Cardinali

Introducción 1
INTRODUCCIÓN
no de los mayores desafíos que haya enfrentado el
conocimiento humano, es comprender y explicar las
bases biológicas de la cognición y la emoción, es decir,
cómo percibimos, actuamos, aprendemos, sentimos y recorda-
mos. En este Manual de Neurofisiología analizaremos en
forma resumida las reglas que vinculan la anatomía y fisiología
del cerebro con la percepción, movimiento, sentimientos y
cognición, la manera en que se arriba a estas reglas examinan-
do tanto la función de las células nerviosas individuales como la
del cerebro en su conjunto (es decir, como entidad que trans-
ciende las sumas de sus partes) y la forma en que los compo-
nentes genéticos y factores ambientales modifican conductas
cerebrales específicas.
La concepción básica clave de las Neurociencias contemporá-
neas es que toda conducta constituye la exteriorización de la
función de circuitos neuronales con potencialidad de ser identifi-
cados. Esta identificación ha comenzado y el uso creciente de
las neuroimágenes ha abierto una muy efectiva ventana para el
análisis de las funciones cerebrales. Sin embargo estamos muy
lejos de contestar el interrogante fundamental de si “el cerebro
pueda explicar la función del cerebro”.
La actividad mental, incluyendo las emociones, se resume en
un conjunto de funciones realizadas por el sistema nervioso
central (SNC). Esta actividad es origen, no sólo de acciones
motoras más o menos complejas como el caminar o sonreír,
sino también de funciones más elaboradas, como los sentimien-
tos, el aprendizaje o la vida psíquica. Como corolario, las altera-
ciones del afecto o de la cognición que caracterizan a las neu-
rosis y psicosis deben acompañarse de alteraciones en la
función de conjuntos potencialmente identificables de neuronas
cerebrales.
Otra dimensión monitoreada por el cerebro y de sustancial
importancia para el ser y el sentir es el provisto por las sensa-
ciones internas, o interocepción, correlato biológico de las
emociones. El cerebro también contiene infinidad de programas
motores para la coordinación de los movimientos de grupos
musculares corporales o de la secreción endocrina, exocrina o
paracrina de distintos tipos celulares.
El cerebro humano adulto está compuesto por aproximadamen-
te unas 1011 neuronas, y por su forma se han caracterizado
entre 1000 a 10000 tipos neuronales diferentes. Funcionalmen-
te, sin embargo las estrategias utilizadas por las neuronas son
sorprendentemente unitarias. Un descubrimiento clave para el
entendimiento de la función neuronal ha sido el verificar que
células con las mismas propiedades básicas son, sin embargo,
capaces de producir acciones muy distintas, debido a que están
conectadas entre sí y con la periferia en diferentes formas.
Estos circuitos son la base de la función cerebral. Es decir, la
combinación de unos pocos principios elementales organizati-
vos da lugar a una extrema complejidad.
Analizaremos en forma progresiva en esta obra:
- Cómo las neuronas producen sus señales típicas.
- La forma en que las neuronas se conectan.
- La relación de estas conexiones neuronales con conductas
específicas.
- La forma en que las neuronas y sus conexiones se modifi-
can por la experiencia.
Esta información acerca de cómo está constituido funcional-
mente el cerebro humano es base fundamental para abordar
temas de mayor complejidad, como la cognición o la emociona-
lidad. Los aportes de la psicología y la psicopatología, lque
consideran aspectos como los valores, las atribuciones, las
expectativas, las creencias (conscientes o no), la identidad
personal, la autoconciencia, el cambio personal en el decurso
de la vida y la forma en que todo ello modula y da sentido a la
actividad propiamente humana, son incompletos si se deja de
lado la base neurobiológica que les da sustrato.
Para el profesional de la salud no hay otra manera de abordar
al hombre que no sea desde esta doble perspectiva, biológica y
psicológica, como ser capaz de percibir, atender, memorizar,
razonar y pensar, y también de querer y sentir, de sufrir y espe-
rar, de creer e ilusionarse. Cada individuo procesa la informa-
ción correctamente o la sesga de acuerdo a sus atribuciones,
valores o creencias, empujado por su particular neurobiología
con variantes motivacionales o emocionales, por su personali-
dad y por su biografía, por la historia de sus tiempos o por la
influencia de sus seres queridos o del entorno social que lo
rodea.
A continuación se enumeran algunos libros generales de
consulta para completar la información básica provista por el
Manual de Neurofisiología:
- Dvorkin, M., Cardinali, D.P. (ed.). 2003. Best & Taylor
Bases Fisiológicas de la Práctica Médica, Editorial
Médica Panamericana, Buenos Aires.
- Ganong, W.F. 2003. Review of Medical Physiology,
21a edición, McGraw-Hill, New York.
- Kandel, E.R.; Schwartz, J.H.; Jessel, T.M. (ed.).2000.
Principles of Neural Science, 4a. Edición,
McGraw-Hill, New York.
- Purves, D. Invitación a la Neurociencia. 2001. Edito-
rial Médica Panamericana, Buenos Aires.
- Tresguerres J.A.F., Aguilar E., Cachofeiro M., Car-
dinali D.P., Gil Loyzaga P., Lahera V., Martínez J.,
Mora F., Rodríguez R., Romano M., Tamargo J.,
Zarco P. 1999. Fisiología Humana, 2a. Edición
McGraw-Hill/Interamericana. Madrid.
U

Biología de las Células Nerviosas 3
CAPÍTULO 1
BIOLOGÍA DE LAS CÉLULAS
NERVIOSAS
En las neuronas existen regiones funcionalmen-
te diferenciadas
n una neurona típica pueden identificarse morfológica-
mente 4 regiones: (a) el cuerpo celular, llamado también
soma o pericarion; (b) las dendritas; (c) el axón; (d) los
terminales axónicos o sinápticos (Fig. 1.1).
Fig. 1.1 Neurona típica con las sinapsis que recibe. De izquierda a derecha:
axodendrítica, axosomática, axoaxónica proximal y axoaxónica distal. Esta
última en general inhibitoria, participando en la inhibición presináptica.
La función principal de las neuronas es la generación de seña-
les eléctricas, y en esta actividad cada una de las partes seña-
ladas tiene un papel específico.
El cuerpo celular (o pericario) constituye el centro funcional y
metabólico de la neurona y contiene 3 organelas fundamenta-
les: (1) El núcleo celular, que en las neuronas, a diferencia de
otras células, es de gran tamaño. (2) El retículo endoplásmico,
donde se sintetizan las proteínas de membrana y secretorias.
(3) El aparato de Golgi, donde se realiza el procesado de los
componentes de membrana y secretorios.
Las dendritas son arborizaciones del cuerpo celular que des-
empeñan el papel de principal zona receptora para la neurona.
El axón, proceso tubular que puede alcanzar distancias consi-
derables, actúa como la unidad conductiva de la neurona.
Los tamaños relativos del cuerpo neuronal, dendritas y axón
son variables de neurona a neurona. En muchos casos el axón
puede superar en varios órdenes de magnitud al diámetro del
cuerpo celular. Como caso extremo puede mencionarse el de
una motoneurona lumbar que inerve algún músculo del pie. Si
se ampliara el cuerpo celular de esta motoneurona al tamaño
de una pelota de tenis, el axón tendría unos 2 km de longitud y
el árbol dendrítico ocuparía el volumen de una habitación de
unos 4 x 4 metros. Esto remarca la arbitrariedad de esquemas
neuronales como los de la Fig. 1.1: el árbol dendrítico es de una
extraordinaria importancia para la neurona, no reflejado en los
esquemas habituales.
Cuando los axones son gruesos están rodeados de una vaina
aislante, la mielina, provista por las células de Schwann en la
periferia y por la oligodendroglia en el SNC. La vaina de mielina
es esencial para la conducción de alta velocidad, y se halla
interrumpida en los nervios periféricos, a intervalos regulares,
por los nodos de Ranvier.
Los terminales axónicos o sinápticos constituyen los elementos
de transmisión de la neurona. A través de ellos, una neurona
contacta y transmite información a la zona receptiva de otra
neurona, o de una célula efectora (p.ej., muscular).
La zona de contacto se llama sinapsis. Cuando se trata de una
neurona, la zona postsináptica se ubica en las dendritas y
menos frecuentemente, en el cuerpo neuronal o en las porcio-
nes iniciales o finales del axón.
En promedio, existen unos 1015 contactos sinápticos en el
cerebro humano adulto (es decir, unas 10 000 terminaciones
sinápticas por neurona, aunque el número de estas terminacio-
nes varía notablemente de un tipo neuronal a otro).
En base al número de procesos originados en el cuerpo neuro-
nal, las neuronas se clasifican en 3 grupos:
(a) unipolares;
(b) bipolares;
(c) multipolares.
Las neuronas unipolares se encuentran en invertebrados y
presentan un único proceso que da origen a varias ramas.
Estas ramas desempeñan la función de axón o dendritas. En
los mamíferos, la neurona sensorial primaria de los ganglios de
las raíces dorsales es una variante de la neurona unipolar,
llamada seudounipolar (Fig. 1.2), porque da origen a dos ramas
funcionales, una periférica o dendrítica, y otra central que
constituye las raíces dorsales de los nervios espinales.
Las neuronas bipolares son de soma ovoide con 2 procesos:
periférico (de función dendrítica) y central (o axonal). Las
neuronas bipolares de la retina son un ejemplo de esta clase de
neuronas (Fig. 1.2).
Las neuronas multipolares son el tipo predominante en el SNC
de los mamíferos. Presentan arborizaciones dendríticas y, en
general, un solo axón; las arborizaciones dendríticas pueden
emerger en todas las direcciones del cuerpo axonal. Son ejem-
plos de neuronas multipolares las células piramidales de la
corteza cerebral, las motoneuronas espinales y las células de
Purkinje del cerebelo (Fig. 1.2 y 1.3).
En base a la longitud del axón, indicativa de la función que
desempeñan, se distinguen dos tipos de neuronas:
1. Neuronas de axón largo, o de tipo Golgi I, que participan en
la transferencia de información entre regiones cerebrales (p.ej.,
neuronas piramidales de proyección de la corteza cerebral), o
que proveen un tono basal de excitación a amplias áreas cere-
brales (p.ej., neuronas monoaminérgicas “en telaraña” del
tronco encefálico).
La diferencia entre estos dos subgrupos de neuronas Golgi I es
el grado de ramificación del axón. En las neuronas de proyec-
ción, las ramificaciones se limitan a una o unas pocas zonas
cerebrales, mientras que en las neuronas monoaminérgicas
presentan una profusa arborización "en telaraña", conectando
E

