3ºm biologia formación general

3
Educación Media Formación General

Biología

Programa de Estudio
Tercer Año Medio

Biología
Ciencias Naturales

Programa de Estudio
Tercer Año Medio

Biología / Ciencias Naturales
Programa de Estudio, Segundo Año Medio, Formación General
Educación Media, Unidad de Curriculum y Evaluación
ISBN 956-7933-53-7
Registro de Propiedad Intelectual Nº 116.657
Ministerio de Educación, República de Chile
Alameda 1371, Santiago
www.mineduc.cl
Primera Edición 2000
Segunda Edición 2004

Santiago, octubre de 2000

Estimados profesores:

EL PRESENTE PROGRAMA DE ESTUDIO de Tercer Año Medio de la Formación General ha
sido elaborado por la Unidad de Curriculum y Evaluación del Ministerio de Educación y
aprobado por el Consejo Superior de Educación, para ser puesto en práctica, por los
establecimientos que elijan aplicarlo, en el año escolar del 2001.

En sus objetivos, contenidos y actividades busca responder a un doble propósito: articular a
lo largo del año una experiencia de aprendizaje acorde con las definiciones del marco
curricular de Objetivos Fundamentales y Contenidos Mínimos Obligatorios de la Educación
Media, definido en el Decreto Nº220, de mayo de 1998, y ofrecer la mejor herramienta de
apoyo a la profesora o profesor que hará posible su puesta en práctica.

Los nuevos programas para Tercero Año Medio de la Formación General plantean objetivos
de aprendizaje de mayor nivel que los del pasado, porque la vida futura, tanto a nivel de las
personas como del país, establece mayores requerimientos formativos. A la vez, ofrecen
descripciones detalladas de los caminos pedagógicos para llegar a estas metas más altas.
Así, al igual que en el caso de los programas del nivel precedente, los correspondientes al
Tercer Año Medio incluyen numerosas actividades y ejemplos de trabajo con alumnos y
alumnas, consistentes en experiencias concretas, realizables e íntimamente ligadas al logro
de los aprendizajes esperados. Su multiplicidad busca enriquecer y abrir posibilidades, no
recargar ni rigidizar; en múltiples puntos requieren que la profesora o el profesor discierna
y opte por lo que es más adecuado al contexto, momento y características de sus alumnos y
alumnas.

Los nuevos programas son una invitación a los docentes de Tercer Año Medio para ejecutar
una nueva obra, que sin su concurso no es realizable. Estos programas demandan cambios
importantes en las prácticas docentes. Ello constituye un desafío grande, de preparación y
estudio, de fe en la vocación formadora, y de rigor en la gradual puesta en práctica de lo
nuevo. Lo que importa en el momento inicial es la aceptación del desafío y la confianza en
los resultados del trabajo hecho con cariño y profesionalismo.

MARIANA AYLWIN OYARZUN
Ministra de Educación

Tercer Año Medio Biología Ministerio de Educación 7

Presentación 9
Objetivos Fundamentales 14
Unidades, contenidos y distribución temporal 15
Objetivos Fundamentales Transversales y su presencia en el programa 17

Unidad 1: Control nervioso y comportamiento 19
1. Sistema nervioso: organización y función 22
2. Impulso nervioso 34
3. Sinapsis y neurotransmisores 52
4. Vías aferentes y eferentes 57
Evaluación Unidad 1 68

Unidad 2: Regulación de las funciones corporales y homeostasis 71
1. Homeostasis y función renal 73
2. Regulación neuroendocrina 83

Unidad 3: Biología humana y salud: higiene nerviosa 87
1. Drogas y toxicomanía 89
2. El estrés 92

Unidad 4: Variabilidad, evolución y adaptación 97
1. Variación y evolución 102
2. Adaptación 120

Criterios de evaluación 127
Anexo 1: Enseñando ciencia 129
1. Conocer científicamente 131
2. Actitud científica 131
3. Guía para diseñar actividades de indagación científica 133
Anexo 2: Temas de interés 139
1. Estrés y adaptación 141
2. Conociendo cómo actúan las drogas: “los sicofármacos” 143
3. Fundamentos de la droga-dependencia 149
Bibliografía 155
Objetivos Fundamentales y Contenidos Mínimos Obligatorios 1º- 4º Año Medio 157

8 Tercer Año Medio Biología Ministerio de Educación


Presentación

E L TERCER AÑO DE EDUCACIÓN MEDIA está Para que los estudiantes aprecien más profun-
dedicado, por una parte, a examinar los siste- damente que la investigación científica es guia-
mas de control y coordinación que permiten a da por una base de conocimiento, observaciones,
los organismos más complejos funcionar como ideas y preguntas, realizarán actividades con un
un todo autónomo, integrados y acoplados al fuerte componente de razonamiento. Es impor-
medio ambiente. Por otra parte, a apreciar el tante que tengan la experiencia de someter a
proceso evolutivo que explica la diversidad de prueba sus creencias e ideas aplicando conoci-
los organismos y sus relaciones ancestrales, en miento previo.
una historia de cambios que se remonta al ori- Durante discusiones guiadas se ilustrará
gen mismo de la vida. Las unidades ofrecen que las explicaciones científicas deben ser con-
variadas oportunidades para estimular el razo- sistentes con las evidencias experimentales y con
namiento de los estudiantes, incitándolos a que las observaciones acerca de la naturaleza, de-
hagan inferencias y conjeturas en base a infor- ben seguir una lógica y estar sujetas a criticis-
mación entregada por el docente junto con la mo, y permitir hacer predicciones acerca de los
proposición de problemas. También se presta sistemas que se están estudiando. También de-
para valorar los avances de la ciencia en medi- ben reportar los procedimientos y métodos uti-
cina, reforzar el valor del conocimiento cientí- lizados para obtener la evidencia. En cambio,
fico y su metodología. apreciarán que las explicaciones acerca del mun-
Al igual que en años anteriores, se man- do natural que se basan en mitos, creencias per-
tiene la intención de desarrollar una actitud sonales, valores religiosos, inspiraciones
científica y un entendimiento de la naturaleza místicas, superstición o autoritarismo pueden
de la ciencia. Los alumnos y alumnas tendrán ser importantes y útiles en el plano personal y
mayores oportunidades para comprender el social, pero no son explicaciones científicas.
modo de producción de este tipo de conoci- Se mantiene y fortalece este año la prácti-
miento y sus múltiples relaciones e influencias ca de indagar en problemas que conciernen al
en la vida cotidiana y cultural. Este año se han funcionamiento del organismo y su relación con
seleccionado actividades para que los estudian- el ambiente. Consiste en formularse preguntas,
tes sean especialmente estimulados en los si- razonar lógica y críticamente, comunicar argu-
guientes aspectos: mentos científicos y planificar y conducir in-
vestigaciones enmarcadas en un tema. La
1) Proponer explicaciones y hacer predicciones indagación a partir de auténticas preguntas ori-
basadas en evidencias. ginadas desde las experiencias de los estudian-
2) Reconocer y analizar explicaciones y predic- tes constituye la estrategia central de enseñanza
ciones. que propone este programa. Para esto, se en-
3) Entender que las explicaciones científicas trega información y conceptos sencillos como
están sometidas a cambio a medida que se puntos de inicio para involucrarlos en experien-
dispone de otras evidencias. cias de indagación científica ajustadas a las ca-
4) Entender que las explicaciones científicas pacidades cognitivas del nivel. El enfoque
deben cumplir con ciertos criterios. indagador como método activo de enseñanza


