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Estructura y funcionamiento
neuronal
Profesor: Daniel Díaz Pasmiño
Estructura neuronal
Potencial de reposo
Potencial de acción
Impulso nervioso
Sinapsis
Introducción


El sistema nervioso está formado por
células nerviosas, entre las que se
encuentran:
 Las Neuronas
 Las células de sostén , de relleno ,
nutricias y protectoras (glía o células
gliales)
Función: enviar señales químicas a
gran velocidad produciendo la
correlación y coordinación funcional de
todos órganos y tejidos corporales.
Las neuronas



La unidad funcional del sistema nervioso es la
neurona.
Son células eucarióticas muy especializadas en
la excitabilidad y en la conducción de impulsos
nerviosos.
Una neurona posee un cuerpo celular o soma y
prolongaciones como ser : un axòn y
frecuentemente muchas dendritas.
CUERPO
NEURONAL
AXÓN
DENDRITAS
Estructura de una neurona
Las neuronas están rodeadas y aisladas por células gliales
llamadas comúnmente neuroglia en el sistema nervioso central
y células de Schwann en el sistema nervioso periférico.
Las células gliales, son
acompañantes de las neuronas y
no participan directamente en la
producción ni en la transmisión de
los impulsos nerviosos.
Proporcionan la vaina de mielina
que acelera la transmisión de las
señales a través de las neuronas,
actúan como tejido de sostén,
facilitan la nutrición de las
neuronas y la remoción de sus
desechos metabólicos y sirven
como guías para el desarrollo
neuronal
Acción de las células de schwann
Soma neuronal





El soma o cuerpo neuronal es la estructura de
“ control Neuronal”
Contiene el núcleo como estructura principal,
reguladora de todas sus funciones.
Contiene la mayoría de los organelos típicos
de una célula eucariótica.
Se incluyen además , en las neuronas los
cuerpos de nissl que corresponden al RER y
las neurofibrillas que recorren el soma.
Carecen de centriolos y derivados de ellos.
Funciones del soma



Mantener la integridad anatómica y
funcional de la neurona ( por tener el
“centro de control” de todas sus
actividades celulares).
Generar las prolongaciones
neuronales ( las dendritas y el axón )
Sintetizar los mediadores químicos o
neurotransmisores que permiten la
comunicación neuronal
Prolongaciones neuronales:
A) Las dendritas

Son las prolongaciones cortas de las
neuronas.

Conducen siempre información hacia el soma
neuronal.

Pueden ser muchas o pueden no existir en la
neurona
Axón o cilindro eje




Es la prolongación más larga y única de toda neurona.
Su misión es conducir impulsos que se alejan del soma
neuronal en dirección a otra neurona.
En la mayoría de las neuronas se cubre por una capa de
lípidos llamada “ vaina de mielina”.
La vaina de mielina no es contínua y se encuentra
separada por los nódulos de Ranvier.




Todo axón termina en la
“arborización terminal” al inicio de
una sinapsis.
En el extremo de la arborización
terminal se encuentran los
botones sinápticos o vesículas
sinápticas.
Los botones sinápticos
almacenan temporalmente las
sustancias químicas llamadas
neurotransmisores.
Los neurotransmisores son los
mediadores de comunicación
entre una neurona y otra.
Tipos de neuronas
Las neuronas se clasifican según
varios criterios:
 Neuronas unipolares, bipolares y
multipolares.
 Neuronas sensitivas, de asociación
y motoras.
 Neuronas mielínicas y amielínicas
 Neuronas alfa, beta y gamma
Tipos de neuronas
Multipolar
Bipolar
Unipolar
Fibras nerviosas:



Cuando los axones de las neuronas se
rodean de membranas se denominan
fibras nerviosas.
La vaina de mielina es una capa inerte
que rodea el axón de muchas neuronas
ayudando a su velocidad de conducción
de impulsos nerviosos
La vaina de Schwann o neurilema es una
capa de células de la glía que rodea los
axones y permite su protección y
reparación, no se encuentra en neuronas
de SNC.
Comunicación neuronal : los impulsos
nerviosos





Un
impulso
nervioso
es
una
onda
electroquímica que se desplaza a lo largo del
axón de una neurona
La teoría de la membrana es la que permite
explicar en mejor forma la naturaleza de los
impulsos nerviosos.
Todas las células, en especial las neuronas
presentan su LIC eléctricamente negativo y en
su LEC eléctricamente positivo.
Esto anterior corresponde al estado de reposo
o potencial de reposo. ( equilibrio de Donnan)
Este potencial de reposo cambia cuando la
neurona es excitada por un determinado
estímulo.
Potencial de reposo o potencial de membrana



Diferencia de potencial entre el lado interno
( LIC) de -70 mv y el lado externo ( LEC) de
+ 60 mv. de la membrana plasmática o membrana
celular.
La membrana celular cumple un papel fundamental en
esta diferencia de polaridad.
Origen: El interior se hace negativo por:



