Neuronas
Mielina
Oligodendrocito
Microglia
Astrocito
Capilar
Neurofisiología: Generalidades y
neurotransmisores
Divisiones del sistema nervioso•Sistema Nervioso Central
•Encéfalo:•Hemisferios cerebrales•Tronco cerebral:•Cerebelo•Nervios ópticos
•Médula Espinal
•Sistema Nervioso Periférico•Somático
•División aferente •División eferente
•Autónomo•Simpático•Parasimpático
En el adulto, en encéfalo está encerrado en un compartimiento inextensible: la duramadre y el cráneo. En condiciones normales, el contenido de este compartimiento está dado por:
La masa encefálica
El Líquido Céfalo Raquídeo
La sangre circulante
Cualquier incremento del volumen del contenido se traduce en un incremento de la presión endocraneana
El recubrimiento del encéfalo
En los niños con las suturas de los huesos craneanos no soldadas aún, un incremento del volumen endocraneano se traduce en crecimiento del perímetro
cefálico
Espacio subaracnoideo de la convexidad
Plexo coroideo de los ventrículos lateral y tercero
Tercer ventrículo
Ventrículo lateral
Acueducto de Silvio
Cuarto ventrículo (agujero de Magendie)
Receso lateral del cuarto ventrículo (agujeros de Luschka)
El L.C.R. se forma en los plexos coroideos de los ventrículos (500 ml/día), circula hacia la convexidad por
el espacio subaracnoideo y es reabsorbido por las granulaciones de Pacioni hacia el seno venoso
longitudinal superior. A cada momento hay entre 130 a 150 ml en el encéfalo
El líquido céfalo raquídeo provee protección mecánica al SNC, amortiguando el efecto de la gravedad y los golpes
Oclusión del acueducto o de los agujeros de Luschka y Magendie o del espacio subaracnoideo por donde circula y se reabsorbe el LCR
Normal Hidrocefalia
Cayado aórtico
CarótidasVertebrales
Arterias cerebrales
• Anterior
• Media
• Posterior
Tronco basilar
Carótida interna
Comunicante anterior
Comunicanteposterior
Senos venosos
Irrigación del encéfalo
Flujo Sanguíneo Cerebral:
• 800 ml/min (20% del VMC)
• 50 ml/100 g de tejido/min
• 15 ml/100 g/min o menos produce daño cerebral irreversible
Factores que influencian el flujo sanguíneo cerebral
• Variaciones de la PO2, la PCO2 y el pH
• Tasa metabólica cerebral regional
• Autorregulación miogénica del flujo
• Diferencia arterio/venosa de Presión Arterial Media
Q = PR
PO2, PCO2 y pH:
PIC Pvenosa
Pperfusión = PAM - PIC
PIC = Pperfusión
PAM= Presión Arterial Media PIC= Presión Intra Craneana
Características del Flujo Sanguíneo Cerebral
Flu
jo s
ang
uín
eo
(ml/
100
gr/
min
)
Presión arterial media (mmHg)
20
50
80
80
160
Autorregulación del flujo sanguíneo cerebral
El estiramiento de la pared arteriolar por incremento de la PAM, origina cambios de permeabilidad para el K+ y mayor ingreso de Ca2+ al músculo liso vascular, con el consiguiente aumento del tono y vasoconstricción. Lo opuesto ocurre si la PAM desciende.
Q = PR
+/-
Hipertensión Endocraneana
Pperfusión = PAM - PIC
Neuronas
Mielina
Oligodendrocito
Microglia
Astrocito
Capilar
SNC: Neuronas y Glía
Neuronas: Célula excitable capaz de recibir, procesar y transmitir información desde y hacia otras neuronas o tejidos efectores
Neuroglía:
Astroglía
Oliogodendroglía
Microglía
La Neuroglía
Los astrocitos son células nodrizas para las neuronas, mantienen la homeostasis del medio interno neuronal, metabolizan neurotransmisores, contribuyen a formar la barrera hematoencefálica, contribuyen a regular el flujo sanguíneo regional y reemplazan a las neuronas dañadas (cicatrización o gliosis).
