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CAPÍTULO 2 CONTROL NEUROLÓGICO DEL MOVIMIENTO Objetivos de Aprendizaje w Aprender las estructuras básicas del sistema nervioso. w Entender las vías de los impulsos nerviosos desde la iniciación de la acción muscular. w Descubrir cómo las neuronas se comunican entre sí y aprender la función de los neurotransmisores en esta comunicación. (continúa) Objetivos de Aprendizaje w Entender la organización funcional del sistema nervioso central. w Familiarizarse con las funciones de las divisiones sensoriales y motoras del sistema nervioso periférico. w Aprender cómo un estimulo sensorial induce una respuesta motora. w Considerar cómo las unidades motoras individuales responden y cómo son reclutadas en una manera ordenada, dependiendo de la fuerza requerida. El Sistema Nervioso Funciones Generales Comunicación, integración, control y coordinación de las actividades corporales: Medio principal de comunicación entre las partes del cuerpo para la integración de sus muchas y diversas actividades Recibe estímulos externos e internos y envía órdenes (respuestas) a varios órganos Proceso de aprendizaje: Registra y relaciona ciertos estímulos y respuestas Medio directo de contacto con el medio externo vivo y no vivo que nos rodea: Interviene en el pensamiento, sensación y movimiento ORGANIZACIÓN DEL SISTEMA NERVIOSO ORGANIZACIÓN DEL SISTEMA NERVIOSO ORGANIZACIÓN DEL SISTEMA NERVIOSO EL SISTEMA NERVIOSO: Neuronas w Representan las células fundamentales del sistema nervioso w Unidad histológica y fisiológica del sistema nervioso w Contiene núcleo y varias prolongaciones citoplasmáticas EL SISTEMA NERVIOSO: Neuronas Componentes w El cuerpo celular o soma: Núcleo Organelos celulares (e.g., mitocondrias) w Prolongaciones celulares: Dendritas Axon o cilindroeje w Cubiertas de las fibras/axones: Vaina de Schwann o neurelema Vaina de mielina: Nódulos de Ranvier El Sistema Nervioso: Neuronas – Componentes Morfología: Motoneurona Cuerpo (Soma) Núcleo y Citoplasma Prolongaciones Dendritas Axón Receptores Cono Axónico Capa de Mielina Grasa Botones Sinápticos o Terminales (Telodencia Axónica) ESTRUCTURA DE UNA NEURONA ESTRUCTURA DE UNA NEURONA La Estructura Básica del Sistema Nervioso es la Neurona Bomba de Sodio y Potasio Mantenimiento de la Diferencia en el Potencial de la Membrana en Reposo (Polarizada): -70 mV : Responsabilidad de la Bomba de Sodio-Potasio— Transporta activamente los iones de sodio (Na+) cargados positivamente - hacia el exterior de la membrana nerviosa (BOMBA DE SODIO), a la vez que los iones de potasio son desplazados (K+) hacia el interior de la membrana celular, en proporción de tres a dos, respectivamente (BOMBA DE POTASIO) MEMBRANA: POLARIZADA: Interior Membrana: Exterior Membrana: Alto en K+ Alto en Na+ (Alta Permeabilidad a K+) Carga: Positiva Carga: Negativa ACCCIÓN DE LA BOMBA DE SODIO-POTASIO: POTENCIAL DE LA MEMBRANA EN REPOSO (PMR) Estado de Reposo: – Membrana Polarizada (-70 mV) Responsabilidad: Bomba de Sodio-Potasio Diferencia – Polos Opuestos (Interna vs. Externa): -70 mV Cargas Difieren (Potencial de Membrana en Reposo): Polarizada Carga Negativa Iones Cargados Positivamente Interior Neurona Exterior Neurona Concentración K+ Bomba de Potasio Concentración Na+ Bomba de Sodio 2 K+ dentro de la Célula 3 Na+ fuera de la Célula Permeabilidad K+ (Mayor Compuertas de K+) (Más Positivo Fuera que Adentro) El Sistema Nervioso: Función – Impulso Nervioso Diferencia de Potencial - Estado de REPOSO (Ausencia de Transmisión Nerviosa) Axoplasma de la Neurona Superficie Interna Permeabilidad K+ Potasio (K+) Alta Sodio (Na+) Baja Carga Negativa Bomba de Superficie Externa Sodio-Potasio Potasio Sodio Membrana (K+) (Na+) Polarizada Potencial de Membrana: -70 mV Baja Alta Carga Positiva Potencial de la Membrana en Reposo (PMR) w Diferencias entre las cargas eléctricas dentro y fuera de la célula, causado por una separación de cargas a través de la membrana. w Alta concentración de K+ dentro de la neurona y de Na+ fuera de la neurona w Los iones de K+ se pueden mover libremente, aún fuera de la célula, para ayudar a mantener un desbalance w La bomba de sodio-potasio transporta activamente los iones de K+ y Na+ para mantener un desbalance w El desbalance constante mantiene el PMR a –70 mV La Clave es la Diferencia (Polaridad) del PMR: Adentro (-) vs. Fuera (+) Potencial de la Membrana Diferencia de Potencial—Gradiente de concentración de los iones de potasio (K+) y sodio (Na+) en ambos lados de la membrana plasmática (axoplasma) de la neurona Potencial en Reposo—La superficie interior de la membrana de la neurona en reposo es 70 a 90 mV negativa con respecto a su superficie exterior Potencial de Membrana en Reposo—Diferencia en cargas eléctricas de una lado y otro de la membrana celular (-70 mV) Membrana Polarizada—Membrana cuyas superficies exterior e interior tienen cantidades diferentes de carga eléctrica POTENCIAL DE MEMBRANA EN PEPOSO: MEMBRANA POLARIZADA ESTADO EN REPOSO El Impulso Nervioso: El Estímulo Estímulo—Cambio del ambiente (interno o externo del cuerpo), tales como presión, temperatura, composición química, entre otros. El Impulso Nervioso Impulso Nervioso— Una carga electrica que pasa de una neurona a otra y finalmente a un órgano objeto, tal como un grupo de fibras musculares. Onda/corriente eléctrica Es la señal que pasa desde una neurona a la siguiente y por último a un órgano final (e.g., un un grupo de fibras musculares, o nuevamente al sistema nervioso central) Es un cambio físico-químico que una vez inciado se autopropaga Basado en la propiedad de irritabilidad: La neurona puede responder a estímulos al originar y conducir impulsos eléctricos El Impulso Nervioso Impulso Nervioso Despolarización Inicia un Impulso Nervioso (Potencial de Acción) (Duración: 1 milisegundo) “Onda de Negatividad” ¿Qué es un Potencial de Acción? w Comienza como un potencial graduado w Requiere una depolarización mayor que el valor del umbral de 15 mV a 20 mV (e.g., –50 to –55 mV) w Una vez se alcance o exceda el umbral, se aplica el principio del todo o nada Neurona en Reposo (Polarizada) Estímulo Potencial Graduado (Umbral) Potencial de Acción o Espiga Despolarización = Potencial de Acción = Impulso Nervioso (Corriente Eléctrica) Cambios en el Potencial de la Membrana Cambios en Potencial de Membrana—Señales usadas para recibir, transmitir e integrar información dentro y entre células. Los tipos de señales son (1) Potenciales graduados y (2) Potenciales de acción Corrientes Eléctricas: Creadas por el Movimiento de Iones: Potenciales graduados—cambios localizados en el potencial de la membrana (ya sea despolarización o hiperpolarización) Potenciales de acción—una depolarización rápida y substancial de la membrana (–70 mV a +30 mV a –70 mV todo en 1 ms) Potenciales Graduados Canales (Compuertas) de Iones en la Membrana— Portales de entrada y salida (para los iones de Na+ y K+) de la neurona. Neurona Sensora/Receptor (Dendritas): Estímulo Estimulación: Abren las Compuertas Iones se Desplazan (Fuera-Adentro, Adentro-Fuera) Altera Separación de la Carga (Cambia la Polarización) Impulsos Nerviosos: Dirección : Dentritas – Cuerpo Celular – Axón – Fibrillas Terminales Despolarización: Suceso Local (No se Extiende Muy lejos a lo Largo de la Neurona) Ley del Todo o Nada Estímulo: Suficientemente Fuerte (Umbral) Intensidad de Umbral Suficiente: Entre 15 mV y 20 mV Resultado POTENCIAL DE ACCIÓN DESPOLARIZACIÓN Desde -70 mV hasta entre -50 mV y -55 mV Estímulo: No Fuerte: Menor Entre 15 mV y 20 mV No Dará: DESPOLARIZACIÓN Potenciales de Acción o de Espiga: Ley del Todo o Nada—Si un estímulo es lo suficientemente fuerte (intensidad