debe combinarse equilibradamente con el tipo dagación. El nivel de profundidad y los detalles
de clase lectiva. El propósito es aprender el co- del conocimiento que deben adquirir alumnos y
nocimiento biológico entendiéndolo a partir de alumnas están expuestos en los Aprendizajes
observaciones y situaciones experimentales que esperados que acompañan a cada unidad y se
estimulen un aprendizaje activo e involucren ilustran con los ejemplos e indicaciones al do-
una positiva experiencia del estudiante. El ejer- cente. Los esquemas e ilustraciones muestran
cicio de la indagación e investigación mejora la también el nivel que debe alcanzarse.
capacidad de tomar decisiones informadas y Los aspectos que pueden ser tratados como
razonadas en asuntos personales y de orden indagación se presentan en base a preguntas y
público, que a menudo requieren conocimien- respuestas, administrando claves para las expli-
tos elementales sobre ciencia y tecnología. caciones, interpretaciones y conclusiones a las
Todos los estudiantes deben tener la opor- que se debe llegar. Las tablas se utilizan para
tunidad de experimentar positivamente lo que mostrar información, explicar procesos o ini-
significa aprender y entender algo científica- ciar actividades de indagación en base a pre-
mente, a través del ejercicio guiado y continua- guntas y explicaciones. En ningún caso deben
do. Es necesario darles posibilidades para ser aprendidas de memoria. En todo momento
discutir sus propias interpretaciones y partici- debe privilegiarse que se entiendan los concep-
par activamente en la interpretación de conceptos contenidos en las ilustraciones y las tablas.
tos y explicaciones con base científica. Deben Para facilitar el tratamiento de temas comple-
ser guiados en la adquisición e interpretación jos se han incluido abundantes figuras que sir-
de la información y recibir estímulos positivos ven de apoyo al docente y también dan una idea
en todas las etapas de su aprendizaje. Sentir que de los logros y la profundidad que se pretende
contribuyen en la formulación de los proble- alcanzar.
mas y en la definición de las etapas y medios
posibles para dilucidarlos los llevará a adquirir La Unidad 1 estudia los fundamentos de la or-
confianza y certeza de que pueden realizar su ganización y función del sistema nervioso, es
propio camino. Aprender a aprender es crucial decir, cómo éste integra y procesa las señales
para continuar leyendo, aprendiendo y estudian- del medio externo e interno y elabora compor-
do a medida que aparezcan las necesidades y tamientos adecuados a la sobrevivencia y repro-
las oportunidades. Se continuará fortaleciendo ducción. En base a estos fundamentos, que están
el uso de internet como herramienta de bús- centrados en la organización y función de las
queda de información y como apoyo a las acti- neuronas, se entrega una idea elemental de la
vidades pedagógicas relacionadas con el complejidad del funcionamiento del cerebro
Programa. humano. Se pretende que los estudiantes apre-
cien que el cerebro está formado por redes de
neuronas que conversan entre ellas de manera
Organización y lógica del programa muy dinámica y siempre cambiante. Entende-
rán que de esta actividad neuronal surge toda
El programa fue estructurado en torno a cuatro nuestra percepción del mundo externo e inter-
unidades, tratadas a través de actividades que no, la fijación de nuestra atención, el control
entregan información elemental e invitan a de- de la maquinaria motora, y una gran variedad
sarrollar un aprendizaje activo, involucrando al de atributos, tales como la inteligencia, las emo-
docente en la motivación de experiencias de in- ciones, el pensamiento, los afectos, el aprendi-


zaje, el lenguaje y la memoria. Se muestran las patológicos, para dar la oportunidad de entenderlo
nuevas posibilidades de estudio que se pueden como una causa frecuente de problemas de salud,
lograr con los sistemas actuales de producción que debe enfrentarse con ayuda médica.
de imagen, que permiten observar la actividad
neuronal del cerebro humano frente a estímu- Finalmente, en la Unidad 4 se tratan dos teo-
los del medio y durante los procesos mentales. rías que han sido centrales en la biología: la teo-
También se pretende que los estudiantes se for- ría de la evolución de los organismos y la teoría
men una idea de la complejidad de los proble- de la selección natural como mecanismo de evo-
mas aún no resueltos del funcionamiento del lución. Se apreciará el enorme impacto y apor-
sistema nervioso y su papel en los procesos te de Darwin a la cultura en general y al
mentales, y que aprecien que descifrarlos cons- entendimiento biológico de la naturaleza de los
tituye uno de los más grandes desafíos para la seres vivos. Se pretende dejar en claro que estas
ciencia y la humanidad en general. dos teorías constituyen una explicación cientí-
fica para un sinnúmero de observaciones sobre
La Unidad 2 estudia la función renal en la re- el registro fósil y sus relaciones con las formas
gulación del medio interno y el aporte del con- de vida actuales. Es asunto de cultura general
trol hormonal a la coordinación de las funciones saber que no existen evidencias que refuten el
corporales, haciendo énfasis en la integración origen común y la evolución de los organismos
neuroendocrina. Se trata de dar una visión ge- y que, por lo tanto, la evolución se considera
neral del significado de la mantención del me- actualmente un hecho ampliamente aceptado
dio interno acuoso y salino del organismo como en el mundo de la ciencia. Los mecanismos de
uno de los aspectos más relevantes de la la evolución, pero no la evolución misma, han
homeostasis. Debe apreciarse por qué los riño- sido objeto de debate, considerándose que ade-
nes permitieron definitivamente el tránsito evo- más de la selección natural existe la llamada
lutivo de los vertebrados de la vida acuática a la deriva génica, que puede incorporar mutacio-
terrestre. Por otra parte, en esta unidad tam- nes neutras, sin valor adaptativo. Es necesario
bién se fortalece el concepto de hormona y con- que los estudiantes contrasten sus creencias con
trol endocrino, con ejemplos que muestran las evidencias, tanto del registro fósil como las
especialmente las relaciones con el sistema ner- aportadas por la biología molecular, de que los
vioso en la condición de estrés. organismos evolucionan y que por lo tanto las
especies no son permanentes ni inmutables.
Estas dos unidades preparan el camino para en- Además, se refuerza la noción de que todos los
tender los problemas que plantea la Unidad 3 seres vivos se originan de otros seres vivos. Lue-
sobre el consumo de drogas y el estrés. A través go, deben distinguir los distintos elementos que
de las actividades que analizan datos naciona- entran en juego en el proceso de selección na-
les, los estudiantes apreciarán que el consumo tural y cómo éste, operando sobre las variacio-
de drogas es un problema de salud y social nes entre individuos por largos períodos de
influenciado por diversos factores, muchos de tiempo, puede llevar a la evolución y aparición
los cuales son susceptibles de modificar en pro- de nuevas especies. Se muestra además que la
gramas de prevención. El tema pertenece a ob- evolución por selección natural es constante,
jetivos transversales y debe ser tratado de encontrándose evidencias de esto en la continua
manera integrada con otras asignaturas. El evolución de los microorganismos patógenos al
estrés se presenta en sus aspectos fisiológicos y hombre, por ejemplo en la aparición de nuevas


cepas de bacterias resistentes a los antibióticos. en una sola o reordenarse según se estime apro-
La unidad incluye los cambios evolutivos y piado didácticamente. Los ejemplos de activi-
geológicos que llevaron a adaptaciones deter- dades tampoco son obligatorios, por el contrario,
minantes en la aparición de las formas terres- tienen como objetivo proporcionar alternativas
tres de vida y presenta el concepto de adaptación que el profesor o la profesora pueden utilizar
de los organismos a su ambiente como resulta- literalmente, combinarlos o diseñar sus propios
do del proceso evolutivo. ejemplos en base a los presentados. El docente
deberá adecuar las actividades a las condicio-
Algunas actividades se basan en la observación, nes locales para el logro de los objetivos, según
recolección de datos, reflexión y análisis de su criterio. El orden de presentación de los con-
eventos y fenómenos que surgen de la experien- ceptos, contenidos y actividades constituye una
cia de los alumnos y alumnas. Otras activida- propuesta educativa, que también puede ser
des promueven el análisis crítico de fuentes modificada. Por ejemplo, podrían ajustarse para
secundarias de información, tales como libros realizar actividades integradas con otras disci-
y revistas en la biblioteca. Se han seleccionado plinas, tales como matemáticas, física o quími-
actividades de diversos tipos destinadas a desa- ca. También es importante que los ejemplos de
rrollar las habilidades de: actividades sean adaptados a las condiciones, tra-
a) Informarse, a través de la lectura e interpre- diciones y costumbres propias de cada región y
tación de textos, tablas, gráficos, esquemas, comunidad.
y fotografías.
b) Comunicar, realizando tablas, gráficos, es-
quemas funcionales, presentaciones frente al
curso, informes, explicaciones y conclusio- Indicaciones y orientaciones didácticas
nes en frases cortas, etc.
c) Razonar, estableciendo relaciones entre in- El programa de Biología es un instrumento de
formación nueva y los conocimientos previa- trabajo, de consulta permanente, que emplea un
mente adquiridos, haciendo comparaciones vocabulario simple y riguroso. Su cobertura to-
y elaborando conclusiones. También razonan tal requiere una programación cuidadosa y de-
analizando información presentada en diver- tallada.
sas formas, identificando, dando forma y En este año se ha incluido en las Orienta-
entendiendo las preguntas que guían las in- ciones didácticas y en las Indicaciones al do-
vestigaciones bibliográficas y experimenta- cente información de apoyo para la realización
les, etc. tanto de experiencias de indagación con los es-
tudiantes como para la entrega de información
El programa permite movilidad e integración y conceptos en clases lectivas. El material que
de distintas unidades. Esto es especialmente se ha incorporado en estas secciones pretende
válido para la unidad de Biología humana y sa- proporcionar elementos que permitan clases
lud, cuyos tópicos pueden ser tratados separa- más atractivas y más precisas acerca de temas
damente, incluyéndolos en las otras unidades que son relativamente complejos. Por esto, más
según corresponda. Las actividades han sido que nunca es imperativo una lectura completa
desglosadas por conveniencia para la exposición y cuidadosa del programa para apropiarse de
del programa y para sugerir un modelo de or- esta nueva visión de la enseñanza de la biología
denación, pero pueden fundirse varias de ellas y aprovechar el material que se entrega en las


