El sistema nervioso integra la información acerca de los cambios producidos dentro y fuera de un organismo. Para ello, los organismos tienen células especializadas que transmiten el impulso nervioso, que es el que permite que tengamos sensaciones como el calor en nuestra piel.
1. LAS CÉLULAS DEL SISTEMA NERVIOSO.
Para cumplir con su función los diferentes organismos han desarrollado células especializadas: las neuronas y las células gliales. A continuación, veremos la función que cumple cada una de ellas dentro del sistema nervioso.
1.1. LAS NEURONAS.
Las respuestas del sistema nervioso son mediadas por las neuronas. Estas células especiales reciben los estímulos del medio y los convierten en impulsos que son transmitidos a otras neuronas o a células de otros tejidos como el muscular o el glandular en donde se produce la respuesta final. Las neuronas, aunque pueden ser de diferentes clases, presentan las mismas partes: las dendritas, el cuerpo celular, lo axones y los botones presinapticos.
De acuerdo con su función y con la dirección de la transmisión del impulso nervioso, las neuronas se clasifican en neuronas sensitivas o aferentes, motoras o eferentes e interneuronas o neuronas asociativas.
1.2. LAS CÉLULAS GLIALES.
Las células se encuentran en mayor cantidad que las neuronas y se encargan de protegerlas, brindarles soporte y nutrientes. Existen tres tipos de células gliales: las células de Schwann, los oligodendrocitos y los astrocitos.
🔸 Las células de Schwann se encuentran enrolladas alrededor de los axones de las neuronas sensitivas y motoras. Secretan una sustancia conocida como mielinina, que sirve para aumentar la velocidad de transmisión del impulso nervioso.
🔸 Los oligodendrocitos están asociados a las interneuronas y al igual que las células de Schwann incrementan la velocidad de transmisión del impulso nervioso.
🔸 Los astrocitos están asociados a los capilares que transportan la sangre hacia el encéfalo. Su función es limpiar la sangre de toxinas antes de que esta llegue a dicho órgano.
2. EL IMPULSO NERVIOSO.
El impulso nervioso es un conjunto de reacciones eléctricas y químicas que posibilitan el paso de las señales entre neuronas,las cuales van a ser interpretadas por nuestro cuerpo como dolor, placer o cualquier otro tipo de sensación. Este proceso se lleva a cabo gracias a que las membranas celulares de nuestras células, presentan canales de transporte que permiten el paso de ciertos iones. De esta manera, generan diferencias de carga a lado y lado de la membrana, dando lugar a un potencial de membrana, es decir, la diferencia entre la carga en el interior de una célula con respecto a la carga en el exterior de esta.
2.1. EL TRANSPORTE EN LA MEMBRANA CELULAR Y SU RELACIÓN CON EL IMPULSO NERVIOSO.
Las membranas tienen dos mecanismos para el movimiento de iones: los canales ionicos específicos para cada ion, que permiten el paso de estos por difusión, a favor de un gradiente de concentración; y la bomba de sodio - potasio cuya función es impulsar los iones en contra de un gradiente de concentración y, por consiguiente, requiere de un consumo de energía.
2.2. POTENCIAL DEL REPOSO.
Cuando una neurona está en reposo, es decir, cuando no ha recibido ningún estímulo, se establece un potencial eléctrico entre el citoplasma y el medio extracelular conocido como potencial de reposo. Este potencial de reposo se produce debido a la distribución diferencial de iones a un lado y otro de la membrana: existe una mayor concentración de iones sodio (Na+) y cloro (Cl-) fuera de la neurona, mientras que dentro de ella hay abundancia de iones orgánicos negativos y potasio (K+). Esta distribución provoca que el interior celular sea más negativo que el exterior. La diferencia de cargas es mantenida gracias a la bomba sodio - potasio y a la acción de los canales ionicos.
2.3. POTENCIAL DE ACCIÓN.
Para que se de un impulso nervioso se debe producir un potencial de acción, es decir, una alteración del potencial de reposo de la membrana, que depende principalmente del funcionamiento de los canales de sodio (Na+), que sólo se abren cuando detectan diferencias de potencial a lado y lado de la membrana. Para que se de un potencial de acción, el estímulo eléctrico debe superar un umbral, es decir, debe ser lo suficientemente fuerte como para provocar la apertura de los canales de sodio y de esta forma, permitir la entrada de iones de sodio a las células, siguiendo el gradiente de concentración. Este proceso se denomina despolarizacion de la membrana. Al entrar los iones de sodio al citoplasma de la neurona, las cargas eléctricas dentro y fuera de la membrana cambian, se genera el potencial de acción, y la despolarizacion viaja a través de todo el axon hasta llegar a los botones presinapticos del extremo de la neurona. La magnitud de la despolarizacion no cambia, sino que permanece constante a lo largo de su paso por el axon, y sigue siempre el mismo sentido desde las dendritas hacia los botones presinapticos.
2.4. PROPAGACIÓN DEL IMPULSO NERVIOSO.
La velocidad de transmisión del impulso es directamente proporcional al diámetro del axon a través del cual viaja, y a la temperatura. También
En influye el tipo de transmisión, que puede ser continúa, cuando el impulso viaja a través del axon gracias a la onda de despolarizacion que ocurre en la membrana, o saltatoria, en neuronas que presentan zonas cubiertas por mielina. En estas células, los nodos de Ranvier son las únicas áreas que se despolarizan, permitiendo la propagación rápida del impulso, asociada a los músculos involucrados en los movimientos rápidos.
