibras que contengan.
NERVIO
Tej. conectivoaxones
Vaso sanguíneo
axones
LA VAINA DE MIELINA Y SU IMPORTANCIA
Muchas neuronas poseen una vaina de mielina que acelera la propagacióndel impulso nervioso. Si la vaina de mielina se deteriora, las neuronasfuncionan mal, ya que el impulso nervioso se transmite lentamente oincluso no se transmite: es la base de varias enfermedades como laesclerosis múltiple.
LA TRANSMISIÓN DEL IMPULSO ENTREDIFERENTES CÉLULAS: LA SINÁPSIS
Cuando el potencial de acciónalcanza el extremo de laneurona provoca la liberaciónde ciertas moléculas llamadasneurotransmisores, que estánacumulados en vesículassinápticas.
Los neurotransmisores liberadosse fijan en receptores deotra neurona, músculo oglándula, provocando un nuevoimpulso nervioso, lacontracción muscular o lasecreción de una sustancia.
TIPOS DE NEUROTRANSMISORES
Existen muchos tipos deneurotransmisores quese localizan en distintasneuronas y tienendiversos efectos. Losneurotransmisores seclasifican en función desu estructura química(derivados deaminoácidos, depéptidos, de hormonas,etc.)
MECANISMO DE ACCIÓN GENERAL DE LOSNEUROTRANSMISORES
Un neurotransmisor debesintetizarse, almacenarse en lavesícula sináptica, liberarse dela neurona, unirse a un receptorde otra neurona, de un músculoo de una glándula. Esta unión estransitoria, después se despegay es degradado o recuperado.
Muchas drogas afectan a estosprocesos, de ahí su efectospsicológicos, físicos y otroscomo la dependencia ytolerancia.
EXCITACIÓN E INHIBICIÓN: PEPS Y PIPS
Algunos neurotransmisoresprovocan hiperpolarización(inhibidores) y otrosdespolarización(excitadores). Un PIPS esun cambio de potencialinhibidor, y un PEPSexcitador.
Las neuronas tienen quecomputar en milisegundoslos PEPS y PIPS que lellegan simultáneamente.Ciertas neuronas puedenrecibir cientos de PEPS yPIPS a la vez.
LA NEURONA DECIDE…
Sinapsis inactiva
PEPS
PIPS ?
Un potencial de acción se produce cuando el estímulo supera cierto umbral.Los PEPS acercan el potencial de reposo a ese umbral; los PIPS lo alejan. Sila suma de PEPS (aditivos) y PIPS (substrativos) supera el umbral, laneurona dispara un impulso; si esta suma no alcanza el umbral, la neurona sequeda en reposo.
5 PEPS = 3 + 3 + 3 + 3 + 3 + 3 = 15
3 PIPS = -3 -3 -3 = -9SUMA = 15 - 9 = 6
EJEMPLO: umbral situado en 10 mV. Cada PEPS añade 3 mV; cada PIPSresta 3 mV. La suma de PEPS y PIPS es 6 mV. Por consiguiente, la neuronapostsináptica no transmitirá ningún impulso, porque los estímulos no superanel umbral necesario para producir un potencial de acción.