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Sistema Nervioso El sistema nervioso:        

Coordina e integra todas las funciones, de manera que el organismo funcione como una unidad estructural y funcional Sus receptores sensoriales seleccionan información en la gran cantidad de estímulos que llegan a la superficie corporal y que se generan en el propio cuerpo Transmiten información desde el ambiente externo al interno Integra la información procedente desde los receptores sensoriales que es procesada en los circuitos nerviosos Permite la toma de decisiones, mediante las cuales puede canalizarse información por vías seleccionadas de órganos o tejidos en los cuales se efectúa una repuesta. Almacena información Puede modificarse estructural y funcionalmente frente a cambios y estímulos del ambiente Ciertos componente o circuitos de células nerviosas pueden generar patrones de actividad

Neurona Unidades morfofuncionales que se comunican entre sí por medio de sinapsis a través de la liberación de transmisores químicos. Están formadas por un cuerpo “soma” que contiene al núcleo. Este presenta prolongaciones cortas denominadas dendritas, mediante las cuales recibe información, y una prolongación extensa denominada axón por la cual se conduce esta información hasta la siguiente sinapsis con otra neurona. Los cuerpos o somas a menudo se encuentran agrupados en ganglios en el sistema nervioso periférico (SNP) y en núcleos en el sistema nervioso central (SNC). A su vez, los axones se agrupan formando nervios en el SNP y haces en el SNC. Células de la glía Las neuronas están rodeadas y protegidas por las células de la glía o neuroglia que actúan como tejido de sostén, proveen la vaina de mielina, facilitan la nutrición de las neuronas y la eliminación de sus desechos metabólicos, contribuyen a su defensa y actúan como guías para el desarrollo neuronal. Tipos básicos de neuronas 1. 2. 3. 4.

Neuronas sensoriales, que reciben información sensorial de receptores y la transmiten al SNC. Son “aferentes”, llevando señales hacia adentro. Interneuronas, que transmiten señales dentro del SNC (encéfalo) Neuronas de proyección, que retransmiten señales desde un punto a otro dentro del SNC Neuronas motoras, que transmiten señales fuera del SNC hacia efectores como músculos y glándulas. Son “eferentes”, llevando señales a la periferia.

Tipos de señales que las neuronas transmiten y procesan  

Bioeléctricas: producidas por movimiento que generan corrientes eléctricas que varían y se transmiten por la superficie de la neurona. Químicas: donde la información se conduce eléctricamente, pero al llegar al final de la célula se liberan moléculas denominadas transmisores nerviosos.

Índice Sistema nervioso en vertebrados 1. 2.

Sistema nervioso central (SNC): Formado por el encéfalo y la medula espinal Sistema nervioso periférico (SNP): Formado por las vías sensitivas y motoras. En este se pueden reconocer dos subsistemas:

A. SNP somático (SNS): Recoge información sensitiva desde los receptores sensoriales y envía información motora hacia músculos esqueléticos. B. SNP autónomo (SNA): Se relaciona con la actividad visceral y regulación homeostática del medio interno. Posee 3 divisiones: a) Simpática: Prepara el cuerpo para la acción b) Parasimpática: Interviene en la restauración corporal c) Entérica: Regula el funcionamiento autónomo del sistema digestivo Sistema Nervioso Central Medula espinal La medula espinal actúa como enlace entre el encéfalo, encargado del equilibrio y coordinación motora, y el resto del cuerpo, al transmitir información en ambos sentidos. Tiene 2 áreas principales visibles por corte transversal:  

Un área central de sustancia gris, que consiste en Interneuronas, cuerpos celulares y dendritas de neuronas motora y células de la glía. Un área periférica de sustancia blanca, formada por axones mielínicos en sentido longitudinal a través de la medula espinal.

Encéfalo A partir del tubo neuronal dorsal, se desarrolla el encéfalo y la medula espinal. Para estudiarlo mejor, se divide en tres protuberancias dispuestas en forma lineal: 1.

2. 3.

Rombencéfalo o cerebro posterior  Mielencéfalo  Metencéfalo o Cerebelo o Protuberancia o Bulbo Raquídeo Tallo o tronco cerebral Mesencéfalo o cerebro medio Prosencéfalo o cerebro anterior  Diencéfalo o Tálamo o Hipotálamo o Glándula pineal  Telencéfalo o Dos hemisferios cerebrales o Núcleos de la base

Cerebelo Se relaciona con el equilibrio y coordinación motora. Realiza el principal procesamiento de la información entrante y en el se generan las salidas motoras que controlan los músculos corporales, realizando movimientos finos. También regula el tono muscular. Tallo o tronco cerebral Esta formado por el mesencéfalo, protuberancia y bulbo raquídeo Sus características son:    

Control de las actividades automáticas que permiten la supervivencia Contiene núcleos de neuronas involucrados en ciertos reflejos. Por ejemplo, la tos o el vomito Los centros nerviosos de bulbo raquídeo controlan el latido cardiaco, presión arterial y respiración, por esto, un golpe asestado en la base del cráneo puede ser fatal Tiene un papel central en la conciencia, atención y en el ciclo vigilia-sueño