La bomba de Na+/K+ es electrogénica: introduce 2K+
y saca 3Na+.
La membrana en reposo es impermeable al Na+ pero
deja pasar K+.
Existe abundancia de aniones proteicos en el
interior de la célula ( citoplasma),los que jamás
abandonan la célula
Movimientos iónicos a través de las proteínas canal
POTENCIAL DE REPOSO = -70 mV
POTENCIAL DE REPOSO = -70 mV
K+
K+
K+
K+
K+
K+
+
K
POTENCIAL DE REPOSO = -70 mV
Na+
+
K
K+
K+
K+
K+
+
K
Despolarización: inicio de un impulso nervioso




Cuando un estímulo es aplicado sobre una neurona
ésta responde de la siguiente forma:
Los canales de sodio que permanecían cerrados en
estado de reposo se abren permitiendo su ingreso.
El sodio al ingresar no solo neutraliza el potencial
eléctrico sino que lo invierte.
Como resultado se produce una inversión de polaridad
denominada despolarización.



La despolarización marca el inicio de
un potencial de acción o impulso
nervioso que se propagará a lo largo
de una neurona.
La neurona al cambiar de polos el
potasio es expulsado del interior por
igualdad de cargas, haciendo cada
vez más el interior positivo.
Un impulso nervioso es una onda
propagable que recorre el axón
neuronal
DEPOLARIZACIÓN
+
K
K+
K+
K+
K+
+
K
DEPOLARIZACIÓN
+
K
+
Na
K+
K+
K+
K+
+
K
DEPOLARIZACIÓN
+
K
+
Na
K+
K+
K+
K+
+
K
DEPOLARIZACIÓN
+
K
+
Na
K+
K+
K+
Na+
+
K+ K
DEPOLARIZACIÓN
+
K
+
Na
K+
K+
K+
Na+
+
K+ K
Cambios en el potencial de acción neuronal
Potencial de acción
 Se propaga por el axón neuronal
en dirección a la neurona vecina,
su velocidad e intensidad es
siempre igual (“todo o nada”)
 Es un proceso Activo que requiere
energía.
 Se propaga sin cambios y siempre
es una onda electroquímica
Modificaciones electroquímicas en la
neurona
La onda de depolarización es
propagable
POTENCIAL DE ACCIÓN
POTENCIAL ELÉCTRICO
1 ms
0 mV
-70 mV
TIEMPO
Canales dependientes de voltaje

Se abren cuando el potencial de
reposo o de membrana se hace
menos negativo (depolarización)

De sodio:
 Muy rápidos
 Provocan más depolarización
 Se inactivan

De potasio
 Menos rápidos
 Revierten la depolarización.
PROPAGACIÓN DEL POTENCIAL DE ACCIÓN
PROPAGACIÓN DEL POTENCIAL DE ACCIÓN
Na+
PROPAGACIÓN DEL POTENCIAL DE ACCIÓN
Na+
PROPAGACIÓN DEL POTENCIAL DE ACCIÓN
Na+
Na+
PROPAGACIÓN DEL POTENCIAL DE ACCIÓN
Na+
Na+
Velocidad de conducción de
los impulsos nerviosos
Depende de 2
factores:


Diámetro del axón ( con
un determinado grosor
de la mielina)
Presencia de nódulos
de ranvier ( conducción
saltatoria).
Velocidad de conducción
Na+
Na+
mielina
Na+






En una fibra nerviosa sin vaina de mielina, toda la
membrana del axón está en contacto con el líquido
intersticial ( LEC)
El flujo de iones puede verse alterado disminuyendo su
tránsito por la membrana del axón.
En una fibra mielinizada, solo están en contacto con el
líquido intersticial ( LEC) las zonas de la membrana
axónica correspondientes a los nodos de Ranvier.
Por lo general, todos los canales iónicos y bombas de
sodio-potasio se concentran en estas zonas.
Así, los potenciales de acción se pueden generar solo en
los nodos y el impulso nervioso salta de nodo en nodo,
acelerándose la conducción.
La neurona siempre responde a la “ley del todo o nada”
cuya transmisión viaja con igual velocidad siempre que
se alcance el nivel umbral
¿ Cómo una célula excitada recupera
su potencial de reposo?


El sodio que se encuentra en el
interior y causante de la
despolarización es “ bombeado”
fuera de la célula por la
“ bomba de sodio y potasio”
La bomba de sodio y potasio está
presente en todas las membranas de
las células y su finalidad es expulsar
el sodio fuera de la célula e
incorporar a la vez el potasio que
está siendo expulsado por igualdad
de cargas que el sodio




La bomba de Na y K, gasta energía en
forma de ATP para realizarse.
Posee
la
responsabilidad
de
la
repolarización celular, es decir, el
regreso a la polaridad inicial o potencial
de reposo o de membrana.
Cuando la neurona o la célula recupera
su potencial de reposo, recién estará en
condiciones de responder ante un nuevo
estímulo despolarizándose nuevamente.
El tiempo en que la neurona no
responde a estímulos por estar
“excitada”
se
denomina
periodo
refractario que dura 2 ms.
Sinapsis



Las señales o impulsos nerviosos
viajan de una neurona a otra a lo
largo de la unión especializada
llamada sinapsis.
La sinapsis es un pequeño espacio de
200 A que separa a una neurona de
otra.
Pueden ser de naturaleza química o
eléctrica, son más comunes las
primeras.

