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NEURONA Y NEUROFISIOLOGÍA
NEURONA
El SNC humano contiene alrededor de 100 000 millones de neuronas . También contiene de 10 a 50 veces este numero de células neurogliales
DEFINICION
Células excitables especializadas en la recepción de estímulos y en la conducción del impulso nervioso.
Se encuentran en el encéfalo, la medula espinal y los ganglios.
En el individuo maduro las neuronas no se dividen ni se reproducen
Su tamaño y forma varían, pero cada una posee:
• Un cuerpo celular.• Una o mas prolongaciones denominadas neuritas.
VARIEDADES DE NEURONAS
El numero, la longitud y la forma de ramificación de las neuritas brindan un método morfológico para la clasificación de mas neuronas.
•Neuronas unipolares•Neuronas bipolares•Neuronas multipolares
También se pueden clasificar de acuerdo a su tamaño:
•Neuronas de Golgi de tipo I.•Neuronas de Golgi de tipo II.
NEURONAS UNIPOLARES
El cuerpo celular tiene una sola neurita que se divide a corta distancia en dos ramas, una se dirige hacia una estructura periferia y la otra ingresa al SNC.Las ramas de esta neurita única tienen características funcionales y estructurales de un axón.
NEURONAS BIPOLARES
Poseen un cuerpo celular alargado y de cada uno de sus extremos parte una neurita única .
Por ej. Las células bipolares de la retina y las células de los ganglios sensitivos coclear y vestubular.
NEURONA MULTIPOLAR
Tienen numerosas dendritas que surgen del cuerpo celular, con excepción de la larga prolongación que corresponde al axón, el resto de las neuritas son dendritas.
La mayoría de las neuronas del encéfalo y la medula espinal son de esta tipo.
NEURONAS DE GOLGI TIPO I
Tienen un axón que puede llegar a medir un metro de longitud. Los axones de estas neuronas forman largos trayectos de fibras del encéfalo y la medula espinal, y las fibras nerviosas de los nervios periféricos.
Las células piramidales de la corteza cerebral, las células de Purkinje de la corteza cerebelosa y las células motoras de la medula espinal son ejemplos.
NEURONAS DE GOLGI TIPO II
Tienen un axón corto que termina en la vecindad del cuerpo celular.
Son muy abundantes en la corteza cerebral y cerebelosa y su función a menudo es inhibidora.
ESTRUCTURA DE LA NEURONA
CUERPO DE LA CELULA
. consiste en una masa de citoplasma en la cual esta incluido el núcleo; Esta limitado externamente por una membrana plasmática.
NUCLEO
Almacena los genes, en la neurona madura los cromosomas ya no se duplican y solo funcionan como expresión genética.
El núcleo único esta relacionado con la sintesis de RNAr y la unión de las subunidades de los ribosomas. Su gran tamaño es por la alta tasa de síntesis proteica que se requiere para el requerimiento citoplasmático de las neuritas largas.
En la mujer uno de los cromosomas X se encuentra compacto y se conoce como cuerpo de Barr.
La envoltura nuclear tiene dos capas y presenta poros nucleares, atreves de los cuales difunden sustancias hacia el interior o exterior del núcleo.
CITOPLASMA.
Rico en retículo endoplasmatico granular y agranular y contiene los siguientes organelos e inclusiones:
•Sustancia de Nissl.•Aparato de Golgi.•Mitocondrias.•Microfilamentos.•Microtubulos.•Lisosomas.•Centriolos.•Lipofuscina.•Melanina.•Glucógeno.•Lípidos.
SUSTANCIA DE NILLS.
Consiste en gránulos distribuidos en la totalidad del cuerpo celular, excepto en la región del cono axonico.
La sustancia de Nills esta compuesta por retículo endoplasmatico rugoso dispuesto en forma de cisternas.
Su función es sintetizar las proteínas que fluyen a lo largo de las dendritas y del axón y reemplazan las proteínas que son degradadas durante la actividad celular.
APARATO DE GOLGI.Las proteínas producidas por la sustancia de Nills son transformadas en glucoproteínas. Cada cisterna del aparato de Golgi se especializa en diferentes reacciones enzimáticas. Al final las proteínas son empaquetadas en vesículas para su transporte a las terminaciones nerviosas. El aparato de Golgi también es activo para la producción de lisosomas y en la síntesis de membranas celulares.