De la superficie inferior del encéfalo surgen doce pares de nervios craneales. El tronco cerebral con sus neuronas sensoriales y motoras contiene diez de los doce nervios craneales, cuya función es transmitir y recibir mensajes de la cabeza, el cuello, la mayor parte de órganos del pecho y abdomen. El tronco cerebral es atravesado, en ambas direcciones, por las fibras nerviosas sensitivas y motoras. Las fibras sensitivas pasan desde el lado derecho del cuerpo hacia el hemisferio izquierdo, este hemisferio inerva los músculos del lado derecho mediante fibras motoras que salen del hemisferio izquierdo hacia la parte derecha del cuerpo. El mismo cruce se produce con las fibras sensitivas del lado izquierdo del cuerpo hacia el hemisferio derecho y las fibras motoras que salen del hemisferio derecho hacia el lado izquierdo del cuerpo. Una función específica del mesencéfalo es que actúa principalmente como un centro de relevo y de reflejos. Diencéfalo Se divide en tálamo, hipotálamo y glándula pineal. El diencéfalo procesa la información, regula funciones viscerales, endocrinas y ritmos biológicos. También es un centro coordinador fundamental del encéfalo. Tálamo Son dos masas ovoides de materia gris apretujada dentro del encéfalo. Constituye el principal centro de comunicación entre el tronco cerebral y los centros superiores del cerebro. Varios núcleos diferentes procesan y clasifican la información sensorial, cada uno especializado en un tipo de información particular. También interviene en la regulación de las emociones y en los estados de alerta. Hipotálamo Es uno de los centros de regulación homeostática mas importantes del encéfalo. Sus núcleos coordinan las actividades asociadas con el comportamiento instintivo (sexo, hambre, sed y placer) y la motivación, así como también la expresión periférica de los estados emocionales. Esta región del cerebro es el centro principal para la integración de los sistemas nervioso y endocrino, y controla la expresión de los ritmos circadianos (cambios físicos, mentales y conductuales que siguen el ciclo

aproximado de 24 horas y que responden, principalmente, a la luz y la oscuridad en el ambiente de un organismo) a través de los núcleos supraquiasmáticos. Glándula pineal Produce la hormona melatonina. Esta glándula recibe información desde el núcleo supraquiasmático, nuestro reloj biológico o marcapasos, a través de la división simpática. Telencéfalo o cerebro Su tamaño es muy grande a comparación de otras partes del encéfalo. Muchos surcos y circunvoluciones de su superficie plegada, la corteza cerebral, aumentan notablemente su área superficial. Esta diferenciado en dos hemisferios cerebrales, derecho e izquierdo, y en los núcleos de la base. La sustancia gris recubre a los hemisferios cerebrales, y la sustancia blanca es interna. Sus dos hemisferios cerebrales se conectan entre si por una masa de fibras mielínicas muy compacta, el cuerpo calloso. Cada hemisferio cerebral controla funciones somáticas, sensoriales y motoras en forma cruzada, salvo en algunas excepciones. Los núcleos de la base (el núcleo caudado, putamen y globo pálido) están ubicados por fuera del tálamo. Estos participan en el planeamiento y programación de los movimientos. 

Corteza cerebral Fig. 33-4

Se pueden reconocer tres tipos de corteza: la arquicorteza, la paleocorteza y la neocorteza. El gran tamaño de los hemisferios es debido al crecimiento y el desarrollo de a neocorteza. Se han localizado distintas áreas funcionales corticales que realizan procesamientos motores y sensitivos específicos: o o

o o

La corteza motora, se ubica delante de la cisura central (prerolándica), en el lóbulo frontal, controla la actividad voluntaria de los músculos esqueléticos. La corteza somatosensorial, ubicada por detrás de la ciscura central (postrolándica), forma parte del lóbulo parietal, recibe señales táctiles y estímulos relacionados con la propiocepción, la temperatura y el dolor. La corteza auditiva, localizada en el lóbulo temporal superior, procesa señales enviadas por las neuronas sensoriales del oído que responden a diferentes características del sonido. La corteza visual ocupa el lóbulo occipital.

También encontramos áreas involucradas en el lenguaje: o o

Área de Broca: Se encuentra en el lóbulo frontal. Se encarga de la modulación del habla. Área de Wernicke: Se encuentra en gran parte del lóbulo temporal y en parte del lóbulo parietal. Se encarga de la interpretación del lenguaje, es decir, de entender lo que nos dicen o lo que leemos.

Estas últimas áreas están conectadas a través de un fascículo longitudinal medial, el cual es un conjunto de axones que conecta ambas áreas y permite su coordinación. 

Hemisferio derecho e izquierdo

Ambos hemisferios son asimétricos, debido a que uno cumple funciones que el otro no. Debido a esto, se ha llegado a la conclusión de la lateralización funcional, que establece que los hemisferios cerebrales son funcionalmente diferentes. Las diferencias son:

o

o

Hemisferio izquierdo: Se especializa en descomponer las cosas en sus partes integrantes, en especial en las funciones vertebrales y matemáticas; procesa la información de un componente a la vez y su forma de operación es lineal. Hemisferio derecho: Se especializa en unir componentes diferentes formando un todo, en la identificación de objetos por su forma, en las actividades artísticas, en el reconocimiento de temas musicales, en la construcción de la imagen corporal y en el reconocimiento de rostros. Procesa información de manera mas difusa y su modo de operación es holístico.

