ORGANIZACIÓN DEL SISTEMA NERVIOSO FUNCIONES BÁSICAS DE LAS SINAPSIS -NEUROTRANSMISORES y receptores sensitivos
Dr. Miguel Ángel García García
Profesor Titular Área de Fisiología
índice
Organización del sistema nervioso, funciones
básicas de las sinapsis y neurotransmisores
RECEPTORES SENSITIVOS CIRCUITOS NEURONALES PARA EL PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN
Organización del sistema nervioso, funciones
básicas de las sinapsis y neurotransmisores
DISEÑO GENERAL DEL
SISTEMA NERVIOSO
El sistema nervioso incluye a los:
sistemas sensitivo
y motor
interconectados por mecanismos integradores complejos
LA NEURONA. Unidad fundamental básica del sistema nervioso centralUn cuerpo celular (soma), varias dendritas y un único axón El S.N. más de 100,000 millones.
Estructura de una neurona grande perteneciente al encéfalo, con sus porciones funcionales más importantes
La actividad del S.N. surge de: los mecanismos que estimulan a los receptores sensitivos → terminación distal de las neuronas sensitivas, las señales son transmitidas por los nervios periféricos hasta la médula espinal → al cerebro, para generar una respuesta motora adecuada.
Porción motora del sistema nervioso: efectores
La misión más importante del sistema nervioso consiste en regular las diversas
actividades del organismo. Para desempeñar esta tarea, debe controlar los siguientes aspectos:
Los músculos esqueléticos pueden controlarse a múltiples niveles
del sistema nervioso central, como por ejemplo:
la médula espinal
la formación reticular del
bulbo raquídeo, la protuberancia y el mesencéfalo
los ganglios basales
el cerebelo
la corteza motora
Eje somatosensitivo del sistema nervioso
Almacenamiento de la información: memoria
El cerebro solo utiliza una proporción pequeña de las señales sensitivas recibidas para generar una respuesta motora inmediata.
La información sensitiva puede almacenarse en forma de memoria.
Comparación del sistema nervioso con un ordenador
Representación esquemática de un ordenador de uso general que recoge los
componentes básicos y sus interrelaciones
SINAPSIS del sistema nervioso central
Uniones interneuronales
que transmiten señales a través
de cambios químicos,
que crean un cambio eléctrico.
Transmitiendo un impulso
nervioso o inhibiendo su paso.
Tipos de sinapsis: Químicas y eléctricas
Son los dos tipos de sinapsis que predominan en el cerebro
Las más frecuentes las químicas (unidireccionales) Una neurona, el elemento presináptico, agente transmisor, neurona postsináptica, que se excita o inhibe.
Sinapsis química
Sinapsis eléctricas
Conducción «unidireccional» en las sinapsis químicas
→La transmisión de señales es “unidireccional”, desde el terminal axónico presináptico hacia la dendrita o soma postsinápticos.
DIRECCIÓN DE LA DESPOLARIZACIÓN
Mecanismo por el que los potenciales de acción provocan la
liberación del transmisor en los terminales presinápticos:
misión de los iones calcio
La liberación del neurotransmisor
depende del calcio
Cuando los invade un potencial de acción los canales de calcio con apertura de voltaje de la superficie de la membrana del botón sináptico se abren, y el calcio se mueve dentro del terminal.
Las vesículas se fusionan y liberan su agente transmisor a la hendidura sinápt. “La cantidad de transmisor liberado está directamente relacionado con la cantidad de calcio que entra en el terminal”
Liberación de un Neurotransmisor. Los P.A. abren los canales de Ca y favorecen la fusión de las vesículas sinápticas atracadas con la membrana plasmática de las terminaciones axonales; de este modo se producen las consiguientes exocitosis y liberación del neurotransmisor.