3. TRANSMISIÓN DEL IMPULSO NERVIOSO A TRAVÉS DE LAS NEURONAS.
Hasta ahora sabemos como se producen los procesos del impulso nervioso dentro de una neurona. Sin embargo, para que un impulso se convierta en una sensación percibida por nosotros, debe transmitirse de una neurona a otra a lo largo de una red neuronal. Las uniones a través de las cuales una neurona se comunica con la siguiente recibe el nombre de sinapsis.
3.1. SINAPSIS.
Las neuronas no hacen contacto entre sí, sino que están preparadas por espacios. A la región que comprende las membranas de dos neuronas y el espacio entre ellas se le conoce como sinapsis, y a través de ella pasa el impulso nervioso. El impulso pasa de una neurona que transmite o presinaptica a una que recibe o postsinaptica; el espacio entre ellas es el espacio sinaptico. En las sinapsis eléctricas, las dos neuronas se encuentran muy próximas y es posible el paso de iones de una a otra a través de canales que se forman entre las dos neuronas; estas sinapsis son más rápidas que las químicas. En las sinapsis químicas, para la transmisión del impulso es necesaria la presencia de neurotransmisores, que son sustancias químicas liberadas por la neurona presinaptica.
Cuando el potencial de acción llega a la región presinaptica, se abren canales de iones de calcio (Ca2+) que se encuentran en mayor concentración en el exterior celular y entran por difusión. Estos iones son los encargados de estimular la liberación de los neurotransmisores al espacio sinaptico, que por difusión llegan a la membrana de la neurona postsinaptica. Allí son atrapados por receptores, lo que estimula la apertura de los canales ionicos para que los iones fluyan a través de la membrana originando así, un cambio en el potencial de membrana. Los neurotransmisores son destruidos o recuperados posteriormente por la neurona presinaptica.
3.2. POTENCIAL POSTSINAPTICO.
Cuandos e produce una sinapsis química se genera un potencial de acción en la neurona postsinaptica. Este cambio de potencial puede dar origen a respuestas excitatorias, si se abren los canales de sodio (Na+) y por consiguiente se produce un impulso nervioso, o respuestas inhibitorias si se abren canales de cloro (Cl-) haciendo que el interior celular se vuelva más negativo, y no se produzca el impulso.
Como una neurona puede hacer sinapsis con muchas neuronas a través de sus dendritas, la respuesta de dicha neurona equivale a la sumatoria de los potenciales inhibitorios y excitatorios que recibe: si la sumatoria es excitatoria se producirá un potencial de acción; si la sumatoria es inhibitoria la membrana se hiperpolariza y se interrumpe la transmisión del impulso nervioso.
3.3. INTENSIDAD DE LOS ESTÍMULOS.
Independientemente de la magnitud del estímulo, la intensidad del impulso en una neurona es siempre igual. Sin embargo, nosotros tenemos sensaciones fuertes y débiles: esto sucede debido a la cantidad de impulsos que se producen y no a la intensidad de cada impulso. Un estímulo fuerte genera un mayor número de impulsos y causa que más neuronas transmitan los impulsos, que un estímulo débil.
ACTIVIDADES.
1. Escribe, en los espacios, el nombre de las estructuras señaladas.
2. Señala en el siguiente esquema.
3. Los datos de la tabla muestran como la velocidad de propagación del impulso nervioso se ve afectada por el diámetro del axon.
a) Construye un gráfico en cuyo eje X este ubicado el diámetro.
b) Utilizando el gráfico ¿Que velocidad de propagación se daría en un axon de 15 um?
c) ¿Cómo afecta el diámetro la velocidad del impulso?
4. Piensa y responde:
a) ¿Por qué, al enrollarse al rededor de los axones, las células de Schwann aumentan la velocidad de transmisión de un impulso nervioso?
b) ¿Por qué no se interrumpe la propagación del impulso nervioso en las sinapsis entre neuronas, donde hay un espacio que las separa?
c) Cuandos sudamos perdemos además de agua, sodio y potasio, entre otros elementos. ¿Qué relación crees que hay entre los impulsos nerviosos y los calambres que nos dan después de una intensa actividad deportiva, especialmente si no nos hemos hidratado bien?
d) El impulso nervioso es unidireccional, es decir, no se devuelve del axon al cuerpo celular y la dendrita ¿Qué crees que impide esto? ¿Qué consecuencias puede tener esta situación para el sistema nervioso?
5. Observa le esquema del potencial de reposo y responde las preguntas a continuación.
a) Cuando la neurona está en reposo presenta una diferencia de carga eléctrica entre el interior y el exterior de la célula nerviosa ¿Como se explica esto?
b) ¿Cuál medio es más positivo y cual más negativo: el intracelular o el extracelular? ¿Por qué?
c) En que medio es mayor la concentración de Na+, K+ Y Ca+2.
d) Para que entre K+ a la célula representada, ¿serviría el canal de potasio o la bomba de sodio - potasio, ¿corresponde a un tipo de transporte pasivo o activo? Explica tu respuesta.
6. Los gráficos A y B muestran los potenciales presinapticos y postsinapticos en la transmisión sinaptica química. Los gráficos C y D representan la transmisión en la sinapsis eléctrica. Analiza la información y responde.
a) ¿Cuál de los gráficos representa una respuesta del despolarizacion en la membrana postsinaptica?
b) ¿En cuál de las sinapsis la respuesta de la neurona postsinaptica es más rápida?
c) ¿Podemos decir que en las dos situaciones representadas, hubo transmisión de impulso nervioso? Explica.
7. Desarrolla el laboratorio "TRANSMISIÓN DEL IMPULSO NERVIOSO A TRAVÉS DE UNA SINAPSIS ELÉCTRICA".
