Organización del sistema nervioso, funciones básicas de las sinapsis y neurotransmisores
DISEÑO GENERAL DEL SISTEMA NERVIOSO
NEURONA:
Unidad funcional básica del sistema nervioso central:
posee la capacidad de recibir y decodificar información en forma de señales eléctricas y químicas, transmitiéndolas a otras células.
Las neuronas son las células más importantes, ya que son responsables de la transmisión de impulsos eléctricos a través del proceso de sinapsis, lo que constituye el principio del funcionamiento del cerebro.
Las experiencias sensitivas excitan los receptores sensitivosy la informacion penetra en el sistema nervioso central a través de los nervios periféricos y se transporta de inmediato hasta múltiples zonas sensitivas en:
- 1) la médula espinal a todos sus niveles
- 2) la formación reticular del bulbo raquídeo, la protuberancia y el mesencéfalo en el encéfalo
- 3) el cerebelo
- 4) el tálamo
- 5) áreas de la corteza cerebral
sistema nervioso regula las diversas actividades del organismo.
1) la contracción de los músculos esqueléticos adecuados en todo el cuerpo
2) la contracción de la musculatura lisa de las vísceras, y
3) la secreción de sustancias químicas activas por parte de las glándulas exocrinas y endocrinas en muchas zonas del organismo
los musculos y las hormnoaas son llamados efectores ya que son las encargadas de efectuar las actividades llamadas funciones motoras del sistema nervioso:
- eje nervioso motor «esquelético»= controlar la contracción de la musculatura esquelética.
- sistema nervioso autónomo= encargado de controlar la musculatura lisa, las glándulas y otros sistemas corporales internos
Pueden controlarse a múltiples niveles del sistema nervioso central, como 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.
se le denomina función integradora del sistema nervioso a la llegada de información sensitiva importante excitante a la mente que de inmediato resulta encauzada hacia las regiones motoras e integradoras oportunas del encéfalo para suscitar las respuestas deseadas.
La memoria es una función del cerebro que permite al organismo codificar, almacenar y recuperar la información del pasado. Algunas teorías afirman que surge como resultado de las conexiones sinápticas repetitivas entre las neuronas, lo que crea redes neuronales.
Cada vez que determinados tipos de señales sensitivas atraviesan una
secuencia de sinapsis, estas adquieren una mayor capacidad para transmitir ese mismo tipo de señal la próxima vez, situación que llamamos facilitación. Después de que las señales sensitivas hayan recorrido las sinapsis en multitud de ocasiones, su facilitación es tan profunda que las señales generadas dentro del propio encéfalo también pueden originar la transmisión de impulsos a lo largo de la misma serie de sinapsis, incluso cuando no haya sido estimulada su entrada sensitiva. Este proceso otorga a la persona una percepción de estar experimentando sensaciones originales, aunque únicamente se trate de recuerdos.
Principales niveles de función del sistema nervioso central
los principales niveles del sistema nervioso central que presentan unas características funcionales específicas son tres:
1) el nivel medular
2) el nivel encefálico inferior o subcortical
3) el nivel encefálico superior o cortical.
Nivel medular
los circuitos neuronales de la médula pueden originar:
- 1) los movimientos de la marcha
- 2) reflejos para retirar una parte del organismo de los objetos dolorosos
- 3) reflejos para poner rígidas las piernas para sostener el tronco en contra de la gravedad
- 4) reflejos que controlan los vasos sanguíneos locales, los movimientos digestivos o la excreción urinaria.
Las actividades inconscientes del organismo son controladas por :
- Bulbo raquídeo
- Protuberancia
- Mesencefalo
- Hipotalamo
- Talamo
- Ganglios basales
- cerebelo
Respiración y regulación de la presión arterial esta controlada por:
- bulbo raquideo
- protuberancia
coordinacion y control del equilibrio:
- Protuberancia
- formación reticular
- cerebelo
- mesencefalo
salivación,humedecimiento de los labios en respuesta a la comida esta regulada por:
- bublo raquideo
- protuberancia
- mesencefalo
- amigdala
- hipotalamo
ira, excitacion,respuesta sexual,dolor y placer:
- corteza cerebral
Es el nivel que destapa todo un mundo de información almacenada para que la mente la use.
Sin su concurso, el funcionamiento de los centros encefálicos inferiores a menudo es impreciso. El inmenso depósito de información cortical suele convertir estas funciones en operaciones determinativas y precisas.
Sinapsis del sistema nervioso central
La información recorre el sistema nervioso central sobre todo bajo la forma de potenciales de acción nerviosos, llamados simplemente impulsos nerviosos.
