El Sistema Nervioso El Sistema Nervioso CentralCentral

M. Sc. Prof. Diego Fernández M. Sc. Prof. Diego Fernández V.V.

Sistema nerviosoSistema nervioso

• El sistema nervioso cumple la función de captar todas las señales provenientes, tanto del medio externo como el interno.

• Procesarlas• Elaborar una

respuesta

Tipos de respuestasTipos de respuestas Tactismos:Tactismos:

Son las respuestas que ofrecen los animales Son las respuestas que ofrecen los animales inferiores a los diferentes estímulos del medio inferiores a los diferentes estímulos del medio ambiente. ambiente.

Tipos de tactismosTipos de tactismos

FOTOTACTISMO es la respuesta de los FOTOTACTISMO es la respuesta de los animales a variaciones en la cantidad de luz.animales a variaciones en la cantidad de luz.GRAVITACTISMO es la respuesta a estímulos GRAVITACTISMO es la respuesta a estímulos de origen gravitatorio.de origen gravitatorio.HIDROTACTISMO es la respuesta a estímulos HIDROTACTISMO es la respuesta a estímulos cuyo origen es el agua.cuyo origen es el agua.TIGMOTACTISMO es la respuesta a estímulos TIGMOTACTISMO es la respuesta a estímulos táctiles.táctiles.

Arco reflejoArco reflejo

Arco reflejo

Estímulo Receptor

Vía aferente

CER

Vía eferenteEfectorRespuesta

Neuronas, Neuronas, Potencial de Potencial de

acción y Sinapsisacción y Sinapsis

Partes de la NeuronaPartes de la NeuronaLa neurona es la estructura morfológica y funcional La neurona es la estructura morfológica y funcional del sistema nerviosodel sistema nervioso

• Núcleo Núcleo • NucleoloNucleolo• SomaSoma• DendritasDendritas• AxónAxón• TelodendrónTelodendrón• Funda de mielinaFunda de mielina• Célula de ShwanCélula de Shwan• Nódulo de Nódulo de

RanvierRanvier

Tipos de neuronaTipos de neuronaLa neurona se puede clasificar según su morfología o su La neurona se puede clasificar según su morfología o su fisiología:fisiología:

Fisiología:Fisiología:

Neurona sensitiva o aferente:Neurona sensitiva o aferente: este neurona es la este neurona es la que recibe el estimulo y lo lleva al centro que recibe el estimulo y lo lleva al centro elaborador de la respuesta (CER)elaborador de la respuesta (CER)

Neurona motora o eferente:Neurona motora o eferente: Esta neurona lleva la Esta neurona lleva la respuesta desde el CER hasta el efector que pude respuesta desde el CER hasta el efector que pude ser tanto una glándula como un músculo.ser tanto una glándula como un músculo.

Clasificación según su Clasificación según su MorfologíaMorfología• Seudo-Unipolares:Seudo-Unipolares: poseen una dendrita para poseen una dendrita para

poder hacer sinapsispoder hacer sinapsis

• Bipolares:Bipolares: Poseen dos dendritas o dos accesos a Poseen dos dendritas o dos accesos a sinapsissinapsis

• Multipolares:Multipolares: poseen dos o mas poseen dos o mas

• sinapsissinapsis

Potencial de AcciónPotencial de Acción• EL potencial de acción es EL potencial de acción es

el proceso en donde una el proceso en donde una célula nerviosa pasa del célula nerviosa pasa del estado de reposo a un estado de reposo a un estado activo, es decir se estado activo, es decir se despolariza y se vuelve a despolariza y se vuelve a polarizar para así crear polarizar para así crear una diferencia de voltaje una diferencia de voltaje que se transmite a través que se transmite a través de la neurona. El estímulo de la neurona. El estímulo físico es transformado en físico es transformado en un estímulo eléctrico. un estímulo eléctrico. Además el potencial de Además el potencial de acción permite la sinapsis; acción permite la sinapsis; en la sinapsis química es en la sinapsis química es el que libera las vesículas el que libera las vesículas con los con los neurotransmisores.neurotransmisores.

¿Cómo surge le potencial de ¿Cómo surge le potencial de acción?acción?

• El potencial de acción El potencial de acción surge producto de la surge producto de la polarización de la polarización de la neurona; esto pasa neurona; esto pasa producto del trabajo de producto del trabajo de la bomba sodio potasio la bomba sodio potasio ATP asa que produce un ATP asa que produce un colpaso de la colpaso de la membranamembrana dejando pasar muchos dejando pasar muchos iones al medio interno iones al medio interno de la célula lo que de la célula lo que povoca un diferencia de povoca un diferencia de carga, creando asi el carga, creando asi el potencial de acción.potencial de acción.

