EL SISTEMA NERVIOSO The human brain has 100 billion neurons, each neuron connected to 10 thousand other neurons. Sitting on your shoulders is the most complicated object in the known universe. Michio Kaku (físico teórico)
Los organismos vivos responden a los estímulos del medio
Percibir, responder y regular: La evolución del sistema nervioso permite responder con más rapidez y precisión a los estímulos Percibir, responder y regular: Monitoriza el medio externo e interno Asimila las experiencias necesarias para la memoria y el aprendizaje Coordina una respuesta activando músculos y glándulas
El sistema nervioso ha ido aumentando de complejidad 8000 neuronas 5000 neuronas 100.000 neuronas 80.000.000.000 neuronas 300.000.000 neuronas
El sistema nervioso humano se divide anatómicamente en diversas estructuras Central Periférico Médula Cerebro Somático Autónomo Simpático Parasimpático Prosencéfalo Mesencéfalo Rombencéfalo Telencéfalo Diencéfalo Metencéfalo Mielencéfalo Corteza cerebral Tálamo Tecto Puente Bulbo Ganglios basales Hipotálamo Tegmento Cerebelo Hipocampo Amígdala
Pero básicamente consiste en neuronas sensoriales, interneuronas y motoneuronas Receptor sensorial Neurona sensorial ESTÍMULO interneurona motoneurona RESPUESTA Células efectoras (músculo)
Sistema nervioso central Descartes proponía que el sistema nervioso recibía los estímulos del exterior y enviaba órdenes a los músculos para producir la respuesta Receptor sensorial Sistema nervioso central René Descartes (1596-1650) Efector De Principia philosophiae (René Descartes, 1644)
El sistema nervioso puede dividirse en sensorial y motor, y cada uno de estos está organizado jerárquicamente Integración de la información SISTEMA SENSORIAL SISTEMA MOTOR CORTEZA Impulsos sensoriales Impulsos motores Vías aferentes Vías eferentes TRONCO Vías aferentes Vías eferentes MÉDULA SISTEMA NERVIOSO PERIFÉRICO Sistema sensorial Sistema motor somático Sistema motor autónomo Músculos liso y cardiaco glándulas Músculos esqueléticos receptores
En realidad, es más complicado circuitos recurrentes Depende del estado del sistema Gran parte del procesamiento se realiza en los niveles intermedios e inferiores Cada nivel se comunica con los superiores e inferiores Conexiones entre los sistemas ascendentes y descendentes
Mapa sensorial integrado El sistema nervioso combina la información sobre el medio externo y el medio interno, para elaborar un modelo de la situación y preparar un plan de acción Modelo interno Qué va a pasar en el futuro Qué se hizo en otras ocasiones Opciones posibles Retroalimentación Plan de acción Qué habría que hacer Mapa sensorial integrado ¿Qué está pasando ahora mismo? Mapa motor Haz esto Mapa exteroceptivo Qué esta haciendo el mundo Mapa propioceptivo Qué está haciendo el cuerpo Mapa interoceptivo Qué está sintiendo el cuerpo Sistema sensorial externo Sistema sensorial interno músculos Medio externo
Para controlar el flujo de información, el sistema nervioso tiende a agrupar las neuronas con la misma función
Por tanto, la función de una neurona depende de su localización y de sus conexiones
La neurociencia estudia el sistema nervioso de forma integrada En el sistema nervioso la forma y la función no se pueden entender por separado NEUROANATOMÍA NEUROPSICOLOGÍA NEUROFISIOLOGÍA La neurociencia estudia el sistema nervioso de forma integrada
REFLEJOS MEDULARES
El sistema motor está organizado de forma jerárquica Los niveles superiores dan las órdenes de forma general Los niveles inferiores ajustan los detalles Los niveles intermedios interpretan las órdenes y las transmiten a los niveles inferiores Los músculos ejecutan las órdenes CORTEZA TRONCO MÉDULA MÚSCULOS
Las motoneuronas en el asta anterior de la médula espinal son la vía final común de la vía motora
En la médula espinal hay circuitos de neuronas que se encargan de ajustar los detalles del movimiento
Estos circuitos pueden producir reflejos, que son respuestas automáticas ante un estímulo Neurona sensorial receptor estímulo interneurona respuesta Neurona motora efector
Los reflejos actúan dentro de los movimientos voluntarios para ajustar los detalles Aunque los reflejos están funcionando continuamente, se confunden dentro de los movimientos voluntarios Para distinguirlos con claridad hay que aplicar un estímulo en determinadas condiciones
El reflejo de estiramiento o reflejo miotático consiste en que el estiramiento de un músculo produce una contracción del mismo que se opone al estiramiento
Los receptores del reflejo miotático son los husos musculares Fibras extrafusales Fibras intrafusales
Cuando se estira el músculo se estiran las fibras intrafusales y se deforman y activan las fibras nerviosas Fibra nerviosa