La sinapsis química es el sitio en que células vecinas se comunican entre sí a través de mensajes químicos, los neurotransmisores. A pesar del enorme número de sinapsis químicas que existen en el sistema nervioso y de la amplia variedad estructural que ellas ofrecen, en la organización de este tipo de sinapsis se pueden reconocer los mismos elementos básicos. Hay un elemento presináptico representado por un terminal nervioso, o una varicosidad o por el polo de liberación de mensajes químicos, que se observa en algunos tipos celulares, como algunas células sensoriales.
Hasta hoy se han descubierto más de 40 neurotransmisores importantes.
Entre las mejor conocidas figuran las siguientes:
- acetilcolina
- noradrenalina
- adrenalina
- histamina
- ácido γ-aminobutírico (GABA)
- glicina,
- serotonina
- glutamato.
Las sinapsis químicas poseen una característica sumamente importante que las convierte en un elemento muy conveniente para transmitir la mayor parte de las señales en el sistema nervioso. Esta característica hace posible que siempre conduzcan las señales en un solo sentido: es decir, desde la neurona que segrega el neurotransmisor, denominada neurona presináptica, hasta la neurona sobre la que actúa el transmisor, llamada neurona postsináptica. Este fenómeno es el principio de la conducción unidireccional de las sinapsis químicas y se aleja bastante de la conducción a través de las sinapsis eléctricas, que muchas veces transmiten señales en ambos sentidos.
Está compuesta por tres partes fundamentales:
- el soma, que es el cuerpo principal de la neurona
- axón, que se extiende desde el soma hacia un nervio periférico para abandonar la médula espinal
- las dendritas, que constituyen una gran cantidad de prolongaciones ramificadas
El terminal está separado del soma neuronal postsináptico por una hendidura sináptica en él existen dos estructuras internas de importancia para la función excitadora o inhibidora de la sinapsis:
las vesículas transmisoras y las mitocondrias.
- Las vesículas transmisoras contienen el neurotransmisor que, cuando se libera a la hendidura sináptica, excita o inhibe la neurona postsináptica. Excita la neurona postsináptica si la membrana neuronal posee receptores excitadores e inhibe la neurona si contiene receptores inhibidores.
- Las mitocondrias aportan trifosfato de adenosina (ATP), que a su vez suministra energía para sintetizar más sustancia transmisora.
Cuando un potencial de acción la despolariza, estos canales se abren y permiten la entrada en el terminal de un número importante de iones calcio.
los iones calcio llegan al terminal presináptico, se unen a unas moléculas proteicas especiales situadas sobre la cara interna de la membrana presináptica, llamadas puntos de liberación. A su vez, este enlace suscita la apertura de los puntos de liberación a través de la membrana, y así permite que unas pocas vesículas transmisoras suelten su contenido hacia la hendidura después de cada potencial de acción.
función de las «proteínas receptoras:
La membrana de la neurona postsináptica contiene una gran cantidad de proteínas receptora
La activación de los receptores controla la apertura de los canales iónicos en la célula postsináptica según una de las dos formas siguientes:
- 1) por activación de los canales iónicos para permitir el paso de determinados tipos de iones a través de la membrana
- 2) mediante la activación de un «segundo mensajero» que en vez de un canal iónico es una molécula que protruye hacia el citoplasma celular y activa una sustancia o más en el seno de la neurona postsináptica.
- receptores ionotrópicos= receptores de neurotransmisores que activan directamente los canales iónicos
- receptores metabotrópicos.= receptores de neurotransmisores que actúan a través de sistemas de segundos mensajeros
Sistema de «segundo mensajero» en la neurona postsináptica:
Los procesos de memoria, requieren la producción de unos cambios prolongados en las neuronas durante segundos y hasta meses después de la desaparición de la sustancia transmisora inicial. Los canales iónicos no son idóneos para originar una variación prolongada en las neuronas postsinápticas, porque se cierran en cuestión de milisegundos una vez desaparece la sustancia transmisora.
Transmisores de acción rápida y molécula pequeña/ neuropeptidos
Los transmisores de acción rápida y molécula pequeña son los que producen las respuestas más inmediatas del sistema nervioso
se sintetizan en el citoplasma del terminal presináptico y las numerosas vesículas transmisoras presentes a este nivel los absorben por transporte activo, se liberan en la hendidura sináptica sobre los receptores de la membrana en la neurona postsináptica incrementando o disminuiyendo la conductancia que presentan los canales iónicos
tienen acciones lentas formandose en los ribosomas del soma neuronal, una característica importante de los neuropéptidos es que a menudo ocasionan acciones mucho más duraderas. Algunas de ellas consisten en el cierre prolongado de los canales de calcio, los cambios persistentes en la maquinaria metabólica de las células, en la activación o la desactivación de genes específicos dentro del núcleo celular, o en alteraciones a largo plazo de la cantidad de receptores excitadores o inhibidores.