4 Capítulo 1
con numerosas áreas cerebrales muchas veces alejadas entre
sí.
2. Neuronas de axón corto, o de tipo Golgi II, que cumplen la
función de interneuronas en circuitos locales.
Podemos así enunciar una regla elemental de formación de los
circuitos neuronales en el SNC:
“dos neuronas x tres circuitos”
Es decir, 2 tipos neuronales (Golgi I y Golgi II) generan los 3
circuitos básicos: (i) local, por interneuronas; (ii) de proyección o
“punto a punto”, que conectan circuitos locales lejanos entre sí;
(iii) circuitos “en telaraña”, que dan la base para que modifica-
ciones locales y aisladas se transformen en estados globales
del SNC, p. ej., la vigilia, el sueño lento y el sueño “REM” (de
“rapid eye movements”, movimientos oculares rápidos).
Fig. 1.4. Función de buffer espacial de K+ de las células gliales. El catión
que se acumula por la actividad neural difunde por la extremada permeabili-
dad de la membrana del astrocito.
Las células de la glía son el componente celular
más abundante del SNC
El tipo celular más abundante en el SNC es el de las células de
la glía, cuyo número excede unas 10-50 veces el de las neuro-
nas. En general las células gliales carecen de la propiedad de
generar activamente señales eléctricas.
Las células gliales tienen:
(a) Una función de soporte para las neuronas, semejante al
papel del tejido conectivo en otros órganos. (b) La función de
remoción de productos de desecho del metabolismo neuronal, o
de restos celulares luego de la injuria o muerte celular. (c) La
provisión de vaina de mielina (Fig. 1.3 y 1.5). (d) Una función de
buffer espacial de K+ (Fig. 1.4): (e) Una función de guía para la
migración neuronal durante el desarrollo. (f) Una función de
nutrición neuronal, con la provisión entre otros de lactato y
Fig. 1.2 Tipos de neuronas en distintas áreas del sistema nervioso central
Fig. 1.3 Pasos en la mielinización de un axón por la célula de Schwann.

glucosa (Fig. 1.6). (g) función de captación de neurotransmiso-
res (p.ej., glutamato, Fig. 1.6); (h) una activa función de genera-
ción de señales de tipo paracrino, como las citoquinas. Este
aspecto es de vital importancia para entender los cuadros
emocionales que acompañan a las infecciones o al desarrollo
de tumores. La manera en que la reacción inmune periférica
afecta al SNC es por acción de las citoquinas circulantes sobre
células gliales a través de los órganos circunventriculares
Fig. 1.6 El aporte energético a la neurona está dado por la glucosa captada a
través de transportadores específicos (Glut 3) y el lactato que proviene del
astrocito. El astrocito también participa en el metabolismo de transmisores (p.ej.,
glutamato). Existen transportadores específicos de glucosa en la pared capilar y
astrocito (Glut 1) y en la microglia (Glut 5, no mostrado).
Una muy reciente función identificada para las células gliales es
la de tener capacidad de regenerar neuronas. Este aspecto
está siendo muy estudiado y se inserta en la verificación de la
capacidad de del SNC para reestablecer el stock neuronal de
áreas afectadas
Las células gliales se dividen en los siguientes grupos: (a)
Macroglía, que comprende a los astrocitos, oligodendrocitos,
células de Schwann y ependimocitos. Es de origen ectodérmi-
co. (b) Microglía, comprende fagocitos, que son parte del siste-
ma inmune. Es de origen mesodérmico.
Los astrocitos median las funciones gliales arriba mencionadas,
salvo la de producir mielina, la que es función de la oligoden-
droglia en el SNC y de la célula de Schwann en la periferia (Fig.
1.3 y 1.5). La síntesis de mielina por los oligodendrocitos está,
sin embargo, bajo la regulación indirecta de los astrocitos, a
través de una interacción de tipo paracrino.
Aunque los oligodendrocitos y las células de Schwann están
específicamente encargadas de la producción de la vaina de
mielina, difieren entre sí en varios aspectos funcionales.
Existen unas 400-500 células de Schwann para envolver el
axón periférico de una neurona sensorial primaria del nervio
femoral (de unos 0.5 metros de longitud, con distancia inter-
nodo de Ranvier de aproximadamente 1 mm). En cambio, la
prolongación central de esa misma neurona sensorial está
contenida, junto con otras semejantes, en un único oligo-
dendrocito (Fig. 1.5).
Otra diferencia es que los genes que participan en la síntesis
de mielina en la célula de Schwann son activados por la
presencia de axones, mientras que los de los oligodendroci-
tos lo son por la presencia de astrocitos. Debe destacarse
que no hay reacción fisiológica ante antígenos en neuronas
que no implique particpación de las células de la glía.
Durante el proceso temprano de mielinización, las células de
Schwann expresan una glucoproteína (MAG, "mye-
lin-associated glycoprotein") (sólo una parte minoritaria en la
mielina madura), que se encuentra concentrada en la inmediata
adyacencia de la membrana axonal. El MAG pertenece a una
superfamilia de inmunoglobulinas implicadas en el reconoci-
miento celular; otros miembros son el antígeno mayor de histo-
compatibilidad, la Po, antígenos de superficie de los linfocitos T
y las móleculas de adhesión de células neurales.
Una enfermedad neurológica, la esclerosis en placa, se caracte-
riza por el desarrollo de autoanticuerpos contra proteínas de la
mielina. La principal proteína en la mielina periférica madura es
llamada "Po" y atraviesa la membrana celular de la célula de
Schwann. Esta proteína pertenece también a la superfamilia de
proteínas de reconocimiento celular. Su función es la de inter-
accionar con moléculas semejantes en el proceso de compac-
tación de la mielina.
En la parte central de la mielina (que carece de Po) predomina
un proteolípido (50% de la proteína presente). El resto de pro-
teínas mielínicas, tanto en la parte central como en la periférica
de la mielina, son las conocidas como "proteína mielínica bási-
ca"; derivan de un mismo gen. Se puede desarrollar una ence-
falomielitis alérgica experimental en ratas pos la inyección de
antígenos de mielina, que cursa con las características de la
enfermedad crónica humana.
La actividad neuronal, con la consiguiente acumulación de K+
en el espacio extracelular, produce la despolarización de las
células gliales; sin embargo los astrocitos no participan en la
Fig. 1.5 La célula de Schwann envuelve el axón periférico de una neurona
sensorial primaria. La prolongación central de esa misma neurona sensorial
está envuelta por un oligodendrocito

6 Capítulo 1
generación de señales eléctricas. Al ser la membrana celular de
los astrocitos permeable en forma casi exclusiva al K+, este
catión es captado con facilidad por los astrocitos impidiéndose
una acumulación que resultaría peligrosa para la función neuro-
nal (función de "buffer espacial de K+") (Fig. 1.4). Se ha verifica-
do que la conductancia al K+ difiere entre las distintas regiones
del astrocito, siendo muy elevada en el pie vascular.
En forma proporcional a la actividad neuronal, la concentración
extracelular de K+ puede variar entre 4 y 10 mM (lo normal es
2.5 mM), produciendo importante vasodilatación (50% de au-
mento del diámetro vascular cuando se alcanza 10 mM de K+.
Al servir los pies vasculares (podocitos) de los astrocitos como
"buffer espacial" para el K+, proveen un mecanismo efectivo de
autorregulación del flujo sanguíneo cerebral.
Como los astrocitos están conectados entre sí a través de
uniones estrechas, se forma entre ellos un amplio sincicio
funcional, con posibilidad de perder el K+ ganado en una región
celular en otra (Fig. 1.4).
En los últimos 15 años se ha identificado toda la gama de cana-
les dependientes de voltaje presentes en las neuronas (Capítulo
2) también en células de la glía. Tanto los oligodendrocitos
como los astrocitos expresan canales de K+ voltaje-
dependientes; sólo los astrocitos poseen canales de Na+ volta-
je-dependientes. Se han identificado también distintos tipos de
canales de calcio y aniónicos. Se ha propuesto que estos cana-
les son transferidos al axón, aunque esta hipótesis no ha sido
probada. La hipótesis más probable es que los canales sean
operativos para los distintos procesos de "asistencia de la
función neuronal" regulados por la glía y arriba enumerados.
El líquido cefalorraquídeo constituye la aproxi-
mación más cercana al líquido intersticial cere-
bral y está separado de la circulación sistémica
por dos barreras
Además de la masa cerebral (unos 1400 gramos), la cavidad
craneana contiene aproximadamente 75 ml de sangre y 75 ml
de líquido cefalorraquídeo (LCR). La función hidrostática del
LCR es trascendente: su presencia permite la flotación del
cerebro, reduciéndose así el peso efectivo de 1400 a a unos 50
gramos y sirviendo de amortiguación ante traumatismos cra-
neanos.
La mayor parte del LCR se encuentra en los ventrículos cere-
brales, donde se forma tanto por secreción desde el plexo
coroideo (70%) como a partir de los capilares cerebrales (30%);
en este último caso el LCR arriba a las cavidades ventriculares
desde el espacio intersticial cerebral. Como se muestra en la
Fig. 1.7, el LCR fluye desde los ventrículos laterales y a través
del agujero de Monro hacia el III ventrículo, y por el acueducto
de Silvio, hacia el IV ventrículo.
Desde el IV ventrículo el LCR alcanza el espacio subaracnoideo
por el foramen de Magendie. Dentro del espacio subaracnoideo
el LCR se distribuye tanto hacia abajo por el canal vertebral,
como hacia arriba, por la convexidad cerebral (Fig. 1.7).
Debido a que el espacio subaracnoideo acompaña a los vasos
cerebrales en trayectos prolongados dentro del parénquima
cerebral (constituyendo los espacios de Virchow-Robin), existe
fácil pasaje de solutos desde el tejido cerebral hasta el espacio
subaracnoideo y desde aquí, a los ventrículos cerebrales (Fig.
1.8).
La reabsorción del LCR se realiza en las vellosidades subarac-
noideas, las que funcionan como "válvulas" unidireccionales del
flujo (Fig. 1.9). La velocidad de formación y de reabsorción del
LCR es de unos 500 ml/día. El LCR y el intersticio cerebral
están aislados de la circulación general por dos barreras funcio-
nales:
(a) La barrera hematoencefálica, que impide el libre pasaje de
sustancias desde los capilares cerebrales al espacio extracelu-
lar del tejido nervioso.
(b) La barrera hematocefalorraquídea, que afecta al libre pasaje
de sustancias desde los capilares coroideos al LCR.
El término "barrera hematoencefálica" fue introducido por Ehr-
lich en el siglo pasado para denominar al fenómeno por el que
una amplia gama de compuestos circulantes son excluidos del
SNC y no penetran en él.
Existen dos razones fundamentales para esta exclusión: (a) Las
características morfológicas y funcionales de los capilares
cerebrales; (b) Las características fisicoquímicas de la sustancia
a transferirse.
Fig. 1.8 Relaciones entre los componentes del espacio subaracnoideo.
Espacio de Virchoff-Robin.
Fig. 1.7 El LCR se forma y secreta en el plexo coroideo en los ventrículos
laterales, tercero y cuarto. En el adulto el peso del plexo coroideo es de 2-3
g. En el espacio subaracnoideo no existe plexo coroideo.