Protección del sistema nervioso central El sistema nervioso central se encuentra protegido por el cráneo, la columna vertebral, por capas de membrana llamadas meninges, estas son: 1. 2. 3.

Duramadre, la capa más exterior Aracnoides Piamadre, la capa más interior

El líquido cefalorraquídeo (LCR) es un liquido transparente llamado cristal de roca. Este cumple funciones como amortiguador de impactos, también transporta nutrientes, por lo que posee mucha glucosa, lleva desechos entra la sangre y el SNC, y permite mantener un ambiente óptimo para la transmisión neuronal. Este liquido se produce en los plexos coroideos y en el epéndimo. Circula por el espacio subaracnoideo, por los ventrículos cerebrales y el canal medular. En el adulto su volumen es entre 80 y 150 milímetros. La barrera hematoencefálica y la barrera hematocefalorraquídea regulan el pasaje de sustancias desde la circulación sanguínea al tejido nervioso y al liquido cefalorraquídeo, proveyendo una protección adicional al sistema. Sistema Nervioso Periférico (SNP) Esta constituido por nervios y ganglios que se distribuyen entre el sistema nervioso central y el resto de los tejidos y órganos del cuerpo. Los axones de las neuronas sensoriales y de las motoras forman una serie de nervios:  

Los nervios craneales (12 pares): se conectan directamente con el encéfalo. Algunos de estos nervios solo son sensitivos, otros únicamente motores y otros mixtos. Los nervios espinales o raquídeos (31 pares): se conectan con la medula espinal. Todos los pares de nervios espinales son mixtos (sensitivos y motores).

Las neuronas sensoriales tienen sus cuerpos celulares en los ganglios de la raíz dorsal, por fuera de la medula espinal. Además, son bipolares, es decir, establecen dos conexiones principales a partir del soma: una conexión con la periferia (piel, músculos, etc.) y otra con la zona dorsal de la medula espinal. Las neuronas motoras emergen de la zona ventral de la sustancia gris medular, en donde se ubican sus cuerpos celulares, los cuales reciben señales de los demás tipos de neuronas. Arco reflejo Son respuestas básicas, involuntarias, innatas y estereotipadas y de valor adaptativo ya que permiten la supervivencia. En un arco reflejo espinal, el estímulo recibido por un receptor es conducido por una neurona sensorial a la medula espinal, en ese momento puede ocurrir un reflejo monosináptico, cuando el estímulo recibido hace sinapsis con una neurona motora, o polisináptico, cuando primero hace sinapsis con una o más Interneuronas y luego con una motora.

Subsistemas del SNP (somático y autónomo) 1.

Sistema nervioso periférico somático (SNS)    

2.

Ejerce un control voluntario Los cuerpos celulares de las neuronas motoras están localizados dentro del SNC y los largos axones van directamente hacia los músculos esqueléticos Puede estimular o no a un efector, pero no puede inhibirlo Transmite información sensorial aferente

Sistema nervioso periférico autónomo (SNA)  

  

Ejerce un control involuntario Los cuerpos celulares de las neuronas motoras están localizados dentro del SNC y los axones hacen sinapsis por fuera del SNC con neuronas motoras que luego estas inervan los efectores. Esta sinapsis ocurre dentro de ganglios autónomos. Así, las neuronas del SNA cuyos axones emergen del SNC y terminan en los ganglios se denominan preganglionares, mientras que aquellas cuyos axones emergen de los ganglios y terminan en los efectores se denominan postganglionares. Es capaz de estimular o inhibir la actividad de un efector Transmite información sensorial aferente Recibe información sensorial principalmente desde receptores sensoriales que detectan cambios en las vísceras y en el interior del cuerpo, como los cambios en la presión sanguínea, temperatura, etc.

2.1. Sistema nervioso simpático    

La noradrenalina es el principal neurotransmisor postganglionar Prepara el cuerpo para la acción y media la respuesta al estrés La respuesta se suele generalizar como “de lucha o huida” Frente a la estimulación simpática, la medula suprarrenal secreta adrenalina que junto a otras hormonas causa la liberación de grandes cantidades de glucosa del hígado en el torrente sanguíneo, dando así una fuente de energía suplementaria para los músculos.

