Fisiología del sistema nerviosoFisiología del Nervio

Axel Roque Rojas

Est. Medicina Humana – UANCV Juliaca

Introducción

• 100 000 millones de neuronas

• 10 a 50 veces este número de células gliales

• Evolucionaron a partir de células neuroefectorasprimitivas

• 40% de los genes participan en su formación

• Origen, integración y transmisión de impulsos nerviosos son funciones especializadas

• Contracción muscular muy relacionado con actividad nerviosa

Función del sistema nervioso

– Recoger información

– Almacenar información

– Emitir respuestas

Estructura funcional

Elementos celulares del sistema nervioso central

• Células neurogliales o neuroglia:

– Glia: pegamento en griego

– Función de comunicación dentro del SNC en conjunto con las neuronas

– Mantienen la división celular en la edad adulta y su capacidad para proliferar después de una lesión cerebral

2 tipos de células neurogliales

• 1.- Microglia

• 2.- Macroglia

Microglia

• Células limpiadoras parecidas a losmacrófagos histicos

• Eliminan detritus derivados de lalesión, infección y enfermedad

• Proviene de macrófagos extra-nerviosos

• No tiene relación fisiológica o embriológica con otras célulasneurales

Macroglia

• 1.- oligodendrocitos

• 2.- células de Schwann

• 3.-Astrocitos

Células de Schwann

Oligodendrocitos y células de Schwann

• Participan en la formación de mielina alrededor de los axones en el SNC y en el sistema nervioso periférico

Astrocitos

• 1.- Astrocitos fibrosos

– Contienen filamentos blancos

– Se encuentran en toda la materia

blanca

• 2.- Astrocitos protoplasmáticos

– Se encuentran en la materia gris

– Tiene citoplasma granular

Barrera hematoencefálica

Astrocitos protoplasmáticos

• Tiene un potencial de membrana que varia con la concentración externa de K

• No generan potenciales prolongados

• Producen sustancias con tropismo para las neuronas

• Ayudan a mantener las concentraciones adecuadas de iones y neurotransmisores mediante la captación de K , glutamato y GABA

Astrocitos

• Ambos tipos emiten prolongaciones a los vasos sanguíneos y junto a los capilares forman la barrera hematoencefalica

Astrocitos

Emiten prolongacionesque envuelven las sinapsis y la superficie de las células nerviosas

Neurona

• Constituye la unidad funcional del sistema nervioso

• Células especializadas en originar un impulso nervioso

• Captan y transmiten información

• Almacenan información generar respuestas adecuadas con la información recibida

Neurona funcional

Zona receptora

Zona generadorade potenciales deacción

1

4

3

2

Tipos de neuronas

Neuronas mielinizadas

SNP: la célula de Schwann envuelve su membrana hasta 100 veces

Mielina: complejo de proteínas y lípidos que envuelve los axones (esfingofosfolípido)

Vaina de mielina

P 0

1um

1 mm

SNP SNC

Funciones de la Mielina

• Determinante clave para la correcta propagación del impulso nervioso

• Aislante eléctrico al axón

• Barrera impermeable a ciertas moléculas, iones en zonas de mayor compactación

Neurona amielínica

Génesis y conducción de potenciales de acción

Las señales nerviosas se transmiten mediante potenciales de accion que son cambios rápidos del potencial de membrana que se extienden rápidamente a lo largo de la membrana de la fibra nerviosa

Sinapsis

• Son las conexiones de las terminaciones axónicascon las dendritas o con el soma de otras neuronas

• Transmiten información

• Tienen capacidad de almacenar la información por tiempos variables: memoria

Transporte axónico : flujo axoplásmico

Transporte axónico lento: 0,5 a 10mm/día

Transporte axónico rápido: 400mm/día

Transporte anterogrado

Transporte retrogrado

Transporte:200mm/día

Tipos de transporte axónico

Excitación y conducción

• Las células nerviosas tienen un umbral de excitación bajo

• Los estímulos pueden ser

– Eléctricos

– Mecánicos

– Químicos

Tipos de potenciales: “lenguaje principal del sistema nervioso”

1.- Potenciales locales no

propagados

- Potenciales sinápticos

- Potenciales generadores

- Potenciales electrotónicos

2.- Potenciales locales

propagados

- Potenciales de acción o

impulsos nerviosos

Potenciales de acción

• Fisiología:

- Se producen por cambios en la conducción de iones a través de la membrana celular que se deben a alteración en los conductos iónicos

Potenciales de acción: transmisión de impulsos

La conducción es un proceso activo que se autopropaga y el impuso se desplaza sobre el nervio con amplitud y velocidad constantes

Comparación del impulso nervioso

• Al encender la “mecha” o rastro de la dinamita, este se desplaza en forma constante sobre el rastro hasta su final, al mismo tiempo que se va extinguiendo la estela

Potencial de membrana en reposo

• “… un potencial de membrana se produce por la separación de las cargas positivas y negativas a través de la membrana celular …”

Potencial en reposo y potencial de accion

Potencial de acción

Diferencia de potencial: condiciones

1. Distribución desigual de iones a cada lado de la membrana

2. La membrana debe ser permeable a estos iones

Potencial de membrana en reposo

• Representa una situación de equilibrio en la cual la fuerza impulsora para el desplazamiento de los iones a los que la membrana es permeable a favor del gradiente de concentración es igual y opuesta a la fuerza impulsora para que estos iones se desplacen favor de sus gradientes eléctricos

