El documento resume el funcionamiento del sistema nervioso central, incluyendo su diseño general, las porciones sensitiva y motora, el procesamiento de información y la memoria. Describe las sinapsis químicas y eléctricas, así como los principales neurotransmisores como la acetilcolina, noradrenalina, dopamina, GABA, glutamato y serotonina. Explica cómo estas sustancias químicas pueden ser excitadoras o inhibitorias dependiendo de los canales iónicos que abran en la neurona postsináptica.
1. Organización del sistema nervioso,
funciones básicas de las sinapsis,
“sustancias transmisoras”
Dra. Lizeth Manu Camacho
Capítulo 46
2.
3. Diseño general del sistema
nervioso
El SNC contiene aproximadamente
100.000 millones de neuronas
Las sinapsis neuronales por lo general
circulan sólo en sentido anterógrado
(del axón de una neurona, a las
terminales dendríticas de otra).
4. Porción sensitiva del
sistema nervioso:
Receptores sensitivos
zonas sensitivas del SNC:
1) Médula espinal
2) Formación reticular del bulbo
raquídeo, la protuberancia y el
mesencéfalo.
3) Cerebelo
4) Tálamo
5) Áreas de la corteza cerebral
5.
6. Porción motora del
sistema nervioso:
Efectores
La principal función del SN consiste en
regular las diversas actividades del
organismo:
2) Contracción del músculo esquelético
3) Contracción del músculo liso
visceral
4) Secreción de sustancias químicas
activas por las glándulas endocrinas
y exocrinas
7. La contracción muscular se controla
mediante múltiples niveles del SNC:
1) La médula espinal
2) Formación reticular del bulbo
raquídeo, la protuberancia y el
mesencéfalo.
3) Ganglios basales
4) Cerebelo
5) Corteza motora
8.
9. Procesamiento de la información:
función “integradora” del sistema
nervioso
El encéfalo descarta más del 99% de la
información sensitiva recibida.
Cuando la información sensitiva excita
la mente, de inmediato es enviada
hacia las regiones motoras e
integradoras del encéfalo para ser
procesada y así llegar a una respecta
adecuada para el estímulo
10. Almacenamiento de la
información: Memoria
Cada vez que un estímulo atraviesa
una secuencia de sinapsis, éstas
adquieren mayor facilidad para
transmitir la misma señal la
próxima vez que atraviese la vía
sináptica, este proceso es llamado
Facilitación.
11. Cuando las señales recorren las
mismas vías sinápticas un gran
número de veces, su facilitación se
vuelve tan grande que incluso señales
originadas en el encéfalo pueden
desencadenar la transmisión de
información a través de las sinapsis,
aun si no hubo estimulación previa de
las mismas.
12. Principales niveles de
función del sistema
nervioso central
Nivel medular: La médula no sólo es una
simple vía de conducción, ya que origina
funciones altamente organizadas, por
ejemplo:
Movimientos de la marcha
Movimientos reflejos ante un estímulo
doloroso
La rigidez de las piernas para sostener el
tronco
Reflejos del control de los vasos
sanguíneos, movimientos digestivos,
excreción urinaria
13. Nivel encefálico inferior o subcortical:
Controla la mayor parte de las actividades
inconcientes del organismo, entre ellas:
Regulación de la presión arterial
Respiración
Control del equilibrio
14.
Nivel encefálico cortical: La
corteza cerebral no realiza
funciones por si sola, siempre lo
hace asociada a los niveles
inferiores del SN.
La corteza cerebral es importante para los
procesos del pensamiento y para
coordinar el funcionamiento de los centros
encefálicos inferiores.
15. Sinapsis del sistema nervioso
central
Tipos de sinapsis:
Químicas
Eléctricas
16.
17. Sinapsis química: La primera neurona
secreta una sustancia química
(neurotransmisor) en la terminación
nerviosa para unirse a los receptores de
la siguiente neurona para inhibirla,
excitarla o modificar su conducción.