2.2. Sistema nervioso parasimpático      

La acetilcolina es el principal neurotransmisor Regula primariamente las actividades restauradoras del cuerpo Es particularmente activa Disminuye la frecuencia cardiaca Incrementa los movimientos del musculo liso de la pared intestinal Estimula la secreción de las glándulas salivales y de las glándulas digestivas del estomago

Los dos sistemas no siempre son antagónicos. Ambos sistemas colaboran en algunas respuestas como la secreción salival y la respuesta sexual masculina. 2.3. La división entérica 

Esta es una importante red neuronal (n° de neuronas igual a la medula espinal) que se encuentra en las paredes del tubo digestivo

   

Se subdivide en un plexo submucoso, que regula la secreción y absorción en las paredes digestivas Se subdivide en un plexo muscular, que controla los movimientos del tubo digestivo Esta modulada por el resto del SNA El perfecto estado funcional asegura el desarrollo correcto de los proceso digestivos

Órgano Pupila G. Salivales Bronquios Marcapasos Estomago Páncreas Hígado Glándula suprarrenal Vejiga O. Sexuales

Sistema nervioso autónomo Simpático Dilata para ver de lejos Estimula la salivación (débilmente) Relaja Acelera el latido Inhibe Inhibe Estimula Estimula la secreción de adrenalina y noradrenalina Relaja el musculo de la vejiga y contrae el esfínter Eyaculación

Parasimpático Contrae para ver cerca Estimula la salivación (fuertemente) Contrae Enlentece el latido Estimula Estimula Estimula la vesícula biliar

Contrae el musculo de la vejiga y relaja el esfínter Erección

Aunque es frecuente que el miedo active respuestas simpáticas, el miedo paradójico activa masivamente el sistema nervioso simpático. Esto ocurre cuando la persona no tiene forma de escapar o ganar y se origina la perdida de control sobre la micción o defecación. El Impulso nervioso Los tejidos nerviosos y musculares responden a los estímulos y transmiten la respuesta generada, su excitabilidad depende de los cambios eléctricos que se producen a través de su membrana plasmática. El impulso nervioso, un fenómeno bioeléctrico, es la forma en la cual el potencial eléctrico de la membrana permanece constante en el tiempo o puede variar y conducirse de un lado a otro en las células. La capacidad de desplazarse y realizar trabajo eléctrico se denomina potencial eléctrico. El gradiente de potencial eléctrico constituye la fuerza impulsora del movimiento de cargas eléctricas y es la diferencia de potencial eléctrico entre distintas regiones. Potencial de membrana y señales eléctricas Las diferencias de potencial eléctrico se hacen con microelectrodos, cuando un microelectrodo esta fuera de la neurona no se registra diferencia de potencial eléctrico (0 mV). Sim embargo, cuando se introduce al axón, se observa una diferencia de potencial eléctrico alrededor de 70 mV, donde el interior es negativo respecto al exterior (-70 mV). Esta diferencia de potencial se denomina potencial de membrana. El potencial de membrana se modifica de manera significativa en respuesta a estímulos apropiados. Cuando una célula no esta estimulada, su potencial se denominará potencial de reposo y cuando esta estimulada se denominará potencial de acción. Las funciones de potencial de acción son: 

Transmisión rápida de la información a lo largo de grandes distancias en el SN y las fibras musculares



Control de respuestas efectoras, incluida la activación de canales iónicos sensibles a cambios en el potencial eléctrico, contracción muscular y exocitosis.

La variación de una respuesta ante un estimulo es la frecuencia, es decir, el numero de impulsos nerviosos que se producen en un tiempo determinado. Cuanto mas intenso es el estímulo, mayor es la frecuencia de descarga de potenciales de acción de la neurona. Excitación nerviosa (grafico) 1) Un estimulo alcanza la membrana y hace que su potencial de membrana supere el umbral (-55 mV) 2) Se introduce la apertura de un gran numero de canales de Na +, aumentando la permeabilidad de este. El potencial de membrana cambia con rapidez y alcanza un valor de alrededor de +40 mV, cercano al potencial de equilibrio del Na. No solo cambia, sino que también se invierte de signo, ahora es positivo del lado intracelular, esto se debe a que la variación del potencial es igual a potencial final menos inicial. Este cambio se denomina despolarización. 3) Luego los canales de Na pasan a un estado inactivo y la membrana retorna a su estado previo de baja permeabilidad a estos iones, donde ocurre la repolarización, en la que se vuelve a aproximar el potencial de reposo negativo. 4) Al final, la salida de iones K lleva ahora a un breve estado de hiperpolarización, en donde el potencial de membrana toma valores mas negativos que en el reposo, cercanos al potencial de equilibrio del K. 5) Luego se vuelve al estado de rasposo normal. Mientras ocurre esto, la bomba de Na-K-ATPasa contribuye a mantener las concentraciones de estos iones en sus niveles originales, restableciendo los valores del potencial de reposo. Propagación del impulso nervioso Una vez que la inversión transitoria del potencial de membrana se inicia, continúa desplazándose a lo largo del axón (se autopropaga), renovándose continuamente (se autorrefuerza). Esto se debe a que al desencadenarse el potencial de acción por la apertura de los canales de Na, estos se van abriendo a lo largo de toda la membrana en una especie de reacción en cadena o efecto domino. De esta manera, el axón es capaz de conducir (autopropagar) un impulso nervioso a una distancia considerable. En el axón, la conducción puede se bidireccional, pero realmente el impulso se mueve en una sola dirección, desde el cono axónico hacia el telendrón (arborización terminal del axón). Luego de un potencial de acción, debe haber un periodo refractario en el cual se reacomoda todo para el próximo impulso y se asegura que un potencial de acción no se junte con el siguiente. Vaina de mielina Los axones de mayor diámetro conducen más rápido que los de menos. Por otro lado, los axones largos de los vertebrados están envuelto en vainas de mielina, formada por células gliales especializadas. En el SNC, los oligodendrocitos proveen la vaina de mielina, mientras que, en el SNP, las células de Schwann se encargan de eso. La vaina de mielina hace que la propagación del impulso nervioso sea más rápida en los vertebrados que en los invertebrados. La vaina de mielina no es simplemente un aislante. Su característica mas importante es que esta interrumpida a intervalos regulares, en los llamados nodos de Ranvier. Solo en los nodos los iones de Na y K pueden moverse a través de la membrana del axón. Así, en las fibras mielinizadas, el potencial de acción salta de un nodo a otro. Esta conducción saltatoria incrementa en gran medida la velocidad.