Pasos del potencial de acciónPasos del potencial de acción

• Aquí se Aquí se muestra muestra como la como la bomba de bomba de sodio potasio sodio potasio trabaja trabaja contra contra gradiente gradiente para producir para producir una una diferencia de diferencia de cargas.cargas.

Potencial de acción

Potencial de acciónPotencial de acción• El potencial de acción se propaga por toda la El potencial de acción se propaga por toda la

membrana plasmática llegando al telodendronmembrana plasmática llegando al telodendron o o simplemente a una dendrita (donde se vaya a simplemente a una dendrita (donde se vaya a hacer sinapsis). En la sinapsis química el potencial hacer sinapsis). En la sinapsis química el potencial de acción permite la liberación de de acción permite la liberación de neurotransmisores al medio para que sean neurotransmisores al medio para que sean recibidos por los recibidos por los receptoresreceptores de la neurona de la neurona postsináptica; estos activan la bomba NaK ATP asa postsináptica; estos activan la bomba NaK ATP asa y producen otro potencial de acción. Un potencial y producen otro potencial de acción. Un potencial de acción se puede transmitir por millones de de acción se puede transmitir por millones de neuronas.neuronas.

POTENCIALPOTENCIAL DE DE REPOSO REPOSO

Y Y POTENCIAL DE ACCIONPOTENCIAL DE ACCION

La membrana plasmáticaLa membrana plasmática

Tipos de neuronasTipos de neuronas

Axón Calamar giganteAxón Calamar gigante

Registro histórico de un potencial de acción en el axón gigante de calamar logrado por Hodgkin y Huxley en 1939. Tomado de Nature (1939) 144, pág.

710. En el calamar, este axón se prolonga caudalmente, pasando por donde indica la flecha de color. Al corte, se lo ve rodeado de otros axones

paralelos, de diámetro normal.

• Medición de la diferencia de Medición de la diferencia de voltajevoltaje

La técnica de la micropipeta La técnica de la micropipeta registra la diferencia de carga registra la diferencia de carga eléctrica entre el interior y el eléctrica entre el interior y el exterior de la célula nerviosaexterior de la célula nerviosa

Bomba de sodio-Bomba de sodio-potasiopotasio

• La Bomba de La Bomba de Sodio-Potasio Sodio-Potasio corresponde a corresponde a

un tipo de un tipo de transporte transporte

activo, porque activo, porque va en contra de va en contra de una gradiente una gradiente

de de concentración, concentración,

por lo tanto por lo tanto requiere energía requiere energía

((ATPATP) para su ) para su funcionamiento.funcionamiento.

Potencial de reposoPotencial de reposo

• En el interior de la En el interior de la membrana existe membrana existe una mayor una mayor concentración de concentración de iones potasio y iones potasio y proteínas cargadas proteínas cargadas negativamente.negativamente.

• Los iones potasio Los iones potasio tienden a salir tienden a salir debido a que la debido a que la membrana es membrana es permeable a este permeable a este ión porque posee ión porque posee canales de potasio canales de potasio que están siempre que están siempre abiertos cuando la abiertos cuando la neurona esta en neurona esta en reposo.reposo.

•En el lado externo de la membrana hay una En el lado externo de la membrana hay una mayor concentración de iones sodio y calcio.mayor concentración de iones sodio y calcio.

• El sodio que está El sodio que está fuera de la célula fuera de la célula tiende a entrar, sin tiende a entrar, sin embargo, los embargo, los canales de sodio, canales de sodio, durante el potencial durante el potencial de reposo están de reposo están generalmente generalmente cerrados.cerrados.

• Una proteína de Una proteína de membrana llamada membrana llamada Bomba de Sodio-Bomba de Sodio-Potasio, transporta Potasio, transporta (“(“devuelvedevuelve”) ”) iones sodio hacia el iones sodio hacia el exterior de la exterior de la célula nerviosa.célula nerviosa.

• Existe una entrada Existe una entrada de sodio y una salida de sodio y una salida de potasio por efecto de potasio por efecto de la gradiente de de la gradiente de concentración. Pero concentración. Pero esto amenaza a la esto amenaza a la membrana plasmática membrana plasmática de sacarla de su de sacarla de su estado de reposo.estado de reposo.