Potencial de acción en el origen del axón

Potencial de acción

Conductancia de un ion: es el reciproco de su resistencia eléctrica en la membrana y es una medida de la

permeabilidad de la membrana a ese ion

Bomba sodio-potasio-ATPasa

Alfa PM 100.000Beta PM 55.000

Potencial de acción

Potencial de acción

Conductancia

• “la conductancia de un ion es el reciproco de su resistencia eléctrica en la membrana y es una medida de la permeabilidad de la membrana a ese ion”

Potencial de acción: Conductancia de la membrana para el K y Na

Potencial de acción

Un potencial de acción o también llamado impulso eléctrico, es una onda de descarga eléctrica que viaja a lo largo de la membrana celular

modificando su distribución de carga eléctrica

Umbral de intensidad: Ley del “todo o nada”

La relación entre la fuerza yla duración de un umbral de estimulo se conoce como: curva de fuerza y duración

Estímulos débiles: duración prolongadaEstímulos fuertes: se acorta

Potenciales electrotónicos respuesta local y nivel de activación

Cambios en el potencial hiperpolarizante de duración similar que causa adición en la respuesta local en la membrana que alcanza el nivel de activación: Potencial de acción

Potenciales electrotónicos

POT

EN

CIA

L E

LÉ

CT

RIC

O

-70 mV

0 mV

TIEMPO

1 ms

POTENCIAL LOCAL (ELECTROTÓNICO)

Potencial local o Potenciales graduados (electrotónico)• Variable

• Pasivo• No se propaga (se extingue rápidamente)

Cambios en la excitabilidad durante los potenciales electrotónicos y el potencial de acción

Potencial de acción: cambia el umbral de la neurona ante la estimulación: las respuestas hiperpolarizantes elevan el umbral y los potenciales despolarizantes lo disminuyen

Cambios en la excitabilidad durante los potenciales electrotónicos y el potencial de acción

Durante la fase de incremento y gran parte de la fase de descenso del potencial de acción la neurona es refractaria a la estimulación: Periodo refractario

Origen del potencial de membrana en reposo normal

35:1

0,1

-61Mv

Origen del potencial de membrana en reposo normal

Potenciales de acción cardiaco

Conducción del potencial de acción

Distribución de conductos iónicos en las neuronas mielinizadas

• Conductos de sodio activados por voltaje están muy concentrados en los nódulos de Ranvier y el segmento inicial

• Aquí se generan los impulsos

• Número de conductos de sodio/um2- 50 a 75 en el soma

- 350 a 500 en el segmento inicial

- 25 en la superficie de la mielina

- 2 000 a 12 000 en los nódulos de Ranvier

- 20 a 75 en las terminaciones nerviosas del axón

Tipos de conducción

A Conducción en una fibra amielinizada

B Conducción en fibra mielinizada

Conducción del potencial de acción: Conducción saltatoria

Salto de la despolarización de un nódulo de Ranvier a otro: permite la conducción hasta 50 veces más que la fibras amielinicas rápidas

El Impulso Nervioso en una neurona mielinizada

Propagación del potencial de acción:El Impulso Nervioso

Conducción nerviosa

Conducción ortodrómica y antidrómica

Potenciales de acción bifásicos

Corte transversal de un nervio

Esquema de un nervio

Nervio cubital

Neurotrofinas: apoyo trófico de las neuronas

• Las neurotrofinas (NT) son proteínas que promueven la diferenciación, crecimiento, supervivencia y muerte de muchas poblaciones de neuronas periféricas y del SNC durante el desarrollo y la vida adulta

• Estas sustancias pertenecen a una familia de proteínas relacionadas con factores de crecimiento

Neurotrofinas: apoyo trófico de las neuronas

• Además de las funciones clásicas, las neurotrofinas pueden regular el crecimiento axonal y dendrítico, las conexiones sinápticas, la liberación de neurotransmisores y la plasticidad sináptica (Arevalo and Wu, 2006). Por ello, en su estudio se implica desde el desarrollo neurobiológico hasta la neurodegeneración y los trastornos psiquiátricos (Shooter, 2001).

Neurotrofinas

• Origen:

– Producidas por los atrocitos

– Producto de los músculos

• Se unen con receptores en las terminaciones de la neurona

• Se transportan en forma retrógrada o anterógrada

Receptores de neurotrofinas

• Las neurotrofinasejercen sus funciones a través de dos tipos de receptores transmembrana:– Receptores del tipo

tirosina quinasa, llamados Trks (trkA, trkB y trkC)

– Receptor proteinap75

Tipos de neurotrofinas

• 1. factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF)

Tipos de neurotrofinas

• 2. Factor de crecimiento nervioso (NGF)

Otras neurotrofinas

Perca amarilla

Otros factores que afectan el crecimiento neuronal

• Factor neurotrófico ciliar (CNTF)• Factor neurotrófico derivado de la línea celular

neuroglial (GDNF)• Factor inhibidor de la leucemia (LIF)• Factor de crecimiento similar a al insulina tipo I

(IGF-I)• Factor transformador de crecimiento (TGF)• Factor de crecimiento de fibroblastos (FGF)• Factor de crecimiento derivado de plaquetas

(PDGF)