18. Las sinapsis químicas siempre
conducen los impulsos nerviosos en
una sola dirección, desde la neurona
que libera el neurotransmisor (neurona
presináptica), hasta la neurona donde
actúa (neurona postsináptica).
19. Sinapsis eléctrica: Su principal
característica es la presencia de
canales fluidos que conducen la
electricidad desde una neurona hacia
la siguiente. Existen pocos tipos de
estas sinapsis en el sistema nervioso
de los humanos.
20. Anatomía fisiológica de la
sinapsis
La neurona se compone de 3 partes:
Soma o cuerpo neuronal: Contiene la
mayor parte del citoplasma y organelos
Axón: se extiende hasta un nervio
periférico
Dendritas: Pequeñas prolongaciones del
soma
21.
En las dendritas y parte del soma
de la neurona se encuentran los
terminales presinapticos. Esta
separado del soma por un pequeño
espacio llamado hendidura
sináptica.
El terminal presinaptico contiene 2
estructuras principales:
Mitocondrias
Vesículas transmisoras
22. Las vesículas transmisoras liberan el
neurotransmisor en la hendidura
sináptica, donde se une a los
receptores de la neurona
postsináptica.
Las mitocondrias producen energía
en forma de ATP para sintetizar el
neurotransmisor.
23. La membrana del terminal
presináptico posee canales de calcio
dependientes de voltaje, que se
activan cuando se despolariza la
neurona. Esto provoca la entrada de
iones calcio al interior de la
membrana.
La cantidad de iones que penetran la
membrana es proporcional a la
cantidad de neurotransmisor liberado.
24. Proteínas
receptoras
Se encuentran en la membrana de
las neuronas postsinápticas.
Están formadas por un componente
de unión donde se fija el
neurotransmisor, y un componente
que atraviesa toda la membrana.
Este puede ser:
Un canal iónico
Activador de segundo mensajero
25. Canales iónicos
Canales catiónicos: están
revestidos de cargas negativas que
atraen iones sodio, pero repelen a
los aniones.
Canales aniónicos: Permiten el
paso de iones cloruro cuando su
diámetro es lo suficientemente
grande.
26. Un neurotransmisor que abre los
canales catiónicos es un transmisor
excitador
Un neurotransmisor que abre los
canales aniónicos es un transmisor
inhibidor.
27. Segundo mensajero
El sistema de “segundo mensajero”
permite una excitación o inhibición
a largo plazo.
El mas frecuente es el sistema de
la proteína G, una proteína unida a
la porción intramembranal del
receptor.
28. Excitación
1. Apertura de los canales de sodio para
permitir la entrada de cargas positivas
dentro de la neurona postsináptica.
2. Depresión de la conducción mediante los
canales de cloruro o potasio, lo que
reduce la difusión de aniones hacia el
interior, o de los iones potasio al exterior.
3. Cambios del metabolismo de la neurona
para excitar la actividad celular
29. Inhibición
1. Apertura de los canales de cloruro que
permite la difusión de aniones desde el
exterior hacia el interior de la neurona lo
que aumenta la negatividad en el interior
de la célula.
2. Aumento de la difusión de iones potasio
fuera de la célula para aumentar aun más
la negatividad de la célula
3. Activación de enzimas receptoras que
inhiben las funciones metabólicas de la
neurona.