Acción de la sustancia transmisora en la neurona
postsináptica: función de las «proteínas receptoras»
La membrana de la neurona postsináptica contiene una gran cantidad de proteínas receptoras, las moléculas de estos receptores poseen dos elementos
importantes:
Componente Intracelular
Componente de Unión
Dos formas de activación de los receptores controla la apertura de los canales iónicos en la célula
postsináptica:
Activación de un «segundo mensajero»
Activación de los canales iónicos
Canales iónicos
2) canales aniónicos
1) canales
catiónicos
Transmisores inhibidores
Transmisor excitador
TIPOS DE SINÁPSIS
Sistema de «segundo mensajero» en la neurona postsináptica
Los activadores de segundo mensajero son proteínas-G unidas a una porción del receptor que sobresale en el elemento postsináptico.
Receptores excitadores o inhibidores en la membrana
postsináptica
Inhibición
Excitación
1. Apertura de los canales de sodio para dejar pasar grandes cantidades de cargas eléctricas
positivas hacia el interior de la célula postsináptica.
1. Apertura de los canales del ion cloruro en la membrana neuronal postsináptica.
2. Aumento de la conductancia para los iones potasio fuera de la neurona.
2. Depresión de la conducción mediante los canales de cloruro, de potasio o ambos.
3. Diversos cambios en el metabolismo interno de la neurona postsináptica para excitar la actividad
celular
3. Activación de las enzimas receptoras
Sustancias químicas que actúan como transmisores
sinápticos
2 grupos:
- Transmisores de acción rápida y molécula pequeña
Transmisores de acción rápida y molécula pequeña
Se pueden sintetizar y almacenarse dentro de las vesículas sinápticas del terminal axónico.
* El efecto es de breve duración ( 1 miliseg.) y abren o cierran un canal iónico * Las vesículas sinápt. utilizadas por éstos, se reciclan en el terminal axónico. * Una molécula típica es: La acetilcolina.
Neuropéptidos
Los neuropéptidos se sintetizan en el soma como componentes integrales de
grandes proteínas
* Las cantidades del péptido que se liberan son pequeñas. * Su actividad es más duradera * Sus vesículas no parecen reciclarse, y * Pueden alterar la función del canal iónico y modificar el metabolismo celular.
Fenómenos eléctricos durante la excitación neuronal
Diferencias de concentración iónica a través de la membrana en el soma neuronal
En reposo, las concentraciones de iones en el exterior e interior de la membrana son diferentes. El Na+ LEC ↑, el K+ LIC↑ y el CL- LEC ↑.
La membrana neuronal tiene un potencial de reposo de –65 mv. El desplazamiento de éste hacia un valor “más positivo” (despolarización) hace más excitable a la célula, y un desplazamiento hacia un valor “más negativo” (hiperpolarización), la hace menos excitable.
Distribución de los iones sodio, potasio y cloruro a través de la membrana del soma
neuronal; origen del potencial de membrana intrasomático.
Neurona en reposo, con un potencial intraneuronal
normal de –65 mV.
Cuando en la membrana postsináptica una interacción transmisor-receptor da lugar a la apertura de canales de “sodio”, éste entra en la neurona postsináptica y el potencial de membrana se despolariza y éste potencial nuevo más positivo se llama: potencial postsináptico excitador (EPSP) ↑ es de +20 mV “más positivo” que el valor en reposo, → desde –65mV a –45mV hasta un valor “menos negativo”.
Neurona en un estado excitado, con un potencial intraneuronal menos negativo (–
45 mV) ocasionado por la entrada de sodio.
Fenómenos eléctricos durante la inhibición neuronal
Los neurotransmisores que abren los canales de “cloruro” con apertura de voltaje son la base para la producción de un potencial inhibitorio postsináptico (IPSP), ↑es de –5mV “más negativo” que el valor en reposo → desde –65 a –70mV.
Como consecuencia, los iones “cloruro” entran en la célula, el potencial de membrana se hace más negativo (hiperpolarizado) y la célula es menos excitable (inhibida).
Si un transmisor abre los canales de “potasio”, éstos podrían salir de la célula, haciendo el interior más negativo y la célula menos excitable.
Los EPSP e IPSP se suman en el tiempo y el espacio
SUMACIÓN:
Es la descarga simultánea de muchos terminales axónicos para llevar al umbral a la neurona postsináptica.