En los capilares cerebrales pueden distinguirse 3 aspectos
diferenciales que le dan identidad en relación a otros capilares
del organismo (Fig. 1.10):
a. El endotelio presenta uniones estrechas ("tight-
junctions"), las que no existen en los capilares sisté-
micos, y tiene muy pocas vesículas pinocitóticas. Ca-
rece de los procesos endocitóticos (endocitosis en fa-
se fluida, endocitosis mediada por receptor) típicos de
los capilares sistémicos.
b. Las células endoteliales de los capilares cerebrales
presentan numerosas mitocondrias, lo que indica la
existencia de activos procesos de transporte. En
efecto, bioquímicamente pueden demostrarse varios
mecanismos de transporte mediados por transporta-
dores ("carriers") específicos, los que en muchos ca-
sos están asociados con la bomba Na/K-ATPasa.
Los capilares cerebrales están así provistos de una
verdadera "barrera enzimática" (Fig. 1.11).
c. Las células endoteliales de los capilares cerebrales
están rodeadas (aunque no en forma total) por célu-
las gliales, las que contribuyen significativamente en
dicha barrera.
Puede así afirmarse que los capilares cerebrales se comportan
más como órganos secretorios que como barreras de filtración.
De ellos resulta la diferente composición del plasma y del LCR
(Tabla 1.1).
Es a este nivel que se producen los fenómenos que conducen a
la isquemia cerebral ante un daño vascular. Estos incluyen
diversas manifestaciones hemodinámicas, electrofisiológicas y
bioquímicas, con numerosos círculos viciosos de retroalimenta-
ción positiva que amplifican el daño. La disminución del flujo
sanguíneo por debajo de cierto límite resulta en disminución del
aporte de O2 y en una homeostasis iónica alterada (salida de K+
hacia el espacio extracelular y entrada de Na+ y Ca2+ a la neu-
rona), con despolarización de la membrana y edema citotóxico
Se produce entonces una liberación masiva de neurotransmi-
sores excitatorios (glutamato, aspartato), teniendo ésta una
importancia central en el establecimiento de la lesión (ver más
abajo).
Tabla 1.1 Diferencias en concentración de diversos componentes del
plasma y del LCR:
En el SNC existen ciertas zonas (órganos circunventriculares)
donde la barrera hematoencefálica es inexistente, debido a que
los capilares carecen de las propiedades morfológicas y bio-
químicas arriba enumeradas. Los órganos circunventriculares
son verdaderas "ventanas" del SNC, que cumplen funciones
quimiorreceptoras y de recepción hormonal, y que en su mayo-
ría están especializadas en la neurosecreción. Los órganos
circunventriculares son siete: (1) la eminencia media del hipotá-
lamo; (2) la glándula pineal; (3) órgano vasculoso de la lámina
terminal; (4) el área postrema; (5) el órgano subcomisural; (6) el
órgano subfornical; (7) neurohipófisis.
La naturaleza del compuesto que atraviesa la barrera hema-
toencefálica es también de importancia para su transferencia a
Fig. 1.9 Meninges y espacios meníngeos. Sección coronal a través de
la región paramediana de los hemisferios cerebrales.
Fig. 1.10 Capilares no fenestrados en el SNC. Las células endoteliales
presentan “uniones estrechas” entre sí y están rodeadas por una mem-
brana basal y los pies de los astrocitos.

8 Capítulo 1
través de ella. Entre las características fisicoquímicas requeri-
das para el pasaje de compuestos a través de la barrera hema-
toencefálica son importantes: (a) un bajo peso molecular; (b) su
afinidad por el agua, lípidos de membrana y proteínas plasmáti-
cas y de membrana (Fig. 1.12).
Las proteínas prácticamente no atraviesan la barrera hema-
toencefálica, mientras que entre los compuestos de bajo peso
molecular, los que son hidrosolubles la atraviesan mucho más
lentamente que los liposolubles.
Se denomina barrera hematocefalorraquídea a aquella que
afecta el pasaje de sustancias desde los capilares coroideos al
LCR. La barrera hematocefalorraquídea se ubica principalmen-
te en el sello circunferencial establecido entre las células del
epitelio coroideo. A diferencia de los capilares cerebrales, los
capilares del plexo coroideo presentan numerosas fenestracio-
nes, y por lo tanto su endotelio no impide la difusión de sustan-
cias desde la sangre al LCR.
En la Fig. 1.10 se resumen las relaciones estructurales y fun-
cionales de ambas barreras, hematoencefálica y hematocefalo-
rraquídea.
¿Cuál es el sitio exacto, entre los distintos componentes de
estas barreras, en el que se ejerce la función reguladora de la
transferencia de sustancias?
Fig. 1.12 Fuerzas físico-químicas participantes en el pasaje de sustancias
a través de la barrera hematoencefálica.(BHE). AA: aminoácidos.
Si bien, como ya hemos mencionado hay zonas identificables
como barreras predominantes (el endotelio vascular para la
barrera hematoencefálica; el epitelio coroideo para la barrera
hematocefalorraquídea), es más exacto considerar a las barre-
ras como la expresión de la función conjunta de sus distintos
componentes, enumerados en la Fig. 1.13.
P.ej., en el caso de la barrera hematoencefálica, los astrocitos
no forman una barrera tan continua como el endotelio vascular,
pero, sin embargo, sería un error considerar que los astrocitos
no participan activamente en el control de las sustancias que
arriban a las neuronas desde la circulación general. Las relacio-
nes anatómicas entre estos componentes se esquematizan en
la Fig. 1.13.
Las barreras hematoencefálica y hematocefalorraquídea no
están plenamente establecidas en el momento del nacimiento.
Esta es la razón por la cual ciertos metabolitos circulantes, que
no son nocivos durante la vida adulta para la función neuronal,
lo son en la edad perinatal.
Un ejemplo es el de la bilirrubina indirecta, que cuando aumenta
en el recién nacido por excesiva hemólisis (p.ej., incompatibili-
dad Rh) produce un cuadro de daño de los ganglios basales
llamado "kernicterus". En cambio, en los adultos, ictericias aún
más pronunciadas en base a bilirrubina directa no causan daño
cerebral debido a la existencia de la barreras ya mencionadas.
En conclusión, las barreras hematoencefálica y hematocefalo-
rraquídea deben considerarse como elementos funcionales de
protección de las células nerviosas. Su alteración, presente en
diversas patologías cerebrales, conlleva graves daños para la
función neuronal.. En la Tabla 1.2 se enumeran algunas propie-
dades de la barrera hematocefalorraquídea.
Fig. 1.11 Procesos de transporte en el epitelio coroideo. Para la secre-
ción de LCR se da la actividad coordinada de transportadores de iones
(círculos negros) y canales (flechas gruesas) en la cara basolateral (que
mira al plasma) y apical (que mira hacia el LCR). La fuerza primaria para
el transporte es la bomba Na/K ATPasa; ésta mantiene la concentración
de Na+ en las células coroideas mucho más baja que en el líquido
extracelular. En consecuencia, hay en la membrana basolateral una
captación de Na+ hacia la célula en intercambio con H+ (antiporte), o en el
mismo sentido que el Cl- extracelular (cotransporte). El Cl- se transporta
activamente desde el plasma hacia la célula a través de un antiporte y un
cotransporte. En la cara apical (hacia el LCR) el Na+ es bombeado
activamente en dirección de los ventrículos. A través de esta cara apical,
el K+ y Cl-, y también el HCO3- (generado por la anhidrasa carbónica,
c.a.), abandonan la célula a través de canales. El movimiento de agua se
asocia con la secreción de Cl- y K- en el LCR.

Fig. 1.13 Relaciones funcionales entre los distintos elementos que compo-
nen las barreras hematoencefálica y hematocefalorraquídea. Las flechas
indican la dirección del flujo del LCR
El cerebro está protegido por una estructura
indeformable de hueso craneano
El flujo sanguíneo cerebral en un adulto normal es de 750
ml/min (50 ml/100 g/min), correspondiendo a la sustancia
gris, 75 ml/100 g/min y a la sustancia blanca, 25 ml/100
g/min. Como hemos dicho la presencia de LCR reduce el
peso efectivo del cerebro.
Tabla 1.2 Propiedades de la barrera hematocefalorraquídea
Fig. 1.14 Células participantes en el intercambio entre compartimentos
cerebrales.
Esto, junto con la rigidez de la estructura ósea craneana,
aumenta la protección del SNC ante el trauma pero lo hace
susceptible, ante un desequilibrio del contenido del cráneo, a
un aumento de la presión intracraneana.
El componente principal que ocupa la cavidad craneana es
el agua, distribuida en cuatro compartimentos: sangre, LCR
y los espacios extra e intracelular (neuronal y glial). En forma
esquemática puede decirse que el 80 % del contenido
intracraneano está constituido por la masa encefálica, el 10
% por la sangre de los vasos sanguíneos y un 10 % por el
LCR.
Para su integridad estructural y funcional el cerebro depende
del aporte constante de glucosa y oxígeno y de la remoción
de sus deshechos metabólicos. Esto implica una íntima
relación entre el flujo sanguíneo cerebral, la disponibilidad de
los sustratos necesarios y los requerimientos metabólicos
cerebrales (Fig. 1.15).
La mayoría de la energía cerebral es
consumida para el mantenimiento del
gradiente iónico
Entre el 50 y 95 % del metabolismo energético cerebral se
invierte en el trabajo de la bomba Na/K ATPasa, mientras
que la biosíntesis de neurotransmisores
sólo insume un 1 % del total. El resto de la
energía se utiliza en tareas de biosíntesis
neuronal (renovación de membranas
celulares y la síntesis de proteínas
estructurales y enzimas). Debe notarse
que existe un extrecho acoplamiento
funcional entre el metabolismo cerebral, la
actividad neuronal y el flujo sanguíneo
cerebral.
Ante incrementos de la actividad neuronal
y de la demanda metabólica cerebral se
produce, por acción de quimiorreceptores
vasculares, un incremento del flujo
sanguíneo cerebral. Este acoplamiento
tiene una latencia de 2 seg y es
estrictamente regional.