canal de sodio epitelial (ENaC) La activación puede estar mediada por el canal de sodio epitelial (ENaC) control AMILORIDE Na+ canal de sodio epitelial (ENaC) A Simon, F Shenton, I Hunter, RtW.Banks and GS. Bewick Amiloride-sensitive channels are a major contributor to mechanotransduction in mammalian muscle spindles J Physiol 588.1 (2010) pp 171–185
Las fibras intrafusales son de dos tipos Fibra II Fibra Ia Núcleos en bolsa 1 (dinámica) Núcleos en bolsa 2 (estática) Núcleos en cadena
La fibra de núcleo en bolsa 1 tiene propiedades viscoelásticas Componente viscoso Componente elástico Ante un estiramiento rápido el componente viscoso se comporta inicialmente como si fuera rígido El componente viscoso se deforma con más lentitud
La fibra de núcleo en bolsa 1 tiene propiedades viscoelásticas Núcleos en bolsa 1 Fibra Ia Inicialmente se deforma la parte central y activa la fibra Ia Más lentamente se estiran las partes distales y la actividad desaparece
La fibra de núcleo en bolsa 2 y las fibras de núcleos en cadena no tienen propiedades viscoelásticas Núcleos en bolsa 1 Núcleos en bolsa 2 Núcleos en cadena Fibra II Fibra Ia Las fibras nerviosas se activan y permanece activadas
Cuando se estira el músculo las fibras de los husos se activan de forma dinámica y estática Longitud del músculo Fibra II Fibra Ia Respuesta dinámica Respuesta estática
Cuando se estira el músculo la fibra Ia estimula las motoneuronas de forma monosináptica II Ia Huso muscular motoneurona
Además, inhibe a las motoneuronas del músculo antagonista a través de una interneurona Ia (inhibición recíproca) Ia Interneurona Ia
El reflejo miotático mantiene la postura Una fuerza externa estira el músculo El músculo se contrae y vuelve a la posición inicial
El reflejo miotático es la causa del tono muscular Resistencia a la movilización pasiva
Los reflejos tendinosos son una manifestación del reflejo miotático REFLEJO ROTULIANO El golpe en el tendón estira el músculo y activa las fibras Ia Se produce contracción del músculo Ia
Los reflejos tendinosos pueden estudiarse en cualquier tendón REFLEJO BICIPITAL REFLEJO AQUÍLEO
Los husos musculares, además, envían información al cerebro sobre la longitud de los músculos y la posición de los miembros
Las fibras intrafusales reciben inervación de fibras motoras gamma γ dinámica Ia γ estática contráctil no contráctil contráctil
La parte distal se contrae La parte central se estira Las fibras motoras gamma (γ) aumentan la sensibilidad del huso al estiramiento γ dinámica Ia γ estática La parte distal se contrae La parte central se estira
Estimulación gamma dinámica Las fibras motoras gamma dinámicas aumentan la respuesta dinámica al estiramiento γ dinámica Ia Longitud del músculo Ia Respuesta dinámica Respuesta estática Estimulación gamma dinámica Ia
Estimulación gamma estática Las fibras motoras gamma estáticas aumentan la respuesta estática al estiramiento γ dinámica Ia Longitud del músculo γ estática Ia Respuesta dinámica Respuesta estática Estimulación gamma estática Ia
Las motoneuronas alfa (α) inervan a las fibras musculares extrafusales y las gamma (γ) a las intrafusales Motoneurona γ Motoneurona α γ α Ia
Durante un acortamiento pasivo del músculo el huso deja de responder Longitud del músculo Ia
Pero durante un acortamiento activo el huso no deja de responder Longitud del músculo Ia
La parte central se acorta En el acortamiento pasivo el huso se acorta Ia Ia La parte central se acorta
La parte central no se acorta En el acortamiento activo el huso se acorta pero la coactivación de las motoneuronas gamma mantiene la actividad del huso Las vías descendentes activan al mismo tiempo a las motoneuronas alfa y gamma γ α Ia Ia La parte central no se acorta
El reflejo miotático produce un mecanismo de servoasistencia para ajustar la fuerza a la resistencia que se encuentra
El reflejo miotático produce un mecanismo de servoasistencia para ajustar la fuerza a la resistencia que se encuentra Encuentra más resistencia de la esperada y no puede levantarlo γ α Ia Ia La parte central se estira y la fibra Ia se activa Los extremos se acortan pero el huso no
La parte central no se acorta Normalmente, la contracción de las fibras intrafusales compensa el acortamiento del músculo y la actividad aferente no cambia γ α Ia Ia La parte central no se acorta
Pero si el músculo no se acorta, la contracción intrafusal no se compensa y aumenta al actividad aferente Encuentra más resistencia de la esperada y no puede levantarlo Se refuerza la activación α para vencer la resistencia γ α α Ia La parte central se estira y la fibra Ia se activa Los extremos se acortan pero el huso no
- + γ Las fibras motoras gamma regulan el tono muscular La formación reticular pontina aumenta el tono puente bulbo La formación reticular bulbar disminuye el tono - Un aumento de actividad de las motoneuronas gamma produce hipertonía γ +