definiciones de los aprendizajes esperados, los métodos, deben aprovecharse las oportunida-
ejemplos de actividades, las indicaciones al do- des de realizar un enlace o integración con otras
cente, las tablas, figuras y anexos. Una lectura disciplinas.
previa permitirá distinguir la información, apre- La evaluación no sólo debe probar si los
ciar el nivel de profundidad que debe alcanzarse estudiantes han memorizado información sino
y pensar las estrategias de enseñanza. Esto fa- también debe medir el grado de entendimien-
cilitará el diseño de una planificación que logre to, razonamiento, y aplicación del conocimien-
cubrir los contenidos y cumplir las intenciones to, es decir las habilidades que se logran a través
respecto del conocimiento, el entendimiento y de la indagación e investigación. La evaluación
las habilidades que el programa pretende desa- puede realizarse de diversas maneras. Además
rrollar. La planificación de las actividades y cla- de las pruebas convencionales de papel y lá-
ses lectivas es crucial para conseguir un piz, deben probarse presentaciones orales,
equilibrio que incluya más experiencias de in- portafolios (carpetas), entrevistas, reportes de
dagación. Otro aspecto importante de la plani- investigación, breves resúmenes o ensayos es-
ficación se relaciona con la organización de los critos. Una evaluación formativa es crucial para
estudiantes. Es necesario estimular el trabajo detectar dificultades durante el estudio y una
grupal, la opinión y la discusión de ideas en el evaluación sumativa contribuye a elaborar un
contexto de un cierto conocimiento. resumen de conocimientos. Se aconseja reali-
Es importante que cada unidad y tópico zar controles con ejercicios cortos en cada cla-
se fundamente en alguna problemática cientí- se, 1 a 2 pruebas que no excedan más de 1 hora
fica, formulada a partir de hechos provenientes por unidad. Los controles deben contener un
de observaciones, datos de actualidad o expe- pequeño número de preguntas destinadas a ve-
riencias vividas por los estudiantes, ofreciéndo- rificar la adquisición de conocimiento, prime-
les una diversidad de actividades. Conviene ro, y luego a evaluar la aplicación de los
presentar los datos en forma integrada y utili- conocimientos y métodos, y el razonamiento
zar fuentes diversas de información, tales como sobre un documento.
videos, películas o simulaciones computacionales, Los estudiantes deben planear y hacer pre-
exámenes de laboratorio e informática pedagógi- sentaciones al resto de la clase acerca de su tra-
ca. Las actividades prácticas otorgan a la ense- bajo, exponiendo la manera de organizar y
ñanza de la biología mayor valor formativo, presentar los datos que utilizaron. Deben ex-
desarrollando en los alumnos y alumnas un con- plicar y justificar su trabajo a ellos mismos y a
junto de capacidades. Esto no significa necesa- otros, como un medio para desarrollar una ac-
riamente un montaje experimental costoso y titud científica, al ejercitar la capacidad de po-
complejo. Un sencillo experimento puede ser ner a prueba la validez del conocimiento que
de máximo provecho si es utilizado para ejerci- han producido en sus búsquedas e indagacio-
tar y hacer evidente los procedimientos de ob- nes, y de aceptar y reaccionar positivamente a
servación, razonamiento y comunicación de la las críticas constructivas de los demás. Con el
ciencia, partiendo de preguntas que surjan del conjunto de estas prácticas se irá moldeando un
alumnado motivadas por el docente. Cuando entendimiento de lo que es una indagación
sea pertinente, en términos de contenidos o científica.


Objetivos Fundamentales

Los alumnos y las alumnas desarrollarán la capacidad de:

1. Comprender que los organismos han desarrollado mecanismos que
posibilitan su funcionamiento sistémico y su interacción con el medio de
manera integrada, manteniendo un ambiente interno estable.

2. Conocer la organización del sistema nervioso y comprender su función en
la regulación y coordinación de las funciones sistémicas, la motricidad y el
comportamiento.

3. Comprender y valorar los fundamentos de la evolución y adaptación a
distintos ambientes, y la diversidad biológica como su resultado.

4. Apreciar la importancia de la formulación de teorías en el desarrollo del
pensamiento científico; comprender la distinción entre las teorías y los
hechos que las sostienen o refutan y la manera como éstas se validan en la
comunidad científica; saber del retardo que puede haber en la aceptación y
utilización de una teoría por la opinión pública.


Unidades, contenidos y distribución temporal
Unidades
1 2 3 4
Control nervioso y Regulación de las Biología humana y salud: Variabilidad, evolución y
comportamiento funciones corporales y higiene nerviosa adaptación
homeostasis

Contenidos

1. Sistema nervioso: 1. Homeostasis y función 1. Drogas y 1. Variación y
organización y función renal toxicomanía evolución
• La variedad de estímulos • Concepto y fundamentos • Investigación y debate • Registro fósil como
que excitan el sistema de la homeostasis, sobre los aspectos evidencia de la
nervioso, sus receptores distinguiendo los biológicos, éticos, evolución orgánica.
y su importancia relativa órganos, sistemas y sociales y culturales de Distinción entre hechos
en distintos organismos. procesos regulatorios la adicción a drogas que y teorías.
• Estructura de la involucrados. afectan el • Variabilidad como
neurona, conectividad, • Formación de orina: el comportamiento y los materia prima de los
organización y función nefrón como unidad estados de ánimo. cambios evolutivos y su
del sistema nervioso en funcional. importancia en la sobre-
2. El estrés
la regulación y vivencia de las especies.
2. Regulación
coordinación de las • Estrés nervioso,
neuroendocrina • Valoración de la bio-
funciones sistémicas, la consecuencias físicas,
• Control hormonal y diversidad como producto
motricidad y el causas y prevención.
nervioso en la del proceso evolutivo.
comportamiento.
coordinación e • Selección natural en la
2. Impulso nervioso integración de los evolución y extinción de
3. Sinapsis y sistemas: investigación especies. Innovaciones y
neurotransmisores en diversas fuentes formas intermedias.
sobre el control por • Exito reproductivo como
• Naturaleza electro- retroalimentación. resultado de la compe-
química del impulso
tencia en el ambiente.
nervioso y su forma de Tiempo estimado Tiempo estimado
transmisión entre • Investigación sobre la
neuronas y entre 9 semanas 8 semanas historia de Darwin y el
neuronas y músculo impacto cultural de su
(señales químicas y teoría en contraste con
sinapsis). otras teorías evolutivas.

4. Vías aferentes y eferentes 2. Adaptación
• Estructura y función del ojo: propiedades • Adaptaciones que permiten a plantas y animales
ópticas, respuesta a la luz, y anomalías de la sobrevivir en distintos ambientes.
visión. • Respuestas adaptativas a los cambios
• Sistema muscular (esquelético, liso y cardíaco) ambientales, diarios y estacionales.
y su conexión funcional con distintas partes del • Adaptación en tiempo evolutivo: historia de la
sistema nervioso. Actividad refleja y motricidad aparición de los grupos mayores de organismos.
voluntaria.
• Relación estructura función: identificación de
• Estructura del tórax y mecanismo de la diferenciaciones y estructuras especializadas en
ventilación pulmonar. diversas células, incluyendo organismos
• Control de la frecuencia respiratoria. unicelulares. Uso de ilustraciones, fotografías y
de recursos computacionales.