10 Capítulo 1
Depende principalmente de la acción de señales que se
acumulan en el líquido extracelular durante la activación
neuronal (lactato, H+, adenosina, K+, prostaglandinas, NO) y,
secundariamente, de la acción de neurotransmisores
actuando sobre receptores en la microcirculación cerebral
(noradrenalina, acetilcolina, VIP, sustancia P).
En condiciones basales, la utilización celular de glucosa, el
consumo de oxígeno y el flujo sanguíneo cerebral están
relacionados. Cuando aumenta la actividad sináptica
(liberación de neurotransmisor) aumentan los requerimientos
metabólicos (a través de la glicólisis) para el metabolismo de
neurotransmisores (especialmente a nivel de los astrocitos,
que recaptan glutamato para procesarlo a glutamina) (Fig.
1.6).
Fig. 1.15 Factores que afectan el flujo sanguíneo cerebral.
No es de extrañar entonces que el CO2 sea el agente
fisiológico y farmacológico más potente para modificar el
flujo sanguíneo cerebral. Los vasos cerebrales reaccionan
casi instantéamente ante cambios en la presión local de
CO2. Su aumento genera vasodilatación y su descenso tiene
el efecto contrario.
Un cambio de 1 mmHg en la presión parcial arterial de CO2
produce un aumento de 2 % en el flujo sanguíneo cerebral.
Así, los incrementos de la actividad funcional cerebral están
asociados con aumentos del flujo sanguíneo cerebral.
El efecto del O2 es de menor cuantía. Sólo cuando la presión
parcial de O2 cae por debajo de 50 mm Hg se produce
vasodilatación.
Otros mecanismos que mantienen la perfusión cerebral
normal son la vasodilatación refleja (mantenimiento de un
flujo normal mediante la reducción de la resistencia
vascular), la circulación por arterias colaterales y el
incremento en la cantidad de extracción cerebral de glucosa
y O2.
Debe notarse que el control neurogénico de la circulación
cerebral no tiene un papel tan importante en la regulación
del flujo sanguíneo cerebral como los factores metabólicos
arriba mencionados. El sistema nervioso autónomo
simpático cervical (proveniente del ganglio cervical superior)
provee vasoconstricción noradrenérgica de grandes arterias
cerebrales, mientras que el parasimpático cerebral es
vasodilatador por acción de la acetilcolina a ese mismo nivel.
El tono vasoconstrictor de la microcirculación depende de la
actividad de neuronas noradrenérgicas del locus coeruleus y
serotoninérgicas del rafe. Existen también interneuronas
corticales peptidérgicas (neuropéptido Y: vasoconstricción,
VIP: vasodilatación) que también contribuyen a la regulación
local del flujo sanguíneo.
La autorregulación vascular cerebral previene
modificaciones importantes del flujo
sanguíneo cerebral ante cambios sistémicos
En condiciones normales el flujo sanguíneo cerebral es
mantenido constante a través de un amplio rango de
variación de la presión de perfusión cerebral (dada por la
diferencia entre la presión arterial media y la presión
intracraneana y cuyo valor normal varía entre 5 y 20 cm de
agua).
Por este mecanismo de autorregulación vascular cerebral se
previene que cambios sistémicos generen modificaciones
importantes del flujo sanguíneo cerebral. La autorregulación
resulta de un mecanismo miogénico controlado por la
presión intraluminal (su aumento produce vasoconstricción y
su disminución, vasodilatación) y que opera en forma
independiente y simultánea con los otros factores
neurogénicos, químicos y metabólicos.
La autorregulación cerebral mantiene el flujo constante ante
modificaciones en la presión de perfusión entre 60 y 150 mm
Hg. Esto protege al SNC, por ejemplo, de los cambios
posturales, de las eventuales oclusiones arteriales o del
aumento de la presión intracreaneana.
Es de notar que existe un efectivo acoplamiento entre la
presión intracraneana y la presión arterial sistémica. Ante el
aumento de la presión intracraneana aumenta la presión
venosa intracerebral y disminuye el flujo sanguíneo cerebral.
Esto genera en forma refleja un aumento de la presión
arterial sistémica (reflejo de Cushing).
En síntesis, puede decirse que la irrigación del cerebro
depende de la presión de perfusión, o sea, de la diferencia
entre la presión arterial sistémica media y la presión
intracraneana. La presión de perfusión puede caer por (a)
disminución del volumen sistólico; (b) incremento de la
presión intracraneana; (c) vasoconstricción local. La
resistencia local se controla por factores metabólicos locales
(autorregulación), que mantienen el flujo cerebral constante
ante cambios de la presión arterial sistémica, y así se
mantiene la provisión constante de O2 y glucosa para las
células cerebrales.
El aumento de CO2 , y la caída del pH y PO2, inducen la
formación de NO en la pared vascular, lo que causa
relajación vascular. La caída de CO2 , y el aumento de pH y
PO2 producen vasoconstricción y aumento de la resistencia
vascular.

En la isquemia cerebral se compromete el
flujo sanguíneo y disminuye el aporte de O2 y
glucosa y la remoción de productos del
catabolismo cerebral
En la isquemia cerebral se compromete el flujo sanguíneo y
disminuye el aporte de O2 y glucosa y la remoción de
productos del catabolismo cerebral (Fig. 1.16 a 1.18). El
cerebro tiene mínimos depósitos de energía, por lo que la
injuria por isquemia es mayor que en otros tejidos.
La isquemia global se produce por caída de la presión
arterial sistémica o por aumento de la presión intracraneana.
Una isquemia global de 5 a 10 min produce daño
permanente e irreversible de las células nerviosas.
Fig. 1.16 Evolución de la zona de penumbra luego de la isquemia cerebral.
¿Cómo cambia la microcirculación en la isquemia? La
disminución de nutrientes y el aumento de productos de
desecho son señales de aumento del flujo sanguíneo local
para mantener la presión de perfusión. Los vasos se dilatan
para reducir la resistencia, la presión arterial aumenta para
mantener la perfusión, y existen factores locales de
resorción del coágulo (Fig. 1.17). La isquemia depleciona las
reservas energéticas. No hay energía para mantener los
gradientes de concentración de Na+ y K+, las neuronas se
despolarizan y se liberan neurotransmisores. Se dañan las
mitocondrias y se afecta la cadena respiratoria. La glucosa
se convierte a lactato con reducción de la producción de
ATP.
Fig. 1.17 Fenómenos celulares en la isquemia cerebral.
En la isquemia central se produce un área de “penumbra
periférica” (Fig. 1.16). El destino de esta zona indefinida
(muerte o recuperación) dependerá de la rapidez y
efectividad de las medidas médicas adoptadas en la fase
aguda de la isquemia.
En la isquemia se abren canales iónicos en la membrana
celular de las neuronas, el Na+ y el H2O entran a la célula y
causan edema celular. Hay liberación de glutamato y
reducción de su captación neuronal y glial por menor
disponibilidad de ATP. El glutamato se une a receptores
NMDA y no-NMDA con entrada de Ca2+ a las células. El
exceso de Ca2+ produce injuria neuronal, liberación de
fosfolipasas y alteración de fosfolípidos de membrana, con
formación de eicosanoides, prostaglandinas, tromboxanos y
leucotrienos. Esto lleva a mayor vasoconstricción, edema y
coagulación intravascular. El aumento de Ca2+ activa la
producción de radicales libres que difunden a otras neuronas
alterándolas con destrucción celular. (Fig. 1.18)
Otros factores agravantes son el edema de astrocitos
perineuronales y perivasculares y el daño endotelial con
aumento de la permeabilidad de la barrera
hematoencefálica. Así entran proteínas del plasma al
espacio intersticial cerebral y se produce edema vasogénico
con aumento de la presión intracraneana y mayor
compromiso del flujo sanguíneo.
Fig. 1.18 Progresión de fenómenos en la isquemia cerebral.
Las neuronas presentan un potencial de reposo
y 4 tipos de señales eléctricas
Las señales neurales dependen de las propiedades eléctricas
de la membrana celular, observándose en las neuronas
distintos tipos de potenciales.
En forma general, y dependiendo de la región neuronal exami-
nada, las neuronas presentan un potencial de reposo y las
señales eléctricas siguientes: (1) señal de entrada. (2) señal de
integración. (3) señal de conducción. (4) señal de salida o de
secreción (Fig. 1.19).
El potencial de reposo resulta, como en toda célula del orga-
nismo, de la separación de cargas eléctricas a través de una

12 Capítulo 1
membrana celular que es semipermeable. Si se fija el potencial
extracelular en 0 mV, el interior de las neuronas es negativo
(unos -60 a -70 mV). Este fenómeno no es privativo de las
neuronas. Los valores del potencial de reposo en distintas
células del organismo varían entre -40 y -75 mV, con excepción
del músculo esquelético, donde alcanza -90 mV. Cuando el
potencial de reposo de la membrana se hace más negativo que
en la situación de reposo, es decir, cuando aumenta, se habla
de hiperpolarización.
Por el contrario, una reducción en el potencial de membrana,
p.ej., de -70 a -40 mV, es llamada despolarización. La hiperpo-
larización hace a la neurona menos excitable mientras que la
despolarización la transforma en más excitable.
La señal de entrada comprende dos variantes, según se trate
de la superficie receptora de las neuronas sensoriales o de las
superficie dendrítica o somática de las neuronas centrales. En
las neuronas sensoriales, el cambio de potencial es denomina-
do potencial receptor o generador; en dendritas o soma neuro-
nal, se lo llama potencial sináptico. Ambos potenciales son de
naturaleza local, graduados y de propagación pasiva o electro-
tónica; disminuyen progresivamente en intensidad, y no se
detectan más allá de 1 ó 2 mm del sitio de origen. Su amplitud
es de 0.1 a 5 mV, excepto en casos particulares como la placa
motora (Capítulo 3) o en las sinapsis de la fibras trepadoras con
células de Purkinje del cerebelo (Capítulo 11).
Los potenciales receptores o generadores se detectan a nivel
de los receptores sensoriales y son, en sus distintas variantes,
una representación analógica del estímulo. Pueden ser hiperpo-
larizantes (inhibitorios) o despolarizantes (excitatorios).
Los potenciales sinápticos son el medio por el cual una neurona
puede modificar el potencial de membrana de las células con
las cuales se conecta. Para ello, la neurona presináptica libera
un transmisor químico o, con menor frecuencia, la transmisión
se realiza por un mecanismo eléctrico. En la transmisión quími-
ca, el neurotransmisor interactúa con receptores ubicados en la
superficie de la membrana post-sináptica dando lugar a la
generación del potencial sináptico, el que puede ser de tipo
inhibitorio: potencial inhibitorio postsináptico (PIPS) (que es
hiperpolarizante) o excitatorio: potencial excitatorio postsináptico
(PEPS) (de naturaleza despolarizante). La duración de los
potenciales sinápticos es variada (desde milisegundos a, en
ciertos casos, segundos o minutos).
La señal de integración se observa en la "zona gatillo" de la
membrana neuronal, donde los distintos potenciales locales,
propagados electrotónicamente, se suman dando origen al
potencial de acción.
En general (aunque no siempre) la "zona gatillo" se ubica en el
cono axonal. Esta zona se caracteriza por poseer una elevada
concentración de canales de Na+ y K+ dependientes de voltaje,
particularidad que la transforma en la porción de menor umbral
de toda la membrana celular.
Si la suma de los potenciales sinápticos alcanza el umbral, se
genera un potencial de acción; de allí que se llame "integrativa"
a la señal producida. Veremos en el siguiente Capítulo que
dicha suma puede ser de tipo espacial o temporal.
La señal de conducción es el potencial de acción. Mientras que
los potenciales sináptico o receptor se propagan pasivamente y
disminuyen en amplitud con la distancia, el potencial de acción
(o "potencial espiga") tiene las siguientes propiedades: (a) Se
propaga activamente a lo largo del axón (o en ciertos casos,
como las neuronas piramidales de la corteza cerebral, también
por las dendritas); (b) No disminuye su intensidad en función de
la distancia; (c) Es de naturaleza "todo o nada"; (d) Es semejan-
te en todas las neuronas, sea cual fuere la función que tenga la
neurona (sensorial, motora o de interneurona). La amplitud del
potencial de acción es de unos 100 mV y dura 0,5-2 mseg.
La señal de salida se observa en los terminales sinápticos del
axón, donde la despolarización produce la liberación de neuro-
transmisor (sinapsis de tipo químico) o perturba, debido a la
aposición de membranas, el potencial de reposo de la neurona
postsináptica (sinapsis de tipo eléctrico).
Fig. 1.19 Las distintas señales de recepción, integración, conducción y
secreción en neuronas sensoriales, motoras e interneuronas. A la derecha,
los distintos potenciales encontrados en cada segmento.
En el caso de las sinapsis químicas, la liberación de transmisor
depende de la entrada de Ca2+ e implica la generación de un
potencial local, llamado potencial secretor, desencadenado por
el potencial de acción. La entrada de Ca2+ es proporcional a la
intensidad del potencial secretor y es esencial para la liberación
exocitótica del transmisor.
La distribución de canales dependientes de voltaje señalada (de
Na+ y K+ en el axón; de Ca2+ en el terminal neural) no debe
tomarse como absoluta. En las dendritas coexisten los 3 tipos
de canales voltaje-dependientes en regiones intersinápticas de
la membrana celular; están también presentes los canales
regulados por transmisor, característicos de la región sináptica.
Esta coexistencia de canales de distintos tipos define el perfil de
descarga típico de cada neurona (ver Capítulo 3).
Cada neurona comprende un conjunto de ma-
cromoléculas específicas y no específicas
Hemos mencionado que las formas neuronales son extrema-
damente variadas (unas 10 000). Esta diversidad citológica es
el resultado del proceso embriológico conocido por el nombre
de diferenciación. Cada célula diferenciada sintetiza sólo ciertas
macromoléculas (enzimas, proteínas estructurales, componen-
tes de membrana, productos de secreción), es decir, utiliza sólo
una porción del material genético que contiene.

