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FISIOLOGIA LUZ
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Sistema Nervioso Generalidades:
Organización, sinapsis y sustancias transmisoras
Profesora Liliana Nucette de Sierra
Sistema Nervioso
Central
Cerebro
Cerebelo
Médula Espinal
Tallo Encefálico
Periférico
Sensitivo (Aferente)
Motor (Eferente)
Somático
Autónomo
Simpático
Parasimpático
ORGANIZACIÓN DELSISTEMA NERVIOSO
Función Integradora del SNC
Elaborar la información y dar respuestas motoras
y mentales adecuadas
Neuronas --------Sinapsis
Niveles de
funcionamiento del
SNC
• Nivel medular
• Movimientos de la marcha.
• Reflejos de retirada ante
estímulos dolorosos.
• Reflejos antigravitatorios
(rigidez de las piernas para
sostener el tronco).
• Reflejos para controlar los
vasos sanguíneos,
movimientos digestivos y
excreción urinaria
Cerebro
Cerebelo
Nervios espinales
cervicales
Nervios espinales
torácicos
Nervios espinales
lumbares
Niveles de funcionamiento del SNC
• Nivel encefálico inferior o Subcortical.
– Formado por : bulbo raquídeo, protuberancia, mesencéfalo,
hipotálamo, tálamo, cerebelo y ganglios basales.
– Control de la respiración, presión arterial, equilibrio, reflejos de
alimentación y patrones emocionales (ira, respuesta sexual
reacción al dolor y al placer)
• Nivel encefálico superior o Cortical
– Representado por la corteza cerebral
– Almacén de la memoria.
– Le da precisión a las funciones inferiores.
– Actúa en asociación con los centros inferiores.
Morfología de la Neurona
Soma o
Pericarión Dendritas
Axón
Terminal axónico
o sináptico
Dendritas
Cuerpo o
Soma
Sinápsis
Terminal
presináptico
Hendidura
Sináptica
Terminal
posináptico
Núcleo
Cono axonal
Axón:
segmento
inicial
Vaina de
Mielina
Neurona
Postsináptica
Señal de
entrada
Integración
Señal de
Salida
Clasificación de las Neuronas
• Clasificación Estructural o según el número de prolongaciones:
– Unipolares (invertebrados).
– Seudounipolares (neuronas sensitivas primarias de los ganglios de las
raíces dorsales)
– Bipolares (neuronas de la retina)
– Multipolares (motoneuronas anteriores de la ME, células piramidales de
la corteza cerebral, células de Purkinje de cerebelo)
• Clasificación Funcional:
– Sensoriales:
• Conducen impulsos desde los receptores sensoriales hasta cerebro y ME.
• Componente Sensorial Aferente de los nervios espinales y craneales.
• Cuerpos celulares están en la raíz posterior de ME y ganglios craneales.
• Son Seudounipolares o bipolares.
– Motora:
• Conducen el impulso desde el cerebro y ME a los efectores (Músculo y glándulas).
• Componente Motor Eferente de los nervios craneales y espinales.
• Cuerpos celulares : Motoneuronas de las astas anteriores de ME.
• Son multipolares.
– Interneuronas:
• Se ubican en SNC, sin contacto con estructuras periféricas.
• Función: Modificación, coordinación, integración, facilitación e inhibición, entre la
entrada sensorial y salida motora.
• Son Multipolares.
Clasificación de las Neuronas
Neuronas sensoriales Neuronas motoras Interneuronas del SNC
Pseudounipolar:
Tiene un solo
proceso llamado
axón. Durante el
desarrollo, la
dendrita se fusiona
al axón
Bipolar: posee dos
fibras relativamente
iguales, que se
extienden desde el
soma neuronal
Interneuronas
anaxonicas del SNC,
no tienen axón aparente.
Interneuronas
multipolares, altamente
conectadas pero con
extensiones cortas
Neurona multipolar
eferente: de 5 a 7 dendritas
cada una unidas 4 o 6 veces.
Un axón único largo con un
terminal axónico.
Multipolares: Células piramidales
de la corteza cerebral;
Motoneuronas espinales y
Células de Purkinje en Cerebelo.
• Clasificación según la longitud del axón:
– Axón Largo (Golgi tipo I):
• Median la información entre regiones cerebrales distantes.
• Proveer un tono basal de excitación.
• Neuronas piramidales de proyección de corteza cerebral.