Tiempo estimado Tiempo estimado

13 semanas 10 semanas


Objetivos Fundamentales Transversales y su
presencia en el programa

LOS OBJETIVOS FUNDAMENTALES TRANSVERSALES Los Objetivos Fundamentales Transversales de-
(OFT) definen finalidades generales de la edu- finidos en el marco curricular nacional (Decre-
cación referidas al desarrollo personal y la for- to Nº 220), corresponden a una explicitación
mación ética e intelectual de alumnos y ordenada de los propósitos formativos de la
alumnas. Su realización trasciende a un sector Educación Media en cuatro ámbitos: Crecimien-
o subsector específico del currículum y tiene to y Autoafirmación Personal, Desarrollo del Pen-
lugar en múltiples ámbitos o dimensiones de la samiento, Formación Ética, Persona y Entorno; su
experiencia educativa, que son responsabilidad realización, como se dijo, es responsabilidad de la
del conjunto de la institución escolar, incluyen- institución escolar y la experiencia de aprendizaje
do, entre otros, el proyecto educativo y el tipo y de vida que ésta ofrece en su conjunto a alum-
de disciplina que caracteriza a cada estableci- nos y alumnas. Desde la perspectiva de cada sec-
miento, los estilos y tipos de prácticas docen- tor y subsector, esto significa que no hay lími-
tes, las actividades ceremoniales y el ejemplo tes respecto a qué OFT trabajar en el contexto
cotidiano de profesores y profesoras, adminis- específico de cada disciplina; las posibilidades
trativos y los propios estudiantes. Sin embargo, formativas de todo contenido conceptual o acti-
el ámbito privilegiado de realización de los vidad debieran considerarse abiertas a cualquier
OFT se encuentra en los contextos y activida- aspecto o dimensión de los OFT.
des de aprendizaje que organiza cada sector y
subsector, en función del logro de los aprendi- Junto a lo señalado, es necesario destacar que hay
zajes esperados de cada una de sus unidades. una relación de afinidad y consistencia en tér-
minos de objeto temático, preguntas o proble-
Desde la perspectiva señalada, cada sector o mas, entre cada sector y subsector, por un lado, y
subsector de aprendizaje, en su propósito de determinados OFT, por otro. El presente pro-
contribuir a la formación para la vida, conjuga grama de estudio ha sido definido incluyendo
en un todo integrado e indisoluble el desarro- (‘verticalizando’) los objetivos transversales más
llo intelectual con la formación ético-social de afines con su objeto, los que han sido incorpora-
alumnos y alumnas. De esta forma se busca su- dos tanto a sus objetivos y contenidos, como a
perar la separación que en ocasiones se estable- sus metodologías, actividades y sugerencias de
ce entre la dimensión formativa y la instructiva. evaluación. De este modo, los conceptos (o co-
Los programas están construidos sobre la base nocimientos), habilidades y actitudes que este
de contenidos programáticos significativos que programa se propone trabajar integran explíci-
tienen una carga formativa muy importante, ya tamente gran parte de los OFT definidos en el
que en el proceso de adquisición de estos cono- marco curricular de la Educación Media.
cimientos y habilidades los estudiantes estable-
cen jerarquías valóricas, formulan juicios El Programa de Biología de Tercer Año Me-
morales, asumen posturas éticas y desarrollan dio, refuerza algunos OFT que tuvieron pre-
compromisos sociales. sencia y oportunidad de desarrollo durante el


Primer y Segundo Año Medio y adicionan otros proceder características del método científico,
propios de las nuevas unidades. así como las de exposición y comunicación de
resultados de actividades experimentales o de
En el ámbito Crecimiento y Autoafirmación Per- indagación.
sonal, se refuerza el OFT referido al cuidado
del propio cuerpo: el programa tiene como uno En relación a los OFT del ámbito Persona y su
de sus focos la creación de criterios de valora- Entorno, el programa conduce a la comprensión
ción de la vida y el desarrollo de hábitos de cui- de la relación que existe entre estrés y los agen-
dado de la salud y del propio cuerpo. La Unidad tes estresores. Además, la Unidad Variabilidad
Biología humana y salud: higiene nerviosa, y evolución muestra la relación que existe entre
enfatiza el conocimiento de los efectos que so- los factores ambientales, las predisposiciones
bre la salud tienen las drogas, el alcohol y sus fenotípicas y los mecanismos de adaptación
formas de prevenirlas. Asimismo, el programa ambiental.
en su conjunto promueve la realización de los
OFT de formar y desarrollar el interés y la ca- Junto a lo señalado, el programa, a través de las
pacidad de conocer la realidad, y utilizar el co- sugerencias al docente, invita a prácticas peda-
nocimiento y la información. gógicas que realizan los valores y orientaciones
éticas de los OFT, así como sus definiciones
Todos los OFT del ámbito Desarrollo del Pen- sobre habilidades intelectuales y comunicativas.
samiento son una dimensión central de los
aprendizajes, contenidos y actividades del pro- Además, el programa se hace cargo de los OF T
grama. En este marco, tienen especial énfasis de Informática, incorporando en diversas acti-
las habilidades de investigación y el desarrollo vidades y tareas la búsqueda de información a
de formas de observación, razonamiento y de través de redes de comunicación y empleo de
softwares.


Unidad 1

Control nervioso y comportamiento

Orientaciones didácticas
Esta unidad pretende que los estudiantes entiendan los principios básicos que gobiernan las varia-
das y complejas funciones del sistema nervioso, en la coordinación de las diversas partes del orga-
nismo y en el comportamiento, las emociones, el pensamiento, la memoria y el lenguaje. Para esto
es necesario apreciar tanto su organización funcional y anatómica como las propiedades especiales
de las neuronas, que constituyen su unidad funcional básica. No interesan los detalles anatómicos
sino los principios de su organización en sistemas con distintas funciones:
a) Un sistema sensorial, cuya actividad es modificada por el medio externo e interno.
b) Un sistema de fibras nerviosas con estaciones sinápticas que conducen esa actividad a centros de
integración en la médula espinal y en el cerebro.
c) Un sistema efector constituido por glándulas y músculos bajo el control de señales nerviosas.
Debe ilustrarse cómo están interconectados y cómo interactúan estos sistemas. Así se apreciará que
aun el comportamiento más simple involucra la actividad coordinada y concertada de todos ellos.
Sobre el cerebro, es importante que los estudiantes aprendan que está compuesto por una red
tridimensional de billones de neuronas interconectadas y que su actividad genera nuestra percep-
ción del mundo externo, determina nuestra atención, controla la maquinaria de acción motora, y es
responsable de nuestras complejas facultades mentales.
Los conceptos básicos sobre la función y organización del sistema nervioso se entregarán a
través de esquemas funcionales y de imágenes de técnicas que permiten observar el cerebro en
actividad. Para entender cómo se organizan las neuronas y cómo se comunican entre ellas a través
de la transmisión sináptica, debe hacerse énfasis en su polaridad funcional y estructural y en la
estrategia que utilizan para producir señales eléctricas que viajan por largas distancias y que son
integradas por el cerebro. Esta parte se presta para estimular el razonamiento de los estudiantes,
incitándolos a que hagan inferencias y conjeturas en base a información entregada por el docente
junto con la proposición de problemas.
Entre los órganos sensoriales se estudia en detalle el ojo, por las facilidades que ofrece para
establecer relaciones entre estructura y función, y como ejemplo del proceso de transducción senso-
rial. El sistema muscular se trata fundamentalmente en relación a su papel efector.
En toda la unidad se recomienda la utilización de documentos fotográficos de microscopía
electrónica e ilustraciones esquemáticas de datos sobre la actividad del cerebro, obtenidos por téc-
nicas de exploración modernas, no invasivas. Además, la unidad ofrece variadas oportunidades para


valorar los avances de la ciencia en medicina y también se presta para reforzar el valor del conoci-
miento científico y su metodología. En relación a esto pueden conectarse temas de interés general
como son el efecto de drogas y la drogadicción que se tratan en más detalle en la Unidad 3 Biología
humana y salud. Es también importante que los estudiantes queden con una idea intuitiva de la comple-
jidad de los problemas aún no resueltos sobre el funcionamiento del sistema nervioso y su rol en los
procesos mentales. Este es un fascinante desafío para la ciencia y la humanidad en general.

Contenidos Unidad 1: Control nervioso y comportamiento

1. Sistema nervioso: organización y función.
2. Impulso nervioso.
3. Sinapsis y neurotransmisores.
4. Vías aferentes y eferentes.

