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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
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.
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.
Introducción al Sistema Nervioso - Control
• Sistema Nervioso
• 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
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
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
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
Figura 12.1 Resumen funcional el sistema
nervioso
Figure 12.1
SECCIÓN 12-1
Neuronas
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
Figura 12.2 Anatomía de una neurona
multipolar
Montículo Axónico
Colaterales
•Terminación axónica - telodendrias
•Bulbo terminal sináptico
Figure 12.2b
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
Figura 12.3 Estructura de una sinapsis típica
Transporte axoplásmico
–kinesinas, dineína
-anterógrado
-retrógrado
-rabia
Figure 12.3
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
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
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
Figura 12.5 Clasificación funcional de las
neuronas
Figure 12.5
SECCION 12-2
Neuroglia
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
Figura 12.6 Introducción a la NEUROGLIA
Figure 12.6
Figura 12.7 Neuroglia en el SNC
Recubierta ependimal en el canal central - SNC
Figure 12.7a
Figura 12.7 Neuroglia en el SNC
Relacion entre
neuronas y
neurogliales en
SNC
Figure 12.7b
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
SECCION 12-4
Neurofisiología: Iones y señales eléctricas
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
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)
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
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
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+?
Figura 12.12 Gradientes electroquímicos
Figure 12.12
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
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
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
Figura 12.13 Canales activos
Figure 12.13
Figura 12.14 Potencial local (de grado/graduado)
Figure 12.14.1
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 +
Figura 12.14 Potencial local
Figure 12.14.2
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
Figura 12.16 Generación de un potencial de
acción
Figure 12.16.1
Potencial de acción= impulso
• Aparece cuando una región de la membrana se despolariza
hasta alcanzar el umbral : -70 -60-55 …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
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 12.16.2
Generación del potencial de acción
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)
Figura 12.17 Propagación continua
Segmentos adyacentes…
Potencial local, corriente local, …
Figure 12.17
Figura 12.18 Propagación saltatoria
Segmentos separados…
Mielina crea resistencia a iones
Mas rapido y mas costo efectivo en ATP
Figure 12.18.1
Figura 12.18 Propagación saltatoria
*
* Que voltaje medirá en este punto?
Figure 12.18.2
Comparación entre un potencial de acción y un
potencial local
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?
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
Figura 12.19 Función de una sinapsis colinérgica
PLAY
Animation: Overview of a cholinergic synapse
Figure 12.19.1
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
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
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
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
Figura 12.19 Función de una sinapsis colinergica
Figure 12.19.2
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
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 sobreestimulación
Parkinson
• Serotonina - estimulador estado emocional, atención
• Depresión - Prozac, Soloft - inhibe reabsorción de serotonina,
mejora depresion
• GABA (ácido gamma amino butírico) -inhibidor, ansiedad
Neurotransmisores
Neurotransmisores
Neurotransmisores
Neurotransmisores
Serotonina - Prozac - SSRIs
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
• Neurotransmisores pueden tener efectos
• a nivel de membrana (directos o indirectos)
• Dentro de la celula
-Dinorfinas
Figura 12.21 Funciones de los neurotransmisores
Efecto ionotrópico: alteran movimiento de iones
Figure 12.21a
Figura 12.21 Funciones de los neurotransmisores
Efecto metabotrópico, metabolismo: 2dos mensajeros
Figure 12.21b
Figura 12.21 Funciones de los neurotransmisores
Figure 12.21c
SECCION 12-6
Procesamiento de información
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
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
Figura 12.22 Sumacion temporal y espacial
Figure 12.22a
Figura 12.22 Sumacion temporal y espacial
Figure 12.22b
Figura 12.23 Interacciones EPSP – IPSP
PLAY
Animation: Synaptic potentials, cellular integration, and synaptic transmission
Figure 12.23
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
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
Figura 12.24 Inhibición y facilitación presináptica
Figure 12.24
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
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
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