MITOCONDRIAS
Dispersas en todo e cuerpo celular, dendritas y axones. Poseen enzimas que participan en las cadenas de respiración celular, son útiles para la formación de energía.
NEUROFIBRILLASDiscurren paralelas entre si, compuestas de micro filamentos, desde las dendritas, atreves de cuerpo y hasta el axón. Determinan la forma de la neurona.
MICROFILAMENTOSForman una red densa por debajo de la membrana plasmática. Desempeñan un papel en la formación y retracción de las prolongaciones celulares y el transporte celular.
MICROTUBULOSDiscurren entre las neurofibrillas, desde las dendritas, el cuerpo celular y el axón, funcionan como transporte celular.
SINAPSIS
Hay dos tipos principales de sinapsis:
Química Eléctrica
SINAPSIS QUIMICA
Siempre conduce las sinapsis en un solo sentido.
Es decir desde la neurona que segrega la sustancia transmisora que es la presinaptica hasta la neurona en la que actúa el trasmisor que es la postsinaptica.
Las terminaciones presinapticas poseen vesículas presinapticas pequeñas, que contienen neurotransmisores
Las terminaciones presinapticas poseen vesículas presinapticas pequeñas, que contienen neurotransmisores
Las vesículas se fusionan con la membrana presinaptica y descargan neurotransmisores. Los neurotransmisores son liberados
por la llegada de un potencial de acción. Los neurotransmisores son liberados por la llegada de un potencial de acción.
Se difunden a través del espacio sináptico hasta la membrana postsinaptica, donde se unen y sufren cambios en su conformación de inmediato
abren el canal iónico, generando un potencial postsinaptico excitador (efecto despolarizador) o uno inhibidor (efecto de hiperpolarizacion).
abren el canal iónico, generando un potencial postsinaptico excitador (efecto despolarizador) o uno inhibidor (efecto de hiperpolarizacion).
SINAPSIS ELECTRICAuniones en hendidura con canales que se extienden desde
el citoplasma de la neurona presinaptica hasta el de la neurona postsinaptica.
Los canales forman puentes que permiten el flujo de corriente iónica.
Esta rápida propagación de la actividad de una neurona a otra asegura que un grupo de neuronas que realizan una función idéntica actúen juntas.
“Las neuronas se comunican interpretando su entorno químico, transformando las claves químicas en actividad eléctrica que se conduce por los axones y traduciendo los datos eléctricos a secreciones químicas cuidadosamente moduladas las cuales influyen en otras células, neuronales o no”
ELECTROFISIOLOGÍA BÁSICA
Normal: Compartimiento Intracelular carga negativa con respecto al Extracelular
El gradiente eléctrico se mantiene por la Membrana Plasmática Bicapa lipídica Colesterol Proteínas Bombas de iones Canales iónicos Receptores de neurotransmisores
Nódulos de Ranvier
Axón
Soma
Núcleo
Dendritas
Vainas de Mielina
Botones Terminales
+ + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + +
+ + + + + + + + + + + +
Espacio Extracelular
Espacio Intracelular
Las bombas y canales iónicos mantienen un gradiente de cationes: K >15-20 Intracelular Na <8-15 Intacelular
Principal bomba de iones ATPasa Sodio-Potasio
La membrana neuronal es: Semipermeable “Capacitador” Hidrófoba “Aislante”
Glucoproteínas que atraviesan la membrana neuronal y contiene un poro que puede abrirse y cerrarse y a través del cual pueden fluir iones específicos.