Aprendizajes esperados

Alumnos y alumnas saben y entienden que:
• Todos los organismos tienen la propiedad de responder (reactividad o irritabilidad) a estímulos externos
(cambios en el ambiente) cuando éstos alcanzan cierta intensidad (umbral). Algunos organismos poseen
un sistema nervioso que expande la capacidad y diversidad de respuesta.
• El sistema nervioso integra la función de los sistemas sensoriales y los musculares a través de centros
ubicados en la médula espinal y el cerebro, donde se procesan las señales provenientes del exterior e
interior del organismo.
• El cerebro está formado por 100 billones de neuronas organizadas en una red tridimensional cuyas
interacciones originan toda la actividad mental. Esta actividad se ve reflejada en el comportamiento y
en una gran variedad de atributos, tales como la inteligencia, las emociones, los afectos, el aprendizaje,
el lenguaje y la memoria. El cerebro es responsable de la percepción del mundo externo e interno, fija
nuestra atención, y controla la maquinaria de la acción.
• Los receptores sensoriales son estructuras especializadas que responden selectivamente a un tipo de
estímulo, ya sea, presión, calor o frío, vibración, luz y compuestos químicos. La respuesta de los receptores
consiste en señales eléctricas que pueden viajar por las neuronas a otros lugares del Sistema nervioso
donde son integradas. La visión, como otras sensaciones, es un proceso que involucra la estimulación
de receptores específicos, transmisión e integración de señales nerviosas en el cerebro. En este caso, la
luz estimula a los fotorreceptores que están en la retina desde la cual se generan las señales que viajan
por el nervio óptico hasta ciertas regiones del cerebro donde su procesamiento produce la visión. La
visión puede afectarse por anomalías oculares y nerviosas.

Unidad 1: Control nervioso y comportamiento 21

• Las neuronas son células especializadas que permiten la comunicación casi inmediata de diferentes puntos
del organismo. Estas células poseen propiedades estructurales y funcionales que permiten conducir impulsos
eléctricos a gran velocidad (1 a 100 metros/segundo) e integrar la actividad de muchas neuronas. La
actividad coordinada de las neuronas y sus interacciones por medio de las sinapsis producen respuestas
motoras y emocionales, percepciones, aprendizaje, memoria, lenguaje y en general todos los procesos
mentales. Esto es posible gracias a que se organizan formando vías y redes de señalización, con precisas y
múltiples interconexiones entre ellas y con las células musculares. Las neuronas se comunican con otras
neuronas o con células efectoras musculares o glandulares a través de señales químicas (neurotransmisores)
que se liberan por exocitosis en las terminales sinápticas desde la neurona activa y son captadas por
receptores específicos en la superficie de la célula efectora. Los procesos de aprendizaje, formación de
memoria o la acción de drogas involucran modificaciones al nivel de la sinapsis nerviosa.
• La membrana plasmática de todas las células tiene un potencial eléctrico de reposo negativo, que resulta
de la tendencia del ion potasio a salir de la célula por canales específicos, como resultado de una gradiente
de concentración que se mantiene por la actividad de la bomba de sodio-potasio, consumiendo energía.
En las neuronas, el potencial de reposo puede ser modificado rápidamente (despolarización) gracias a la
apertura de canales de sodio, como resultado de estímulos ambientales o señales de otras neuronas. Esto
genera potenciales de acción que son utilizados para transmitir las señales nerviosas de un sitio a otro. La
información que lleva el impulso nervioso está codificada en la frecuencia y número total de potenciales
de acción. Los nervios que poseen axones largos tienen una vaina aislante de mielina, interrumpida por
nudos de Ranvier, que hace más rápido el viaje del impulso nervioso.
• El sistema muscular es controlado por el sistema nervioso de manera voluntaria o refleja, somática o autónoma.
Un ejemplo de esto son los movimientos respiratorios controlados por centros que reciben información sobre la
composición química de la sangre (oxígeno, dióxido de carbono y pH) y la distensión de la caja torácica. A nivel
celular existen estructuras citoplasmáticas que forman un verdadero “motor molecular” (sarcómero) y proveen a
las células musculares estriadas de la capacidad de contracción para el movimiento del organismo.

Alumnos y alumnas mejoran sus habilidades para:

• Elaborar y sintetizar conceptos.
• Razonar, inferir y hacer conjeturas, en base a conocimientos previos y problemas.
• Utilizar distintas fuentes de información.
• Interpretar gráficos, fotografías, dibujos y esquemas funcionales.


1. Sistema nervioso: organización y función

Actividad 1

Informarse sobre la propiedad de reactividad y sus niveles de complejidad en
diversos organismos con y sin sistema nervioso.

Ejemplo Los estudiantes investigan en la bibliografía disponible y en internet ejemplos de respuestas
a cambios del medio en organismos unicelulares y multicelulares. Discuten sus
observaciones. El docente presenta un esquema como el siguiente y explica las ventajas
del sistema nervioso y la complejidad de las respuestas, haciendo una relación entre la
organización del sistema nervioso en redes neuronales y ganglionares y la capacidad de
integrar estímulos y señales. Explicar que los estímulos son cambios en el ambiente, tales
como cambios de presión, composición química, temperatura, radiación y propiedades
eléctricas.

Figura 1
Variaciones en la complejidad del sistema nervioso en distintos organismos

Anillo Neural

Nervio Radial

Red Neuronal
Red Neuronal
con escasa
integración de
Una red neuronal en cada
información.
brazo, conectado por un
Comportamientos
anillo neural central
simples
Estrella de Mar
(Echinodermata)
Anémona de mar
(Cnidaria)

Unidad 1: Control nervioso y comportamiento • Sistema nervioso: organización y función 23

Cerebro

Cerebro Cuerda Nerviosa Nervio Segmentado
Ganglio en el
cordón nervioso
ventral

Los ganglios
segmentados
coordinan
Nervio Transversal Mayor centralización del
el movimiento, y un
procesamiento de la
“cerebro” controla
información. Un ganglio
comportamientos más
anterior funciona como
complejos
un cerebro rudimentario.

Gusano de tierra
(Annelida)

Gusano Plano
(Platyhelminthes)

Ganglio Visual

Cerebro

Nervios Colección de neuronas
Gustativos Ganglios especializados
Comportamiento más
complejo
Ganglio El cerebro humano y la
médula espinal constituyen
el sistema nervioso central,
Nervios hacia los que se comunica con las
Músculos células y órganos del
organismo a través del
sistema nervioso periférico.

Calamar Humano
(Mollusca) (Chordata).


Actividad 2

Reconocer la función del sistema nervioso en distintas actividades y conductas y
relacionarlas con su organización general y sus unidades funcionales: las neuronas.

Ejemplo El profesor o profesora muestra diversas actividades (arquero atajando, equilibrista,
iluminación y dilatación de la pupila, una persona suelta una barra y otra la recibe, pide a
un estudiante que vaya hacia la puerta, etc.) e invita a los estudiantes a identificar los
estímulos, las relaciones entre los elementos sensoriales y los elementos musculares, y
los aspectos que requieren integración de la actividad neuronal en el Sistema nervioso.

A través de preguntas, se guiará a los alumnos y alumnas a reconocer que los elementos
sensoriales y musculares están alejados en el cuerpo, que deben tener conexiones precisas
y rápidas, y que debe haber integración de las señales provenientes del medio para generar
una respuesta adecuada.

Mostrar esquemas con la organización general del sistema nervioso para explicar: a) que
la precisión en la transmisión de las señales está basada en las rutas y las íntimas
interconexiones que establecen las neuronas con células específicas; b) que la velocidad

se debe a la naturaleza eléctrica
Figura 2
Organización general del sistema nervioso del impulso nervioso. Hacer ver la
diferencia de velocidad que tienen
los procesos de difusión (por
ejemplo del humo en el aire o una
Corteza sensorial
Corteza Motora
somática gota de tinta en un vaso) y los
procesos eléctricos. Mostrar con
Tálamo
una ilustración las diferencias del
sistema nervioso y el endocrino.

Para apreciar la organización
funcional del cerebro, alumnos y
Corteza visual
alumnas utilizan la tabla 1 para
Vía aferente
Piel rotular un corte transversal de
cerebro, indicando el nombre y la
Vía aferente
función de cada región.

Músculo


Figura 3
Comparación entre el control nervioso y el endocrino

Estímulo Estímulo Estímulo

Célula endocrina Emisor Célula nerviosa

Hormona
Axón

Vía de
Sangre transmisión
Hormona
Mensaje nervioso

Señal
Hormona

Neurotransmisor
Receptor
Receptor
Efector

Célula blanco Célula
efectora
Respuesta Respuesta Respuesta

Tabla 1
Funciones de las distintas regiones del sistema nervioso central

Médula espinal Control reflejo del movimiento de las extremidades y del tronco.
Recibe e integra información sensorial proveniente de la piel, articulaciones y
músculos de las extremidades y el tronco.
Tronco encefálico Centros de control de funciones vitales autónomas, tales como la digestión,
respiración y ritmo cardíaco.

Bulbo raquídeo Envía información acerca del movimiento desde los hemisferios cerebrales al cerebelo.