Muchos componentes de las neuronas son comunes a otras
células, y por lo tanto, no son específicos. Otros componentes
se encuentran sólo en las neuronas, o únicamente en ciertos
grupos neuronales, y son entonces específicos. Es decir, cada
neurona comprende un conjunto de macromoléculas específi-
cas y no específicas.
Como ejemplo de lo antedicho mencionemos algunas diferen-
cias y semejanzas entre los 2 componentes neuronales del
reflejo miotático, cuya función se analiza en detalle en el Capítu-
lo 9. El reflejo miotático está mediado por una neurona sensorial
primaria aferente (Ia), con su soma ubicado en los ganglios de
las raíces dorsales, y 2 prolongaciones, una periférica que
termina en el huso muscular del músculo esquelético, y una
central hacia la médula espinal. El segundo componente neuro-
nal de este reflejo es la motoneurona alfa ubicada en el asta
anterior de la médula espinal, y sobre la cual hace sinapsis la
prolongación central de la aferente primaria Ia.
La neurona sensorial primaria y la motoneurona alfa difieren
entre sí en:
(a) Su forma (seudounipolar en las aferentes primarias, multipo-
lar en el caso de las motoneuronas alfa);
(b) En el tipo de conexiones que recibe (la información de en-
trada llega a la motoneurona a nivel de las dendritas en un 95%
y sólo 5% en el cuerpo neuronal; en el caso de las neuronas
sensoriales, ello ocurre en uno de los extremos seudounipola-
res).
(c) En el tipo de receptor presente en sus membranas celulares
(sensible a la deformación celular producida por el estiramiento
del músculo en las aferentes primarias; específicos para neuro-
transmisores como el glutamato, GABA y glicina en las moto-
neuronas alfa.
(d) En el transmisor que emplean (glutamato para las aferentes
primarias, acetilcolina para las motoneuronas alfa).
Como semejanzas entre ambas neuronas pueden mencionar-
se, entre otras propiedades: (a) Similares canales de Na+, K+ y
Ca2+ dependientes de voltaje en la membrana neuronal; (b)
Tienen un idéntico mecanismo de intercambio Na-K (la bomba
Na/K ATPasa). (c) Ambos tipos de neuronas presentan axones
envueltos por una vaina de mielina (Fig. 1.20).
Es decir, las similitudes y diferencias dependen de la síntesis y
distribución de las proteínas neuronales.
La fracción de material genético expresada por las células
nerviosas es la mayor del organismo
Se calcula que unas 200 000 secuencias distintas de ARN
mensajero son expresadas en el cerebro, lo que constituye
unas 10-20 veces más que lo observado en el hígado o riñón.
La velocidad de expresión de estos genes es variada. Los
estudios sobre genes de expresión temprana (ej., oncogén
c-fos), han incorporado un elemento dinámico en la descripción
de las conexiones cerebrales, ya que son considerados un
marcador de la actividad neuronal. En este sentido, los resulta-
dos obtenidos coinciden con los de la autorradiografía con
glucosa radiactiva (Capítulo 10).
Un adelanto de interés es el análisis genético mediante el desa-
rrollo de formas atenuadas de virus (herpes simples, adenovi-
rus) que infectan a las neuronas y permiten la transferencia de
genes a las neuronas maduras adultas. Así se puede inducir la
síntesis de proteínas que juegan un papel crítico en la fisiología
neuronal. Esta manipulación genética es específica bioquímica-
mente y anatómicamente, y puede realizarse en regiones espe-
cíficas del encéfalo adulto. Abre también la posibilidad de la
terapia génica.
Con excepción de algunas pocas proteínas codificadas por el
genoma mitocondrial, todas las especies de ARN mensajero en
las neuronas tienen origen nuclear.
Las neuronas, como otros tipos de células, sintetizan 3 clases
de proteínas:
(1) Proteínas que se sintetizan en el citoplasma y permanecen
en éste.
(2) Proteínas de síntesis citosólica, pero con destino final mito-
condrial, nuclear o peroxisomal.
(3) Proteínas que se sintetizan en asociación con membranas y
se distribuyen por medio de vesículas en distintas organelas.
Las proteínas citoplasmáticas o citosólicas constituyen la frac-
ción más importante y comprenden: (1) Elementos fibrilares del
citoesqueleto (neurofilamentos, tubulina y actina y proteínas
asociadas, que, en conjunto, representan un 20% de las proteí-
nas neuronales). (2) Enzimas del metabolismo intermedio. Son
proteínas sintetizadas en los polisomas libres y producidas en
su forma final, con muy poco procesado posterior. (3) Proteínas
con destino mitocondrial, nuclear o peroxisomal que también se
sintetizan en polisomas libres, con inserción posterior en el sitio
de destino (transferencia post-traduccional).
Las proteínas de membrana y secretorias resultan de la acción
de ARN mensajeros que forman polisomas asociados al retículo
endoplasmático rugoso. La sustancia de Nissl basófila, típica de
las neuronas, es el resultado de la tinción de este ARN mensa-
jero. La cadena peptídica comienza a sintetizarse por el
N-terminal, existiendo una secuencia llamada péptido señal,
relativamente hidrofóbica, que no permanece en la proteína
madura. El péptido señal tiene varias funciones. Por un lado,
permite al polisoma unirse a la superficie citoplasmática de la
membrana del retículo endoplasmático. Asimismo, detiene la
traducción del ARN mensajero. Finalmente, se libera el péptido
señal y la traducción recomienza.
Dependiendo del destino final de la proteína, el péptido nacien-
te:
(a) Se incorpora a porciones de la membrana del retículo endo-
plasmático que luego se transferirán, previo pasaje por el apara-
to de Golgi, a la membrana celular (proteínas de membrana) o
a distintas organelas, como la membrana nuclear, el aparato de
Golgi, las vesículas secretorias, los endosomas, o el mismo
retículo endoplasmático. Existen varias configuraciones de
inserción de proteínas a membranas, según la atraviesen por
un único o varios sitios de inserción (ejemplo de este último
caso son las proteínas constitutivas de los canales iónicos).
(b) Se transloca a la luz de las cisternas del retículo (proteínas
secretorias). En el caso de las proteínas secretorias, se produce
durante este período un activo procesado del péptido original,
que incluye ruptura de la proteína en fragmentos de menor
peso molecular, glicosilación, sulfatación, etc.

14 Capítulo 1
Estas modificaciones tienen lugar dentro de vesículas, las que
por transporte axoplasmático son transferidas hacia la mem-
brana celular.
Puede así concluirse que las proteínas de membrana y las
destinadas a la secreción son significativamente modificadas
luego de su síntesis, a diferencia de lo que ocurre con las pro-
teínas citosólicas. Los productos secretorios son sintetizados
como parte de largas cadenas polipeptídicas, que sufren luego
sucesivos procesos de hidrólisis proteolítica.
Los mecanismos de transferencia de las vesículas desde el
retículo endoplasmático al Golgi, y de allí a los sitios de inser-
ción membranal o de secreción, son complejos y no han sido
totalmente elucidados. En las neuronas, las proteínas de mem-
brana y de secreción son vehiculizadas a sus sitios finales por
una de dos vías diferentes: (a) En la vía constitutiva las vesícu-
las se mueven continuamente para renovar el plasmalema,
llevando nuevos constituyentes y reciclando los viejos a través
de los endosomas. Luego de ser recuperados del plasmalema,
los endosomas entran a los lisosomas para ser degradados, o
son reciclados para reaparecer en la membrana plasmática. (b)
En la vía regulada las vesículas secretorias o sinápticas se
fusionan con la membrana celular sólo en el momento de la
secreción, que como veremos, es dependiente de Ca2+ (Fig.
1.21).
Cada sinapsis tiene un conjunto de receptores,
canales y moléculas apropiadas para el neuro-
transmisor participante
Una cuestión clave en la biología de las neuronas es compren-
der cómo los componentes celulares son dirigidos a distancia
desde el núcleo celular, a muy distintos sitios del árbol dendríti-
co o del axón. Veremos más adelante (Capítulo 3) que la fun-
ción sináptica es el resultado de una particular combinación de
proteínas (receptores, canales iónicos, moléculas de adhesión y
sistemas de segundos mensajeros), los que determinan la
respuesta postsináptica al transmisor liberado en dicha sinapsis.
Por lo tanto, una neurona central, que recibe en promedio 104
sinapsis, debe construir 104 microambientes sinápticos que
sean adecuados para las variadas señales recibidas.
Hasta hace poco, se pensaba que estos microambientes se
obtenían mediante los procesos de exportación de proteínas
desde el pericarion. Sin embargo, se ha identificado un segundo
mecanismo dado por ARNm que se transfieren desde el núcleo
neuronal a sitios sinápticos específicos para facilitar la síntesis
local de proteínas. Esta razón de que se encuentren polirribo-
somas en dendritas, inmediatamente por debajo de los sitios
postsinápticos.
Dos tipos de ARNm predominan en las dendritas, el correspon-
diente a la proteína citoesquelética MAP2 ("microtubule-
associated protein", ver más abajo), y el que codifica la síntesis
de la subunidad alfa de la proteína quinasa dependiente de
calmodulina. En menor proporción, se encuentran en las espi-
nas dendríticas ARNm correspondientes a otros componentes
del citoesqueleto.
Los ARNm mencionados se transportan asociados a los com-
ponentes del citoesqueleto, por transporte axoplasmático lento.
En forma semejante a lo que ocurre en las neuronas, existe
síntesis de proteínas en regiones alejadas del núcleo en células
Fig. 1.20 Estructura histológica de una motoneurona del asta anterior de la médula espinal. A. Un único axón mielinizado se extiende desde el asta anterior
medular a las fibras musculares. B. Sección transversal a través de las porciones internodales que comprenden las capas de mielina formadas por la célula
de Schwann. C. Sección longitudinal del nodo de Ranvier, con en axón central desprovisto de la capa de mielina.