Existen tres tipos de canales controlados por el ligando: Acoplados directamente Acoplados a proteínas G Acoplados a sistemas de segundo mensajero
Principales canales iónicos: Sodio Potasio Calcio Cloro
Son selectivos
Cerrados en estado de reposo Apertura
Canales de iones controlados por el ligando Neurotransmisores excitatorios – Cationes - Despolarización Neurotransmisores inhibitorios – Cloro - Hiperpolarización
Canales iónicos controlados por el voltaje
La neurona en reposo tiene un potencial de -70 a -80 mV Inicio del potencial de acción
1. Apertura de los canales de sodio DESPORALIZACIÓN
2. Umbral de Espiga -55mV
3. Apertura de los canales de calcio
4. Salida de iones potasio HIPERPOLARIZACIÓN
5. Periodo refractario
La Mielina es una sustancia hidrófoba que circunda los axones mas largos y aumenta la velocidad de conducción hasta 65 metros por segundo. Nódulos de Ranvier Potencial de Acción Saltatorio
+ + + + + +
+ + + + + +
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Potencial de Acción
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Na+
Na+
Na+
Na+
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K+
Na+Na+
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K+
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K+
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Espacio Intracelular
Espacio Extracelular
Na+
Na+Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
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K+
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Na+
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K+
K+
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Espacio Intracelular
Espacio Extracelular
Potencial de Acción
Milivo
ltios
Mil isegundos
-70
0
+35
0 0.1 0.2 0.3 0.50.4 0.6 0.7
Reposo
Canal de Na+
Bomba Na+- K+
+ + + + + +
Des
po
lari
zaci
ón
Potencial de Equilibrio para
un Ion
Cierre de Canales de Na+
Apertura de Canales de Na+ Dependientes
del Voltaje
MEMBRANA EN REPOSODESPOLARIZACIÓN
Canal de K+
Entrada de Na+
Apertura de Canales de K+
Salida de K+REPOLARIZACIÓN
Rep
olari zació
n
Cierre de Canales de K+
Na+
Na+
Na+
Sobreexcitación
Activación de la Bomba Na+- K+
Potencial de Acción Neuronal
0.7
Milivo
ltios
Mil isegundos
-70
0
+35
0 0.1 0.2 0.3 0.50.4 0.6
Reposo
Des
po
lari
zaci
ón R
epo
lari zación
Sobreexcitación
Potencial de Acción Neuronal Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Espacio Intracelular
Espacio Extracelular
+ + + + + +
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na
Na+
K+
Espacio Extracelular
K+
K+
K+K+
K+
K+
Na
K+
Na
Na
NaNa
Na
Na+
Na
K+K+
Na+
K+K+
Na+
K+
Bomba Na+-K+
Desactivación de la Bomba Na+- K+
En la terminal sináptica del axón, los potenciales de acción desencadenan la liberación de neurotransmisores en la hendidura sináptica.
Terminal nerviosa presináptica Célula postsináptica
Neuronas Músculos
Acoplamiento excitación-contracción
Fenómeno de Todo o Nada: El PA una vez desencadenado es propagado con toda su fuerza a lo largo del axón.
Componentes de la sinapsis: Axón terminal Neurona presináptica Hendidura sináptica Dendrita de la neurona postsináptica
Tipos de sinapsis: Axoxomáticas Axoaxónicas Axodendríticas
Uniones de Espacio: Comunicación neuroquímica intraneuronal.
Durante el desarrollo las relaciones sinápticas aumentan y en el adulto solo sobreviven las que tienen importancia funcional, y se remodelan constantemente.
Regulación por Factores de Crecimiento y Receptores de Glutamato N-Metil-D-Aspartato (NMDA).
Las terminales presinápticas contienen la maquinaria sintética responsable de la síntesis de todos los neurotransmisores, salvo los peptídicos, que se sintetizan en el cuerpo neuronal.
La síntesis de neurotransmisores puede estimularse por: Influencia de los iones calcio Las variaciones en el segundo mensajero AMPc Cambios en el nivel de hormonas circulantes
Proceso sináptico de los neurotransmisores: Síntesis Almacenamiento (Vesículas) Liberación Degradación
La energía es proporcionada por la mitocondria
Los canales de calcio controlados por el voltaje son los que desencadenan la liberación de las vesículas.
Exocitosis
Una vez liberadas las monoaminas son captadas por la célula postsináptica.
Las monoaminas no captadas son recaptadas y empaquetadas o degradadas por las MAO (Monoaminooxidasas).
MAO Tipo A: Metaboliza noradrenalina y serotonina. Tipo B: Metaboliza dopamina.
“Lugar en el que se dan y reciben los estímulos y donde se desarrollan las actividades mas finas de la actividad neuronal”.
Compartimiento Sináptico: Espacio entre la membrana presináptica y postsináptica. Contiene la mezcla de neurotransmisores que ejercen mayor influencia en el pensamiento y la conducta.