Cerebelo Coordinación muscular, aprendizaje de habilidades motoras.
Diencéfalo, Procesamiento de la información que llega a la corteza cerebral desde el resto del
tálamo, Sistema Nervioso Central (SNC). Regulación de las funciones autonómicas, endocrinas y
hipotálamo viscerales.
Hemisferios, Procesos sensoriales y motores contralaterales, memoria, lenguaje, coordinación de
cerebrales, corteza respuestas autonómas y endocrinas en relación con estados emocionales.
cerebral y centros
profundos (ganglio
basal, hipocampo)


INDICACIONES AL DOCENTE

En este momento es importante recalcar los siguientes conceptos generales, que luego se irán desarro-
llando más detalladamente:

1) Significado y organización general del sistema nervioso.
El sistema nervioso tiene dos componentes: el sistema nervioso central, compuesto del cerebro y la
médula espinal, y el sistema nervioso periférico, compuesto de ganglios y nervios periféricos locali-
zados fuera del cerebro y de la médula espinal. Gracias a su estructura enormemente versátil y
plástica, el sistema nervioso expande enormemente el rango de conductas posibles del organismo.
Pone en interacción los elementos sensoriales y musculares que se encuentran distantes, integra
señales provenientes del medio y del interior del organismo, y dota a un grupo de organismos de
complejas facultades mentales. Todo esto se realiza a través de la comunicación entre distintos tipos
de neuronas y entre neuronas y músculos o glándulas.

2) Importancia de la forma característica de las neuronas.
Las neuronas difieren de otras células del organismo por su capacidad de comunicarse rápidamente
entre ellas y con otras células, a veces a grandes distancias, con gran precisión. Su distintivo es que
poseen prolongaciones que se extienden por distancias enormes a nivel celular, alcanzando decenas
de milímetros en las neuronas más grandes. Esta característica, universal a las neuronas de todos los
organismos que poseen sistema nervioso, es fundamental para integrar partes del organismo que se
encuentran distantes en muy distintas localizaciones del cuerpo. Grupos celulares diferentes son
integrados al funcionamiento del organismo como un todo gracias a la célula nerviosa. De otra
manera sólo podrían acoplarse funcionalmente a través de hormonas vertidas a la circulación gene-
ral del organismo, con mucha mayor lentitud.

3) Rapidez y precisión del impulso nervioso.
La rapidez se debe a la naturaleza eléctrica del impulso y a la íntima interconexión de la sinapsis
que se establece entre neurona y neurona y entre neurona y músculo o entre neurona y célula endo-
crina, que evita la difusión del neurotransmisor químico. Todas las neuronas tienen propiedades
más o menos similares, pero son capaces de producir acciones muy diferentes debido a las conexio-
nes precisas que establecen. La precisión se debe a la forma de la neurona que le permite transportar
sustancias y señales entre dos regiones del organismo a través de un camino muy específico. Ade-
más, establece sinapsis con células bien específicas y no al azar. La estructura de la sinapsis permite
una entrega local de transmisor sin que otras células circundantes sean afectadas.

4) Organización de las neuronas formando vías de conducción del impulso nervioso y redes tri-
dimensionales.
El sistema neuronal se encuentra inserto en el organismo a través de múltiples conexiones con muchos
tipos celulares, formando nervios y una red neuronal tridimensional con millares de interconexiones.
Así, se ponen en contacto las superficies sensoriales y las motoras por medio de numerosos contactos
sinápticos, teniendo como intermediario los centros de integración (médula espinal y cerebro).


5) Función del cerebro.
El cerebro se encuentra localizado entre las neuronas motoras y sensoriales. Esta posición le permi-
te transformar e integrar la actividad neuronal producto de la interacción con el mundo externo e
interno del organismo y, a la vez, generar las respuestas motoras coordinadas que observamos como
conductas.
La complejidad del cerebro se hace evidente en nuestra capacidad de percepción, de recordar even-
tos y actuar apropiadamente. La actividad proveniente de receptores periféricos que son perturba-
dos por el ambiente es integrada por el cerebro dando origen a percepciones, algunas de las cuales
permanecen como memoria. El cerebro hace todo esto a través de neuronas y de conexiones entre
ellas.
Un número enorme de neuronas manejan señales de manera concertada y coordinada. En el ser
humano se encontrarían unas 1011 (miles de millones) neuronas cerebrales interconectando alrede-
dor de 107 (decenas de millones) neuronas sensoriales distribuidas en varios puntos del cuerpo con
unas 106 (millones) motoneuronas que activan unos pocos miles de músculos. Las razones matemá-
ticas de esta interconexión entre neuronas sensoriales, cerebrales y motoras es de 10/100.000/1. Si
se considera la actividad de 1011 neuronas en el cerebro y que cada una recibe múltiples contactos
con otras neuronas, el número de combinaciones posibles es de una enormidad inimaginable.
Actualmente, existen técnicas de producción de imágenes que permiten observar la actividad neu-
ronal del cerebro humano frente a los estímulos del medio y durante procesos mentales en vivo. Sin
embargo, muchos aspectos de los mecanismos de integración de las señales y del origen de las
facultades mentales siguen siendo desconocidos. Dilucidarlos constituye un gran desafío para la
ciencia.


Actividad 3

Presentar aspectos históricos sobre las ideas de la estructura y función del sistema
nervioso. Observar neuronas en el tejido nervioso y hacer esquemas funcionales,
ilustrando las relaciones entre su estructura y función.

Ejemplo El profesor o la profesora explica el aporte de Camillo Golgi y Santiago Ramón y Cajal al
conocimiento del tejido nervioso. Luego presenta preparaciones de cortes histológicos
transversales de medula espinal con distintos grados de magnificación para que se puedan
apreciar la sustancia gris, la sustancia blanca, y neuronas. Utilizar esquemas de diferentes
tipos de neuronas para que los estudiantes reconozcan los elementos comunes y puedan
sintetizar el fenotipo neuronal en un esquema de una neurona tipo. El docente utilizará
este esquema para explicar que todas las neuronas tienen las siguientes características:

a) Una polaridad funcional reflejada en regiones especializadas en recibir estímulos
(región de entrada del estímulo), regiones especializadas en la rápida propagación de
la señal por largas distancias (axón) y la región axonal terminal donde se secreta el
neurotransmisor que estimulará positiva o negativamente la neurona post-sináptica.

b) Las neuronas se especializan en la transmisión de mensajes direccionalmente.

c) Algunos tipos de neuronas tienen su axón cubierto por mielina, una estructura aislante
formada por las células de Schwann.

Mostrar un esquema de un axón cubierto por la vaina de mielina. Las figuras 4 y 5 sirven
de ejemplo para esta actividad.


Durante esta actividad se deben ir introduciendo conceptos que serán desarrollados en más detalle
en el curso de toda la unidad, presentándolos en distintos contextos para reforzar su aprendizaje.
Mencionar aquí los siguientes aspectos sobre la anatomía del sistema nervioso y la estructura gene-
ral de sus unidades de señalización, las neuronas, para luego explicar los aportes de Golgi y Ramón
y Cajal a este conocimiento.
a) El sistema nervioso posee dos tipos de células: neuronas y células gliales.
Las neuronas se organizan formando redes complejas, tridimensionales, que se encargan de integrar
los diversos estímulos y elaborar respuestas. Una neurona típica tiene cuatro zonas morfológica y
funcionalmente definidas: el cuerpo o soma, dendritas, axón y terminales presinápticas. El cuerpo
celular o soma es el centro metabólico de la neurona y da origen a dos tipos de prolongaciones


llamados dendritas y axón. Una neurona generalmente tiene varias dendritas que forman el aparato
receptor de señales de otras neuronas. El axón es una prolongación tubular con un diámetro de 0.2-
20 micrones, que puede ramificarse y extenderse más de un metro de largo. El axón es la principal
unidad conductora de señales de la neurona, capaz de enviar señales a gran distancia mediante la
propagación de una señal eléctrica (potencial de acción). Las neuronas se distinguen dramática-
mente unas de otras por su forma y tamaño, especialmente por el número y forma de sus prolonga-
ciones dendríticas y axonales. El número y extensión de las prolongaciones dendríticas se correla-
ciona con el número de conexiones con otras neuronas. Una moto-neurona espinal, cuyas
prolongaciones dendríticas son moderadas en número y extensión, recibe alrededor de 10.000 con-
tactos, 2.000 en el cuerpo celular y 8.000 en las dendritas. En cambio, el enorme árbol dendrítico de
las células de Purkinge del cerebelo recibe alrededor de 150.000 contactos. Las células gliales ro-
dean los cuerpos y axones de las neuronas. En el sistema nervioso central hay cerca de 10-50 veces
más células gliales que neuronas. Estas células sirven de sostén al sistema nervioso, dándole firmeza
y estructura al cerebro y algunas de ellas, tales como los oligodendrocitos en el cerebro y las células
de Schwann en el sistema nervioso periférico, forman mielina, una vaina aislante que cubre la ma-
yor parte de los axones.

b) Las células neuronales son las unidades funcionales y estructurales del sistema nervioso.
Durante años se pensó que la teoría celular no se aplicaba al cerebro. Camillo Golgi desarrolló una
técnica que permite teñir toda la neurona. Esta técnica fue utilizada por Santiago Ramón y Cajal
para examinar detalladamente la estructura de las células nerviosas de numerosos organismos, in-
cluyendo a la especie humana Sus observaciones mostraron que las neuronas son las unidades bási-
cas de señalización en el cerebro y que cada neurona es una célula discreta, de cuyo cuerpo emergen
numerosas prolongaciones, las dendritas y el axón. De sus estudios también derivaron otros dos
principios:
1) La polaridad funcional, es decir, que el impulso nervioso fluye en sólo una dirección desde los
sitios donde se recibe el estímulo (dendritas) hacia la terminal presináptica.
2) Conectividad específica, es decir, que las células nerviosas no se conectan indiscriminadamente
unas con otras formando redes al azar, sino que establecen conexiones específicas en sitios preci-
sos y especializados de contacto sináptico, con sólo algunas neuronas postsinápticas.