30. SUSTANCIAS QUÍMICAS QUE
ACTÚAN COMO
TRANSMISORES
SINÁPTICOS
a) Acción rápida y molécula pequeña:
Clase I
Acetilcolina
Clase II (aminas)
Noradrenalina
Adrenalina
Dopamina
Serotonina
Histamina
Clase III (aminoácidos)
Acido gama – aminobutírico (GABA)
Glicina
Glutamato
Aspartato
Clase IV
Óxido Nítrico
31. SUSTANCIAS QUÍMICAS QUE ACTÚAN
COMO TRANSMISORES SINÁPTICOS
1. Hormonas liberadoras
hipotalámicas
Tirotropina
Luteinizante
Somatostatina (inhibe la
hormona del crecimiento)
2. Péptidos hipofisiarios
ACTH
Betaendorfina
Estimulador de los melanocitos
alfa
Prolactina
Luteinizante
Tirotropina
Hormona de crecimiento
Vasopresina
Oxitocina
3. Péptidos que actúan sobre el
intestino y el encéfalo
Leucina – encefalina
Metionina – encefalina
Sustancia P
Gastrina
Colecistocinina
Polipéptido intestinal vasoactivo
(VIP)
Factor de crecimiento nervioso
Factor neurotrópico derivado del
cerebro
Neurotensina
Insulina y Glucagón
4. Procedentes de otros tejidos
Angiotensina I
Bradicinina
Carnosina
Péptido del sueño
Calcitonina
b) Neuropéptidos, transmisores de acción lenta o factores
de crecimiento
32. Características generales de los
transmisores de molécula pequeña y
acción rápida
Se sintetizan en el citoplasma del terminal
presináptico, donde son absorbidos por
transporte activo por las numerosas
vesículas transmisoras.
El potencial de acción presináptico los
libera a la hendidura sináptica por
exocitosis. Dura el proceso milisegundos.
Pueden ser inhibidores (ión potasio y
cloruro) o excitadores (ión sodio) de la
conductancia
33. Características de la Acetilcolina
Se sintetiza en el terminal presináptico a
partir de acetil CoA y colina en presencia
de la enzima acetiltransferasa de colina
En la sinapsis se degrada por la enzima
colinesterasa en acetato y colina.
La enzima colinesterasa esta en el retículo
formado por proteoglucano que rellena el
espacio de la hendidura sináptica
34. Características de la Acetilcolina
cont.
Se segrega por las neuronas de:
b) Terminales de las células piramidales de la
corteza motora
c) Ganglios basales
d) Preganglionares del sistema nervioso autónomo
e) Motoneuronas músculo – esquelético
f) Posganglionares del sistema nervioso
parasimpático
g) Algunas posganglionares del sistema nervioso
simpático.
La Acetilcolina en la mayoría de los casos es
excitadora.
35. NORADRENALINA
Se segrega :
En muchas neuronas del tallo cerebral
sobre todo en el locus ceruleus de la
protuberancia (aumenta el nivel de
vigilia)
En la mayoría de las neuronas
posganglionares del sistema nervioso
simpático.
La noradrenalina puede ser excitadora o
inhibidora
36. DOPAMINA
Se segrega en las neuronas de la
sustancia negra (mesencéfalo)
Su acción fundamental es en la
región estriatal de los ganglios
basales
Es inhibitoria
37. GLICINA
Se segrega sobre todo en la
sinapsis de la médula espinal
Es inhibitoria
38. GABA
Se segrega en las terminales
nerviosas de la médula espinal,
cerebelo, ganglios basales y corteza
cerebral.
Es inhibitoria
39. GLUTAMATO
Se segrega en las terminales
presinápticas de las vias sensitivas
que penetran en el sistema nervioso
central
Es excitatorio
40. SEROTONINA
Se segrega en los núcleos del rafe
medio del tallo cerebral ( bulbo
raquídeo, protuberancia anular,
mesencéfalo),hipotálamo
(diencéfalo), médula espinal (astas
dorsales o posteriores).
Es inhibitoria de las vias del dolor
Inhibe el estado de ánimo
provocando sueño
41. OXIDO NITRICO
Se segrega en las terminaciones nerviosas
responsables de la conducta a largo plazo (
lóbulo frontal, temporal, circuito límbico) y de
la memoria (hipocampo)
Se sintetiza al instante que se necesita, es
decir, no se almacena
No se libera en paquetes vesiculares sino se
libera de los terminales presinápticos en
segundos
En las neuronas postsinápticas solo modifica
las funciones metabólicas intraneuronales
42. NEUROPÉPTIDOS
(neurotransmisor lento)