Sinapsis Las señales viajan de una neurona a otra a lo largo de estas sinapsis, pueden ser: 



Sinapsis eléctrica: los iones fluyen a través de uniones comunicantes que se producen entre las membranas celulares de las neuronas involucradas en la unión. Se han identificado en algunos sitios del cerebro de los mamíferos y de la retina. Sinapsis química: constituyen el tipo de conexión mayoritario en el SN de los mamíferos, las dos neuronas nunca se tocan. La hendidura sináptica (20 nm) separa a la célula que transmite la información (célula presináptica) de la célula que recibe la información (célula postsináptica). La información se transmite por medio de moléculas señalizadoras, los transmisores nerviosos. Algunas señales trasmitidas en la sinapsis pueden tener efectos opuestos, algunas pueden excitar y otras inhibir a la célula postsináptica.

Fisiología de la sinapsis química Cuando un potencial de acción llega a la terminal axónica, dispara la liberación de las moléculas transmisoras. La membrana en esta región es rica en canales de Ca y estos están regulados por el potencial eléctrico. Cuando llega el potencial de acción, los iones de calcio fluyen hacia el interior del axón y de esta forma las vesículas se fusionan con la membrana celular y vacían su contenido de transmisores químicos en la hendidura sináptica. Las moléculas transmisoras se difunden desde la célula presináptica a través de la hendidura y se unen con moléculas receptoras, los receptores postsinápticos. Después de su liberación, los transmisores son removidos o destruidos rápidamente, con los que su efecto se interrumpe. La integración de la información sináptica La unión de cada molécula a su receptor sináptico tiene efecto sobre el potencial de membrana al dejar ingresar iones y generar potenciales postsinápticos: 

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Si el efecto es el ingreso de iones positivos, el potencial de membrana se hace negativo (despolarización) y se dice que es excitador. Se genera una señal pasiva denominada potencial excitador postsináptico (PEPS) Si el efecto es el ingreso de iones negativos, el potencial de membrana se hace mas negativo (hiperpolarización), y se dice que es inhibidor. Se genera una señal pasiva denominada potencial inhibidor postsináptico (PIPS)

La suma de todas las sinapsis excitadoras e inhibidoras da una integración sináptica. Si el efecto colectivo lleva a una despolarización suficiente como para superar el umbral, se constituye el inicio de un potencial de acción. Procesamiento sensorial y respuesta motora La información del medio interno y del medio externo se transmite rápidamente, por medio de impulsos nerviosos, hacia los centros de procesamiento situados en la medula espinal y en el encéfalo. La transmisión del impulso dentro del sistema nervioso ocurre a través de rutas neuronales comúnmente denominadas vías nerviosas, estas vías pueden estar formadas por dos neuronas articuladas por una sinapsis o estar constituidas por una serie de neuronas entre las que se intercalan numerosas estaciones intermedias o centros de relevo. Hay dos tipos de vías: 

Las vías ascendentes o sensitivas: transmiten hacia el cerebro las impresiones recogidas en el cuerpo

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Las vías descendentes o motoras: llevan a los músculos y glándulas del cuerpo, las ordenes generadas en el SNC.

Procesamiento sensorial La información sensorial es, en general, recibida por el SNP (excepto en los receptores que están ubicados en el SNC) y es procesado por neuronas y sinapsis sensoriales del encéfalo y de la medula espinal. o o

La sensación es la respuesta de los receptores sensoriales a estímulos específicos y su posterior procesamiento neurofisiológico La percepción es el resultado de la integración y el procesamiento de las sensaciones por los centros nerviosos superiores, sobre la base de experiencias pasadas

(Ambos procesos se inician con la descarga de una neurona sensorial) Nuestras percepciones difieren cualitativamente de las propiedades físicas de los estímulos. Esto es así porque solo se extrae una parte de la información que puede contener un estímulo y esta porción luego es interpretada, de acuerdo con las posibilidades, en el SN. Por ejemplo, los humanos recibimos variaciones en las ondas de la presión del aire, pero oímos palabras y sonidos musicales. Los colores, sonidos, olores y sabores son construcciones mentales creadas en el cerebro por el procesamiento sensorial. Fuera del cerebro, no existen como tales. Codificación de la información sensorial El procesamiento sensorial comienza con la transducción: convertir la energía de un estímulo en la energía eléctrica de un potencial nervioso. Los estímulos son recibidos por receptores sensoriales y envían la información a otros centros del SNC. La información procedente de diferentes receptores sensoriales se transmite a distintas regiones del encéfalo de los vertebrados. Los receptores y vías sensoriales 1. 2. 3. 4. 5.