Los oligodendrocitos envuelven a los axones de las neuronas en una vaina de mielina la cual acelera la conducción del impulso nervioso y aísla a los axones entre sí.
La microglia es el sistema de defensa y acarreo propio del SNC. Los capilares cerebrales tienen un endotelio “cerrado”, que es la base de la barrera hematoencefálica
Neuronas
Partes Tipos
• Se trata de una unión que media la transferencia entre una neurona y:– Otra neurona– Una célula efectora
• Neurona Presináptica – Conduce impulsos hacia la sinapsis
• Neurona Postsináptica – Transmite impulsos que se alejan de la sinapsis
Comunicación entre neuronas: la sinapsis
Figure 11.17
Sinapsis axosomáticas
Sinapsis axoaxónica
Sinapsis axodendrítica
También dendrosomáticas y dendrodendríticas
– En el SNC, son menos comunes que las sinapsis químicas
– Son uniones gap, como las halladas en músculo cardíaco y liso
– En el SNC son importantes en:• Despertar del sueño• Procesos de fijar la atención• Memoria y emociones• Homeostasis del agua y los electrolitos• Función de los astrocitos
Sinapsis Eléctricas
• Especializadas en la liberación y recepción de neurotransmisores
• Típicamente compuesta de dos partes: – Membrana presináptica, la cual contiene
vesículas sinápticas repletas de neurotransmisor
– Membrans postsinaptica, con receptores que reconocen al neurotransmisor liberado por la presináptica
Sinapsis Químicas
• Espacio lleno de fluído extracelular, que separa las membranas pre y post sinápticas, al que se vuelca el neurotransmisor, que difunde hasta el receptor en la membrana postsináptica
• La sinapsis química asegura el flujo unidireccional de información entre dos o más neuronas
Hendidura sináptica
• El potencial de acción arriva a la membrana presináptica, usualmente una terminal axónica y abre canales voltaje dependientes de Ca2+
• El Ca2+ interactúa con proteínas presinápticas (sinaptotagmina) y termina por exocitar al neurotransmisor
• El neurotransmisor difunde por la hendidura sináptica y se une a su receptor postsináptico
• La membrana postsináptica altera su permeabilidad a iones, produciéndose un efecto excitatorio o inhibitorio
Transferencia de información
Transferencia de informaciónCanal iónico voltaje dependiente
Canal iónico ligando dependiente
• Un neurotransmiosor unido a su receptor postsináptico: – Produce un efecto postsináptico contínuo– Bloquea la recepción de mensajes sucesivos – Debe ser removido de su receptor
• La remoción de los neurotransmisores ocurre cuando:– Son degradados por enzimas (caso de la Acetil colina y
la colinesterasa)– Son captados por astrocitos o por la terminal
presináptica (caso de la serotonina) – Difunden fuera de la hendidura sináptica
Terminación del efecto del neurotransmisor
• El neurotransmisor debe ser liberado, difundir por la hendidura sináptica e interactuar con su receptor
• El tiempo que se requiere para que esto ocurra, es el retardo sináptico (0.3-5.0 ms)
• El retardo sináptico es el paso limitante de la capacidad de transmisión sináptica
Retardo sináptico
• La interacción del neurotransmisor y su receptor media cambios en el potencial de membrana postsináptica, cuya magnitud es proporcional a:– La cantidad de neurotransmisor liberado– El período de tiempo durante el cual el transmisor
permanece unido al receptor
• Hay dos tipos de potenciales postsinápticos: – PPSE – Potencial Postsináptico Excitatorio – PPSI – Potencial Postsináptico Inhibitorio
Potenciales Postsinápticos
• Los PPSEs son potenciales graduados que eventualmente pueden iniciar un potencial de acción en un axón– Usan solamente canales químicamente