La sumación temporal:
Un segundo potencial postsináptico (excitador o inhibidor) llega antes de que la membrana haya retornado a su nivel de reposo. (se suman en el tiempo).
La sumación espacial:
un número de terminales axónicos de la superficie de una neurona se activan simultáneamente.
Sus efectos conjuntos se suman, y el potencial postsináptico combinado es mayor que cualquiera de los individuales.
Funciones especiales de las dendritas para excitar
a las neuronas
Terminales sinápticas (de otra neurona)
Dentritas (reciben señales)
Potencial de acción disparado aquí
terminales sinápticas(transmiten señales)
dentritas (de otra neurona)
transmisión de la señal
axón (produce la señal)
Cuerpo celular (integra señales, coordina las actividades metabólicas)
constituye una gran parte de la superficie total de la neurona, el 80-95% de todos los botones sinápticos terminan en elementos dendríticos y
5-20 % en el soma.
La superficie dendrítica
Las dendritas, contienen un # pequeño de canales iónicos, por lo tanto no son aptas para propagar los potenciales de acción.
Las sinapsis en dendritas o somas próximos tienen más influencia sobre la iniciación de P.A. porque están más próximos al segmento inicial del axón.
NEURONA y sus distintas sinápsis
LA VELOCIDAD DE DESCARGA DE UNA NEURONA está directamente relacionada con EL GRADO EN EL QUE SE SOBREPASA EL UMBRAL; “CUANTO MÁS POR ENCIMA DEL UMBRAL MAYOR SERÁ EL RITMO DE DESCARGA”.
El paso de la corriente a través de una sinápsis requiere una cierta cantidad de tiempo que varía de un grupo de neuronas a otro. A esto se llama: RETRASO SINÁPTICO que es de 0.5miliseg., que es el período mínimo.
Algunas características especiales de la transmisión
sináptica
Cuando las sinapsis se estimulan repetidamente a un ritmo rápido, la respuesta de la neurona postsináptica disminuye con el tiempo: FATIGA DE LA TRANSMISIÓN SINÁPTICA.
* Agotamiento de la sustancia transmisora
* Inactivación de receptores.
* Aparición de concentraciones iónicas anormales
Efecto de la acidosis o de la alcalosis sobre la transmisión sináptica
Efecto de la hipoxia sobre la transmisión sináptica
Efecto de los fármacos sobre la transmisión sináptica
RECEPTORES SENSITIVOS CIRCUITOS NEURONALES PARA EL PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN
“ RECEPTORES SENSITIVOS “
La mayoría de las funciones del sistema nervioso parten de UNA EXPERIENCIA SENSITIVA que proviene de LOS RECEPTORES SENSITIVOS
“Los impulsos que llegan al sistema nervioso proceden de los receptores sensoriales, estructuras que detectan ciertos estímulos sensoriales; como el tacto, los sonidos, la luz, el dolor, el frío y el calor”.
Frío Receptores para el frío Calor Receptores para el calor
Dolor Terminaciones nerviosas libres
Visión Bastones Conos
II. Termorreceptores
III. Nocirreceptores
IV. Receptores electromagnéticos
V. Quimiorreceptores
Gusto Receptores de los botones gustativos Olfato Receptores del epitelio olfatorio Oxígeno arterial Receptores de los cuerpos carotídeos y aórticos Osmolalidad Neuronas de los núcleos supraópticos o de sus inmediaciones CO2 sanguíneo Receptores del bulbo raquídeo o de su superficie y de los cuerpos carotídeos y aórticos Glucosa, aminoácidos, ácidos grasos sanguíneos Receptores en el hipotálamo
Sensibilidades táctiles cutáneas (epidermis y dermis) Terminaciones nerviosas libres Terminaciones bulbares Discos de Merkel Más otras variantes Terminaciones en ramillete Terminaciones de Ruffini Terminaciones encapsuladas Corpúsculos de Meissner Corpúsculos de Krause Órganos terminales de los pelos Sensibilidades de los tejidos profundos Terminaciones nerviosas libres Terminaciones bulbares Terminaciones en ramillete Terminaciones de Ruffini Terminaciones encapsuladas Corpúsculos de Pacini Más alguna otra variante Terminaciones musculares Husos musculares Receptores tendinosos de Golgi Oído Receptores acústicos de la cóclea Equilibrio Receptores vestibulares Presión arterial Barorreceptores de los senos carotídeos y la aorta
I. Mecanorreceptores
Tipos de receptores sensitivos y estímulos que
detectan
Tipos de
mecanorreceptores observados en la piel o en los tejidos profundos del organismo
Varios tipos de terminación nerviosa sensitiva somática.