Esta sinapsis es
de tipo química
puesto que la
neurona
presináptica debe
emitir una
sustancia química
(neurotransmisor)
para estimular o
inhibir a la
neurona
postsináptica
SINAPSIS
NEUROTRANSMISOR
AXÓN
DENDRITA
SINAPSIS EXCITADORA
SINAPSIS EXCITADORA
SINAPSIS EXCITADORA
+
+
+
+
Na+
+
+
+
SINAPSIS INHIBIDORA
SINAPSIS INHIBIDORA
SINAPSIS INHIBIDORA
---
K+
-
SINAPSIS INHIBIDORA
---
Cl-
-
Estructura microscópica de la sinapsis
Mecanismo de transmisión del Impulso
Nervioso por la sinapsis.


Llegada de la onda despolarizante o
impulso nervioso al botón sináptico o
vesícula sináptica la que provoca la
apertura de los canales iónicos al
Calcio.
Este ión calcio penetra al interior del
botón sináptico, produciendo o
desencadenando la exocitosis de la
vesícula sináptica.


Se liberan los neurotransmisores
al espacio sináptico y se unen a
receptores específicos de la
membrana celular de la neurona
postsináptica.
La unión de neurotransmisor y
sus receptores pueden provocar
potenciales posinápticos
exitadores o inhibidores según
sea el caso.
Potenciales excitatorios ( PPSE)




Se produce por una despolarización de la
membrana celular de neurona post sináptica.
El neurotransmisor permite la excitación de la
membrana y la apertura de los canales para el
sodio.
Las despolarizaciones producida por cada botón
tienen un efecto sumatorio con lo que se puede
despolarizar el total de la Membrana celular.
Una vez provocada la excitación, el neurotransmisor
es degradado por enzimas y la neurona post
sináptica ,una vez conducido el impulso nervioso,
se dispone a repolarizarse, para salir de su periodo
refractario.
Potenciales Inhibitorios ( PPSI)



Son generados por una hiperpolarización de
la membrana celular de la neurona
postsináptica.
La unión del neurotransmisor con sus
receptores celulares provoca la apertura de
los canales iónicos para el Cl y no para el
sodio, los que se hermetizan, con lo que el
medio interno celular queda mas negativo.
También la hiperpolarización puede deberse
a la apertura de los canales iónicos al K el
que sale en demasía de la célula dejando
mas negativo el medio interno celular
Eventos de la sinapsis



Una vez que los neurotransmisores
cumplieron su función enzimas
específicas los degradan para evitar
una sobre estimulación.
Los subproductos de la destrucción
enzimática de los neurotransmisores
son reciclados.
Las propiedades de los
neurotransmisores y de sus
receptores específicos determinan que
un mismo neurotransmisor pueda
actuar como excitador o inhibidor.
(acetilcolina es inhibidor en el corazón
y excitador en musculatura
esquelética.
Pasos en la transmisión sináptica




Llegada de un impulso nervioso al
terminal axónico.
Se desprende Ca++ que provoca el
movimiento de los botones
sinápticos y la exocitosis de sus
neurotransmisores.
Descarga de neurotransmisores en
el espacio sináptico
Captación de los neurotransmisores
por parte de los receptores de
membrana ( post sináptica)






Apertura de los canales de sodio que
permiten la entrada del Na al interior
de la neurona post sináptica.
Cambio de potencial e inicio de un
impulso nervioso en la neurona PS
Liberación de enzimas degradadoras
por parte de neurona post sináptica,
Degradación enzimática de los
neurotransmisores.
Recuperación del potencial de reposo
utilizando la bomba de Na y K.
El estado de reposo se logra cuando
se recupera el potencial negativo
interior y positivo en el exterior
Características de la
transmisión sináptica

1)
2)
3)
Existen varias características que
resaltan en la conducción de
impulsos a nivel de las sinapsis:
Es unidireccional
Es bloqueada o inhibida por
sustancias químicas competidoras o
estimulantes
Se puede producir fatiga sináptica
4) Existe retardo sináptico
5) Puede producirse sumación temporal
6) Se pueden producir PPSE y/o PPSI
7) Pueden existir redes de convergencia y
de divergencia
REFLEJO DE FLEXIÓN O DE DEFENSA
Médula espinal
Fibra nerviosa
sensorial
Sinapsis
excitadoras
Sinapsis
inhibidora
Músculo flexor
Músculo
extensor