Universidad de Puerto Rico Aguadilla

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1 Universidad de Puerto Rico Aguadilla
Capítulo 12 Tejido Nervioso Biol 3791 – Biología Humana III José A. Cardé – Serrano, PhD Modificado de Dr. Jesús Lee Borges

2 Objetivos Describir las dos principales divisiones del sistema nervioso y sus características. Identificar las estructuras de una neurona típica. Describir la localización y función de la neuroglia. Explicar como el potencial de membrana en reposo es creado y mantenido.

3 Objetivos (continuación)
Describir los eventos envueltos en la generación y propagación de un potencial de acción. Describir la estructura y función de una sinapsis. Nombrar los principales neurotransmisores. Explicar el procesamiento de información en el tejido nervioso.

4 Introducción al Sistema Nervioso - Control
Provee respuestas breves y rápidas a estímulos; a corto plazo Sistema Endocrino Ajusta las respuestas metabólicas y cambios; a largo plazo Sistema Nervioso incluye Todo el tejido nervioso del cuerpo Cerebro, cordón espinal, nervios y receptores Neurona = Unidad funcional básica Neuroglia= tejido conectivo nervioso \

5 Divisiones Anatómicas del Sistema Nervioso
SNC (Sistema Nervioso Central) Encéfalo y cordón o médula espinal Integración, procesamiento y coordinación (sensorial y motora) SNP (Sistema Nervioso Periferal) Tejido nervioso fuera del SNC Nervios: craneales y espinales

6 Divisiones Funcionales del Sistema Nervioso I
SNP (Sistema Nervioso Periferal) Tejido nervioso fuera del SNC Nervios: craneales y espinales División aferente trae información sensorial desde de los receptores, PLT: División eferente lleva información motora hacia los efectores, PLT: División eferente incluye al sistema nervioso somático y autónomo Autónomo incluye simpático y para simpático

7 Divisiones Funcionales del Sistema Nervioso II
División eferente lleva información motora hacia los efectores, PLT: INCLUYE al SN Somático y al SN Autónomo Controla músculos esqueletales Autónomo – Sistema nervioso visceral Provee regulacion automática a musculos viscerales o lisos, cardiaco, glandulas a nivel subconciente INCLUYE : simpático y para simpático Son antagonistas Simpático – FOF Para Simpático - ROR

8 Figura 12.1 Resumen funcional el sistema nervioso
Figure 12.1

9 SECCIÓN Neuronas E -

10 Estructura de la neurona
Soma (cuerpo) - Núcleo y nucleolo Nissl (gris)= RER Mitocondrias Pericarión (citoplasma) - No centriolos Neuro-Citoesqueleto, Energía, Síntesis Dendritas – procesos que salen del soma, por aquí se recibe la información, sensoriales Axón – proceso citoplásmico propaga el impulso elécrico o el potencial de acción Axoplasma, axolema - lisosomas, neurocitoesqueleto Colaterales

11 Figura 12.2 Anatomía de una neurona multipolar
Montículo Axónico Colaterales Terminación axónica - telodendrias Bulbo terminal sináptico Figure 12.2b

12 Sinapsis Lugar de comunicación intercelular
Neuronas presinápticas y postsinápticas: terminal sináptico Neurotransmisores se liberan del terminal sináptico de la neurona pre-sináptica Afectan la actividad de las postsinápticas Ejs de uniones - neurona - neurona - interneuronal - neurona - muscular - neuromuscular - neurona - glándula - neuroglandular Manija (bulbo) sináptica - terminación en las interneuronales Hendidura sináptica Membranas pre y post sinápticas

13 Figura 12.3 Estructura de una sinapsis típica
Transporte axoplásmico –kinesinas, dineína -anterógrado retrógrado rabia Figure 12.3

14 Figura 12.4 Clasificación estructural de las neuronas
Anatómica (estructural) Anaxónica - axones y dendritas no se distinguen, cerebro y sentidos especiales Bipolar - dendritas y axón separados por el soma; sentidos especiales, pequeñas Figure 12.4