SENSIBILIDAD DIFERENCIAL DE
LOS RECEPTORES
- Cada receptor
es sensible a un tipo de estímulo para el que está diseñado
- Insensible a otro tipo de estímulo
- Ejemplo: conos y bastones de los ojos son muy sensibles a la luz,
pero no a la temperatura
LOS RECEPTORES SENSORIALES
son muy sensibles a una determinada clase o variedad de estímulo (MODALIDAD SENSORIAL):
es el principio de la “línea marcada”.
Una vez activado, el receptor genera unos potenciales de acción en la fibra sensorial a la que está unido, la cual siguiendo el principio de la “línea marcada”, transmite esos impulsos por el nervio periférico hasta la médula espinal.
TRANSDUCCIÓN DE LOS ESTÍMULOS SENSITIVOS EN IMPULSOS NERVIOSOS
Los receptores sensoriales convierten un estímulo físico-químico en un impulso nervioso. Cuando un receptor es activado por un estímulo adecuado, se origina una corriente local en el receptor, que se llama: Potencial del Receptor (un cambio del Potencial eléctrico de la membrana del receptor).
Mecanismos de los potenciales de receptor
Los receptores se excitan de varias maneras:
- Causas del potencial de membrana
1) Deformación mecánica del receptor
2) Aplicación de un producto químico a la membrana
- Modificación de permeabilidad de membrana que permite difusión de iones
3) Modificando temperatura de la membrana
4) Radiación electromagnética
Amplitud del potencial de receptor máximo
La amplitud máxima del potencial del receptor es de: unos 100 mv y se logra “cuando la permeabilidad de la membrana para el sodio alcanza su máximo nivel”.
Relación del potencial de receptor con los potenciales de acción
- Cuando el potencial del receptor se ↑ por encima del umbral necesario para provocar potenciales de acción
- Se vuelve > la frecuencia del potencial de acción
Potencial de receptor del corpúsculo de Pacini: un ejemplo
de funcionamiento de un receptor
Tiene una fibra nerviosa central hasta el núcleo y capas concéntricas.
- Si se comprime la superficie se produce estiramiento o depresión o deformación de fibra central
- El área que se ha deformado →
apertura los canales de Na
- Aumenta la positividad eléctrica dentro de la fibra
Al aumentar la intensidad del estímulo, los potenciales de acción subsiguientes aumentan de frecuencia.
Excitación de una fibra nerviosa sensitiva por un potencial de receptor producido en un
corpúsculo de Pacini.
Relación entre la intensidad del estímulo y el potencial de receptor
Si realizamos compresión mecánica a un receptor cada vez + fuerte
La amplitud ↑ inicialmente con rapidez pero la velocidad ↓ de forma progresiva cuando se ↑ la potencia del estímulo
Adaptación de los receptores
Los receptores de “adaptación lenta” “receptores tónicos”
Los receptores de “adaptación rápida” “receptores fásicos”.
ADAPTACIÓN DE LAS DISTINTAS CLASES DE RECEPTORES; se observa la adaptación rápida de algunos receptores y la adaptación lenta de otros.
Clasificación fisiológica y funciones de las fibras nerviosas
Transmisión de señales de diferente intensidad por
los fascículos nerviosos: sumación espacial y
temporal
Sumación espacial
Aumento del número de fibras estimuladas
Modelo de estimulación de las fibras del dolor en un tronco nervioso que procede de un área cutánea estimulada por un pinchazo.