de umbral, estímulo mínimo o despolarización mínima) para generar un potencial de acción, el impulso es transmitido a lo largo de toda la neurona a una fuerza/intensidad constante y máxima por las condiciones existentes. Estimulación-Despolarización (Entre 15 y 20 mV): Resultado—Potencial de Acción Potenciales de Acción (Valores de Comienzo/Umbral)— Entre -50 y -55 mV. Eventos Durante un Potential de Acción 1. El estado de reposo 2. Despolarización 3. Propagación de un potencial de acción 4. Repolarización 5. Regresa al estado de reposo con la ayuda de la bomba de sodio-potasio Potenciales de Acción o de Espiga: - SECUENCIA DE ACONTECIMIENTOS/EVENTOS 1. Mayor permeabilidad a los iones de sodio (Na+): El interior de la célula queda cargado positivamente en relación con el exterior Cambio de voltage (despolarización de -70 mV hasta +30 mV) 2. Menor permeabilidad a los iones de sodio (Na+): Breve influjo inicial de sodio 3. Repolarización: El exterior de la célula regresa a una carga más positiva que el interior Voltaje regresa a -70 mV Excitabilidad: ETAPAS/EVENTOS: 1. La membrana nerviosa está polarizada 2. Aplicación de un estímulo de intensidad adecuada (umbral) 3. Aumenta marcadamente la permeabilidad de la membrana a los iones de sodio (en el punto de estimulación) 4. Iones atraviesan la membrana hacia el interior de la célula 5. Entran más iones de los que salen 6. Cambio en el potencial eléctrico de la membrana: Disminuye el potencial del citoplasma a partir de -70 mV: La membrana se despolariza - Umbral Entrada de iones de sodio continúa El potencial de la membrana se invierte: » Interior: Se vuelve positivo - voltaje: +30 mV » Exterior: Se vuelve negativo Excitabilidad: ETAPAS/EVENTOS: 1. 2. 3. 4. 5. 6. Membrana polarizada Estímulo nervioso Aumento permeabilidad iones de sodio (Na+) Iones atraviesan la membrana hacia su interior Entran más iones de los que salen Cambio en el potencial eléctrico de la membrana: Disminuye potencial del citoplasma: De -70 mV: » Cuando llega a 0 mV: – La membrana se despolariza - Nivel del umbral (-60 mV) Entrada de iones de sodio continúa El potencial de la membrana se invierte: » Interior: – Se vuelve positivo - voltaje: +30 mV » Exterior: – Se vuelve negativo EXCITABILIDAD Membrana Nerviosa Polarizada Aplicación de un Estímulo de Intensidad Adecuada (Umbral) Permeabilidad de la Membrana a los Iones de Sodio (En el Punto de la Estimulación) Iones Atraviesan la Membrana hacia el Interior de la Célula Entran más Iones de los que Salen Cambio en el Potencial Eléctrico de la Membrana: 1) Despolarización de la membrana 2) Entrada de iones de sodio continúa 3) El potencial de membrana se invierte (Interior: Positivo; Exterior: Negativo) Potencial de Acción o Espiga: EVENTOS (1) Mayor Permeabilidad a los Na+: Comienza como potenciales graduados Secuencia de Eventos: Se estimula la célula nerviosa (el axón) Se altera la permeabilidad de la membrana nerviosa Invasión de iones de sodio seguida de escape de iones potasio Despolarización de la membrana: » Dentro: Positiva » Fuera: Negativo Potencial de acción se propaga a lo largo de la fibra nerviosa con velocidad y amplitud constantes Potencial de Acción o Espiga: EVENTOS (1) Mayor Permeabilidad a los Na+: Fase de Ascenso o Incremento: Cambio rápido La célula pierde su potencial de reposo negativo Se despolariza (potencial cero) Se invierte el potencial de membrana: » Interior Célula Nerviosa: Positiva » Exterior Célula Nerviosa: Negativo Propagación del potencial de acción Potenciales de Acción: EVENTOS: (1) Mayor Permeabilidad a los Na+: El Estímulo Membrana Abre Puertas Sodio (Na+) Na+ que Entra MAYOR QUE K+ que Sale INTERIOR MEMBRANA: Cargado Positivamente CAMBIO DE VOLTAJE (DESPOLARIZACIÓN): De -70 mV hasta 30 mV El Impulso Nervioso Impulso Nervioso Potencial de Acción ¿Qué Ocurre? K+ Abandona la Célula Resultado Concentración de Na+ es Alta dentro de la Célula Despolarización: de la Membrana (Menos Polarizada): (1) Mayor Permeabilidad a los Na+: El Estímulo Responsabilidad: Estímulo – Impulso Nervioso Diferencia en Potencial de la Membrana: Inferior al Potencial de la Membrana en Reposo ( -70mV) (Llega a cerca de Cero) Carga Positiva Iones Cargados Negativamente Interior Neurona Exterior Neurona Concentración Na+ Concentración K+ Despolarización: Inicia un Impulso: Aplicación: Estímulo – Intensidad Adecualda Membrana Polarizada Altera su Permeabilidad Permite Entrar Iones de Sodio (Na+) Resultado Membrana Salida de Iones de Potasio (K+) INTERNA EXTERNA Positiva Negativa Potencial de Acción: Impulso Viaja toda la Distancia (Dendritas, Cuerpo Celular, Axón, Fibrillas Terminales) DESPOLARIZACIÓN: Transmisión Impulso Nervioso Estado de ACCIÓN – Umbral: 15 y 20 mV Membrana Plasmática de la Célula Nerviosa (Potencial de la Membrana) Abren Puertas Na+ en la Membrana (Debido al Gradiente de Concentración-Difusión Diferencial) (Mayor a Menor) Superficie Interna Superficie Externa Permeabilidad Na+ Potasio (K+) Sodio (Na+) Alta Baja Carga Positiva Membrana Despolarizada Potencial de Membrana: +30 mV Potasio (K+) Sodio (Na+) Alta Baja Carga Negativa Cambios en el Potencial de la Membrana Potencial de Acción o Espiga—Diferencia de potencial que existe a través de la membrana de una neurona cuando ésta se encuentra conduciendo impulsos, es decir, cuando es activa • Cambio (del potencial de acción): Desde: Reposo (-70 mv) Hasta: Acción (+30 mv) Luego vuelve rápidamente a su valor en reposo Cambios en el Potencial de la Membrana Despolarización—el interior de la célula se convierte menos negativo relativo al exterior (> –70 mV) Despolarización—El interior de la célula se vuelve menos negativo en relación con el exterior, donde la diferencia en carga es inferior al potencial de membrana de reposo de 70 mV (llegando casi a cero). Como resultado, ocurre un cambio en la permeabilidad de la membrana a los iones de sodio (Na+) Membrana Despolarizada—Membrana cuyas superficies exterior e interior tienen cantidades iguales de carga eléctrica. Como resultado, No Existe una diferencia de potencial a través de una membrana despolarizada Potenciales de Acción o de Espiga: Neurona Potenciales de Acción (Comienzo)—Se inician como potenciales graduados. Rápida/Sustancial Despolarización (1 ms): Membrana Cambio: Potencial de Membrana: -70 mV hasta +30 mV Luego: Regresa a – Valor en Reposo Desarrollo de un Potencial de Acción: Despolarización de la Membrana Desarrollo de un Potencial de Acción: Propagación del Impulso POTENCIAL DE ACCIÓN Desarrollo de un Potencial de Acción: Secuencia de Eventos Potenciales de Acción: EVENTOS: (2) Menor Permeabilidad a los iones de Na+: Membrana Cierran Puertas Rápidamente Sodio (Na+) CONSECUENCIA/RESULTADO INTERIOR MEMBRANA: Entrada Inicial de Na+ Muy Corta Duración POTENCIAL DE MEMBRANA: Mayor de 0 mV Cambios en el Potencial de la Membrana Hiperpolarización—el interior de la célula se convierte más negativo relativo al exterior (< –70 mV) Hiperpolarización—Diferencia de carga a través de la membrana crece. Se pasa del potencial de membrana de reposo a un número todavía más negativo, como resultado la membrana se polariza Potenciales de Acción: EVENTOS: (3) Repolarización (Periodo Refractorio): Membrana Abre Puertas Potasio (K+) K+ que Entra MAYOR QUE Na+ que Sale INTERIOR MEMBRANA: Cargado Negativamente CAMBIO DE VOLTAJE (POLARIZACIÓN): Regresa a PMR: -70 mV Potenciales de Acción: EVENTOS: Estado de: REPOLARIZACIÓN (Período Refractorio) Membrana Plasmática de la Célula Nerviosa (Potencial de la Membrana) Abren Puertas K+ en la Membrana (Debido al Gradiente de Concentración-Difusión Diferencial) (Mayor a Menor) Superficie Interna Permeabilidad K+ Potasio (K+) Sodio (Na+) Baja Alta Carga Negativa Bomba de Superficie Externa Sodio-Potasio Potasio Sodio Membrana (K+) (Na+) Repolarizada Potencial de Membrana: -70 mV Baja Alta Carga Positiva EVENTOS: Repolarización – Mecanismo: - Cambios en la Permeabilidad de la Membrana - 1. Membrana se vuelve más permeable a los iones de potasio 2. Membrana se vuelve relativamente impermeable a los iones de sodio 3. Consecuencia/resultado: Movimiento del potasio hacia el exterior: Superficie de la membrana externa: Adquiere una carga positiva Superficie de la membrana interna: Adquiere una carga negativa 4. Final del proceso: Iones vuelven a sus sitios originales: Ocurre: Transporte activo de iones de sodio hacia el exterior y de iones de potasio hacia el interior de la célula Potenciales de Acción: EVENTOS: (3) Repolarización (Periodo Refractorio): w Restauración del potencial de reposo de la membrana: Cambio de +30 mV hasta -70 mv. La neurona está preparada para recibir otro estímulo y transmitirlo de la misma manera. w Descenso o caída del potencial, ligeramente más lenta que la polarización inicial. Periodo Refractorio—Lapso durante el cual ocurre la recuperación de la membrana. PERIODO REFRACTORIO: Repolarización de la Membrana Potenciales de Acción: EVENTOS: - Después de la Repolarización- Activación de la Bomba de Sodio-Potasio: » Iones de K+ entran a la célula: Concentración de Na+ aumenta fuera de la célula » Iones vuelven al lado correcto de la membrana PROPAGACIÓN: Potencial de Acción: IMPULSO NERVIOSO: Velocidad de Transmisión Determinantes Características de la Neurona Mielinización (Axón) Diámetro Conducción Saltatoria Diámetro Diámetro Velocidad Transmisión Velocidad Transmisión Velocidad Transmisión Potencial de Acción: PROPAGACIÓN Velocidad de transmisión del impulso nervioso: Determinantes: o Mielinización del axón: » Conducción saltatoria: Aumenta la velocidad de transmisión o Diámetro de la neurona: » Neuronas de tamaño mayores (ofrecen menos resistencia): Conducen impulsos más rápidos » Neuronas de menor tamaño: Conducen impulsos más lentos PROPAGACIÓN: Potencial de Acción: Conducción Saltatoria—Potencial de acción salta de un nódulo al siguiente cuando atraviesa una fibra mielinizada. Como resultado, la velocidad de transmisión (conducción) del impulso nervioso es mucho más rápida que las fibras no mielinizadas Velocidad del Potencial de Acción Fibras Mielinadas w Conducción saltatoria—el potencial de acción viaja rapidamente de una brecha a otra en la mielina. w El potencial de acción es de 5 a 150 veces más rápido en los axones mielinados comparado con los no mielinados. PROPAGACIÓN: Potencial de Acción Conducción Saltatoria Velocidad del Potencial de Acción Diámetro de la Neurona w Neuronas con diámetros más grandes conducen impulsos nerviosos más rápidos. w Neuronas con diámetros más grandes presentan menos resistencia al flujo local de corriente. Consecuentemente, conducen los impulsos más deprisa (aumento en la velocidad de transmisión) (¡recuerde las fibras musculares FT!). w Las neuronas con diámetros menores conducen los impulsos más lentos (reducción en la velocidad de transmisión). Velocidad del Potencial de Acción Mielinización w Desarrollo—ocurre durante los primeros años de vida. Esto implica que los niños necesitan tiempo para desarrollar movimientos coordinados. w Enfermedades neurológicas (e.g., esclerosis múltiple)—Se degenera la vaina de mielina y ocurre una pérdida posterior de la coordinación. Puntos Claves Impulso Nervioso w El PMR de una neurona de –70 mV se mantiene mediante la bomba de sodiopotasio. w Los cambios en el potencial de la membrana ocurren cuando se abren las compuertas para los iones en la membrana, lo cual permite que se muevan los iones de un lado a otro. w Si el potencia de la membrana se depolariza por 15 mV a 20 mV, se dice que se ha alcanzado el umbral, lo cual resulta en un potencial de acción. (continúa) Puntos Claves Impulso Nervioso w Los impulsos viajan más rápido en axones mielinizados y en neuronas con mayores diámetros. w La conducción saltatoria se refiere a un impulso que viaja a lo largo de una fibra mielinizada al saltar de un nodo de Ranvier a otro. Sinápsis w Región que rodea el punto de contacto entre dos neuronas o entre una neurona y un órgano efector a través del cual se transmiten los impulsos nerviosos mediante la acción de un neurotransmisor (e.g., acetilcolina, norepinefrina, etc.). w Lugar de comunicación y transmisión de una célula nerviosa a otra o entre una neurona y nun órgano efector (e.g., músculo, glándula, entre otros). w Tipos de Sinápsis—Sinápsis química (medio de transmisión más frecuente/común). Sinápsis w La sinápsis es el sitio para la transmisión de un impulso entre dos neuronas. w El impulso viaja hacia un terminal presináptico del axon, lo cual ocasiona la liberación de químicos (neurotransmisores) hacia la brecha sináptica que almacenados en las vecículas presinápticas del terminal. w Los neurotransmisores se unen a los receptores postsinápticos en una neurona adyacente, comúnmente en las dendritas (80-95%). w Los impulsos nerviosos solamemte pueden ser transmitidos desde una dendrita o cuerpo celular puesto que los neurotransmisores únicamente son liberados desde el extremo de un axon. Sinápsis: Neuronas Presinápticas Terminales Presinápticos – Axón: w Los terminales presinápticos del axón poseen vecículas sinápticas (estructuras en forma de saco). w Las vecículas contienen neurotransmisores (sustancias químicas), tales como acetilcolina, norepinefrina, serotonina, dopamina, histamina, glutamato, entre otros. w Estas sustancias son liberadas hacia el canal sináptico w Los receptores postsinápticos capturan los neurotransmisores. Consecuentemente, el impulso es transmitido a la siguiente neurona. Sinápsis: Componentes w Neurona Presináptica—La neurona que envía los impulsos a través de la sinápsis desde el botón sináptico (terminal del axón). w Neurona Postsináptica—La neurona que recibe el impulso en el lado opuesto de la sinapsis. w Canal/Hendidura Sináptica—Estrecha abertura entre los terminales del axón y los receptores postsinápticos. Sinápsis: Tipos de Contactos Sinápticos w Axoaxónica—El axón de una neurona contacta con el de otra. w Axodendrítica—El axón de una neurona se pone en contacto con las dendritas de otra. w Axosomática—El axón de una neurona se pone en contacto con el cuerpo celular de otra. w Dendrodendrítica—Entran en contacto dos dendritas de diferentes neuronas. SINÁPSIS EL SISTEMA NERVIOSO - FUNCIÓN : Impulso Nervioso Sinápsis Química Lugar de Transmisión del Impulso de una Neurona a Otra Neurona Presináptica: Terminales del Axón: Telodendrón -Botón Terminal (Expansión Esférica u Oval) Impulso Nervioso Vesículas Sinápticas (Liberación: Neurotransmisores - Sustancias Químicas) Canal/Hendidura Sináptica Neurona Postsináptica: Soma, Dentrita, Axón Receptores Postsinápticos de Neurotransmisores (Proteínas de la Membrana Plasmática Postsináptica) Fijan/Capturan el Neurotransmisor Impulso Nervioso Sigue a la Siguiente Neurona EL SISTEMA NERVIOSO - FUNCIÓN : Impulso Nervioso CONDUCCIÓN SINÁPTICA Sinápsis (Uniones entre dos Neuronas) Medio de Transmisión de Impulsos de una Neurona a Otra Neurona Presináptica -Telocencia Axónica (Expansión Esférica u Oval) Vesículas Sinápticas Impulso Nervioso Neurotransmisores (Sale por Medio de Pequeños Conductos) Hendidura Sináptica Neurona Postsináptica (Cuerpo, Dendrita, Axón) Receptores de Neurotransmisores (Proteínas de la Membrana Plasmática Postsináptica) Una sinápsis química entre dos neuronas, mostrando las vesículas sinápticas SINÁPSIS QUÍMICA Unión Neuromuscular o Mioneural (Placa Motora Terminal) w Área de