Estos principios deben ser re-explicados e ilustrados cada vez que sea pertinente en otras activida-
des, por ejemplo, al examinar el arco reflejo.


Figura 4
Microscopía de cortes transversales de médula espinal: desde la sustancia gris a la neurona

Médula espinal

Sustancia gris

2

1
2

3 3
4 4

1 Sustancia gris
2 Sustancia blanca
3 Cuerpo celular de una
neurona
4 Prolongaciones
citoplasmáticas Neuronas
(dendritas y axones)


Figura 5
Variedades de neuronas, sus ramificaciones y sus componentes funcionales

Dendritas

Dendritas

Cuerpo celular

Axón Cuerpo Celular

Cuerpo celular
Axón
Dendritas
Axón
Neurona Motora Neurona de Purkinje Neurona Bipolar
Espinal del Cerebelo de la Retina

DETALLE DEL AXÓN

Nudos de Ranvier

Vaina de Mielina

Axón
Núcleo
Célula de Schwann
COMPONENTES FUNCIONALES

Componente Neurona Interneurona Moto-neurona Modelo de neurona Estímulo
sensitiva

Entrada Estímulo
excitatorio
Integración de entrada

Integración del
estímulo

Conducción del
estímulo
Conducción (potencial de
acción)
Estímulo o
secreción de
Salida Secreción salida
Músculo


Actividad 4

Analizar un acto reflejo reconociendo los componentes sensoriales y motores, la
direccionalidad de la señal nerviosa, sus relevos sinápticos entre el componente
sensorial y el motor, y sus modificaciones post-sinápticas (excitación e inhibición).

Ejemplo El docente pide a los estudiantes que identifiquen los distintos estímulos a los que
reacciona el organismo y los invita a que planteen propuestas sobre los mecanismos por
los cuales el organismo podría captar estos estímulos y elaborar respuestas ante ellos.
Les pide que incluyan al cerebro en sus conjeturas. Preguntará, por ejemplo, cómo
distingue el cerebro que se trata de temperatura, presión o señales luminosas.

Durante la conversación debe ir explicando el concepto de receptor sensorial, como una
estructura especializada en la transformación de los estímulos en impulsos nerviosos que
pueden ser integrados por el cerebro. Luego explica que el reflejo es una forma simple de
conducta frente a un estímulo donde se pueden encontrar todos los elementos que se
necesitan para entender los principios básicos de la función del sistema nervioso.
Demuestra el reflejo rotuliano y describe sus características y los componentes nerviosos
y musculares involucrados, realizando un esquema como el de la figura 6.

Llama la atención sobre la rapidez de la respuesta y pide a los estudiantes que la comparen
con procesos regulados hormonalmente, recuperando para esto conocimientos previos
(por ejemplo, el control del ciclo menstrual o de los niveles de glucosa).

Dibujan esquemáticamente un arco reflejo. Deben reconocer en el esquema los principios
y conceptos que ya se han expuesto en actividades anteriores. Aquí se les adicionará
otro concepto importante: el hecho de que el impulso nervioso se va modificando a medida
que se transmite en cada relevo sináptico, porque la neurona post-sináptica puede ser
inhibitoria o recibir también señales de otras neuronas que pueden ser inhibitorias.


Esta actividad tiene por objeto ilustrar de manera introductoria el funcionamiento del sistema ner-
vioso analizando una conducta relativamente simple, pero que contiene todos los principios básicos
de la organización, interconexiones, procesamiento, rapidez y precisión de las señales nerviosas.
El acto reflejo es un comportamiento producido por dos clases de neuronas conectadas entre ellas a
través de conexiones excitatorias, de modo que las neuronas aferentes llevan a la contracción de los
músculos extensores de la pierna. Sin embargo, estas neuronas también activan interneuronas inhi-
bitorias que previenen la acción de los músculos flexores antagonistas. Este tipo de integración está
diseñado para suprimir acciones competitivas, en este caso, entre distintos conjuntos musculares.


Figura 6
Constituyentes del arco reflejo

Cuerpo celular en el
ganglio de la raíz dorsal

Médula espinal
Fibra aferente

Cuadriceps Axón motor
extensor
Axón motor

Bíceps (Flexor)
Neurona
Neuronas motoras intermediaria
extensoras y inhibitoria
flexoras

Figura 7
El estímulo nervioso puede producir una respuesta excitatoria o inhibitoria

Neurona aferente
inervando el Motoneurona
músculo extensor extensora

Extensor

Interneurona inhibitoria

Flexor

Neurona aferente Motoneurona
inervando el flexora
músculo flexor

Con este ejemplo se debe aprovechar para explicar que la señal se va modificando a medida que pasa
a otras neuronas. En este caso el procesamiento involucra pocas neuronas.
Se les recordará que el cerebro posee billones de neuronas que forman redes interactivas. Así se
apreciará la complejidad enorme que puede alcanzar el procesamiento de las señales en los procesos
mentales y en el comportamiento. Debe quedar claro que estos procesos son productos de la activi-
dad neuronal, aunque aún no sabemos cómo se generan.


2. Impulso nervioso

Actividad 1

Examinar las propiedades eléctricas de la membrana plasmática de la neurona en
reposo (potencial de reposo) y bajo estimulación (potencial de acción).

Ejemplo En el montaje experimental ilustrado en la figura 8, se utilizó un par de electrodos para registrar
diferencias de potencial tanto en la región neuronal que recibe estímulos sensoriales como en
el axón. Uno de los microelectrodos está colocado fuera de la célula mientras el otro se introdujo
al interior. Mediante preguntas, guiar a los estudiantes para que aprecien que existe un
potencial eléctrico a través de la membrana plasmática y para que hagan inferencias sobre su
significado en términos de la distribución de cargas, recuperando conocimientos previos sobre
potencial, iones y cargas eléctricas. Luego, preguntar sobre cómo se perturba el potencial de
reposo en distintas partes de la neurona al aplicar un estímulo.

Llevar a los alumnos y alumnas a que aprecien lo siguiente:
a) se requiere una despolarización inicial de cierta magnitud (umbral) para que se
produzcan potenciales de acción;
b) el potencial de acción es de tipo “todo-o-nada” y no varía su amplitud al propagarse a
todo lo largo del axón;
c) el potencial de acción, al llegar al término del axón desencadena la secreción
(exocitosis) de un transmisor nervioso que servirá de estímulo para la próxima neurona
en la vía de conducción de la señal.

Cada uno de estos aspectos debe surgir de preguntas e inferencias. Guiar a los estudiantes
para se den cuenta que una diferencia de potencial significa una separación de cargas
positivas y negativas a cada lado de la membrana plasmática y que los estímulos inducen
una inversión en la separación de cargas. Deben poder concluir que el potencial de acción
es una modificación del potencial de reposo, que puede ser conducido por los axones de
las neuronas. También es importante que los alumnos y alumnas se den cuenta de las

Unidad 1: Control nervioso y comportamiento • Impulso nervioso 35

Figura 8
El potencial de reposo y el potencial de acción en distintas regiones de una neurona sensitiva, detectados por
microelectrodos conectados a un osciloscopio

Cuerpo celular
de la nerurona
Zona sensitiva
gatillante
Huso muscular Axón mielenizado

Terminación
sináptica

A. Potencial receptor B. Acción gatillante C. Potencial de acción D. Señal de salida

Amplitud de
estiramiento

Estímulo
(estiramiento) Espiga umbral
Potencial de Membrana

Duración

Espiga umbral

Tiempo (s)

distintas regiones funcionales que tiene la neurona. Mencionar que los mecanismos
básicos que explican estas observaciones quedarán en la incógnita por el momento, pero
que serán retomados más adelante. Finalmente, observan la figura 9 e integran estos
conceptos en las distintas neuronas y células musculares del arco reflejo, apreciando la
transmisión sináptica de las señales.