– Axón Corto (Golgi tipo II):
• Cumplen función de interneuronas en circuitos locales.
Clasificación de las Neuronas
Células de la Glía
Células de la Glía. Funciones.
• Función de soporte.
• Eliminación de productos de desecho del metabolismo neuronal.
• Aporta la vaina de mielina.
• Buffer espacial para el K+.
• Sirve de guía para la migración neuronal durante el desarrollo.
• Aporta la nutrición neuronal.
• Regeneración Neuronal. Stem cells de neuronas.
Clasificación de las células gliales.
• Macroglia:
– Astrocitos.
– Oligodendrocitos Mielina del SNC.
– Células de Schwann Mielina de nervios periféricos.
– Ependimocitos.
• Microglia:
– Fagocitos (sistema inmune).
Clasificación y ubicación de las células gliales
• Célula de Schwann:
– Se requieren varias células de
Schwann para formar la
mielina de un solo axón.
– Los genes que participan en la
síntesis de mielina son
activados por el propio axón.
• Oligodendorcito:
– Un solo oligodendrocito forma
la mielina de varios axones en
SNC.
– La presencia del astrocito
estimula la síntesis de mielina
por parte de los genes.
Composición de la
Mielina:
• Lípidos: 60-80%
• Proteínas: 20-40%
• Esqueleto fibroso
de citoqueratina
Formación de mielina en el SNP
Célula de Schwann,
dando varias vueltas al
axón
Cada célula de Schwann
forma la mielina alrededor
de un pequeño segmento
de un solo axón.
Funciones de la Mielina:
• Aislante eléctrico y mecánico.
• Aumenta la velocidad de conducción del
impulso eléctrico.
• Transporte de sustancias.
Conducción en fibras mielínicas y no mielínicas
Flujo de Corriente
Local
Sección despolarizada del axón
Composición de la Mielina
• Lípidos:
– Cerebrósidos.
– Fosfolípidos.
– Colesterol.
• Proteínas:
– Proteína Po.
– Proteína básica de Mielina (MBP).
– MAG
– Proteína P2.
– Proteína PMP 22 (SNP)
– Proteína proteo-lipídica (PLP) (SNC)
Transporte Axoplásmico
Es el tráfico de sustancias entre el soma y las terminales sinápticas o
dendritas.
• Anterógrado:
– Rápido: vesículas sinápticas y mitocondrias. (CInesina)
– Lento: elementos del citoesqueleto y proteínas solubles.
• Retrógrado:
– Reciclado de vesículas. (Dineína)
– Señales de los elementos celulares post-sinápticos.
• Factor de crecimiento neuronal: Neurotrofinas
• Virus Neurotróficos.
Cito-esqueleto neuronal
• Microtúbulos:
– Tubulinas alfa y beta.
– Proteinas asociadas (MAP)
• Neurofilamentos
– Mas abundantes.
– Citoqueratina.
• Microfilamentos.
– Polímeros de actina
de doble hélice
MICROTÚBULOS NEUROFILAMENTOS MICROFILAMENTOS
Las Sinapsis
Estructura en la cual acontece el cambio
de información entre las neuronas.
Clasificación de las Sinapsis
De acuerdo a la ubicación de la
sinapsis.
1. Sinapsis axo-somática
2. Sinapsis axo-dendrítica
3. Sinapsis axo-axónica
4. Sinapsis dendro-dendrítica
Otra Clasificación
• Sinapsis Químicas:
– Son las mas abundantes.
– Ej: Unión neuromuscular.
• Sinapsis Eléctricas:
– Escasas.
– Ej; SNC, músculo liso de
vísceras huecas y
miocardio
Sinapsis Químicas
• Son las más abundantes.
• Transmite la señal a través de un
sustancia transmisora
“Neurotransmisor”.
• Presencia de vesículas sinápticas
en el terminal pre-sináptico.
• Conducción unidireccional del
impulso.
• Desarrolla Retraso Sináptico
(0,5 a 2ms)
Hendidura
sinaptica
Axón de la
neurona
presináptica
Mitocondrias
Terminal
Axónico
Neurona
postsinaptica
Receptor Neurotransmisor Membrana
postsinaptica
Sinapsis Eléctricas.
• Son menos abundantes.
• Transmite el impulso eléctrico a
través de canales directos
“Uniones comunicantes” o
“uniones en hendidura”.