15 Figura 12.4 Clasificación estructural de las neuronas
Unipolar - dendrita y axón contínuos; soma a un lado, sensoriales periferales, largas Multipolar - 1 axón y 2 dendritas; comunes en el SNC, controlan músculos Figure 12.4

16 Clasificación funcional de la neurona
Neuronas sensoriales - Forman la división aferente del SNP Llevan información desde__________ hacia__________ Neuronas motoras Forman la división eferente del SNP Somaticas y autonomas Ínterneuronas (neuronas de asociación) Localizado en el SNC Distribuye la información sensorial y coordinan la respuesta motora

17 Figura 12.5 Clasificación funcional de las neuronas
Figure 12.5

18 SECCION Neuroglia -

19 Neuroglia del SNC - Tejido Conectivo SN
Cuatro tipos de neuroglia en el SNC Células epindemarias: Revisten ventrículos cerebrales y canal central Ciliadas, secretoras, sensoriales: CSF Astrocitos : Mas grandes y numerosos Metabolismo de los neurotransmisores:absorben y reciclan BBB - Barrera hematoenceflica Desarrollo y reparación de tejido Neural Oligodendrocitos Producen la vaina de mielina en los axones del SNC, materia blanca Microglia Células fagocíticas, derivadas de línea común con monocitos y macrófagos

20 Figura 12.6 Introducción a la NEUROGLIA
Figure 12.6

21 Figura 12.7 Neuroglia en el SNC
Epen Recubierta ependimal en el canal central - SNC Figure 12.7a

22 Figura 12.7 Neuroglia en el SNC
Relacion entre neuronas y neurogliales en SNC Figure 12.7b

23 Neuroglia del SNP Dos tipos de neuroglia en el SNP Células satélites
Rodean el cuerpo celular de las neuronas en los ganglios Ganglios: cuerpos celulares de neuronas en el SNP Regulan el ambiente alrededor de las neuronas Neurolemocitos (Células de Schwann) Revisten los axones en el SNP (mielinados o no) Forman la vaina de mielina en segmentos - PLAY Animation: Nervous system anatomy review

24 SECCION 12-4 Neurofisiología: Iones y señales eléctricas

25 El potencial transmembranal
Todas las células tienen un potencial transmembranal De este depende la actividad celular neural El de reposo, es con lo que comienza cualquier actividad Potencial de grado: Cercano al area del estímulo Potencial de acción En la membrana del axón, la propagación de un impulso eléctrico Actividad sináptica Resulta del de acción y genera más de grado

26 El potencial transmembranal
Fluído Intracell y Extracell difieren iones Na+ y Cl- afuera vs K+ y proteínas (-) dentro Si la membrana fuera libremente permeable; por difusión se igualaría la distribución Como la membrana no lo es entonces... PLT: los iones solo se mueven por canales cuando esten abiertos En reposo; el movimiento ocurre por canales constitutivamente abiertos (pasivo) y por T activo (bomba)

27 Figura 12.11 Introducción al potencial de membrana en reposo
Intracelular vs Extracelular Membrana es selectivamente permeable Distribución desigual de cargas Fuerzas pasivas y activas simultáneas. Figure 12.11

28 El potencial transmembranal en reposo
Fuerzas Pasivas en la membrana Gradiente Químico K+ intraC > K+ extraC; Na+ extraC > Na+ intraC Gradiente Eléctrico K+ sale mas rápido que lo que Na+ entra PLT el interior es menos (+) o sea mas ( - ) El exterior de la membrana es?_________ Actuando a través de la membrana celular Diferencia en potencial: se mide en Voltios (mV) -70 mV = en reposo, el interior es negativo Cargas opuestas se atraen, se crea corriente si no hay resistencia

29 El potencial transmembranal en reposo
Cargas opuesas se atraen, se crea corriente si no hay resistencia Gradiente Electroquímico: la suma de todas las fuerzas actuando a través de la membrana celular. Los gradientes EQ para K+ y Na+ son los principales factores determinando el Potencial de reposo en las células Para K+: El gte Químico: es hacia fuera El gdt eléctrico: es hacia dentro El gdt EQ = sumatoria Cuando se igualan? Cuando la membrana sea permeable a K+ e impermeable a los demas iones positivos (potencial de equilibrio) Y para Na+?