contacto entre el extremo de una larga fibra nerviosa mielinizada y una fibra de músculo esquelético. w El lugar donde una neurona motora se reune y comunica con una fibra muscular. w El punto en el que se encuentra una fibra nerviosa con una fibra de músculo estriado/esquelético. w La sinápsis entre el axón terminal de una motoneurona y la placa terminal de la membrana plasmática. w La unión entre un nervio motor y la célula muscular. w La porción ramificada terminal de una neurona motora. Unión Neuromuscular o Mioneural w El lugar donde se comunica una neurona motora con una fibra muscular. w El terminal del axón motor libera neurotransmisores (tal como acetilcolina o norepinefrina) los cuales atraviesan la brecha sináptica para eventualmente unirse a sus receptores en una fibra muscular. w Esta unión causa despolarización, de manera que posiblemente induce un potencial de acción. w El potencial de acción se esparse a través del sarcolema hasta llegar a los túbulos T, ocasionando la contracción de la fibra muscular. UNIÓN NEUROMUSCULAR UNIÓN NEUROMUSCULAR UNIÓN NEUROMUSCULAR (PLACA MOTORA TERMINAL) El Periodo Refractorio w Periodo de repolarización. w La fibra muscular no es capaz de responder a cualquier estimulación adicional. w El periodo refractorio limita la frecuancia de descarga de una unidad motora. Neurotransmisores: Clasificación Moléculas pequeñas, transmisores de acción rápida Clase I Acetilcolina Clase II Aminas: noradrenalina, epinefrina, dopamina, serotonina, e histamina Clase III Aminoácidos: GABA, glicina, glutamato y aspartato Neuropépticos, transmisores de acción lenta Hormonas liberadoras hipotalámicas (por ejemplo, la hormona liberadora de la tirotroponina y la somatostatina) Péptidos de la pituitaria (por ejemplo, las betaendorfinas, la tirotroponina, y la vasopresina) Péptidos que actúan sobre el intestino y sobre el cerebro (por ejemplo, la colecistoquinina, neurotensina, y enquefalina leucínica) Péptidos de otros tejidos (por ejemplo, angiotensina II, la bradiquinina y la calcitonina) Neurotransmisores: Mecanismo/Acción w Neurotransmisores almacenados en vecículas de los terminales de neuronas presinápticas. w El impulso nervioso/eléctrico estimula la liberación de neurotransmisores. w La señal química se convierte en señal eléctrica (despolarización – neurona postsináptica). w El neurotransmisor es destruido por enzimas o transportado activamente a los terminales presinápticos para ser reutilizados cuando llega el siguiente impulso. Neurotransmisores: Inhibidores w Se une al receptor postsináptico. w Membrana (neurona postsináptica): Menos permeable a Na+ (o más permeable a K+). w Membrana (neurona postsináptica): Aumenta la negatividad interna (hiperpolarización). Esto obstaculiza la generación de un potencial de acción de la neurona postsináptica. Respuesta Postsináptica w Neurotransmisores se fijan a receptores, w La señal química se convierte en eléctrica. w Se produce un potencial graduado en la membrana postsináptica. w La naturaleza del impulso puede ser: (1) Excitatorio (produce despolarización: Potencial Postsináptico Excitatorio – PPE) y (2) Inhibitorio (produce hiperpolarización – Potencial Inhibitorio Postsináptico – PPI). Respuesta Postsináptica: Sumación w Suma (combinación) de todos los efectos/cambios o estímulos nerviosos (potenciales graduados) individuales (provenientes de varios terminales presinápticos) en el potencial de la membrana en la neurona postsináptica que iguala/satisface o supera el umbral. Como resultado, se desarrolla una despolarización y el consecuente potencial de acción. Puntos Claves Sinápsis w Las neuronas se comunican una con otras al liberar neurotransmisores a través de la sinapsis. w La sinápsis involucra un axón terminal presináptico, un recetor postsináptico, neurotrnamisores y el espacio entre ellos. w Los neurotransmisores se unen a los receptores y causan despolarización (excitación) o hiperpolarización (inhibición), dependiendo del neurotrasmisor específico y el sitio con el cual se unen. Puntos Claves Uniones Neuromusculares w Las neuronas se comunican con la células musculares en las uniones neuromuaculares, las cuales funcionan como una sinápsis neural. w El periodo refractorio es el tiempo que toma la fibra muscular repolarizar antes que la fibra pueda responder a otro estímulo. w La acetilcolina y norepinefrina son los neurotransmisores más importantes en regular el ejercicio. Puntos Claves Respuesta Postsináptica w La unión de un neurotransmisor causa un potencial de acción graduado en la membrana postsináptica. w Un impulso excitatorio causa hiperpolarización o despolarización. w Un impulso inhibitorio causa hiperpolarización. w El axón hillock mantiene un conteo total de las respuestas de la neurona a los impulsos entrantes. w Una sumación de impulsos es necesario para generar un potencial de acción. EL SISTEMA NERVIOSO SISTEMA NERVIOSO CENTRAL Divisiones Macroscópicas Substancia Gris Neuronas Amielínicas Periferia/Cubierta Substancia Blanca Neuronas Mielínicas Núcleo/Centro EL SISTEMA NERVIOSO El Sistema Nervioso Central ENCÉFALO Subdivisiones Cerebro Anterior (Proencéfalo) Cerebro Posterior (Rombencéfalo) Cerebro Medio (Mesencéfalo) Sistema Nervioso Central Encéfalo: w Cerebro—Lugar de la mente y el intelecto. w Diencefalo—Lugar de la integración sensorial y regulación de la homeostasis. w Cerebelo—Juega papel crucial en coordinación del movimiento. w Tallo cerebral—Conecta el encéfalo con el cordón espinal; coordina las funciones de los músculos esqueletales y mantiene el tono muscular; contiene los reguladores de los sistemas respiratorios y cardiovasculares. Cordón espinal Sistema Nervioso Central Encéfalo: w Provee los movimientos voluntarios, interpretación e integración de las sensaciones, consciencia, y función cognitiva. Encéfalo – Subdivisiones: w Cerebro Anterior (Proencéfalo): (1) Telencéfalo (Cerebro: materia gris y blanca) y (2) Diencéfalo (Tálamo, Hipotálamo, Hipófisis [Pituitaria]). w Cerebro Medio (Mesencéfalo): (1) Tubérculos cuadrigéminos (colículos superiores e inferiores) y (2) Péndulos Cerebrales. w Cerebro Posterior (Rombencéfalo): (1) Metencéfalo (Cerebelo, Protuberancia o Puente de Varolio) y (2) Mielencéfalo (Bulbo Raquídeo o Médula Oblongata). REGIONES DEL ENCÉFALO REGIONES DEL ENCÉFALO LAS CUATRO REGIONES PRINCIPALES DEL ENCÉFALO ENCÉFALO Sistema Nervioso Central: ENCÉFALO Cerebro: Vinculado con la identificación discriminatoria e integración de información sensitiva de la memoria, conocimientos, razonamiento, empleo del lenguaje, comportamiento emocional e iniciativa de movimiento (control de los movimientos voluntarios). Corteza Cerebral: Es el lugar de la mente y del intelecto (nuestro cerebro consciente). Permite pensar, estar consciente de los estímulos sensoriales y controlar voluntariamente nuestros movimientos. Ganglios (Núcleos) Basales: Ayuda a iniciar algunos movimientos (sostenidos y repetidos). Facilita el control de la postura y del tono muscular. ÁREAS FUNCIONALES DE LA CORTEZA CEREBRAL Sistema Nervioso Central: ENCÉFALO PROENCÉFALO: Diencéfalo: Tálamo: Releva impulsos sensitivos desde la médula hacia la corteza cerebral (recibe todas las entradas sensoriales). Registra las sensaciones burdas de dolor, temperatura y tacto. Hipotálamo: Interviene en el control neuroendocrino, la temperatura corporal, el equilibrio/balance de líquidos, la sed, la ingestión de comida, las emociones, los ciclos de sueño y vigilia Sistema Nervioso Central: ENCÉFALO ROMBENCÉFALO: Metencéfalo: Cerebelo: Centro integrador para los movimientos uniformes, coordinados, voluntarios. Recibe impulsos de los proprioceptores y receptores de tacto, visión y