• Conducen la señal a cualquier
dirección. (bidireccional)
• Ausencia de vesículas sinápticas.
• Ausencia de Retraso Sináptico.
• Terminal pre y postsináptico
continuos.
Anatomía Fisiológica de la Sinapsis
Potencial
de acción
Terminal
axónico
Vesículas
sinápticas
Un potencial de acción
despolariza el terminal axónico.
La despolarización abre canales
de Ca2+ voltaje dependinetes y el
Ca2+ entra a la célula.
La entrada da Ca2+ inicia la exocitosis
del contenido de las vesículas sinápticas
El neurotransmisor difunde por
el espacio sináptico y se une a
sus receptores.
La unión del neurotransmisor
inicia una respuesta en el
terminal postsináptico. Canales de Ca2+
voltaje dependientes
Terminal postsináptico
Receptor
Ca2+
Ca2+
Respuesta
celular
Puntos de
libeación
Características de la proteína receptora
• Componente de Fijación o de Unión
• Componente Ionóforo:
– Canal Iónico (Ionotrópicos):
• Catiónico (Na+, K+, Ca2+) o Aniónico (Cl-).
– Activador de segundos mensajeros (Metabotrópicos)
Sistema de Segundo Mensajero
• Genera los efectos por:
– Abrir canales iónicos específicos de la membrana post-sináptica
(Canal de K+).
– Activación de AMPc o GMPc.
– Activación de enzimas intracelulares.
– Activación de Transcripción Génica.
Resumen de los receptores post-sinapticos
Terminal pre-
sináptico
Potencial sináptico
rápido y de corta acción
Potencial de acción lento
y de efectos a largo plazo Neurotransmisor
Receptor acoplado
a proteína G Canal iónico
G R
Terminal
postsináptico
Apertura de
canales iónicos
Cierre de canales
iónicos
Altera el estado
abierto de los
canales iónicos
Na+
entra
K+
sale
y Cl- entra
Na+
no entra
K+
no sale
Activado por la vía de
segundos mensajeros
Modifica las proteínas
existentes o sintetiza
nuevas proteínas
Coordina
la respuesta
intracelular PPSE PPSE PPSI
Hiperpolarización
Neurotransmisores
• Criterios:
– Estar presente y almacenarse en el terminal presináptico.
– Ser liberada al espacio extracelular (Calcio dependiente).
– Poseer receptores específicos en la membrana postsináptica.
– Ser eliminado en el espacio sináptico.
Neuromoduladores
• Son sustancias que regulan la actividad de los neurotransmisores.
• Se sintetizan a nivel postsináptico. Y se dirigen en forma retrógrada
para actuar a nivel presináptico.
• Ejemplo: NO y endocanabinoides
Ciclo de vida del neurotransmisor en la
sinapsis química
Ciclo Vesicular
(Sinapsina y
actina/espectrina)
Calcio-calmodulina quinasa
Rab, SNARE
Receptores Excitadores e Inhibidores
• Excitación:
– Apertura de canales de Na+.
– Disminución de la conductancia al K+ y Cl-.
– Cambios en el metabolismo intrínseco (aumentar los receptores
excitadores o disminuirlos inhibidores)
• Inhibición:
– Apertura de canales de Cl-.
– Aumento de la conductancia al K+ fuera de la neurona.
– Activación de las enzimas del receptor que inhiben las funciones
metabólicas.
Transmisores Sinápticos
• Pequeños de acción rápida: Cambio de conductancia a iones.
Pequeños
de
acción rápida
Acetilcolina
Noradrenalina
Dopamina
Glicina
GABA
Glutamato
Serotonina ON
Transmisores pequeños de acción rápida
Clase I
Acetilcolina
Excitador (mayoría)
Inhibidor (Parasimpático)
• Células piramidales grandes de corteza cerebral.
• Neurona de los ganglios basales.
• Placa NM.
•Neuronas preganglionares del SNA.
•Neuronas postganglionares del Parasimpático y algunas del
Simpático.
Clase II : Aminas
Noradrenalina y Adrenalina
Excitador e Inhibidor
• Neuronas del Tallo Encefálico (locus ceruleus de
protuberancia) y Tálamo.
•Neuronas post-ganglionares del Simpático.
Dopamina
Inhibitorio
•Neuronas de la sustancia negra.
•Cuerpo Estriado y Ganglios Basales.
Serotonina
Inhibición del dolor
•Núcleos del rafe medio del tallo y que se proyectan a muchas
áreas del encéfalo y ME.