Sumación temporal
Aumento de la frecuencia de los impulsos nerviosos en cada fibra
Transformación de la potencia de la señal en una serie de impulsos nerviosos regulados por su frecuencia; se observa la potencia de la señal (arriba), y los impulsos nerviosos aislados (abajo).
Transmisión y procesamiento de las señales en
grupos neuronales
Cualquier grupo de neuronas, como los de la corteza cerebral, del tálamo, puede denominarse como grupo neuronal.
Cada grupo neuronal posee su propia organización especial que le hace procesar las señales de un
modo particular y singular, lo que permite que el agregado total de grupos cumpla la multitud de
funciones del sistema nervioso.
Transmisión de señales a través de grupos neuronales
N. AFERENTE O
EST. SUPRALIMINAR.
Normalmente cada grupo neuronal tiene un conjunto de *varias entradas (aferentes),* su campo receptor y uno o varios puntos de destinos o “dianas” (dendritas o somas) a los que los mensajes llegan a través de un grupo de axones eferentes (salidas) organizados.
Fibras de entrada
EST. SUBLIMINAL
“N. FACILITADAS”
Fibras de salida
La estimulación umbral
La estimulación subumbral
En otras células, el potencial de membrana puede despolarizarse ligeramente, pero sin la suficiente rapidéz para llegar al umbral (subumbral o subliminal).
Estas células se dice que están facilitadas, o que son más excitables, porque los EPSP que son menores de lo normal harán que la célula alcance los potenciales de acción umbral y de descarga.
Divergencia de las señales que atraviesan los grupos
neuronales
DIVERGENCIA DE LAS VÍAS NEURONALES
A. Divergencia en una vía para producir “ampliación” de la señal.
B. Divergencia en múltiples fascículos para transmitir la señal a zonas separadas.
Convergencia de señales
“CONVERGENCIA DE MUCHAS FIBRAS DE ENTRADA EN UNA SOLA NEURONA” A, Múltiples fibras de entrada derivadas de una sola fuente. B, Fibras de entrada procedentes de múltiples fuentes distintas.
*CIRCUITO NEURONAL CON SEÑALES DE SALIDA EXCITADORAS E INHIBIDORAS*
En el lado eferente, una única neurona o un grupo de neuronas puede dar lugar a señales de salida inhibidoras y excitadoras.
*Un único axón eferente puede proporcionar una señal excitadora a una neurona de la agrupación próxima (postsináptica), que es una neurona excitadora (relevo) o puede hacer sinapsis con una interneurona inhibidora de la agrupación contigua, que luego podría inhibir neuronas excitadoras de la agrupación postsináptica, a esto se llama: “inhibición recíproca”. *Esta clase de circuito contribuye a impedir
la hiperactividad de muchas partes del cerebro.
Circuito inhibidor. La neurona 2 es una neurona inhibidora.
Circuito reverberante (oscilatorio) como causa de la prolongación de la señal
El procesamiento de la señal en los grupos neuronales puede emplear “circuitos reverberantes u oscilantes”, como causa de “prolongación de la señal” En éstos circuitos los axones de salida de la agrupación emiten ramas colaterales que establecen sinapsis con neuronas excitadoras situadas dentro de la agrupación.
Algunos grupos neuronales generan una señal de salida rítmica ( por ej. los centros respiratorios de la F.R. en el bulbo), ésta función utiliza un circuito de reverberación.
Circuitos reverberantes de creciente complejidad
CIRCUITOS INHIBIDORES COMO MECANISMO PARA ESTABILIZAR LA FUNCION DEL SISTEMA NERVIOSO
Éstos factores pueden producir “inestabilidad funcional en el cerebro” cuando operan erróneamente. Uno de los ejemplos mas evidente la convulsión epiléptica.
2 mecanismos para combatir la inestabilidad funcional del SNC:
1. la retroinhibición (inhibición por retroalimentación)
Un circuito así forma un “freno” regulado internamente en la salida de la agrupación.
Cuando el freno falla, como ocurre en una convulsión, la salida de la agrupación descarga de forma incontrolada.