audición así como de la corteza motora. Envía entonces a la corteza motora señales de inhibición que evitan los movimientos inapropiado. Protuberancia o Puente: Sirve como estación de relevo desde el bulbo raquídeo hasta los centros corticales más altos. Sistema Nervioso Central: ENCÉFALO ROMBENCÉFALO: Mielencéfalo: Bulbo raquídeo (médula oblongata): Se compone de la sustancia blanca y la formación reticular. Sirve de estación de relevo para el paso de impulsos entre la médula espinal y el encéfalo Posee los Centros Cardiaco Respiratorio Vasomotor (Vasoconstricción, Vasodilatación) Control de la Actividades Reflejas Sistema Nervioso Central: ENCÉFALO ROMBENCÉFALO: Mielencéfalo: Bulbo Raquídeo (Médula Oblongata) Nucleo para la Formación Reticular Contiene los Centros para Regular las Funciones Cardiovasculares Coordinación de la Deglución Respiratorias Reflejo de Vómito Sistema Nervioso Central: ENCÉFALO ROMBENCÉFALO: Mielencéfalo: - Tronco/Tallo Cerebral Sustancia/Formación Reticular: Recibe impulsos de todas las vías sensitivas que llegan a la corteza cerebral. Coordinar la función muscular esquelética. Mantener el tono muscular Controlar las funciones cardiovasculares y respiratorias. Determinar nuestro estado de conciencia (tanto de vigilia como de sueño) Centros de Integración Reflejos Nerviosos Cardiaco/Vasomotor Respiratorio Despertamiento/Vigilia Formación o Activación Reticular EL TRONCO (TALLO) CEREBRAL Médula Espinal/Cordón Espinal w Encargada de la transmisión de información vía los haces de las neuronas que entran (ascendentes, aferentes o sensoriales) y que salen (descendentes, eferentes o motoras) hacia el encéfalo. FUNCIONES Sensitiva (Sensor) Estímulos Viajan desde los Nervios Periféricos hacia el Encéfalo Motora (Motor) Estímulos Viajan desde el Encéfalo hacia los Nervios Periféricos Refleja Núcleos de la Materias Gris Sirven de Centros Reflejos Para los Reflejos Raquídeos Médula Espinal/Cordón Espinal Estructura Materia Gris Núcleo (Centro) de la Médula Espinal Materia Blanca Rodea la Sustancia Gris Conducen Estímulos desde los Nervio Periféricos hacia el Encéfalo CORTE TRANSVERSAL DE UN NERVIO ESPINAL CORTE TRANSVERSAL DE UN NERVIO ESPINAL Médula Espinal: Estructura Funcional Tractos de Fibras Nerviosas Fibras Sensoras (Aferentes) Fibras Motoras (Eferentes) Llevan/Conducen Señales Nerviosas desde los Receptores Sensoriales hasta los Niveles Superiores del SNC Llevan/Concucen Señales Nerviosas desde los SNC hasta los Órganos Terminales o Efectores Sistema Nervisos Periférico (SNP) Divisiones/Clasificación de los Sistemas Sensorial(Aferente) Motor (Eferente) Receptores Periféricos Somático (Voluntario) Autónomo (Vegetativo) Transportan Información hacia el Impulsos Impulsos SNC SNC SNC Periferia Órganos Terminales (Músculos Esqueléticos, Piel) (Músculos lisos, Cardiaca, Glándulas) Sistema Nervioso Periférico (SNP) * Haces/Fibras Nerviosas * Proyecciones nerviosas: 43 parejas de nervios: 12 parejas de nervios craneales: Conectan con el cerebro 31 parejas de nervios medulares: Conectan con la médula espinal Nervios espinales: Abastecen directamente a los músculos esqueléticos Sistema Nervioso Periférico (SNP) w 12 pares de nervios craneales conectados con el encéfalo. w 31 pares de nervios espinales conectados con la médula espinal. w División Sensorial—Lleva información sensorial desde el cuerpo vía fibras aferentes hasta el SNC. w División Motor—Transmite información desde el SNC vía fibras efferentes hacia los órganos objeto. w Sistema Nervioso Autonómico—Controla las funciones internas involuntarias. Sistema Sensor Receptor—La terminación periférica de una neurona sensorial, o una estructura u órgano inervado por ella, que es sensitiva en especial (pero no exclusivamente) a una clase dada de estímulo (llamado estímulo adecuado). Receptor sensorial—Una estructura especializada que traduce la energía física en impulsos nerviosos. Una vez se estimule el receptor, el impulso eléctrico se transmite a través de las Neuronas Aferentes hasta llegar la Corteza Sensorial para que se lleve a cabo el procesamiento perceptual. Tipos de Receptores Sensoriales - CLASIFICACIÓN DE LOS RECEPTORES: Por Estímulo - • • • • • • • • • Cinereceptor (movimiento): – Crestas ampollares de los canales semicirculares. Estatoreceptor (gravedad): – Máculas del oído interno. Fonoreceptor (sonido): – Órgano de Corti de la cóclea. Fotoreceptor (luz): – Bastoncillos y conos de la retina. Mecanoreceptor (presión mecánica): – Corpúsculos de Meissner (tacto), corpúsculo de Pacinni (presión). Termoreceptor (cambio de temperatura): – Corpúsculo de Ruffini (calor), corpúsculo de Krause (frío) Nocireceptor (estimulación fuerte de cualquier clase): – Fibras de dolor. Baroreceptor o presoreceptores (estiramiento, presión): – Receptores de la aorta, seno carotídeo, pulmones, huso muscular. Quimioreceptor (químico): – Yemas gustativas, epitelio olfatorios, seno carotídeo. Tipos de Receptores Sensoriales SISTEMA NERVIOSO PERIFÉRICO (SNP) Sistema Sensor (Aferente) Receptores Mecanorreceptores Quimiorreceptores (Mecánico) (Químicos) Nociceptores (Dolor) Fotorreceptores (Luz) Termorreceptores (Temperatura) Tipos de Receptores Sensoriales Mecanoreceptores—responden a fuerzas mecánicas, tales como presión, tácto, vibración o estiramiento. Termoreceptores—responden a cambios en temperatura. (piel, hipotálamo). Nociceptores—responden a estímulos de dolor. Fotoreceptores—responden a la luz (oscuridad, claridad) para permitir visión (ojos). Quimioreceptores—responden a estímulos químicos provenientes de nutrientes, olores y cambios en las concentraciones sanguíneas de gases y sustancias (cuerpos carótidos y aórticos, tallo cerebral). Tipos de Receptores Sensoriales SISTEMA NERVIOSO PERIFÉRICO (SNP) Sistema Sensorial (Aferente) Receptores Sensitivos Exteroceptores Interoceptores Responden a Estímulos Responden a Estímulos Fuera del Cuerpo Dentro del Cuerpo (Piel, Oido, Vista) (Corazón, Vasos, Pulmones, Gastro) Proprioceptores Responde a: Movimientos/Tensión Muscular Músculos (Huso Muscular) Tendones/ Articulaciones Oído Interno (Receptores (Receptores Ligamentos (ÓrganosTendinosos Articulares) Vestibulares) de Golgi) Tipos de Receptores Sensoriales - CLASIFICACIÓN DE LOS RECEPTORES: Por Localización • • • Exteroceptivos (Sentidos Nerviosos Especiales): En la Superficie Corporal o cerca de ésta: – Ojos (visión), oídos (audición), piel (tacto), corpúsculos de Pacini y de Meissner (PIEL/PELO: presión, tácto), epitelio olfatorio (olor), lengua o yema gustativa (gusto, sabor), receptores de calor y frío. Interoceptivos: Receptores situados en los Órganos Internos (responen a estímulos del Ambiente Interno): – Corazón, vasos sanguíneos – Pulmones. – Tubo gastrointestinal. Propioreceptores (responen a estímulos: Movimiento, Posición Espacial): – Receptores Cinestésicos: • Husos Musculares (Receptores de Estiramiento). • Órganos Tendinosos de Golgi (Tendones, Tejido Conectivo, Ligamentos) • Receptores Articulares (Cápsula Articular – Posición/Movimiento). – Receptores Vestibulares – Receptores Cutáneos Terminaciones Nerviosas Musculares y Articulares w Receptores Cinestéticos Articulares en las cápsulas de las articulaciones perciben (sensibilizan) la posición y movimiento de las coyunturas. w Los Husos Músculares perciben (sensibilizan) cómo un músculo se estira/contrae (grado de estiramiento de las fibras extrafusales, contracción fibras extrafusales). Ayuda a controlar la postura w Los Órganos Tendinosos de Golgi detectan la tensión de un músculo en su tendón, suministrnado información sobre la fuerza de la contracción muscular. SNP: Sistema Motor (Eferente) - COMPONENTES/DIVISIONES Sistema Nervioso