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)