Mecanorreceptores: responden al tacto, a la posición de las articulaciones del cuerpo y al estímulo de ondas sonoras. Quimiorreceptores: responden al sabor, al olor y a la concentración de sustancias en el medio interno Fotorreceptores: responden a la luz Termorreceptores Nocirreceptores: dolor

También existen los electrorreceptores y magnetorreceptores, pero no en humanos. Los receptores sensoriales son producto de la evolución. Información sensorial La información recibida participa principalmente en el mantenimiento de la activación nerviosa, la percepción, la regulación de las funciones de órganos internas y el control del movimiento. Parte de la información sensorial no es una experiencia consciente: cuando retiramos la mano después de haber tocado una superficie caliente, la información sensorial provoca la respuesta motora inconscientemente antes de nos demos cuenta de que la superficie está caliente. También recibimos información del interior del cuerpo, como de los vasos sanguíneos, las vísceras, etc. De esta forma, se regula la temperatura, la presión sanguínea, etc.

Principales sistemas sensoriales de los animales 1) Sistema somatosensorial Provoca varias sensaciones distintas y sus receptores se distribuyen por todo el cuerpo. Los receptores constituyentes son mecanorreceptores, como los de la piel, o los que se encuentran por debajo de ella. También están los receptores cutáneos como los de dolor y la temperatura. En este sistema, algunos receptores dejan de responder si la estimulación es constante. Este fenómeno se conoce como adaptación sensorial. Por ejemplo, que no nos demos cuenta del reloj que llevamos puesto. Esto contribuye a que nos concentremos en estímulos importantes. El sistema sensorial somático procesa diversas sensaciones:    

La estimulación mecánica de la superficie corporal provoca la sensación táctil Los desplazamientos de los músculos y articulaciones provocan la propiocepción, la cual es una agrupación de un conjunto de funciones del SN que conducen a la sensación de equilibrio Los estímulos químicos, mecánicos o términos nocivos provocan dolor (nocicepción). Esta sensación sirve como señal de alerta y señal significativa para la protección del organismo Los estímulos fríos y caliente provocan las sensaciones térmicas

Estas sensaciones se combinan y producen experiencias sensoriales mas complejas. Por ejemplo, el tacto y la propiocepción producen la percepción de tridimensionalidad cuando manipulamos un objeto, denominada estereognosia. Esta capacidad nos permite distinguir cierto tipo de moneda entre varias en un monedero sin necesidad de mirarlas. 2) Sistemas químicos La quimiorrecepcion constituye la guía de la conducta de gran cantidad de animales, en comparación con otros sentidos. Los quimiorreceptores obtienen información sobre el tipo y distancia del foco químico de emisión, permitiendo orientarse y alejarse o acercarse a la fuente de estimulo químico (quimiotaxis). La mayor parte de los animales tienen receptores químicos a distancia (exterorreceptores), como los que intervienen en el olfato, y los receptores internos (interorreceptores) que registran variaciones de parámetros fisiológicos. El olfato en los organismos terrestres se basa en la quimiorrecepcion de sustancias transportadas por el aire, que para ser detectadas deben disolverse en una capa de moco que recubre el epitelio olfatorio. Este tejido, en humanos, recubre el fondo de las fosas nasales y tiene neurorreceptores olfatorios. Los receptores de las sustancias gustativas se localizan en los botones gustativos. Estos se hallan en la lengua, en el paladar blando, la faringe y la laringe. Cada botón gustativo tiene tres tipos de células epiteliales: sustentaculares, gustativas y basales. Estos botones están situados en las papilas. Las papilas gustativas dotan al animal el sentido del gusto. El sabor de los alimentos depende en gran medida de los estímulos que llegan al epitelio olfatorio. Todos los “sabores” son, en realidad, el resultado de los estímulos químicos que llegan hasta el sentido del olfato. Es por eso que los alimentos pierden su encanto cuando estamos resfriados, ya que la nariz esta bloqueada por los olores que suben desde la cavidad bucal. Los vertebrados poseen un órgano vomeronasal, ubicado en la región nasal, que esta especialmente involucrado en la detección de feromonas, sustancias químicas secretadas por los seres vivos, con el fin de provocar comportamientos específicos en otros individuos de la misma especie. Sus conexiones con el SNC, separadas del olfato, parecen estar al servicio del comportamiento sexual y sus correlatos neuroendocrinos.