Somático (Voluntario)—Efectores: Del SNC a Músculos Esqueléticos. Fibras que salen del SNC no hacen sinapsis hasta llegar al músculo esquelético, ocasionando un estímulo/excitación de este órgano efector. Sistema Nervioso Autonómico (Involuntario o Vegetativo)—Efectores: Del SNC a Músculos Lisos, Músculo Cadíaco, Glándulas, entre otros. Fibras que salen del SNC hacen sinápsis en los ganglios, para eventualmente terminar en los efectores mencionados. Pueden inducir una excitación o inhibición. Se subdivide en: (1) Sistema Nervioso Simpático (2) Sistema Nervioso Parasimpático SNP: Sistema Motor (Eferente) - MECANISMO Estímulo—Receptores: Captan y llevan la información (vía aferente o neuronas sensoriales) al SNC (Centro Integrador). SNC—Centro Integrador: Procesa la información. Toma una decisión. Luego, transmiten la información (instrucciones detalladas) al efector vía las neuronas motoras Efectores (Órganos Terminales)—Respuesta: Ejecutan respuesta fisiológica, según las instrucciones del SNC. SNP: Sistema Motor (Eferente) Origen—Redes de neuronas que salen (eferentes) del SNC (Centro Integrador). Destino—Efectores (Órganos Terminales), tales como los músculos esqueléticos, glandulas endocrinas, entre otros. Producto—Generar una respuesta fisiológica específica. SNP: Sistema Motor (Eferente): - El Sistema Nervioso Autonómo - * Función * Controlar las funciones involuntarias del cuerpo: Ejemplos: Frecuencia cardíaca Tensión/presión arterial Distribución de la sangre Respiración, entre otras SISTEMA NERVIOSO AUTONÓMICO EFECTOS DEL SISTEMA NERVIOSO AUTONÓMICO Órgano/Sistema Objetivo Efectos Simpáticos Efectos Parasimpáticos Músculo Cardíaco Incrementa la Frecuencia y la Fuerza de Contracción Reduce la Frecuencia de Contracción Corazón: Vasos Sanguíneos Coronarios Produce Vasodilatación Produce Vasoconstricción Pulmones Produce Broncodilatación: Contrae Levemente los Vasos Sanguíneos Produce Broncoconstricción Vasos Sanguíneos Incrementa la Presión Arterial: Produce Vasoconstricción en las Víceras Abdominales y en la Piel para Desviar la Sangre cuando sea necesario; Produce Vasodilatación en los Músculos Esqueléticos y en el Corazón durante el Ejercicio Poco o Ningún Efecto Hígado Estimula la Liberación de Glucosa Ningún Efecto Metabolismo Celular Incrementa la Tasa Metabólica Ningún Efecto Tejido Adiposo Estimula la Lipólisis Ningún Efecto Glándulas Sudoríparas Incrementa la Sudoración Ningún Efecto Médula Adrenal Estimula la Secreción de Epinefrina y Norepinefrina Ningún Efecto Sistema Digestivo Reduce la Actividad de las Glándulas y de los Músculos; Contrae los Esfínteres Incrementa la Peristalsis y la Secreción Glandular; Relaja los Esfínteres Riñones Produce Vasoconstrición; Reduce la Formación de Orina Ningún Efecto Nervios Simpáticos DESCARGA DEL SISTEMA NERVIOSO SIMPATICO PREPARA EL CUERPO PARA LA ACCIÓN DURANTE LA FASE DE ALARMA (LUCHA O HUÍDA) Sistema Nervioso Simpático SISTEMA NERVIOSO PERIFÉRICO (SNP) Sistema Nervioso Autónomo Sistema Nervioso Motor El Sistema Nervioso Simpático Importancia para los Deportistas/Atletas Facilitan la Respuesta Motora Durante un Ejercicio Agudo Sistema Nervioso Simpático Lucha-o-Fuga (Alarma)—te prepara para un estrés agudo, actividad física o ejecución deportiva. Por ejemplo, se activa pocos segundos pervio a una competencia deportiva Facilita tu respuesta motora, con aumentos en w Frecuencia cardiaca y fuerza en la contracción del corazón w Presión arterial w Suministro sanguíneo hacia el corazón y músculos activos w Tasa metabólica y liberación de glucosa por el hígado w Tasa del intercambio de gas entre los pulmones y sangre w Actividad mental y rapidez de la respuesta Sistema Nervioso Simpático: IMPORTANCIA Facilita la ejecutoria motora/deportiva: w Aumenta la frecuencia cardiaca w Aumenta la fuerza de contracción del miocardio (músculo cardiaco). w Aumenta la presión arterial, como resultado: Mejora la perfusión de los músculos esqueléticos Mejora el retorno venoso w Vasodilatación coronarias/músculos esqueléticos w Vasoconstrición región abdominal w Aumento en la frecuencia respiratoria y broncodilatación w Aumento en la tasa metabólica w Aumento en la glucogénesis y glucemia w Aumento en la actividad mental w Reducción actividades no relacionadas con el ejercicio DESCARGA DEL SISTEMA NERVIOSO PARASIMPATICO CONTROLA LA: RECUPERACIÓN RELAJACIÓN ASIMILACIÓN Sistema Nervioso Parasimpático Doméstico/local—Sistema de economía doméstica/local del cuerpo. Digestión, orinación, secreción glandular, y conservación de energía. Activado durante la calma/reposo. Acciones opuestas al sistema nervioso simpático w Disminución en la frecuencia cardiaca w Constricción de los vasos coronarios w Broncocosnstricción (constricción de los tejidos en los pulmones) Puntos Claves Sistema Nervioso Periférico w El sistema nervioso periférico contiene 43 pares de nervios y esta dividido en secciones sensorial y motor. w La división senorial lleva información desde los receptores sensoriales hasta el SNC. w La división motora incluye al sistema nervioso auronómico. w La división motora lleva impulsos desde el SNC hacia los músculos u órganos objeto. (continúa) Puntos Claves Sistema Nervioso Periférico w El sistema nervioso autonómico incluye los sistemas nervioso simpático y parasimpático. w El sistema nervioso simpático prepara al cuerpo para una respuesta aguda. w El sistema nervioso parasimpático lleva a cabo procesos, tales como la digestión y orinación. w Los sistema simpáticos y parasimpáticos son sistemas opuestos que trabajan juntos. Integración Sensoromotora: Eventos de Acontecimientos Estímulo Sensor Receptores Sensores (Neuronas Sensoras) (Vía Aferente) Centro de Integración (Sistema Nervioso Central) Médula Espinal Reflejo Motor Local Interpretación Información de la Entrada Sensora Médula Superior o Encéfalo (Tronco Cerebral, Cerebelo, Tálamo, Corteza Cerebral) Neuronas Motoras (Vía Eferente) Efector (Órgano Terminal/Objetivo, e,g., Músculo Esquelético) Respuesta Integración Sensoromotora: Eventos de Acontecimientos 1. Receptores sensores reciben un Estimulo sensor 2. Transmisión impulso sensor vía Neuronas Sensoras (Aferentes) hasta el SNC (Centro Integrador o comando central) 3. El SNC interpreta y procesa la información sensora y determina el tipo de respuesta motora 4. Transmisión impulso motor (señal para la respuesta) vía Neuronas Motoras (Eferentes) que sale del SNC 5. Impulso motor llega al órgano objeto (Efector), tal como el músculo esquelético, el cual produce la reacción (Respuesta) INTEGRACIÓN SENSORO-MOTORA: Secuencia de Acontecimientos: INTEGRACIÓN SENSORO-MOTORA: EVENTOS INTEGRACIÓN SENSORO-MOTORA Centro de Integración w Estructuras del SNC que reciben impulsos sensores, de manera que se pueda procesar e interpertar la información sensora, tomar una decisión y enviarla al sistema motor (eferente) Integración Sensomotora Entrada Sensora Centro de Integración (Sistema Nervioso Central) Médula Espinal Tronco Cerebral Inferior (e.g., Bulbo Raquídeo) Corteza Cerebral Tálamo Cerebelo Centros de Integracón Médula espinal—los impulsos nerviosos se integran aquí. La Respuesta es un Reflejo Local sencillo. Representa el tipo de integración más simple. Tronco o tallo cerebral (parte interior)—Reacciones motoras subconscientes (involuntarias). Son más elevada y compleja que que los simples reflejos de la médula espinal, tal como el control postural para estar sentado, de pie y moviéndose. Cerebelo y ganglios basales—Control motor subconsciente (involuntarios) del movimiento. Centro de control y coordinación de las acciones musculares que generan los movimientos articulares (Ej., motricidad fina y gruesa). Centros