Fenómenos eléctricos durante la excitación neuronal
El descenso del voltaje hasta un nivel menos negativo vuelve más excitable la membrana de la neurona, mientras que su aumento hasta un nivel más negativo la hace menos excitable. Este mecanismo es el fundamento de los dos modos de acción en la neurona
El interior del soma neuronal contiene una solución electrolítica muy conductora, el líquido intracelular de la neurona Por tanto, 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.
Generación de potenciales de acción en el segmento inicial del axón a su salida de la neurona: umbral de excitación:
La razón principal para que este sea el punto de origen del potencial de acción reside en que el soma posee en su membrana relativamente pocos canales de sodio dependientes de voltaje, lo que complica la apertura por parte del PPSE del número necesario para desencadenar un potencial de acción.
Una vez que comienza el potencial de acción, viaja en sentido periférico a lo largo del axón y normalmente también en sentido retrógrado hacia el soma.
Fenómenos eléctricos durante la inhibición neuronal
Las sinapsis inhibidoras sobre todo abren canales de cloruro, lo que permite el paso sin problemas de estos iones.
La apertura de los canales de potasio dejará que estos iones de carga positiva se desplacen hacia el exterior y esto también volverá más negativo de lo normal el potencial de membrana interno. Así pues, la entrada de cloruro más la salida de potasio elevan el grado de negatividad intracelular, lo que se denomina hiperpolarización
La inhibición presináptica está ocasionada por la liberación de una sustancia inhibidora en las inmediaciones de las fibrillas nerviosas presinápticas antes de que sus propias terminaciones acaben sobre la neurona postsináptica. En la mayoría de los casos, la sustancia transmisora inhibidora es GABA (ácido γ-aminobutírico).Ocurre en muchas de las vías sensitivas del sistema nervioso.
«Sumación espacial» en las neuronas: umbral de disparo
Este fenómeno reside en que la cantidad de sustancia transmisora liberada por un terminal aislado para originar un PPSE normalmente no supera los 0,5 a 1 mV, en vez de los 10 a 20 mV necesarios en general para alcanzar el umbral de excitación.
Cada vez que dispara un terminal presináptico, la sustancia transmisora liberada abre los canales de membrana a lo sumo durante 1 ms más o menos. Una segunda apertura de estos mismos elementos puede incrementar el potencial postsináptico hasta un nivel aún mayor y cuanto más alta sea la velocidad de estimulación, mayor se volverá el potencial postsináptico.
Funciones especiales de las dendritas para excitar a las neuronas
La mayoría de las dendritas no llegan a transmitir potenciales de acción debido a que sus membranas poseen relativamente pocos canales de sodio dependientes de voltaje, y sus umbrales de excitación son demasiado elevados para producir potenciales de acción.
Este proceso significa la propagación directa de una corriente eléctrica por conducción de iones en los líquidos de las dendritas pero sin la generación de potenciales de acción.
Relación del estado de excitación de la neurona con la frecuencia de descarga
Si en un momento determinado el grado de excitación es más alto que el de inhibición, entonces se dice que existe un estado excitador. A la inversa, si es mayor la inhibición que la excitación, lo que se dice es que hay un estado inhibidor
Fatiga de la transmisión sináptica:
Cuando las sinapsis excitadoras reciben estímulos repetidos a un ritmo elevado, el número de descargas de la neurona postsináptica es muy alto al principio, pero la frecuencia de disparo va bajando progresivamente en los milisegundos o segundos sucesivos
Se sabe que muchos fármacos aumentan la excitabilidad de las neuronas y otros la disminuyen. Por ejemplo, la cafeína, la teofilina y la teobromina, que están presentes en el café, el té y el chocolate, respectivamente, incrementan la excitabilidad neuronal, se supone que al rebajar el umbral de excitación en las células.
Durante la transmisión de una señal neuronal desde una neurona presináptica hasta otra postsináptica, se consume cierta cantidad de tiempo en el proceso siguiente:
- 1) emisión de la sustancia transmisora por el terminal presináptico;
- 2) difusión del transmisor hacia la membrana neuronal postsináptica;
- 3) acción del transmisor sobre el receptor de la membrana;
- 4) intervención del receptor para aumentar la permeabilidad de la membrana
- 5) entrada del sodio por difusión para elevar el PPSE hasta un nivel suficientemente alto como para desencadenar un potencial de acción.
AVCE 