Clase III: Aminoácidos
Glicina
Inhibitorio
• Sinapsis de la ME.
GABA
Inhibitorio
•Terminales nerviosos de ME.
•Cerebelo, ganglios basales, y áreas de corteza cerebral.
Glutamato
Excitatorio
•Terminales presinápticas de muchas vías sensitivas.
•Areas de la corteza cerebral.
Clase IV ON •Zonas del cerebro responsables de la memoria y
comportamiento a largo plazo.
Ejemplo de Transmisor pequeño
Acetilcolina (Ach)
formada de colina +
Acetil-CoA
En la hendidura sináptica
la Ach se descompone
por la
acetilcolinesterasa
La Colina es transportada
de regreso al terminal pre
sináptico y usado para
formar mas Ach.
Mitocondria
Acetil-CoA CoA
Acetilcolina
A
Ch Ch
Enzima
Vesícula sináptica A
A
A
Ch
Ch
Ch Receptor
Colinérgico
Acetilcolinesterasa
(AChE)
Terminal
postsináptico
Terminal
presináptico
• Neuropéptidos: Acción Lenta.
– Se sintetiza en los ribosomas del soma neuronal.
– Las vesículas pre-sinápticas no se reciclan.
– Menos cantidad pero mas potentes y acción duradera.
– Efectos mas duraderos
• Cierre de poros de Ca2+.
• Cambios metabólicos.
• Cambios en genes.
• Cambios en el número de receptores.
– Ejemplos:
• Hormonas Liberadoras de Hipotálamo.
• Péptidos hormonales (HAD, ACTH).
• Péptidos de intestino y encéfalo (Insulina, Glucágon).
• Otros Tejidos: Angiotensina II, Bradicinina.
Potenciales eléctricos dentro de la neurona
Neuronas excitadoras: Voltaje menos negativo.
Neuronas Inhibidoras: Voltaje más negativo.
0 -10
mv
-20
mv
-75
mv
10
mv
20
mv
75
mv
Menos excitabilidad
Mas excitabilidad
Potenciales eléctricos en la neurona
P o ten c ia l de D ifu s ión P o te n c ia l d e E q u ilib r io
P o ten c ia l de M em bran a P o te n c ia l d e A c c ió n
P o te nc ia le s E lé c tr ic o s
Potencial de Difusión
_
_
_
_
_
_ _
_
_
_
´
+
´
+
´
+
´
+
´
+
´
+
´
+
´
+
´
+
´
+
´
+
´
+
´
+
_
_
_
Depende de la energía cinética y
térmica de los solutos
Al igualarse las concentraciones, la
difusión se detiene
• Corriente eléctrica
transmembrana.
• Potencial de Difusión.
• El potencial de esa membrana
es la suma de los Potenciales
de difusión de todos los iones.
Potencial de Equilibrio
• Es el potencial eléctrico de un ión cuando alcanza su equilibrio
electroquímico.
• Está dada por dos fuerzas:
– Fuerza de difusión química.
– Fuerza eléctrica.
– QUE SON IGUALES Y OPUESTAS.
Cálculo del Potencial de Equilibrio
E = RT x log Ci
ZF Ce
E= potencial de equilibrio (mV)
R= constante del gas
T= temperatura absoluta
Z= valencia
F= constante de Faraday (9,65 x 10-4 columb x mol)
Ci y Ce= concentración interna y externa del ión
Ecuación de
Nernst
Potenciales de Equilibrio para cada ión
Ión Concentración
Intracelular (nM)
Concentración
Extracelular (nM)
Potencial de
Equilibrio (mV)
Na+ 12 145 67
K+ 138 3.9 -96
Cl- 6 113 -79
H+ 1 x 104 4 x 10-5 -25
Ca2+ 1 x 104 1.2 122
HCO3 7 27 -36
Potencial de Membrana de Reposo
en el Soma Neuronal
• Células excitables
– -70 a -90 mV
• Células epiteliales
– -30 a –70 mV
• Eritrocitos
– -10mV
El potencial de reposo está determinado por:
• Canales de escape de Na+ y K+ = -66 a -86 mV.
•ATPasa de Na+ y K+ = -4 mV.