• Para conservar este Para conservar este potencial se requiere de potencial se requiere de la Bomba Sodio-Potasio, la Bomba Sodio-Potasio, la cual saca de la célula 3 la cual saca de la célula 3 iones sodio por cada 2 iones sodio por cada 2 iones potasio que iones potasio que ingresan, incrementando ingresan, incrementando así la diferencia de así la diferencia de potencial.potencial.

Axón en estado de reposo.Axón en estado de reposo.

El potencial eléctrico a través de la membrana del axón se mide con El potencial eléctrico a través de la membrana del axón se mide con micro eléctrodos conectados a un osciloscopio.micro eléctrodos conectados a un osciloscopio.

Potencial de acciónPotencial de acción

• Solo la neurona y la Solo la neurona y la célula muscular célula muscular presentan potenciales presentan potenciales propagados o de propagados o de acción (células acción (células excitables). excitables). • El cambio de El cambio de

permeabilidad en el permeabilidad en el punto de excitación punto de excitación permite el movimiento permite el movimiento de iones de un lado a de iones de un lado a otro de la membrana, otro de la membrana, provocando una provocando una variación en el variación en el potencial de reposo, potencial de reposo, lo que genera una lo que genera una nueva diferencia de nueva diferencia de potencial que da inicio potencial que da inicio a un potencial de a un potencial de acción.acción.

Potencial de acciónPotencial de acción

PROPAGACIÓN DEL PROPAGACIÓN DEL IMPULSO NERVIOSOIMPULSO NERVIOSO

DESPOLARIZACIÓN DESPOLARIZACIÓN Y Y REPOLARIZACIÓN DEL REPOLARIZACIÓN DEL AXÓNAXÓN

Fibras Fibras

con y con y

sin vainasin vaina

de mielina.de mielina.

Sigamos adelante

SinapsisSinapsis

• Sinapsis es el Sinapsis es el paso de paso de información de información de una neurona una neurona hacia otrahacia otra(s)(s); o ; o más bien se más bien se podría decir podría decir que es una que es una especie de especie de conexión.conexión.

Tipos de sinapsisTipos de sinapsisHay dos tipos de sinapsis una física y otra química:Hay dos tipos de sinapsis una física y otra química:

• Sinapsis eléctrica:Sinapsis eléctrica: la conexión se la conexión se produce por un medio físico, es decir, produce por un medio físico, es decir, están interconectadas entre sí.están interconectadas entre sí.

Sinapsis eléctricaSinapsis eléctrica

Sinapsis QuímicaSinapsis Química

• Sinapsis química:Sinapsis química: La La conexión en este tipo de conexión en este tipo de sinapsis se produce sin sinapsis se produce sin que una célula haga que una célula haga contacto con la otra, sino contacto con la otra, sino que por medio de que por medio de neurotransmisores (que neurotransmisores (que envía la neurona Pre-envía la neurona Pre-sináptica) activa los sináptica) activa los canales de NaK para que canales de NaK para que la neurona postsináptica la neurona postsináptica pueda transmitir la pueda transmitir la información o mas bien información o mas bien el impulso eléctricoel impulso eléctrico

Unión neuroglandular Placa motora

Pre y postPre y post

• La sinapsis es una La sinapsis es una comunicación comunicación entre las células, entre las células, por lo que por lo que definiremos una definiremos una neurona neurona presináptica y presináptica y una postsinápticauna postsináptica

Sinpasis químicaSinpasis química

• El botón terminalEl botón terminal

NeurotransmisoresNeurotransmisores

• Son señales que las neuronas Son señales que las neuronas presinápticas envían a otras célulaspresinápticas envían a otras células

• Las células que envían acetilcolina se Las células que envían acetilcolina se denominan colinérgicasdenominan colinérgicas

• Las que envían nor adrenalina se Las que envían nor adrenalina se denominan adrenérgicasdenominan adrenérgicas

• Los neurotransmisores son Los neurotransmisores son sintetizados en el interior de la sintetizados en el interior de la neurona, las mitocondrias aportan la neurona, las mitocondrias aportan la energía para dicha síntesis.energía para dicha síntesis.

• Los de bajo peso molécular se Los de bajo peso molécular se sintetizan al interior de la terminal y sintetizan al interior de la terminal y los de mayor peso lo hacen en el los de mayor peso lo hacen en el soma y son transportados por el axón.soma y son transportados por el axón.