30 Figura 12.12 Gradientes electroquímicos
Figure 12.12

31 Resumen Potencial de Reposo
-90mv- por que la célula es altamente permeable a K; este es el potencial de equilibrio para K+ Aunque el gdte electroquímico para Na+ es grande, la permeabilidad en la membrana es poca, PLT Na+ no afecta tanto el potencial de reposo, lo hace un poco menos negativo (-70mV) La bomba Na+/K+ (Activa) saca 3 Na+ y entra 2 K+, estabiliza el potencial cuando la razón Pasiva de entrada de Na+ y K+ es 3:2 Al potencial de reposo, ambos mecanismos pasivos y activos están en balance en aprox -70mV

32 Cambios en el potencial transmembrana
Membrana posee Canales pasivos (“leak”) que siempre están abiertos Su permeabilidad varía de momento en momento, cambios en conformaciones Canales activos (“gated”) que abren o cierran respondiendo a estímulos Cerrados pero listo para abrir Activos abiertos Inactivos, no se pueden abrir

33 Tres tipos de canales activos
Canales regulados químicamente Abren o cierran cuando interactuan con algun agente Los mas abundantes en dendritas y soma Canales regulados por cambios en voltaje En membranas capaces de generar y conducir potenciales de acción En axones Canales regulados mecánicamente Por distorsión o presión

34 Figura 12.13 Canales activos
Figure 12.13

35 Figura 12.14 Potencial local (de grado/graduado)
Figure

36 Potencial local (de grado o graduado)
Cambio en potencial que disminuye con la distancia Cambio en la membrana que no se esparce del lugar de la estimulación Generado por: un canal (Na+) que abre (no leak) Depolarización - cualquier cambio hacia 0 mV o hacia mV + Corriente local - movimiento de cargas + paralelo a la superficie celular Disminuye con la distancia, depende de la intensidad del estímulo Repolarización - regreso al potencial de reposo - bombas y canales, retirar el estimulo Hiperpolarización - por apertura de canal de K+, sale +

37 Figura 12.14 Potencial local
Figure

38 Figura 12.15 Despolarización e hiperpolarización
Depolarización y repolarización: en aplicación y remoción de un esíimulo que abre canales de sodio Hiperpolarización: aplicación de estímulo que abre canales de potasio Como pasa el potencial local desde dendritas y soma hasta terminal axónico? Figure 12.15

39 Figura 12.16 Generación de un potencial de acción
Figure

40 Potencial de acción= impulso
Aparece cuando una región de la membrana se despolariza hasta alcanzar el umbral : -70  …0  +30 Membrana se despolariza local y se activan los canales de sodio regulados por voltaje…Depolarizacion rapida Inactivación de los canales de sodio, activación de los canales de potasio (+30mv) Sale K+ en exceso por ambos gradientes Inactivación de los canales de potasio Regreso a una permeabilidad normal -70 (Bomba y Pasivos) Umbral (+15mV) Todo o Nada PLAY Animation: The action potential

41 Figura 12.16 Generación de un potencial de acción
Propagación de cambios en el potencial de membrana Depolarización hasta el Umbral – Activacion canales Na+ Inactivación de canales de Na+ y activación de K+ Regreso a permeabilidad (pasivos) Todo o nada Figure

42 Generación del potencial de acción

43 Características del potencial de acción
Generación del potencial de acción sigue el principio del todo o nada - Periodo refractorio - desde el comienzo del potencial de acción hasta que regresa el potencial de membrana a reposo Propagación continua (Conduccion) Propagación del potencial de acción a través de la membrana completa en una serie de pequeños pasos (axon no mielinado) Propagación saltatoria El potencial de acción se propaga de nodo a nodo, saltando la membrana internodal (axon mielinado)