Se sintetizan en los ribosomas del
soma neuronal, penetran en el
retículo endoplásmico y
posteriormente en el aparato de
Golgi
La proteína formadora se fragmenta
El aparato de Golgi lo introduce en
minúsculas vesículas que se liberan
hacia el citoplasma
43. NEUROPÉPTIDOS cont.
(acción lenta)
Se transportan por el axón en todas
direcciones (corriente axónica) a
una velocidad de centímetros al día
Se vacían en las terminales
neuronales al recibir un potencial de
acción
La vesícula no se reutiliza (autólisis)
44. NEUROPÉPTIDOS cont.
(acción lenta)
La cantidad que se libera es muy
escasa pero muy potente y
duradera (dias, meses o años)
Ejemplo: cierre prolongado de los
canales de calcio, activación o
desactivación de genes en el
núcleo, etc.
45. Fenómenos eléctricos durante la
Excitación Neuronal
Potencial de Membrana en Reposo del
Soma Neuronal
Potencial de -65mV, menos negativo que en fibras
nerviosas y musculares (-90mV).
Voltaje más bajo importante para el control del grado
de excitabilidad.
Más excitable de lo normal.
46. Fenómenos eléctricos
durante la Excitación
Neuronal
Diferencias de concentración iónica a través de la
membrana en el soma neuronal.
Concentraciones de Na+,K+ normales.
Concentración de Cl- distinta: alta en líquido extracelular y baja
en intracelular.
Alta permeabilidad de la membrana a Cl-.
Bajo voltaje en el interior expulsa iones cloruro al exterior.
Potencial de Nernst:
FEM (mV)= +/- 61 x log( concentración en el interior/c. exterior)
Potencial de membrana mantenido por potenciales de Nerst de
cada ión (Na+, K+ y Cl-) y sus respectivas bombas.
Líquido intracelular de la neurona contiene una sustancia
electrolítica muy conductora produciendo una distribución
uniforme del potencial eléctrico.
47. Fenómenos eléctricos durante la
Excitación Neuronal
Efecto de la excitación sináptica sobre la
membrana postsináptica.
1. Neurona en reposo
• Terminal presináptico en reposo.
2. Transmisor excitador segregado
(neurona excitada).
• Transmisor actúa sobre receptor
aumentando permeabilidad al
Na+.
• Na+ sólo difunde hacia dentro.
• Cambia potencial de membrana
en reposo de -65 a -45mV
(potencial postsináptico
excitador).
48. Fenómenos eléctricos durante la
Excitación Neuronal
Efecto de la excitación sináptica sobre la
membrana postsináptica.
2. Neurona Excitada.
• Potencial de acción no inicia en el soma, sino en el axón, debido a
que en el soma no existen canales de sodio dependientes de voltaje.
• Potencial postsináptico excitador de +20 mV.
49. Fenómenos eléctricos durante la
Inhibición Neuronal
Inhibición Presináptica.
Provocada por liberación de una sustancia inhibidora de
las fibras nerviosas presinápticas.
Generalmente es GABA.
Apertura de canales aniónicos (Cl-) anula efecto
excitador del Na+.
50. Fenómenos eléctricos durante la
Inhibición Neuronal
Evolución Temporal de Potenciales
Presinápticos.
• Se requieren
varias sinapsis
para producir un
potencial de
acción.
• Se debe superar el
umbral de disparo
para producir un
potencial de
acción, esto se
logra a través de la
sumación espacial
y temporal.
51. Funciones especiales de la
dendritas para excitar
neuronas
Campo espacial de excitación de las dendritas
amplio.
• Dendritas se extienden de 500 a
1000 micrómetros.
• No transmiten potenciales de
acción.
• Transmiten corrientes
electrotónicas hacia el soma.
• Regulación de corrientes
electrotónicas (excitación e
inhibición).
• Conducción decreciente.
• Efecto de sumación similar a los
somas neuronales.
52. Efectos del pH y fármacos en la
transmisión sináptica
La alcalosis aumenta la excitabilidad
La acidosis disminuye la excitabilidad
La hipoxia puede interrumpir la excitabilidad
neuronal.
Fármacos como la cafeína, teofilina y
teobromina, incrementan la excitabilidad
neuronal