• Los neurotransmisores son Los neurotransmisores son almacenados en las vesículas almacenados en las vesículas sinápticas.sinápticas.

El ion CaEl ion Ca2+2+

• Este ion resulta fundamental para la Este ion resulta fundamental para la existencia de la sinapsis:existencia de la sinapsis:

• Cuando el potencial de acción llega Cuando el potencial de acción llega al botón sináptico activa canales de al botón sináptico activa canales de Ca sensibles al voltaje induciendo a Ca sensibles al voltaje induciendo a las vesículas a fusionarse con la las vesículas a fusionarse con la membrana y liberar los membrana y liberar los neurotransmisores por exocitosis.neurotransmisores por exocitosis.

Receptores de membranaReceptores de membrana

• Para que el neurotransmisor cause Para que el neurotransmisor cause efecto en la neurona postsináptica efecto en la neurona postsináptica debe ser captado por un receptor debe ser captado por un receptor específico.específico.

• Muchos de estos receptores son Muchos de estos receptores son canales ionicos activados por ligandocanales ionicos activados por ligando

Transporte mediado por Transporte mediado por ligandoligando

Algunos neurotransmisores Algunos neurotransmisores operan activando un segundo operan activando un segundo mensajeromensajero

Los receptores postsinápticos son de dos tipos. En uno de ellos el propio receptor es el canal por donde se mueven los iones que cambiarán el estado eléctrico de las neuronas. El receptor-canal se activa al interactuar con el neurotransmisor. En el otro tipo el receptor, al unirse al neurotransmisor, desencadena una serie de reacciones metabólicas mediadas por sistemas de segundos mensajeros como las proteínas G y el AMPc que conducen finalmente a la activación de un canal iónico.

• Independiente del mecanismo la Independiente del mecanismo la neurona postsináptica abre sus neurona postsináptica abre sus canales de Na+ iniciando la canales de Na+ iniciando la despolarización.despolarización.

Potencial Excitatorio Post-Potencial Excitatorio Post-SinapticoSinaptico

• PEPS (Potencial Excitatorio Post-PEPS (Potencial Excitatorio Post-Sinaptico): La liberación del NT por parte Sinaptico): La liberación del NT por parte de la vesícula, activa un receptor de la vesícula, activa un receptor excitatorio que puede ser una entidad excitatorio que puede ser una entidad separada o el mismo canal ionico. En la separada o el mismo canal ionico. En la foto, se observa la activación directa de foto, se observa la activación directa de un canal de sodio activado por ligando. un canal de sodio activado por ligando. La entrada de Sodio produce una La entrada de Sodio produce una despolarización, un potencial de acción y despolarización, un potencial de acción y gatilla un impulso nervioso. gatilla un impulso nervioso.

Potencial inhibitorio Post-Potencial inhibitorio Post-sinápticosináptico

• PIPS (Potencial inhibitorio Post-sináptico): PIPS (Potencial inhibitorio Post-sináptico): La liberación de un NT inhibitorio por parte La liberación de un NT inhibitorio por parte de la vesícula, activa un receptor de la vesícula, activa un receptor inhibitorio el cual puede activar la abertura inhibitorio el cual puede activar la abertura de un canal de Potasio (sale K+) o una de un canal de Potasio (sale K+) o una abertura de un canal de Cl- (entra Cl-). En abertura de un canal de Cl- (entra Cl-). En cualquiera de los casos alternativos, pero cualquiera de los casos alternativos, pero no simultáneos, el terminal post-sináptico no simultáneos, el terminal post-sináptico se hiperpolariza y de esta manera bloquea se hiperpolariza y de esta manera bloquea la transmisión sináptica. la transmisión sináptica.

• La activación de neuronas puede ocurrir La activación de neuronas puede ocurrir por sumación espacial o temporal:por sumación espacial o temporal:

• a) a) Sumación espacialSumación espacial: Varias neuronas : Varias neuronas liberan una cantidad limitada de NT y solo liberan una cantidad limitada de NT y solo la sumatoria de varios de ellos podrá la sumatoria de varios de ellos podrá provocar el potencial de acción en la provocar el potencial de acción en la neurona post-sináptica.neurona post-sináptica.

b) b) Sumación TemporalSumación Temporal: La actividad : La actividad repetitiva de alta frecuenica hace que se repetitiva de alta frecuenica hace que se estimule y gatille el potencial de acción en estimule y gatille el potencial de acción en la neurona post-sináptica. la neurona post-sináptica.