44 Figura 12.17 Propagación continua
Segmentos adyacentes… Potencial local, corriente local, … Figure 12.17

45 Figura 12.18 Propagación saltatoria
Segmentos separados… Mielina crea resistencia a iones Mas rapido y mas costo efectivo en ATP Figure

46 Figura 12.18 Propagación saltatoria
* * Que voltaje medirá en este punto? Figure

47 Comparación entre un potencial de acción y un potencial local

48 Clasificación del axón
Que afecta la veolocidad de propagación? Basado en su diámetro, mielinización y velocidad de propagación Fibras tipo A - grandes, mielinados, rápidos (4-20um, 260mph) SNC, sensorial, balance, posición, motora esqueletal Fibras tipo B – pequeños, mielinados, no tan rápidos(2-4um, 40mph) SNC sensorial, temp, dolor, tacto; motores: músculos viscerales Fibras tipo C - no mielina, pequeños, lentos (2um, 2mph) Cuan importante es la mielina? Compara fibras A y C: Información urgente?

49 Impulso nervioso: Sinapsis
Potencial de acción viaja a través del axón Impulsos nerviosos Información se transmite ademas de neurona a neurona; de una célula a otra: de la neurona pre-sináptica a la célula post-sináptica Sinapsis: eléctrica – contacto entre neuronas Sinapsis: química – por neurotransmisores

50 Figura 12.19 Función de una sinapsis colinérgica
PLAY Animation: Overview of a cholinergic synapse Figure

51 Propiedades generales de la sinapsis
Eléctrica Raras en ambos, en SNC como SNP Las células pre- y post-sinápticas están unidas por proteínas integrales de la membrana (conexones) Comunicación por gap junctions Como si tuvieran una sola membrana Rápidas, eficientes Ojo, ganglio ciliar

52 Propiedades generales de la sinapsis
Sinapsis química - neurotransmisores Mas comunes Células no estan directamente acopladas, PLT son mas dinámicas No hay esclavitud entre PreS y PostS: ajustes o afinación Neurotransmisores excitadores producen despolarización y promueven la generación del potencial de acción Neurotransmisores inhibidores producen una hiperpolarización e inhiben el potencial de acción (Porque inhiben?) El efecto de NT en una membrana postsináptica depende de las propiedades del receptor y no de la naturaleza del NT Ach: efectos diferentes dependendiendo de la célula postS

53 Sinapsis colinérgicas
Liberan acetilcolina (ACh) - unión NeuroMuscular En uniones NeuroM esqueletales Sinapsis del SNC Todas las uniones Neurona-Neurona del SNP Todas las uniones NeuroM y NeuroGland del SNA

54 Sinapsis colinergicos
Eventos en sinapsis colinérgica (12-17) Llega PA y depolariza la manecilla sináptica: Cambia Voltaje Entra Ca+2 extracelular a la manecilla y se activa exocitosis de ACh (PLT canales de Ca+2 tipo… y luego bombas de Ca+2) ACh se une al receptor y depolariza la membrana post S; PLT canales de Na+ tipo…abren Propagación… Y mientras …AChE degrada Ach

55 Figura 12.19 Función de una sinapsis colinergica
Figure

56 Sinapsis colinérgicas
Atraso sináptico: tiempo entre la llegada del potencial de acción a la manecilla y el efecto en la membrana postS Ocurre debido a que el influjo de Ca+2 y la liberación del neurotransmisor toman tiempo Reflejos monosinápticos Colina es reabsorbida por las neuronas pre-sinápticas y es reciclada Fatiga sináptica ocurre cuando las reservas de Ach se consumen: sintetizada vs reciclada