graduados– El Na+ y el K+ fluyen en direcciones opuestas
al mismo tiempo
• La membrana postsináptica, de no ser un axón, no genera potenciales de acción
Potenciales Postsinápticos Excitatorios
Potenciales Postsinápticos Excitatorios
Umbral
Potencial de reposo
• La unión de un neurotransmisor a un receptor inhibitorio de una sinapsis inhibitoria: – Causa que la membrana postsináptica se torne
más permeable al potasio y al cloro – Mantiene negativa la carga eléctrica del interior
celular postsináptico– Aleja la probabilidad que la neurona postsináptica
genere un potencial de acción
Potenciales Postsinápticos Inhibitorios
Sinapsis Inhibitoria y PPSIs
Figure 11.20b
Umbral
Potencial de reposo
• Un PPSE aislado es incapaz de inducir un potencial de acción
• Los PPSEs deben sumarse temporal y/o espacialmente para inducir un potencial de acción
• Sumación temporal – la neurona presináptica transmite impulsos con alta frecuencia (muchos impulsos en la unidad de tiempo)
Sumación
• Sumación espacial – La neurona postsináptica es estimulada por un gran número de terminales presinápticos al mismo tiempo
• Los PPSIs también se suman entre sí y a los PPSEs, cancelándose mutuamente
Sumación
Sumación
Umbral de neurona postsináptica
Potencial de reposo
Infraumbral: no hay
sumación
Sumación temporal
Sumación espacial
Sumación espacial de un PPSE y un PPSI
• Mensajeros químicos usados para la comunicación entre neuronas y entre éstas y el resto del cuerpo
• Hasta aquí se han identificado alrededor de 50 neurotransmisores diferentes
• Se clasifican según sus características químicas y funcionales
Neurotransmisores
• Acetilcolina (ACo)
• Aminas Biógenas
• Aminoácidos
• Péptidos
• Mensajeros nóveles: ATP y gases disueltos– ON (óxido nítrico) y CO (monóxido de carbono)
Clasificación Química
• El primer neurotransmisor identificado• Liberado entre otras, en la sinapsis
neuromuscular• Sintetizada y almacenada en vesículas
presinápticas• Degradada por la acetil colinesterasa (ACoE)• Liberada por:
– Algunas neuronas del sistema nervioso autónomo– Sistema modulatorio difuso, interneuronas de ganglios
basales, etc.
• Interactúa con receptores – Nicotínicos, ionotrópicos– Muscarínicos, metabotrópicos
Acetilcolina
• Incluyen:– Catecolaminas – dopamina, norepinefrina
(NE), y epinefrina– Indolaminas – serotonina e histamina
• Ampliamente distribuidas en el cerebro
• Juegan roles en la conducta emocional, atención, aprendizaje, memoria, regulación del sueño, etc.
Aminas Biógenas
Síntesis de Catecolaminas
• La maquinaria enzimática que posea la célula, va a determinar cuál molécula de la línea se sintetiza
• La norepinefrina y la dopamina son sintetizadas por las terminales axónicas
• La Epinefrina lo es por la médula adrenal
Tirosina
L-Dopa
Dopamina
Norepinefrina
Epinefrina
Tirosina hidroxilasa
Dopa decarboxilasa
Dopamina -hidroxilasa
Feniletanolamina N-metiltransferasa
Catecolaminas
• Finalizan su acción a través de la recaptación y catabolismo enzimático
MAO
Mono amino oxidasa
mitocondrial
Recaptación tipo I
(presináptica, intraneuronal)
Recaptación tipo II
(postsináptica, extraneuronal)
Catecol O Metil transferasa
COMT
• Incluye:– GABA – Ácido gama ()-aminobutirico – Glicina– Aspartato– Glutamato
• Hallados solamente en el SNC
Aminoácidos
• Incluye:– Sustancia P – mediador del dolor (Pain)– Beta endorfina, dinorfina y encefalinas
• Son opioides (hipno analgésicos) naturales: reducen percepción del dolor
• Se unen a los mismos receptores que los opiáceos y la morfina
• Compartidos con el sistema nervioso entérico: somatostatina y colecistokinina
Péptidos