de Integracón Tálamo—Entrada de señales sensoras. A nivel consciente, las diversas señales se pueden distinguir. Cerebelo—Interviene en todos los procesos de movimientos rápidos y complejos. Ayuda a la corteza motora primaria. Como centro de integración, decide el mejor modo para ejecutar el movimiento dado (e.g., La posición del cuerpo y el estado de los músculos en cada momento. Compara la actividad programada y lo que se desea desarrollar con los verdaderos cambios que tienen lugar en nuestro cuerpo. Como resultado, inicia ajustes correctivos mediante el sistema motor. Recibe información del cerebro (y otras partes del encéfalo) y de los propioreceptores. Determina el mejor plan de acción para producir el movimiento deseado. Centros de Integracón Corteza cerebral—La corteza motora del cerebro representa el origen para los movimientos más complejos (requiere procesos básicos de pensamiento). La corteza motora primara representa el centro para el control motor para los movimientos finos y discretos (decide qué movimientos deseamos realizar). Las neuronas (células piramidales) permiten el control consciente de nustros músculos esqueléticos. Los tractos (axones) extrapiramidales (tractos corticospinales) de la corteza motora primaria proporcionan el principal control voluntario de los músculos esqueléticos. La corteza sensora primaria recibe señales desde los receptores localizados en la piel y de los propioreceptores. Permite crear un mapa del cuerpo (el cuerpo está cuidadosamen te cartografiado). De esta manera se identifica la localización exacta del estímulo y permite estar consciente continuamente de nuestro ambiente inmediáto. Centros de Integracón Médula espinal—reflejo motor simple, tal como retirando la mano luego de tocar algo caliente. Tallo encefálico inferior—reacciones motoras subconscientes más complejas, tal como el control de la postura. Cerebelo—control subconsciente del movimiento, tal como aquel requerido para coordinar movimientos múltiples. Tálamo—distinción consciente entre sensaciones, tal como sentir algo caliente o frío. Corteza cerebral—alerta consciente de una señal y su ubicación dentro del cuerpo. Receptores Sensores y sus Caminos de Regreso a la Médula Espinal y al Cerebro RECEPTORES SENSORIALES Y VÍAS Control Motor w Impulsos nerviosos evocan una respuesta a través de una neurona motora. w Entre más cerca al encéfalo se detiene el impulso, más complejo será la reacción motora. w Un reflejo motor es una respuesta preprogramada que está integrada por la médura espinal sin pensamiento consciente. Control y Coordinación w Función de los centros superiores del encéfalo: La corteza motora primaria. Los ganglios (núcleos) basales. El cerebelo. Control Motor: Actividad Refleja w Reflejo: Respuesta preprogramada,donde existe una transmisión de impulsos nerviosos específicos vía neuronas sensoras. También, es una respuestas rápida o instantánea, donde no se requiere tiempo para tomat una decisión consciente. w Reflejo - Arco Reflejo o Reflejo Motor: Respuesta motora preprogramada e involuntaria mediada por una motoneurona como resultado de un estímulo sensor específico. w Reflejo - Arco Reflejo o Reflejo Motor: Descarga de un receptor sensorial que es transmitido mediante una vía aferente hacia una sinápsis con una neurona motora en la médula espinal, la cual condude el impulso eferente hacia un órgano efector (músculo o glándula). Actividad Refleja: Componentes w RECEPTOR: Terminaciones dendríticas de una neurona sensorial localizada en un órgano. w NEURONA SENSORIAL O AFERENTE: Conducen impulsos nerviosos aferentes desde el receptor hasta la médula espinal. w SINÁPSIS (CENTRO): Médula espinal (materia gris) o un gánglio. Puede ser monosináptica (una, directa) o polisináptica (dos o más, empleando interneuronas) w NEURONA MOTORA O EFERENTE: Transmiten impulsos desde la sinápsis de la médula espinal hasta el órgano efector. w EFECTOR: Produce una respuesta. Puede ser un músculo esquelético (contracción) o una glándula endocrina (secreción hormonal). CAMINOS MOTORES Caminos Motores del Sistema Nervioso VÍAS MOTORAS Propioreceptores: Receptores de Estiramiento w Representa un receptor que detecta un estiramiento del músculo. w Tipos: Huso muscular: Vientre del músculo, sensible a cambios en la longitud. Órganos tendinosos de Golgi: Unión entre un músculo y el tendón. Propioreceptores: Huso Muscular w Grupo de fibras musculares (entre 4 y 20) modificadas pequeñas (intrafusales) localizada entre las fibras normales (extrafusales), las cuales poseen terminaciones nerviosas aferentes (sensoras) en sus regiones centrales y estan encerradas en una cápsula fibrosa. w Un receptor sensorial pequeño y complejo de huso (cápsula enlongada fusiforme) localizado en el músculo esquelético (orientado paralelo a las fibras musculares extrafusales) que capta/recibe información sensora en cuanto al grado de estiramiento del músculo. Propioreceptores: Huso Muscular Componentes Estructurales Fibras Esqueléticas Intratrafusales (Dentro del Huso) Fibras Esqueléticas Extrafusales (Fuera del Huso) Fibras Esqueléticas Muy Pequeñas Especializadas Fibras Esqueléticas Usuales de los Músculos Esqueléticos Sensibles a Cambios en Tensión Muscular Estiramiento Contracción Propioreceptores: Huso Muscular * Inervación/Suministro Nervioso * Región Central Fibras Intrafusales de Estira Terminaciones Neuronas Sensoras Terminaciones Sensoras Primarias Estiran Fibras Intrafusales Entra Información de Nuevo hacia Médula Espinal Sigue a la Corteza Cerebral y Cerebelo Ajustes a la Contracción Muscular Terminaciones Sensoras Secundarias Estiran solo las Fibras Intrafusales Propioreceptores: Huso Muscular - Inervación Motora Motoneuronas Alfa Vía Fibras Extrafusales Motoneuronas Gamma Vía Reflejo Miotático CAUSAN Contración Músculos Esqueléticos (Fibras Esqueléticas Extrafusales) Propioreceptores: Huso Muscular - Inervación Motora Fibras Descendentes de Vías Motoras Hacen Sinápsis con Motoneuronas Alfa Motoneuronas Gamma Impulsos Motores Simultáneos: Fibras musculares esqueléticas grandes (extrafusales) Fibras intrafusales de los husos musculares Propioreceptores: Huso Muscular - Componentes Estructurales Fibras Musculares EsqueléIicas Intrafusales Región Central (No Contráctil, Elástica) Región Terminal (Contráctil y Elástica)) Solo Puede Extenderse Se Contrae y Extiende Miofilamentos Miofilamentos Fibras con Saco Nuclear Fibras con Cadena Nuclear Inervación Nerviosa Sensora Primaria (Ia) Secundarias (II) Motora (Gamma) Extremos Se Unen con Endomisio Tendón Inervación Nerviosa Sensora (Husos) Motora (Alfa) Husos Musculares w Un grupo de 4 a 20 fibras musculares pequeñas (intrafusales) con terminaciones sensoriales y motoras, cubiertas por una capa de tejido conectivo y conectada a fibras musculares regulares (extradusales). w El medio del huso puede estirarse, pero o no se puede contarer, puesto que contiene poca (o ninguna) actina y miosina. w Cuando se estiran las fibras extrafusales adheridas al huso, las neuronas sensoriales en el huso transmiten información al SNC sobre la longitud del músculo. w Se dispara una contracción muscular refleja a través de la neurona motora alfa para resistir un estiramiento adicional. w La neuronas motoras gama activan las fibras intrafusales, causando que se estire el medio del huso, haciendo que sea sensitivo el huso a pequeños grados de estiramiento. Husos Musculares-Reflejo: Estiramiento Miotático Aumento en la longitud (Estiramiento del Músculo) Huso Muscular Ubicado Paralelo a las Fibras Musculares Regulares Porción Central del Huso Muscular se Estira También Activación de los Nervios Sensoriales (Aferentes) Localizados en el Huso