gliales. P.ej., en los oligodendrocitos y en las células de
Schwann, la proteína básica de la mielina es sintetizada en los
procesos celulares (donde se encuentran los ARNm correspon-
dientes), mientras que los proteolípidos se sintetizan perinu-
clearmente.
La función apropiada del sistema nervioso depende del rápido y
eficiente flujo de información entre las neuronas y sus efectores,
producido a través de las sinapsis.
Si bien la morfología de la sinapsis ha sido estudiada durante
mucho tiempo sólo recientemente se ha obtenido información
sobre las señales moleculares responsables de la organización
de estas estructuras.
La concentración selectiva de receptores es una de las propie-
dades típicas de la sinapsis. Los estudios más detallados han
sido efectuados sobre el receptor nicotínico de la placa muscu-
lar (ver Capítulo 2).
En la sinapsis la densidad de receptores es de una 10 000
moléculas/mm2 mientras que fuera de la placa motora la densi-
dad es de unas 1 000 veces menos. La principal molécula
responsable de esta concentración es una proteína de 200 kDa
producida por las motoneuronas y que se asocia a la membra-
na postsináptica, llamada agrina. Esta proteína tiene homologí-
as con otros factores de crecimiento, como el factor de creci-
miento epidérmico.
El transporte axoplasmático es una adaptación
funcional a la extrema polaridad de las neuro-
nas
Las neuronas son células secretorias. Como las células
endocrinas, en las cuales los gránulos de secreción se en-
samblan en el aparato de Golgi, las neuronas presentan
vesículas de almacenamiento del transmisor (vesículas
sinápticas), también formadas en el sistema neuronal de
membranas internas.
A diferencia de las células glandulares, la extrema polarización
de la neurona hace que en muchos casos la distancia entre el
cuerpo celular y los terminales sinápticos sea considerable. Más
arriba hemos mencionado el ejemplo de una motoneurona
lumbar, con un axón varios órdenes de magnitud más largo que
el diámetro del pericarion. Cobra así extrema importancia el
tráfico de sustancias entre el soma y los terminales o dendritas,
denominado transporte axoplasmático.
Existen 2 tipos de transporte axoplasmático: (a) Anterógrado;
(b) Retrógrado.
Dentro del transporte axoplasmático anterógrado se distinguen
los siguientes subgrupos: (a) Rápido. (b) Lento.
Esencialmente, todas las organelas celulares que contienen
membranas se exportan desde el cuerpo celular por un proceso
de transporte axoplasmático anterógrado rápido, de velocidad
promedio 400 mm/día. Los principales componentes transpor-
tados por este proceso son las vesículas sinápticas y las mito-
condrias.
Durante la exocitosis en los terminales neurales, las vesículas
sinápticas se reciclan varias veces y la membrana celular es
renovada constantemente por nuevos componentes que arriban
desde el soma neuronal. A fin de mantener un equilibrio entre
los nuevos componentes de membrana que llegan y los que se
reciclan en el terminal, estos últimos retornan al cuerpo celular
para su degradación o posterior reutilización. La velocidad de tal
transporte axoplasmático retrógrado es de unos 200 mm/día.
Además de la función de reciclado de vesículas y de la mem-
brana celular, el transporte axoplasmático retrógrado es utiliza-
do para transferir al soma señales producidas en elementos
celulares postsinápticos, como p.ej., el factor de crecimiento
neural. Este factor estimula el crecimiento de grupos neuronales
durante el desarrollo embriológico del SNC y tiene una posible
aplicación en la recuperación del tejido neural adulto ante dege-
neraciones seniles o luego de la injuria. Pertenece a una familia
más amplia de moléculas tróficas neurales, llamadas neurotrofi-
nas, que actúan sobre receptores vinculados a tirosina quinasa
y constituyen señales de recuperación celular que impiden la
entrada de la célula en el proceso de apoptosis. Las neurotrofi-
nas de mayor importancia son el factor de crecimiento neural, la
neurotrofina 3, la neurotrofina 4/5 y el factor neurotrófico cere-
bral (brain-derived neurotrophic factor, BDNF).
Todos pueden producirse en la postsinapsis como consecuen-
cia de la actividad neural y son transportados por transporte
Fig. 1.21 Ciclo de vida de las vesículas sinápticas. Se sintetizan,
ensamblan y exportan desde el aparato de Golgi, transportándose por
transporte axonal rápido hacia la sinapsis. Luego de la exocitosis y
reciclado retorna al cuerpo celular por transporte retrógrado, donde se
digiere en los lisosomas.

16 Capítulo 1
axoplasmático retrógrado a las neuronas presinápticas. Es de
interés que tanto la actividad eléctrica normal como las crisis
convulsivas repetidas modifican la anatomía y excitabilidad de
las redes neurales y la expresión de los genes que codifican la
síntesis de neurotrofinas. Es probable que estos mecanismos
sean de importancia en procesos normales (p.ej,, aprendizaje,
Capítulo 16) y patológicos (epilepsia, Capítulo 15).
Por transporte axoplasmático retrógrado penetran al SNC virus
neurotrópicos como el agente del herpes, de la rabia y de la
poliomielitis, así como toxinas (toxina tetánica).
El transporte axoplasmático anterógrado lento presenta 2 com-
ponentes: (a) velocidad de 0.5-3 mm/día. (b) velocidad de 4-6
mm/día.
A través del transporte axoplasmático anterógrado lento viajan
componentes citosólicos (elementos del citoesqueleto y proteí-
nas solubles). El subtipo más lento comprende las proteínas
que forman los neurofilamentos y las que constituyen los micro-
túbulos (tubulina alfa y beta y proteínas asociadas, como las
MAP). El subtipo más rápido de transporte axoplasmático ante-
rógrado lento involucra a la actina (la que al polimerizarse da
origen a los microfilamentos) y a la clatrina (proteína que recu-
bre vesículas en reciclado en el extremo secretorio); la calmo-
dulina también se desplaza en este componente.
Como puede apreciarse, los 3 componentes principales del
citoesqueleto: microtúbulos, neurofilamentos y microfilamen-
tos son transportados a través del axón y dendritas por
transporte axoplasmático anterógrado lento.
La forma de estudio de los distintos tipos de transporte axo-
plasmático consiste en la inyección de precursores radiactivos
(p.ej., aminoácidos) en las cercanías del soma neuronal y el
seguimiento de las macromoléculas marcadas a lo largo del
axón. Mediante este procedimiento se ha establecido que el
transporte axoplasmático anterógrado rápido es: (a) dependien-
te de la fosforilación oxidativa; (b) no es modificado por inhibido-
res de la síntesis de proteínas; (c) se observa aún en axones
desconectados del soma. Este transporte rápido está basado
en los microtúbulos, que proveen una "vía" estacionaria sobre
las cuales se mueven las organelas en forma saltatoria.
El transporte axoplasmático anterógrado rápido depende de
varios de los filamentos que constituyen el citoesqueleto, es
decir, la actina, la miosina y los microtúbulos. Los microtúbulos
proveen un "riel" sobre el cual se mueven las partículas y la
translocación, que es dependiente de energía, sería por desli-
zamiento de filamentos de actina y miosina, en forma semejante
al proceso de contracción muscular (ver Capítulo 7).
Como hemos mencionado, los microtúbulos se componen de
tubulina y proteínas asociadas (MAPs). Una de estas proteínas,
la quinesina, de actividad ATPasa, está directamente vinculada
con el transporte axoplasmático anterógrado rápido, producien-
do, en presencia de ATP, la fuerza necesaria para el desplaza-
miento de las organelas (Fig. 1.22). Otra proteína de caracterís-
ticas semejantes, la dineína, es la responsable del transporte
axoplasmático retrógrado.
Los elementos fibrilares del citoesqueleto neuronal se mueven
por transporte axoplasmático lento. Estas proteínas determinan
la forma neuronal; presentan cambios de importancia en el
envejecimiento normal y patológico (enfermedad de Alzheimer,
Capítulo 16).
Son tres las familias de proteínas fibrilares del
citoesqueleto neuronal
Los principales elementos fibrilares del citoesqueleto axonal
son: (a) microtúbulos; (b) neurofilamentos; (c) microfilamentos
(Fig. 1.23). En cada caso se presentan también proteínas aso-
ciadas.
Los microtúbulos, compuestos por 13 protofilamentos de tubuli-
na alfa y beta, tienen un diámetro de unos 25 nm, y están orien-
tados longitudinalmente. Son de importancia para definir la
direccionalidad del transporte axoplasmático anterógrado rápido
y del retrógrado. Su longitud máxima en las dendritas o en el
axón es de unos 0.1 mm, no recorren toda la extensión intrace-
lular, y no se continúan con microtúbulos del cuerpo celular.
Diversas proteínas asociadas (MAP-1, MAP-2, tau) regulan la
estabilidad de los microtúbulos y promueven su polimerización.
Los neurofilamentos, de 10 nm de diámetro, son los elementos
fibrilares más abundantes en los axones (10:1 en relación a los
microtúbulos), constituyendo la base del citoesqueleto. Se
denominan neurofibrillas a los haces de neurofilamentos visibles
al microscopio óptico. Pertenecen, junto a los llamados "filamen-
tos intermedios" de otros tipos celulares, a la familia de proteí-
nas de las citoqueratinas, que además comprende a la proteína
fibrilar glial, a la desmina y a la queratina. Están totalmente
polimerizados en condiciones fisiológicas. En la enfermedad de
Alzheimer degeneran en forma característica (los llamados
"tangles" u ovillos de neurofilamentos). Una MAP (tau), anor-
malmente fosforilada, es responsable de este fenómeno.
Los microfilamentos, de 3-5 nm de diámetro, son polímeros de
actina en doble hélice. Su constitución es semejante a la de la
actina de otros grupos celulares.
En muchos casos, los microfilamentos se fijan a la membrana
celular a través de proteínas asociadas como la espectrina
neuronal (o fodrina), la anquirina, la vinculina y la talina. La
mayoría de la actina neuronal está asociada a la membrana
Fig. 1.22 Una MAP (proteína asociada a los microtúbulos), la quinesina, de
actividad ATPasa, está directamente vinculada con el transporte axoplasmá-
tico anterógrado rápido. En presencia de ATP produce la fuerza necesaria
para el desplazamiento de las organelas.