• ATP– Se lo encuentra en SNC y SNP– Interactúa con receptores excitatorios e
inhibitorios– Induce propagación de la ola de Ca2+ en
astrocitos– Transmite sensación de dolor
Mensajeros Noveles
Ola de Ca2+ de los astrocitos:• Los astrocitos se comunican entre sí mediante uniones GAP y/o con receptores para purinas (ATP) que inducen corrientes transitorias de Ca2+
• Los astrocitos de esta manera:
• Contribuyen a recargar niveles de glutamato en neuronas glutamatérgicas
•Transportan glucosa desde los capilares a las neuronas
•Liberan sustancias vasoactivas que inducen vasodilatación regional
• Oxido Nítrico (NO) – Activa al receptor intracelular de Guanidil
ciclasa– Es importante en la formación de memorias y
aprendizaje
• Monóxido de Carbono (CO) es un regulador principal del GMPc en el cerebro
Mensajeros Noveles
• Dos tipos:– Excitatorios: producen despolarización
postsináptica. El principal transmisor excitatorio del cerebro es el glutamato
– Inhibitorios: producen hiperpolarización postsináptica. El principal transmisor inhibitorio del cerebro es el GABA y el de la médula espinal, la Glicina
Clasificación Funcional de los Neurotransmisores
• Algunos neurotransmisores tienen ambos efectos, excitatorio e inhibitorio, dependiendo del receptor con el que interactúan – Ejemplo: acetilcolina
• Excitatoria en la sinapsis neuromuscular del músculo esquelético
• Inhibitoria en músculo cardiaco
Clasificación Funcional de los Neurotransmisores
• Directo o ionotrópico: canales iónicos ligando-dependientes. La unión del transmisor abre el canal– Promueve respuestas rápidas – Ejemplos: receptor nicotínico de la ACo, receptores para
aminoácidos
• Indirecto o metabotrópico: el transmisor actúa a través de un segundo mensajero– Promueve efectos a largo plazo– Ejemplos: aminas biogénicas, péptidos y gases disueltos
Mecanismos de los receptores
• Proteínas de membrana• Median la acción directa de un neurotransmisor • Efecto inmediato, breve, simple y altamente
localizado• El ligando se une al receptor y los iones entran a
la célula• Receptores excitatorios despolarizan la
membrana postsináptica• Receptores Inhibitorios la hiperpolarizan
Receptor Asociado a un Canal
Receptor Asociado a un Canal
Flujo iónico bloqueadoFlujo iónico
Influjo neto de corriente iónica
Canal Cerrado Canal Abierto
• Las respuestas son indirectas, lentas, complejas, prolongadas y frecuentemente difusas
• Constituidos por complejos proteicos transmembrana
• Ejemplos: receptores muscarínicos de la ACo, péptidos, aminas biógenas
Receptor Asociado Proteína G
• El neurotransmisor se une al receptor• Se activa la proteína G y el GTP es hidrolizado
a GDP• El complejo proteína G así activado, activa a
su vez a la adenil ciclasa • La adenil ciclasa cataliza la formación de
AMPc a partir de ATP• El AMPc, segundo mensajero, desencadena
diversas respuestas celulares
Receptor Asociado Proteína G: Mecanismo
Receptor Asociado Proteína G: Mecanismo
Neurotransmisor liberado por el terminal presináptico
Membrana postsinática
LigandoAdenil ciclasaComplejo Proteína G
El Complejo Proteína G activa a la adenil ciclasa
Activación de enzimas
Cambios en la permeabilidad y el
potencial de membrana
Síntesis proteicaActivación
de genes específicos
• Además del AMPc, los receptores asociados a proteína G activan otros segundos mensajeros, incluyendo Ca2+, GMPc y diacilglicerol
• Los segundos mensajeros:– Abren o cierran canales iónicos– Activan proteín kinasas– Fosforilan proteínas canal – Activan genes e inducen síntesis proteica
Receptor Asociado Proteína G: Respuesta
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