Muscular Impulsos Enviados Hacia El Sistema Nervioso Central Se Envían Impulsos para Activar las Neuronas Motoras Alfa Se Inervan las Fibras Musculares Regulares El Músculo se Contrae El Huso Muscular También se Acorta Se Detiene el Flujo de Impulsos Sensoriales hacia el SNC Se Inhiben las Neuronas Motoras Alfa El Músculo se Relaja Husos Musculares - Circuito: Motor Gamma Corteza cerebral - Centros Motores Activación Neuronas Motoras Gamma Acortamiento Extremos/Terminaciones (Polos) Contráctiles Huso Muscular Estiramiento Porción Central (Saco Nuclear) Fibras Intrafusales (Huso Muscular) Estimulación Terminaciones Neuronas Sensoras Primarias y Secundarias Se Envían Impulsos Aferentes hacia la Médula Espinal (SNC) Sinapsis (Algunas Monosinápticas) en Médula Espinal con Motoneuronas Alfa Excitación Neuronas Motoras Alfa Inervación Fibras Musculares Esqueléticas Extrafusales/Regulares (del mismo Músculo y su Sinergista) Aumento en la Tensión en el Respectivo Músculo Contracción Muscular más Fuertes/Potentes de estas Fibras Extrafusales Husos Musculares - Circuito: Motor Gamma * Fibras Gamma Eferentes * Poveen inervación eferente (motora) a los husos musculares Regulan la respuesta de la fibras musculares del huso muscular Médula Espinal Materia Gris Cuerno Ventral Motoneuronas Sus Axones (más Delgados) Gamma Inervan Huso Muscular (Fibras Intrafusales del Huso Muscular Husos Musculares - Circuito: Motor Gamma * El Sistema/Circuito Gamma * * Fibra Nerviosa Motora Gamma * Dinámicas Estáticas Estimulación Estimulación Terminaciones Rastreras de las Fibras con Cadena Nuclear Terminaciones en Placa de las Fibras con Saco Nuclear Incrementa Sensibilidad Husos Musculares a la Distensión Sostenida y Prolongada Incrementa Sensibilidad Husos Musculares a la Velocidad del Cambio del Estiramiento HUSO MUSCULAR HUSO MUSCULAR HUSO MUSCULAR Órganos Tendinosos de Golgi (OTG) wTipo de propiorreceptor encapsulados en las fibras tendinosas y localizados cerca de la unión del músculo con las fibras tendinosas (unión musculotendinosa), los cuales son estimulados por el grado de tensión (estiramiento) que produce los tendones (como resultado de la tensión muscular), con el fin primordial de prevenir lesiones potenciales a los músculos y estructuras relacionadas Órganos Tendinosos de Golgi (OTG) w Órganos sensoriales encapsulados a través de los cuales pasan las fibras del tendón muscular w Localizados cerca de la unión tendinosa en el tendón w Sensibilizan pequeños cambios de tensión w Inhiben los músculos que se contraen (agonistas) y excitan los músculos antagonistas para prevenir lesión. Órganos Tendinosos de Golgi (OTG) * Función/Mecanismo de Acción * Contracción Muscular (e.g., Levantar un Peso Fuerte) Se Estira el Terminal Tendinoso Se Activan los Órganos Tendinosos de Golgi Se Envía Información Sensorial hacia el SNC Se Excitan las Neuronas Internunciales Inhibitorias Se Inhiben las Neuronas Motoras Alfa El Músculo se Relaja ÓRGANO TENDINOSO DE GOLGI ÓRGANO TENDINOSO DE GOLGI ÓRGANO TENDINOSO DE GOLGI VIENTRE MUSCULAR, HUSO MUSCULAR,Y OTG Receptores Articulares Un grupo de órganos/receptores de sentido/sensoriales (e.g., corpúsculos de Krause, corpúsculos de Pacinian y corpúsculos de Ruffini), localizados en las cápsulas de las articulaciones sinoviales (diartrodiales), los cuales son sensitivos a la presión y pueden estar involucrados en la cinestesis, suministrando información al sistema nervioso central sobre la posición de una articulación. Proporcionan un reconocimiento consciente de la orientación de nuestro cuerpo y sus diferentes partes. Facilita reflejos auromáticos con relación a la postura. Proveen información al sistema nervioso central con referente a: (1) el grado de rotación de la articulación (2) la velocidad del movimiento en la articulación (3) el grado de deformación ocasionado por presión SNP: Sistema Motor (Eferente): - El Control Motor Control de los Músculos Esqueléticos Determinante Neuronas Motoras (Eferentes) Origen Uno de los Tres Niveles Médula Espinal Cérebro (Regiones Inferiores) Corteza Cerebral (Área Motora) Control Consciente del Movimiento w Las neuronas en la corteza motora primaria controlan los movimientos musculares voluntarios. w Grupos de células nerviosas en el ganglio basal inicián movimientos sostenidos y repetidos—caminar, correr, mantener postura y tono muscular. w El cerebelo controla actividades musculares rápidas y complejas. Engramas w Un patrón motor específico, aprendido y memorizado, almacenado en porciones sensoras y motoras del encéfalo, que puede reactivarse a voluntad. w Características: Modelos motores aprendidos/memorizados Se almacenan en las porciones sensoras y motoras del encéfalos Son reactivados para ejecutarlo a voluntad Principio de Movilización Ordenada w La teoría de que las unidades motoras se movilizan generalmente sobre la base de un orden fijo de movilización. w Las unidades motoras dentro de un músculo determinado parecen estar jerarquizadas (clasificadas). w La actividad neuromuscular se gradúa sobre la base de un orden fijo de movilización de la reserva disponible de unidades motoras. w Cuanto más fuerza se necesita para ejecutar un cierto movimiento, más unidades motoras se movilizan. Principio de Movilización Ordenada w La movilización de una unidad motora es directamente proporcional al tamaño de la neurona motora. w Las unidades motoras con neuronas mas pequeñas (unidades de contracción lenta o ST) son movilizadas antes que las neuronas más grandes (de contracción rápida o FT). w Las unidades motoras ST (más pequeñas) son las primeras unidades en ser reclutadas en los movimientos progresivos (que van desde los índices de producción de fuerza muy bajos hasta los muy elevados). w Las unidades motoras FT (más grandes) son reclutadas cuando aumenta la fuerza necesaria para ejecutar el movimiento. Puntos Claves Integración Senso-Motora w La integración senso-motora es el proceso por el cual tu SNP releva entrada sensorial hacia tu SNC, el cual procesa la entrada y responde con la señal motora apropiada. w La entrada sensorial puede ser integrada en la médula espinal, tallo recebral o en el encéfalo, dependiendo de su complejidad. w Los reflejos son respuestas automáticas a una estímulo dado. (continúa) Puntos Claves Integración Senso-Motora w Los Husos Musculares y Órganos Tendinosos de Golgi inducen reflejos para proteger los músculos de ser sobreestirados. w La corteza motora primaria, el gánglio basal y cerebelo integran entradas sensoriales para la acción muscular voluntaria. w Los Engramas son patrones motores memorizados almacenados en el encéfalo. ¿Sabías…? Los músculos que controlan los movimientos finos, tales como el control de los ojos, poseen un número pequeño de fibras musculares por neurona motora (alrededor de 1 neurona por cada 15 fibras musculares). Los músculos con funciones más generales, tales como aquellos que controlan los músculos de la pantorrilla (gastronemio, soleo) en la pierna, poseen muchas fibras por neurona motora (alrededor de 1 neurona por cada 2,000 fibras musculares). Puntos Claves Respuesta Motora w Cada fibra está inervada por una sola neurona, pero una neurona puede inervar hasta varios miles de fibras musculares. w Todas las fibras musculares dentro de una unidad motora pertenecen al mismo tipo de fibra mudcular. w Las unidades motoras se declutan en una manera ordenada (orden). Por lo tanto, se activan unidades específicas cada vez que se ejecuta una actividad específica; entre más fuerza se necesite, más únidades son reclutadas. w Las unidades motoras con neuronas más pequeñas (unidades ST) son activadas antes que aquellas con neuronas más grandes (unidades FT).