3) Sistema auditivo y vestibular La audición es la percepción de los objetos y de los suceso a través de los sonidos que producen. Los sonidos son vibraciones de las moléculas que se transmiten por el aire o por el agua que estimulan el sistema auditivo. El oído de los mamíferos comprende el oído externo, medio e interno, cada uno de ellos con una función específica en la detección de un sonido. A. Oído externo: consta de un pabellón y un canal auditivo lleno de aire. Ambos colectan y encauzan el sonido hacia el oído medio. B. Oído medio: es una cavidad llena de aire limitada por dos membranas, el tímpano y la membrana que cubre la ventana oval. Ambas están conectadas por medio de tres huesecillos: martillo, yunque y estribo. Estos huesos amplifican las ondas sonoras y permiten que el sonido supere la diferencia de resistencia entre un medio aéreo (el oído medio) y uno acuoso (oído interno). El oído medio esta conectado con la faringe superior por la trompa auditiva o trompa de Eustaquio, lo que posibilita regular la presión de aire en el oído medio con la presión atmosférica. C. Oído interno: es un sistema complejo de cámaras y tubos intercomunicados. Esta situada la cóclea, en donde sobre una de las membranas internas se sitúan los mecanorreceptores, células pilosas como estereocilio, que traducen en impulsos nerviosos los estímulos mecánicos que llegan a su superficie en forma de ondas. Sistema vestibular: dentro del oído interno, los canales semicirculares y otros órganos como el utrículo y el sáculo no están relacionados con la audición, sino con el sentido del equilibrio y de la posición del cuerpo en el espacio. 4) Sistema visual Los ojos contienen una serie de estructuras accesorias que colaboran en la captación de imágenes del ambiente. La luz proveniente del objeto que se esta viendo pasa a través de la cornea y del cristalino, que son transparentes. El cristalino enfoca una imagen invertida de objeto sobre al retina situada en la parte posterior del globo ocular que es sensible a la luz. Esta imagen vuelve a invertirse por la disposición de fibras en el nervio óptico. El enfoque fino se realiza por la contracción y relajación de los músculos ciliares que cambian la curvatura y longitud del cristalino. La visión estereoscópica (o tridimensional) requiere la observación del mismo campo visual con ambos ojos en forma simultánea. Podemos ver con profundidad gracias a que existe cierta distancia entre ambos ojos. Algunas especies que juegan el papel de presas tienen visión binocular al tener los ojos a los lados de la cabeza Procesamiento de la información en la retina La retina contiene dos tipos de fotorreceptores que capturan la energía lumínica y comienzan el proceso de transducción: los bastones (visión en blanco y negro) y los conos (visión en colores). Los bastones no proporcionan un grado de resolución tan grande como los conos, pero son mas sensibles a la luz. En la retina, los fotorreceptores del ojo apuntan hacia la parte posterior del globo ocular. Para alcanzar los fotorreceptores, la luz atraviesa varias capas de neuronas y solo un pequeño porcentaje de luz alcanza la retina. Los fotorreceptores estimulados envían señales que se transmiten a las células bipolares y de estas a las células ganglionares. El resultado final de la estimulación por la luz es un potencial de acción en los axones de las células ganglionares.

Los axones de todas las células ganglionares de la retina se unen en la parte posterior del globo ocular y forman el nervio óptico que conecta la retina con el encéfalo. El punto de la retina por donde pasa el nervio óptico carece de fotorreceptores y es un punto ciego. El área de la retina en la cual se forma la imagen mas definida es la fóvea, que tiene una gran cantidad de células fotorreceptoras formadas casi por completo por conos fuertemente compactados. Cuadro 32-1 ¡Importante! Procesamiento de la información Se considera que los comportamientos complejos del cerebro humano se basan en la actividad de circuitos neuronales que se distribuyen por todo el encéfalo. Se considera que cada función tiene una localización pero que no existe un “centro”, sino circuitos distribuidos por el encéfalo Las redes nerviosas exhiben plasticidad, es decir, tienen la capacidad de experimentar modificaciones funcionales e incluso atómicas, en respuesta a la experiencia Procesamiento subcortical La información en el encéfalo se intercambia entre distintas partes mediante haces de axones, de manera que una red de neuronas en una zona puede modificar la actividad de otras redes neuronales localizadas en otra parte del encéfalo y viceversa. Dos ejemplos de estas redes son: 1) La formación reticular: conciencia y atención Es esencial para la regulación sensorial de activación. Esta conformada por una red de fibras que recibe mucha información de los receptores sensoriales. El resultado del procesamiento nervioso en la formación reticular esta fuertemente relacionado con la regulación sensorial del nivel de actividad del cerebro. Es una red laxa de interneuronas que recorren el tronco cerebral. Esta relacionada con el estado de alerta y de conciencia. Sus interconexiones le permiten al individuo estar despierta y atento a los estímulos del ambiente, procesarlos e integrarlos y responder a ellos. Todos los sistemas sensoriales se comunican con la formación reticular, y junto con el tálamo, filtran la información entrante y discrima la importante de la irrelevante. Es así como una conversación puede pasar desapercibida hasta que se menciones algo importante, como nuestro nombre. Un traumatismo o lesión de la formación reticular llevan al estado de coma, situación que puede ser irreversible. 2) El sistema límbico: comportamiento instintivo, motivación y emociones Es una red de neuronas que comunican el hipotálamo con ciertas regiones de la corteza cerebral y demás partes del encéfalo y contiene uno de los centros mas importantes de la convergencia de información sensorial, la amígdala. El sistema límbico procesa y trasmite las sensaciones de hambre, sed y deseo que se traducen en acciones complejas como la búsqueda de alimento o pareja. Las estructuras de este sistema están relacionadas con la percepción placentera o desagradable de ciertos estímulos. Estas cualidades se denominan también satisfacción o aversión, recompensa o castigo. Estos últimos se han asociado con la dependencia que produce el consumo de drogas, alcohol y tabaco.