Potencial de Membrana de Reposo
en el Soma Neuronal
Na+: 142 mEq/L K+: 120 mEq/L
Cl-: 107 mEq/L
Bomba Na+K+L
-65 mV
Gran Conductividad Eléctrica
Potencial Postsináptico Excitador (PPSE)
• Retraso Sináptico (0,5 – 1 ms):
– Tiempo de transmisión de una señal neuronal desde una neurona
presináptica a otra postsináptica
Na+
- 45 mV
Na+ Na+
Potencial
Umbral
Umbral de excitación en el segmento inicial del axón
Dendritas de
neuronas
postsinápticas
Axones
terminales de
neuronas
presinápticas
Células
gliales
Dendritas
Corriente Electrotónica Propagación directa de la corriente eléctrica por conducción iónica en
los líquidos de las dendritas sin generar potenciales de acción.
85-90% de los terminales presinápticos y dendritas: Pocos canales de Na+
-20 -40 -50 -65 mv
Cl-
K+
Fuga de corriente
eléctrica
Conducción decreciente: Disminución del potencial de membrana conforme se
propaga electrotónicamente de las dendritas al soma
Dendritas largas y aumento de
permeabilidad al Cl- y K+
ZONA DE
DISPARO
El potencial por encima
del umbral, alcanza la
zona de disparo
Los canales de Na voltaje
dependientes se abren
Cargas positivas fluyen al interior de
secciones adyacentes del axón, por
flujo de corriente
El flujo de corriente local de zonas
activas, causan zonas de
despolarización
Periodo refractario previene el
flujo retrógrado.
Período
Refractario
Región
Activa
Región
Inactiva
Na
K
Na
Potenciales de acción
Potencial de membrana de reposo
Estímulo despolarizante.
Los canales de Na se abren y entran a
la célula..
La rápida entrada de Na despolariza
Los canales de Na se cierran y se
abren lentamente los de K.
El K sale de la célula.
Los canales de K se mantienen
abiertos, y la célula pierde más K.
Hiperpolarizándola.
Los canales de K se cierran, y menos
K sale.
La célula retorna al reposo iónico y
eléctrico
Períodos Refractarios
Potencial Post-sináptico Inhibidor (PPSI)
Cl-
- 70 mV
K+
Hiperpolarización
0 -20 mv -45 mv -70 mv 10 mv 20 mv 75 mv
Inhibición e Hiperpolarización
-65 mv
Inhibición Postsináptica
Inhibición
Pre-sináptica
GABA
Cl-
Sumación Neuronal Necesaria para alcanzar el umbral de excitación
de -65 mv a -45 mv
• Sumación Espacial:
– Estimulación simultánea de varias terminales sinápticas situadas
en zonas espaciadas de la membrana. Sumación o adición
simultánea de potenciales post-sinápticos en lugares diferentes
de la neurona.
Sumación Neuronal Necesaria para alcanzar el umbral de excitación
de -65 mv a -45 mv
• Sumación Temporal:
– Descargas sucesivas
“repetitivas a gran velocidad”,
de una sola terminal sináptica.
Facilitación de las neuronas
Neurona que ha sido excitada por un potencial post-sináptico
excitatorio, pero no ha alcanzado su umbral de excitación.
“ Potencial de membrana cerca del umbral de descarga”
“Cualquier señal excitadora puede excitarla con facilidad”
Fatiga de la Transmisión Sináptica
Mecanismo protector de la actividad neuronal excesiva.
Disminución progresiva del número de descargas de la neurona
postsináptica.
Causas:
• Agotamiento de los depósitos de NT en el terminal presináptico.
• Inactivación de los receptores postsinápticos.
• Concentraciones anormales de iones a nivel postsináptico.
pH y transmisión sináptica
• Alcalosis -------------------- excitabilidad neuronal “Crisis convulsiva”.
pH 7,45
• Acidosis -------------------- excitabilidad neuronal “Coma”.
pH 7 Ej: Cetoacidosis Diabética,
Acidosis Urémica.
pH HCO3
pCO2
Oxigeno y Transmisión Sináptica
Concentraciones de O2 ------------- Anular la Excitabilidad Neuronal
Fármacos y Transmisión Sináptica
• Cafeína (Café)
• Teofilina (Té) Aumentan la excitabilidad
• Teobromina (Cacao) Umbral de excitación.
• Estricnina ----- Excitabilidad ? Inhibe la acción de NT inhibidores.
Espasmos Tónicos
musculares
• Anestésicos -------- Excitabilidad ↑ Umbral de excitación.
Glicina (ME)