57 Otros neurotransmisores, neuromoduladores y otras funciones
Comunicación química compleja 1 NT vs Varios NT Norepinefrina: Sinapsis adrenérgica - exitador SNC y SNA - mecanismo distinto a ACh Dopamina - en cerebro - inhibidor/exitador Importante en movimiento de precisión, evita sobre- estimulación Parkinson Serotonina - estimulador estado emocional, atención Depresión - Prozac, Soloft - inhibe reabsorción de serotonina, mejora depresion GABA (ácido gamma amino butírico) -inhibidor, ansiedad

58 Neurotransmisores

59 Neurotransmisores

60 Neurotransmisores

61 Neurotransmisores

62 Serotonina - Prozac - SSRIs

63 Neuromoduladores Influyen en como las células post-sináptica responden a los neurotransmisores Neuropéptidos - pequeñas cadenas polipeptídicas sintetizados y liberados en la manecilla sináptica Opioides - se unen a receptores para opio o morfina Aliviar el dolor Inhiben liberación de sustancia P Endorfinas - Encefalinas -Endomorfinas -Dinorfinas Neurotransmisores pueden tener efectos a nivel de membrana (directos o indirectos) Dentro de la celula

64 Figura 12.21 Funciones de los neurotransmisores
Efecto ionotrópico: alteran movimiento de iones Figure 12.21a

65 Figura 12.21 Funciones de los neurotransmisores
Efecto metabotrópico, metabolismo: 2dos mensajeros Figure 12.21b

66 Figura 12.21 Funciones de los neurotransmisores
Figure 12.21c

67 SECCION 12-6 Procesamiento de información

68 Procesamiento de información
El nivel mas sencillo de procesamiento de información ocurre al nivel celular Potenciales excitadores e inhibidores se integran a través de interacciones entre potenciales post-sinápticos Axon hillock : promontorio axonal

69 Potenciales post-sinápticos
EPSP (potenciales excitadores post-sinápticos) = despolarización EPSP se combinan a través de la sumacion Sumacion temporal - sinapsis simples sucesivas, repetidas (12-19A) Sumacion espacial - multiple sinapsis, simultaneas (12-19B) IPSP (potenciales inhibidores post-sinápticos) = hiperpolarización (Porque inhiben?) Los mas importantes determinadores de la actividad nerviosa son las interacciones o integraciones EPSP/IPSP -

70 Figura 12.22 Sumacion temporal y espacial
Figure 12.22a

71 Figura 12.22 Sumacion temporal y espacial
Figure 12.22b

72 Figura 12.23 Interacciones EPSP – IPSP
PLAY Animation: Synaptic potentials, cellular integration, and synaptic transmission Figure 12.23

73 Inhibición pre-sináptica
El GABA liberado en la sinapsis axo-axonal inhiben que los canales de calcio encontrados en el terminal sináptico se abran Reduce la cantidad de neurotransmisor liberado cuando el potencial de acción llega

74 Facilitación pre-sináptica
Actividad en la sinapsis axo-axonal aumenta la cantidad de neurotransmisor que es liberado cuando llega el potencial de acción Aumenta y prolonga el efecto de un neurotransmisor Serotonina

75 Figura 12.24 Inhibición y facilitación pre-sináptica
Figure 12.24

76 Razón de generación del potencial de acción
Los neurotransmisores son excitadores o inhibidores El efecto en el segmento inicial de la membrana refleja una integración de toda la actividad en ese momento Percepcion : directamente proporcional a la actividad por unidad de tiempo Los neuromoduladores alteran la tasa de liberación de los neurotransmisores

77 Razón de generación del potencial de acción
Puede ser facilitada o inhibida por componentes químicos extracelulares El efecto de la neurona pre-sináptica puede ser alterada por otras neuronas Grado de despolarización determina la frecuencia de la generación de un potencial de acción

78 Al finalizar debe estar familiarizado con:
Las dos principales divisiones del sistema nervioso y sus características. La estructura de una neurona típica. La localización y función de la neuroglia. Como el potencial de membrana en reposo es creado y mantenido. Los eventos envueltos en la generación y propagación de un potencial de acción. La estructura y función de una sinapsis. Los principales neurotransmisores y neuromoduladores. El procesamiento de información en el tejido nervioso