NEUROTRANSMISORESAminoácidos
•Glutamato •GABA •Glicina •Aspartato
•Homocisteato
Áminas Biógenas
•Noradrenalina •Serotonina •Dopamina •Adrenalina
•Acetilcolina •Histamina
Neuropéptidos
•Vasopresina •Oxitocina •Encefalinas •Endorfinas
•Sustancia P •Neurotensina
Nucleótidos
•Adenosina •AMPc
Gases
•Óxido Nítrico •Monóxido de Carbono
•Amoníaco •Prostaglandinas
Las concentraciones de varios neurotransmisores de la hendidura sináptica se regulan cuidadosamente con la retroalimentación negativa de la liberación de los neurotransmisores y por su recaptación por moléculas transportadoras en la terminal presináptica.
Miofibril la
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Potencial de AcciónUNIÓN
NEUROMUSCULAR
Espacio Sináptico o Hendidura Sináptica
Gotiera Sináptica o
Valle Sináptico
Hendiduras Subneurale
s
+ + + + + +
+ + + + + +
+ + + + +
Ca++
Ca++
Ca++
Ca++
Ca++
Ca++
Ca++
Ca++
Ca++
Ca++
Ca++
Ca++
Ca++
Ca++
Ca++
+ + + + + +
+ + + + + +
+ + + + + +
+ + + + +
Activación de Canales de Ca++
Entrada de Ca+
+
Ca++
Ca++
Ca++
Ca++
Ca++
Ca++
Ca++
Ca++
Ca++
Ca++
Ca++
Ca++
Ca++
Ca++
Desactivación de Canales de
Ca++
+ + + + + + +
+ + + + + + + + +
Activación de Calmodulina
Activación de la Proteína QuinasaFosforilación de
la SinapsinaFormación de
Vesículas
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Vesículas Sinápticas
AtraqueFusión
CuantoExocitosis
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Acetilcolina (Ach)
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Na+
K+
K+
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Na+
Na+
Na+
Na+
K+
K+
K+
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K+
Na+
Na+
Na+
K+Na+
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Na+
K+
K+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
K+
K+
K+
K+
K+
K+
Na+
Na+
Na+
K+Na+
Unión a Receptores
de Ach
Activación de Canales
IónicosPOTENCIAL DE LA PLACA
TERMINAL
Mili
volti
os
Mil isegundos
-85
0
0 1 2 3
Potencial de la Placa Terminal
Reposo
+35
Acetilcolinesterasa
Cierre de Canales Iónicos
POTENCIAL DE ACCIÓN
+15
Potencial de Acción Muscular
Receptores: Alteran el potencial eléctrico de transmembrana; aumentar o disminuir la posibilidad de desencadenar un potencial de acción.
La modulación del receptor se debe a cambios en la concentración sináptica de nerotransmisores.
La sensibilidad de un receptor puede deberse a: Número de receptores presentes Afinidad del neurotransmisor por el receptor Eficiencia de la traducción del mensaje intraneuronal.
Existen dos tipos de receptores: Siete dominios de transmembrana, con proteínas G Canales iónicos controlados por ligandos
Sumación Espacial Neuronal “PPSE”
Neuronas Presinápticas
Neurona Postsináptica
Sumación del PPSE
Umbral de Disparo
Potencial de AcciónCono Axónico
Proteínas G: Familia de proteínas de estructura semejante, ligadas al guanosín trifosfato (GTP); que interaccionan con el grupo de receptores de siete dominios de transmembrana.
Existen tres tipos: α, β y γ
Segundos Mensajeros: Son traductores de una señal intraneural. Nucleótidos Cílclicos: AMPc Calcio Metabolitos de Fosfoinositol: Fosfolipasa C Eicosanoides: Fosfolipasa A2
Gases: Oxido Nítrico
Fosforilación de Proteínas: Por acción de los segundos mensajeros, fundamentalmente como interruptor para encender o apagar la función de la proteína.
La modificación postraslacional reversible de una proteína puede cambiar su función.
BIBLIOGRAFÍA
Tratado de Fisiología Medica, Guyton & Hall, 11ª Edición, Editorial Elsevier Saunders
Sinopsis de Psiquiatría “Ciencias de la Conducta, Psiquiatría Clínica”, Harold I. Kaplan/Benjamín J. Sadock, 8ª Edición, Editorial Médica Panamericana
Neuroanatomía.