celular; en las dendritas corticales se la encuentra principalmen-
te en las espinas dendríticas, sitio de máxima abundancia de
sinapsis.
Fig. 1. 23. Componentes del citoesqueleto neuronal
Los microfilamentos pueden también interaccionar con proteí-
nas de la matriz extracelular, como la laminina o la fibronectina,
asociándose con proteínas que atraviesan la membrana, las
integrinas. Estas proteínas de superficie facilitan la adhesión y
reconocimiento celular y se unen a diversos componentes de la
matriz extracelular, como la fibronectina, el colágeno o la lami-
nina. Las integrinas son consideradas receptores para señales
de la matriz extracelular que afectan a la función celular. Su vía
de segundo mensajero es la activación de la tirosina quinasa
(Capítulo 3).
Los distintos componentes fibrilares del citoesqueleto, en su
conjunto, se hallan en estado dinámico, alargándose o acortán-
dose en forma continua. P.ej., un 50% de la actina presente
está en forma despolimerizada, regulándose su polimerización
momento a momento por complejos mecanismos intracelulares,
aún no elucidados.
Correlato clínico: Accidentes cerebrovasculares
Este cuadro se encuentra entre las tres causas más frecuentes
de coma cerebral y muerte. Se refiere a la disfunción neurológi-
ca producida por la reducción del flujo sanguíneo cerebral. El
cuadro neurológico puede ser transitorio o definitivo.
La isquemia cerebral es una alteración potencialmente reversi-
ble de la función cerebral, resultante de la provisión inadecuada
de oxígeno o glucosa. Si la isquemia es severa como para
producir muerte celular, se llega al infarto cerebral, situación en
que las posibilidades de reversión disminuyen considerable-
mente. La muerte neuronal sobreviene a los 5-10 min de is-
quemia.
La falla en la disponibilidad de energía
por las células cerebrales es la base de
los síntomas neurológicos del accidente
cerebrovascular. La muerte neuronal se
produce cuando las neuronas son inca-
paces de sintetizar ATP. Al no contar con
nutrientes, la sobrevida celular se com-
promete.
Hemos visto en este Capítulo que cómo
resultado de la acidosis intracelular por la
glucólisis anaeróbica se deprime la respi-
ración mitocondrial, se producen radica-
les libres y tiene lugar una intensa pe-
roxidación de lípidos. También se altera
la homeostasis iónica neuronal con
entrada de sodio, cloro, agua y sobre
todo, de calcio. La entrada de agua
conduce al edema celular, con compre-
sión de los vasos sanguíneos y mayor
reducción de la circulación. Las estructu-
ras celulares degeneran porque no existe
la energía necesaria para la síntesis de
macromoléculas.
Otro factor agravante es la pérdida de los
mecanismos de autorregulación del flujo
cerebral, discutidos en este Capítulo. Como vimos este proceso
mantiene relativamente constante al flujo cerebral a pesar de
las variaciones de la presión arterial media. El sistema es efecti-
vo hasta un nivel inferior de presión arterial media de 60 mmHg,
con límite superior en los 150 mmHg. En el área de infarto
cerebral la autorregulación desaparece y el flujo sanguíneo
sigue entonces en forma pasiva a los cambios en la presión
arterial sistémica.
El flujo sanguíneo cerebral disminuye ante cualquier proceso
que estreche u ocluya un vaso cerebral nutriente. Se llama
estenosis a la oclusión parcial. En el caso de la carótida se
requiere una reducción de 50 a 75% del diámetro antes de que
haya modificación severa del flujo. Aun en estas circunstancias,
el flujo cerebral puede permanecer normal si la circulación
colateral alcanza a compensar la reducción. El estrechamiento
arterial es producido en general por depósitos de lípidos en la
pared (ateromas).
Si el depósito aeterioesclerótico no ocluye la arteria, puede
servir de sitio de coagulación intravascular y dar origen a trom-
bos. En ciertos casos la oclusión se produce por una embolia,
denominación que recibe el trombo liberado en otro sitio del
árbol vascular. Las partículas de colesterol de un ateroma en
disgregación son también fuente de embolismo en ciertos
casos.
Una caída de la presión sistémica severa puede conducir a una
disminución del flujo cerebral aun en presencia de vasos nor-
males. Esta situación origina infartos en las zonas de borde, es
decir en las áreas localizadas entre la distribución de dos arte-

18 Capítulo 1
rias mayores. Como estas zonas están al final de ambos árbo-
les arteriales, están sujetas a una baja perfusión sanguínea,
que en condiciones normales es sólo marginalmente suficiente.
Son por lo tanto, las primeras zonas en comprometerse ante
caídas de la presión arterial sistémica. Si esta caída es prolon-
gada y de importancia, sobreviene una isquemia cerebral glo-
bal.
La hemorragia cerebral es una de las formas más severas de
accidente cerebrovascular y resulta de la ruptura espontánea de
la pared de un vaso sanguíneo debilitado por una hipertensión
arterial de larga evolución, o por la presencia de un ensancha-
miento congénito de la pared o aneurisma. En el primer caso la
hemorragia ocurre hacia el parénquima cerebral (hemorragia
intracerebral). En el segundo caso, se acompaña además de
hemorragia hacia el LCR, dado que los aneurismas se ubican
en general en la superficie de los hemisferios. Ambos tipos de
hemorragias (intracerebral, subaracnoidea) son de pronóstico
serio, debido al efecto de masa y compresión de estructuras
cerebrales vecinas y al severo espasmo de los vasos cerebra-
les debido a la presencia de sangre en el LCR.
Los accidentes cerebrovasculares están en general precedidos
por ataques isquémicos transitorios, que ceden espontánea-
mente (en un lapso de 15 min a 24 horas). Una causa común
de estos ataques transitorios es el breve episodio de isquemia
producido por el pasaje de un émbolo, que produce obstrucción
hasta que el émbolo se destruye y fluye por el árbol circulatorio.
Estos émbolos pueden originarse en el corazón o en una lesión
arterioesclerótica de un vaso grande, como la carótida. Un sitio
común es la bifurcación de ésta en su rama interna y externa.
Los émbolos producidos pueden causar disfunción sensorial,
motora o del lenguaje, o ceguera unilateral transitoria. Los
ataques isquémicos transitorios deben ser cuidadosamente
evaluados y diagnosticados a fin de prevenir episodios de
mayor gravedad.
El déficit neurológico producido por los accidentes cerebrovas-
culares depende del vaso sanguíneo involucrado. El cerebro
está perfundido por las arterias carótidas y las basilares (Fig.
1.24 y 1.25). Uno de los cuadros más comunes involucra al
territorio de la arteria cerebral media. Esta arteria tiene dos
ramas: una profunda (la lenticuloestriada) y otra superficial (la
pial). La rama profunda irriga la cápsula interna, parte del globo
pálido y del caudado, y la corona radiata. La rama pial irriga la
superficie lateral de los lóbulos frontal, temporal y occipital. El
cuadro clínico que resulta de la estenosis u oclusión de la arte-
ria cerebral media depende de cuál de las ramas es la más
afectada. Entre los síntomas más comunes está la hemiparálisis
y pérdida de sensibilidad contralateral, ambas más marcadas
en el miembro superior. Esto se debe a que la representación
del miembro inferior en la corteza sensorial y motora primaria se
da en la superficie medial de los lóbulos frontal y parietal ("hom-
brecillo invertido con los miembros inferiores colgando el espa-
cio interhemisférico"; Capítulo 4). Estas áreas están fuera del
territorio de la cerebral media.
La afasia es común en las lesiones vasculares del hemisferio
dominante (Capítulo 16). Cuando la lesión se da en el hemisfe-
rio no dominante, en especial en el lóbulo parietal, se produce
una alteración severa de la representación espacial (abandono
del hemicuerpo contralateral o "neglect syndrome"), en el cual el
paciente no atiende a objetos o estímulos localizados contrala-
teralmente a la lesión. En forma independiente a este cuadro,
puede darse una hemianopsia contralateral cuando están
involucradas las radiaciones ópticas, es decir las vías tálamo-
corticales que conectan al cuerpo geniculado lateral con la
corteza visual (Capítulo 5).
La arteria cerebral anterior irriga al lóbulo frontal anterior y a
partes de la corteza frontal y parietal en la región interna de los
hemisferios. Por las razones citadas más arriba, la alteración
del flujo en esta arteria se acompaña de parálisis y pérdida de la
sensibilidad en el miembro inferior contralateral. Este cuadro no
se acompaña de hemianopsia ni de afasia. Los ojos pueden
estar desviados hacia el sitio de la lesión debido al compromiso
del área frontal de la mirada, responsable de dirigir los movi-
mientos rápidos oculares de persecución de objetos en el plano
horizontal (ver Capítulo 5). Cuando esta zona está dañada
predomina la del hemisferio opuesto, razón por la que el enfer-
mo tiene los ojos desviados hacia la lesión (Fig. 10.22).
La oclusión de la arteria carótida interna resulta en el infarto de
los dos tercios anteriores del hemisferio correspondiente, en el
área de distribución de las dos arterias arriba mencionadas, la
cerebral media y anterior. Como la arteria cerebral anterior
recibe flujo colateral de la homónima del hemisferio opuesto, el
cuadro se limita frecuentemente al compromiso del territorio de
la cerebral media (Fig. 1.25)
La oclusión de una arteria vertebral puede pasar desapercibida
si la vertebral opuesta está normal y aporta circulación colateral
Fig. 1.25 Superficies lateral y medial del cerebro, mostrando la distribu-
ción de las principales arteria cerebrales. Las arterias cerebral anterior y
media son ramas de la carótida interna; la arteria cerebral posterior es
rama de la arteria basilar.
Fig. 1.24 Irrigación del cerebro, vista basal. La vía sanguínea
principal es a través de la arteria carótida interna y el sistema
vertebrobasilar, los que comunican entre sí a través del polígono de
Willis.

a través de la arteria basilar. En otros casos, la oclusión de la
arteria vertebral puede resultar en infarto del territorio de unas
de sus ramas, la arteria cerebelosa póstero-inferior. Esto des-
encadena una cuadro de compromiso de la porción lateral del
bulbo, conocido como "síndrome de Wallenberg". Las estructu-
ras afectadas son la rama espinal del trigémino, el tracto espi-
notalámico, el núcleo ambiguo del vago, el pedúnculo cerebelo-
so inferior, y las fibras simpáticas descendentes (Capítulo 12)
Como consecuencia, el síndrome de Wallenberg comprende,
desde el punto de vista sensorial, pérdida de la sensibilidad
dolorosa y térmica (pero no táctil) de la porción ipsilateral de la
cara (vía no cruzada del tracto espinal del V par) y pérdida de la
sensibilidad al dolor y temperatura de la mitad opuesta del
cuerpo (por lesión de la vía espinotalámica, que es cruzada).
Hay incoordinación de miembros ipsilateral (por lesión del
pedúnculo cerebeloso inferior) y disfonía (por parálisis ipsilateral
de las cuerdas vocales (lesión del núcleo ambiguo del X par).
En el ojo ipsilateral se observa ptosis (caída del párpado) y
miosis (constricción de la pupila) por lesión del simpático. Se
alteran también marcadamente los mecanismos del sueño y del
soñar. (Capítulo 15).
Este cuadro es un buen ejemplo de la correlación anatómica,
fisiológica y clínica. También ilustra un hecho de interés: cuando
existen cuadros sensoriales o motores cruzados (un lado de la
cara y el lado opuesto corporal) esto implica lesiones del tronco
encefálico.
La obstrucción de la arteria basilar resulta en infarto de la por-
ción superior del tronco encefálico y de ambos lóbulos occipita-
les. Este cuadro es con frecuencia fatal. El par de arterias cere-
brales posteriores se origina de la bifurcación de la porción
terminal de la arterial basilar. Cada arteria cerebral posterior
tiene una rama hemisférica que irriga al lóbulo occipital y ramas
perforantes que irrigan al tronco encefálico, junto con otras
ramas de la basilar (Fig. 1.24). La oclusión de las ramas hemis-
féricas de una arteria cerebral posterior produce hemianopsia
(pérdida de la mitad del campo visual) contralateral homónima
en ambos ojos (ver Capítulo 5). Por ejemplo, una oclusión de la
arteria cerebral posterior derecha produce un infarto occipital
derecho con pérdida de la mitad izquierda del campo visual de
ambos ojos.
Cuando se ocluyen ambas ramas hemisféricas de las cerebra-
les posteriores la pérdida total de la visión que se produce se
denomina "ceguera cortical" (Capítulo 5). Los pacientes con
este cuadro muchas veces niegan la existencia de ceguera.
Cada arteria cerebral posterior también perfunde al esplenio,
denominación que recibe la porción posterior del cuerpo callo-
so. Cuando está estructura se infarta, en conjunto con la corte-
za visual primaria del hemisferio dominante, se origina un cua-
dro de alexia (imposibilidad de comprender la palabra escrita)
sin agrafia (imposibilidad de escribir) (ver Capítulo 16).
El cuadro de hemiacromatopsia se origina cuando se lesionan
las áreas secundarias visuales en el infarto de la porción inferior
y medial del lóbulo occipital. Esto se debe a que en estas áreas
se encuentran zonas que discriminan el color (capítulo 5).
Como en el caso de la hemianopsia, se afecta el hemicampo
visual opuesto a la lesión en ambos ojos.
Además de las lesiones citadas, que corresponden a las gran-
des ramas de las arterias cerebrales, se producen también
infartos lacunares, o pequeñas lesiones de menos de 15 mm de
diámetro, debidas a la oclusión de arterias penetrantes peque-
ñas que se han alterado por la hipertensión crónica. Aunque de
poca extensión, estas lesiones suelen ser desvastadoras. Por
ejemplo, un infarto lacunar que implica a la cápsula interna o al
tracto piramidal en la protuberancia puede producir una severa
hemiparesia, o un infarto lacunar del núcleo ventral posterior del
tálamo puede producir una pérdida sensorial severa contralate-
ral con síndrome talámico (Capítulo 4).
El tratamiento de los accidentes cerebrovasculares implica la
prevención de la formación de coágulos y una mejora de la
perfusión vascular. Para un paciente que ha experimentado un
episodio de isquemia transitoria, agentes como la aspirina, que
inhiben la agregación plaquetaria, son de utilidad. Drogas más
potentes como los anticumarínicos son de elección para preve-
nir la formación o liberación de trombos cuando ya se ha produ-
cido trombosis. La cirugía arterial con remoción de la placa
ateromatosa es útil cuando se verifica una reducción marcada
(más del 70%) del flujo en la carótida.
El tratamiento de las hemorragias intracerebrales implica la
remoción quirúrgica de los coágulos cuando han crecido como
para comprimir estructuras vitales. Un aneurisma roto es tratado
por oclusión o por ligadura quirúrgica del vaso que lo irriga.
Simultáneamente se debe prevenir el vasoespasmo producido
por la presencia de sangre en el LCR.
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Compartmentation of glutamine, glutamate, and GABA me-
tabolism in neurons and astrocytes: functional implications.
Neuroscientist 9, 398-403.