Aprendizaje y memoria El aprendizaje se puede definir como un cambio en el comportamiento, basado en la experiencia. El aprendizaje involucra cambios en las estructuras del cerebro, ya que en esas se producen funciones específicas. La memoria es la habilidad de almacenar y recuperar información sobre experiencias pasadas, propias o ajenas, y se consolida en dos etapas:  

La memoria de corto plazo es la que se establece inmediatamente luego de adquirir la información y dura de segundos a minutos. Luego de un proceso de consolidación se establece una memoria a largo plazo. El proceso de consolidación hace referencia a que “cuanto mas a menudo se transite el sendero, mejor establecido quedara”. Es por eso por lo que si se llama a un mismo numero muchas veces, luego el número no se olvida.

Bases neurofisiológicas de la memoria y el aprendizaje Varias regiones del cerebro parecen intervenir en la consolidación y el almacenamiento de la memoria. Estas regiones son: el hipocampo, amígdala, tálamo, prosencéfalo basal y la corteza prefrontal. Un daño en el hipocampo, región de la corteza del lóbulo temporal que forma parte del sistema límbico, interfiere en la transferencia de las memorias de corto plazo a la memoria de largo plazo o consolidación. Un paciente con una destrucción en el hipocampo puede mantener una conversación normal, pero si esta persona sale de cuarto y vuelve a los dos minutos, no la reconocerá. Trasmisores químicos 1.

Neurotransmisores: actúan rápido con efectos breves sobre una pequeña zona de la membrana de la neurona adyacente y generan cambios en la excitabilidad de la célula postsináptica. Se pueden clasificar a los neurotransmisores según su composición química: 1.1. Acetilcolina: se sintetiza a partir de colina y acetil-CoA. Tiene un efecto excitador en vertebrados, actuando sobre el musculo esquelético, e inhibidor en invertebrados. 1.2. Aminas biógenas: actúan tanto en el SNC como en el SNP. Incluyen: 1.2.1. La noradrenalina (norepinefrina) que también funcionan como hormona 1.2.2. La adrenalina (epinefrina) que también funcionan como hormona 1.2.3. La dopamina 1.2.4. La serotonina

2.

Aminoácidos: el glutamato y el aspartato, ambos excitadores, y la glicina y el ácido gammaaminobutirico (GABA), que son los neurotransmisores inhibidores mas abundantes en el SNC.

3.

Neuropéptidos: entre ellos se encuentra la sustancia P, de acción excitadora, que media la percepción del dolor tanto en el SNC como en el SNP. También se encuentran las endorfinas que funcionan como analgésicos naturales, y las encefalina, de acción general inhibidora.

4.

Neuromoduladores: Producen respuestas presinápticas o postsinápticas mas lentas y se unen a receptores y alteran los canales iónicos o ponen en movimiento segundos mensajeros. Ejemplos de neuromoduladores son el neuropéptido, las endorfinas, las encefalinas y el óxido nítrico.

5.

Neurohormonas: Son señales químicas que poseen efectos difusos en puntos alejados de aquellos donde se liberaron, a los cuales llegan al ser transportados por el liquido intersticial o el torrente sanguíneo. Se distinguen por producir efectos lentos y duraderos, que pueden actuar a una distancia considerable del lugar de su liberación. Pueden modular la actividad cerebral y procesos tan generales como el estado de ánimo, el control motor o el estado de alerta, en general: inciden en el comportamiento. Son neurohormonas: 5.1. Serotonina: se encuentra en regiones del cerebro asociadas con el estado de animo y la atención. Los niveles de serotonina se asocian con el ciclo del suelo y su falta se ha relacionado con ciertos estados depresivos. 5.2. Dopamina: su falta en ciertas áreas cerebrales es un signo de Parkinson. En niveles altos este transmisor se relaciona con la esquizofrenia.

Casi todas las drogas que actúan en el cerebro alterando la atención o el comportamiento, lo hacen intensificando o inhibiendo la actividad de los sistemas transmisores. Por ejemplo, la cafeína afecta a la serotonina. Es importante destacar que un mismo transmisor puede actuar con distintos receptores, produciendo respuestas excitadoras o inhibidoras, que pueden ser mediadas tanto por la apertura como por el cierre de canales iónicos (sinapsis ionotrópicas) o por la activación de vías metabólicas intracelulares (sinapsis metabotrópicas). En el cuadro 31-2 esta resumido todo lo anterior sobre transmisores

Cerebro Ventrículos (espacios llenos de líquidos)

Cráneo

Protuberancia

Tronco encefálico

Bulbo raquídeo

Cerebelo

t

Encefalico

Medula espinal

+35

+35