Figura 9
Secuencia de señales nerviosas en el arco reflejo

1 Estímulos Sensoriales 2 Estímulos Motores 3 Estímulos del Músculo

Estímulo Entrada Integración Conducción Salida Entrada Integración Conducción Salida Entrada Integración Conducción Salida
(Respuesta)
Potencial de acción Potencial de acción Potencial de acción
Potencial Potencial Potencial
receptor Sináptico Sináptico

Estiramiento

Huso muscular Neurona sensitiva Neurona Motora Músculo Contracción


En esta actividad se expondrán las características eléctricas del potencial de reposo y el potencial de
acción y su función, sin entrar en sus mecanismos básicos. En esta etapa es importante que los
estudiantes conozcan, entiendan y aprecien los siguientes aspectos:
a) Todas las células tienen una diferencia de potencial eléctrico a través de la membrana, el poten-
cial de reposo (interior negativo). En el sistema nervioso, los receptores sensoriales transforman
los diversos estímulos (luz, sonido, presión, temperatura, etc.) en una señal eléctrica, que cambia
el potencial de reposo. Cuando la magnitud del cambio de potencial de reposo sobrepasa un
cierto umbral, se produce un potencial de acción que es conducido a lo largo del axón. Este
fenómeno es universal a todas las neuronas de todos los organismos que tienen sistema nervioso.
b) En el sitio donde se recibe el estímulo se genera una despolarización del potencial de membrana
(el potencial se hace menos negativo) de manera proporcional al estímulo. Los potenciales de
acción se producen sólo cuando la despolarización inicial alcanza el umbral (generalmente alre-
dedor de -50 mV ). Esto ocurre generalmente al inicio del axón, lo cual refleja la regionalización
funcional de la neurona.
c) El potencial de acción es una respuesta del tipo todo-o-nada que no decae con la distancia. Por
esto se transmite el impulso sin distorsión desde el inicio del axón al terminal sináptico donde
produce la secreción del neurotransmisor.
Es necesario que los estudiantes recuperen primero sus conocimientos sobre potencial o voltaje
eléctrico y que al respecto tengan claro lo siguiente: a) que existen cargas eléctricas positivas y


negativas y que las cargas de un mismo signo se repelen mientras las de signo contrario se
atraen; b) se genera un potencial eléctrico (que es una forma de energía potencial y se mide en
voltios) cuando se produce una acumulación de cargas en una región.
Luego se les explicará que en las neuronas, al igual que todas las células del organismo, el funciona-
miento de la bomba de Na+/K+ y la existencia de una permeabilidad selectiva a K+ generan una
diferencia de potencial entre el interior y exterior de la célula. En cada ciclo la bomba saca 3 iones
Na+ del interior de la célula e ingresa 2 iones K+ de manera que el interior es negativo con respecto
al exterior. La tendencia del K+ a abandonar el medio intracelular genera el potencial negativo. En
la mayoría de las neuronas el potencial de reposo es de -60 a -70 mV en el interior de la célula.
Respecto de las características básicas del potencial de acción, debe enfatizarse lo siguiente:

1) Es una modificación transiente de la diferencia de potencial eléctrico en la neurona en reposo.
Las células excitables, tales como las células neuronales y musculares, son diferentes de otras células
en que su potencial eléctrico puede ser modificado drásticamente y servir así como mecanismo para
generar señales eléctricas. Los estímulos que llegan a los receptores sensoriales desencadenan una
disminución del potencial de reposo de la célula (despolarización), que ocurre por el paso de iones
Na+ a través de la membrana (desde aproximadamente –70 mV a –55 mV ). Estos cambios en el
potencial eléctrico de la célula producidos en el sitio receptivo de estímulos se llaman “potencial de
receptor” y son de una magnitud proporcional a la intensidad del estímulo. Viajan pasivamente
hacia el sitio de integración y generación de potenciales de acción y tienden a disminuir en ampli-
tud y duración a medida que se alejan del sitio receptivo de los estímulos. Cuando sobrepasan un
umbral de -50 mV desencadenan un potencial de acción del tipo todo-o-nada, caracterizado por
una rápida y transitoria inversión de la polaridad de la membrana. Esto ocurre en una región de la
neurona distinta y alejada del sitio de recepción del estímulo.
La respuesta todo-o-nada significa que una vez que el potencial de acción se inicia, siempre alcanza
la misma magnitud y duración, es decir, no es graduado según la intensidad del estímulo como
ocurre con el potencial de receptor.
2) El potencial de acción que es generado por la señal inicial no decae a medida que viaja a lo largo
del axón, distancia que en algunos casos puede alcanzar más de un metro (nervio ciático). Tiene una
amplitud de 110 mV (desde -70 mV a +40 mV aproximadamente), dura aproximadamente 1 mili-
segundo y se conduce a una velocidad que puede variar entre 1-100 metros/seg. (en realidad estos
valores pueden variar mucho).
En esta parte sería conveniente establecer una conexión entre lo que se vio en la situación experi-
mental y lo que ocurre en una neurona.

Al término de esta unidad se establecen las relaciones entre estructura y función a través de un
esquema funcional de una neurona típica (ver figura 5). La mayoría de las neuronas, sean éstas
sensoriales, motoras o neuroendocrinas, tienen en común cuatro regiones funcionales (figura 5):


1) Una región receptora de estímulos. Aquí los estímulos pueden ser excitatorios (despolarizantes)
o inhibitorios (inhiben la despolarización).
2) Una región integradora de todos los estímulos recibidos, donde se origina el potencial de acción.
Si en esta zona llega una despolarización iniciada por los estímulos y sobrepasa el umbral se
origina el potencial de acción. Esto dependerá de la resultante de todos los estímulos excitatorios
e inhibitorios.
3) Una región conductora, el axón. En este punto se necesario introducir la función de la mielina.
Mostrar esquemas de axones con y sin vaina de mielina y explicar que ésta es aislante y que la
velocidad del impulso nervioso es mayor en las fibras mielínicas porque viaja mas rápido en la
zona axonal revestida por mielina.
4) Una región transmisora, que secreta una transmisor químico. Cada componente está localizado
en una región particular de la neurona y lleva a cabo una función especial en la transmisión de
señales.

Actividad

Analizar las características de los potenciales de acción producidos por distintos
sistemas sensoriales y su relación con el tipo e intensidad del estímulo.

Ejemplo En el montaje experimental de la figura 10 se utilizó un par de microelectrodos conectados a
un osciloscopio para detectar las diferencias de potencial eléctrico (voltaje) de los axones
provenientes de receptores de presión en la piel y de fotorreceptores en el ojo, frente a
estimulaciones de intensidad creciente. Para estimular los receptores en la piel se utilizó una
pequeña sonda de punta redondeada y para los estímulos luminosos una linterna cuya
intensidad de luz es variable. El profesor o profesora debe guiar con preguntas a los estudiantes
para que noten que el potencial de acción es siempre de la misma magnitud, pero varía su
frecuencia y su número en relación al estímulo. Luego incitarlos a que se hagan preguntas
para plantear el problema que origina esta observación. Si dos estímulos tan diferentes generan
las mismas señales eléctricas en las neuronas correspondientes. ¿Cómo se da cuenta el sistema
nervioso del tipo de estímulo que está recibiendo si esto no se refleja en las características de
la actividad eléctrica de las neuronas? Al final de la discusión debe quedar claro que esto se
debe a las distintas vías neuronales que se activan y llevan la información al cerebro.


Figura 10
Potenciales de acción originados por estímulos de presión en la piel y estímulos luminosos en el ojo

Estímulo de
presión
Ojo
Estímulo
luminoso

milivoltios

milivoltios
Piel milisegundos milisegundos
milivoltios

milivoltios

milisegundos milisegundos
milivoltios

milivoltios

milisegundos milisegundos


En esta actividad es central apreciar los siguientes aspectos:
a) El proceso de transducción por el cual diversos estímulos se transforman en impulsos nerviosos
que pueden ser integrados por el cerebro es una transformación de una señal en otra forma de
señal de tipo eléctrico que se propaga gracias a la energía metabólica. En este caso se ilustran los
potenciales de acción generados por estímulos luminosos y por presión en la piel.

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