Generación y Conducción de Potenciales en el Sistema Nervioso 23
CAPÍTULO 2
GENERACIÓN Y CONDUCCIÓN DE
POTENCIALES EN EL SISTEMA
NERVIOSO
La separación de cargas es la responsable del
potencial de membrana de reposo
l tráfico de información en el sistema nervioso se
produce por cambios eléctricos transitorios o potencia-
les eléctricos. Estas señales eléctricas fugaces com-
prenden: (a) potenciales generadores o receptores; (b) po-
tenciales sinápticos; (c) potenciales de acción; (d) potencia-
les secretores. Estas variantes constituyen modificaciones
del potencial de reposo, por lo que analizaremos en primer
término cómo se genera el potencial de reposo en las célu-
las del sistema nervioso.
Todas las neuronas, y en forma más general, todas las célu-
las del organismo, presentan una membrana plasmática
cargada eléctricamente, debido a que una tenue nube de
aniones y cationes se distribuye sobre la superficie interna y
externa de la membrana.
En todas las células, y por lo tanto en una neurona o célula
glial en reposo, existe un exceso de cargas positivas en la
proximidad de la cara exterior de la membrana celular, y un
exceso de cargas negativas en la proximidad de la cara
interior de la membrana celular.
Debido a sus propiedades de semipermeabilidad la mem-
brana mantiene la separación de estas cargas (Fig. 2.1).
Debe notarse que el fenómeno que se da en la membrana
sólo implica la distribución preferencial de cargas ya que el
número total de cargas negativas y positivas del interior
celular es el mismo (principio de electroneutralidad).
Fig. 2.1 Dos componentes esenciales de las membranas neuronales son la
bicapa de fosfolípidos y las proteínas intrínsecas. Los fosfolípidos se orien-
tan con su residuo polar hacia el exterior o interior de la membrana y el no
polar hacia el interior. Los canales iónicos son proteínas intrínsecas que
facilitan el movimiento de iones a través de una capa bilipídica de alta
resistencia.
La separación de cargas es la responsable del potencial de
reposo de la membrana celular. En la mayoría de las neuro-
nas, este potencial intracelular es de -60 a -70 mV, en rela-
ción con el potencial del líquido extracelular, que se estable-
ce arbitrariamente en 0 mV. En algunos tipos neuronales se
observan otros valores del potencial de reposo, pudiendo
variar entre -40 y -90 mV.
En forma general, se denomina potencial de membrana (Vm)
a la diferencia de potencial entre el interior y exterior celular,
tanto en reposo como en los distintos estados de activación
neuronal. Es de destacar que sólo una mínima fracción de
las cargas intracelulares está involucrada en la génesis del
Vm.
Así, p. ej., para cambiar en 10 mV el Vm, debe existir, por
mm2 de superficie de membrana celular, un incremento de
unas 600 cargas positivas a uno de los lados de la membra-
na, y un simultáneo incremento de 600 cargas negativas del
otro lado. Es decir, el Vm de reposo (-70 mV) se obtiene con
un porcentaje muy pequeño (600 x 7 = 4 200 cargas/mm2)
del número total de cargas en una zona muy estrecha (de
aproximadamente 1 mm de espesor a ambos lados de la
membrana). Para registrar el potencial de membrana deben
utilizarse dos electrodos, uno a cada lado de la membrana
celular, como se muestra en la Fig. 2.2.
La señal generada por cada uno de los electrodos de la Fig.
2.2 es amplificada y con ella se alimenta un osciloscopio, el
que muestra la amplitud del potencial de membrana por la
deflexión del haz de electrones en el plano vertical. Cuando
ambos electrodos se ubican en el exterior celular, no hay
registro de corriente ya que el potencial extracelular es to-
mado como 0.
Tan pronto se atraviesa con un microelectrodo la membrana
celular, se registra una deflexión negativa de -60 a -70 mV;
éste es el valor del Vm en reposo (Fig. 2.2).
Una neurona puede ser despolarizada o hi-
perpolarizada en forma gradual, produciendo
potenciales electrotónicos
Esto se logra mediante el uso de un par de electrodos intra y
extracelular, conectados a un generador de corriente. Al
operar el generador de corriente de modo de hacer al elec-
trodo intracelular positivo con respecto al extracelular, se
produce una acumulación de cargas positivas en la superfi-
cie interior de la membrana, y una simultánea derivación de
cargas positivas desde la superficie externa hacia el electro-
do extracelular (Fig. 2.2).Esta nueva situación reduce el
exceso inicial de cargas negativas en la superficie interna de
la membrana neuronal, y por lo tanto disminuye la diferencia
de potencial. La célula se despolariza, reduciéndose el po-
tencial de membrana (se acerca a 0).Cuando la variación del
Vm alcanza unos +15 mV (p. ej., de -70 a -55 mV), la res-
puesta que aparece es cualitativamente distinta, y se deno-
mina potencial de acción (Fig. 2.2), al que analizaremos más
tarde. Al valor de potencial de membrana en el cual se gene-
ra el potencial de acción se lo llama "potencial umbral". Si
ahora invertimos la operación del generador de corriente de
tal manera de aumentar el potencial de membrana, es decir,
si nos alejamos del 0 extrayendo cargas positivas del interior
de la célula y agegçandolas sobre la superficie ex terna de la
membrana, se produce una hiperpolarización (Fig. 2.2).
E

24 Capítulo 2
Fig. 2.2 Cambios en el potencial de membrana (Vm) neuronal. A: Vm de reposo
(60 mV negativo en relación al potencial extracelular). B: Cuando la despolarización
alcanza el umbral, se descarga un potencial de acción. C: La hiperpolarización es
siempre graduada
A diferencia de las despolarizaciones, que cuando alcanzan
el umbral descargan el potencial de acción, por más que se
incremente la polarización de la membrana, no hay cambio
cualitativo en la respuesta y sólo se obtiene mayor hiperpola-
rización.
En conjunto, las respuestas hiper y despolarizante descritas
son denominadas potenciales electrotónicos. La hiperpolari-
zación, cualquiera sea su intensidad, siempre producirá
respuestas electrotónicas. En cambio, la despolarización,
dependiendo de su llegada o no al umbral, resultará en una
respuesta electrotónica o en una respuesta diferente, de
naturaleza "todo o nada", el potencial de acción. Como
hemos mencionado, éste se dispara cuando la despolariza-
ción alcanza unos 15 mV (es decir, el Vm pasa de -60 mV a
-45 mV).
La capacidad de las células para producir po-
tenciales depende del movimiento de iones a
través de su membrana celular
Analizaremos a continuación las propiedades de la membra-
na que dan origen al potencial de reposo, lo que permitirá
comprender cómo se originan los potenciales sinápticos,
generadores, secretores y de acción.
En la Tabla 2.1 se muestra la concentración intra y extrace-
lular de los principales iones en el SNC. Como puede apre-
ciarse, no existe ión que esté en igual concentración dentro y
fuera de la célula. Los datos de la Tabla 2.1 plantean dos
preguntas: (1) ¿Cómo se genera esta desigual distribución
de iones a uno y otro lado de la membrana?; (2) ¿Cómo se
previene la disipación de los gradientes de concentración
iónica una vez formados?
Analizaremos aquí la génesis del Vm en los dos elementos
celulares principales del sistema nervioso, las neuronas y las
células gliales.
En relación con los cationes, las células gliales poseen una
membrana celular selectivamente permeable al K+. En las
neuronas, existe también permeabilidad al Na+ y en mucho
menor grado, al Ca2+. Esta difusión, como la de otros iones
(el Cl-, por ejemplo) se da a través de zonas específicas
restringidas de la membrana celular, llamadas "canales"
o"poros", constituidas por proteínas que atraviesan la doble
capa lipídica una o varias veces, sirviendo de pasajes hidro-
fílicos aptos para ser utilizados por los iones (Fig. 2.1 y 2.3).
Los canales pueden ser pasivos (están siempre abiertos) o
regulados. Existe selectividad de los canales para los distin-
tos iones, estando esta selectividad dada por el tamaño,
carga y grado de hidratación iónica. Veremos más adelante
cómo están constituidos estos canales.
Los movimientos de iones transmembrana celular se dan por
la fuerza electroquímica generada por: (a) gradiente de
concentración; (b) gradiente eléctrico. En la célula glial,
permeable sólo al K+, este catión tiende a salir por gradiente
de concentración (véase la Tabla 2.1), pero es retenido
eléctricamente por la presencia de aniones no difusibles en
el interior celular. La relación de estas fuerzas está descrita
por la ecuación de Nernst:
Tabla 2.1 Concentración de iones en el SNC
Fig. 2.3 Los canales iónicos cambian entre 2 estadios conforma-
cionales: cerrado o abierto. Se muestra el registro de un canal de K+
obtenido por "patch-clamp" (trazado real) y su cálculo ideal a partir del
trazado real. Este canal, en estado abierto, deja pasar siempre la
misma cantidad de iones y a la misma velocidad (la corriente es de 8
pA).

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