2. Fatiga sináptica
La Fatiga sináptica significa que la transmisión de señales a través de la sinapsis se debilita de forma progresiva cuando más se prolonga y más intenso es el período de excitación.
Reflejos flexores sucesivos que muestran la fatiga de conducción a lo largo de la vía
refleja.
"Aunque nadie puede volver atrás y hacer un nuevo comienzo, cualquiera puede comenzar a partir de ahora y crear un nuevo final".
Carl Bard
¡Gracias!
Atardecer Bahia de Amatique en Puerto Barrios, Izabel
2. ORGANIZACIÓN DEL SISTEMA NERVIOSO, NEURONA-SINAPSIS - RECEPTORES SE
MIGUEL ANGEL GARCIA GARCIA
Created on November 18, 2021
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ORGANIZACIÓN DEL SISTEMA NERVIOSO FUNCIONES BÁSICAS DE LAS SINAPSIS -NEUROTRANSMISORES y receptores sensitivos
Dr. Miguel Ángel García García Profesor Titular Área de Fisiología
índice
Organización del sistema nervioso, funciones básicas de las sinapsis y neurotransmisores
RECEPTORES SENSITIVOS CIRCUITOS NEURONALES PARA EL PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN
Organización del sistema nervioso, funciones básicas de las sinapsis y neurotransmisores
DISEÑO GENERAL DEL SISTEMA NERVIOSO
El sistema nervioso incluye a los:
sistemas sensitivo
y motor
interconectados por mecanismos integradores complejos
LA NEURONA. Unidad fundamental básica del sistema nervioso centralUn cuerpo celular (soma), varias dendritas y un único axón El S.N. más de 100,000 millones.
Estructura de una neurona grande perteneciente al encéfalo, con sus porciones funcionales más importantes
La actividad del S.N. surge de: los mecanismos que estimulan a los receptores sensitivos → terminación distal de las neuronas sensitivas, las señales son transmitidas por los nervios periféricos hasta la médula espinal → al cerebro, para generar una respuesta motora adecuada.
Porción motora del sistema nervioso: efectores
La misión más importante del sistema nervioso consiste en regular las diversas actividades del organismo. Para desempeñar esta tarea, debe controlar los siguientes aspectos:
Los músculos esqueléticos pueden controlarse a múltiples niveles del sistema nervioso central, como por ejemplo:
la médula espinal
la formación reticular del bulbo raquídeo, la protuberancia y el mesencéfalo
los ganglios basales
el cerebelo
la corteza motora
Eje somatosensitivo del sistema nervioso
Almacenamiento de la información: memoria
El cerebro solo utiliza una proporción pequeña de las señales sensitivas recibidas para generar una respuesta motora inmediata.
La información sensitiva puede almacenarse en forma de memoria.
Comparación del sistema nervioso con un ordenador
Representación esquemática de un ordenador de uso general que recoge los componentes básicos y sus interrelaciones
SINAPSIS del sistema nervioso central
Uniones interneuronales que transmiten señales a través de cambios químicos, que crean un cambio eléctrico. Transmitiendo un impulso nervioso o inhibiendo su paso.
Tipos de sinapsis: Químicas y eléctricas
Son los dos tipos de sinapsis que predominan en el cerebro
Las más frecuentes las químicas (unidireccionales) Una neurona, el elemento presináptico, agente transmisor, neurona postsináptica, que se excita o inhibe.
Sinapsis química
Sinapsis eléctricas
Conducción «unidireccional» en las sinapsis químicas
→La transmisión de señales es “unidireccional”, desde el terminal axónico presináptico hacia la dendrita o soma postsinápticos.
DIRECCIÓN DE LA DESPOLARIZACIÓN
Mecanismo por el que los potenciales de acción provocan la liberación del transmisor en los terminales presinápticos: misión de los iones calcio
La liberación del neurotransmisor depende del calcio
Cuando los invade un potencial de acción los canales de calcio con apertura de voltaje de la superficie de la membrana del botón sináptico se abren, y el calcio se mueve dentro del terminal.
Las vesículas se fusionan y liberan su agente transmisor a la hendidura sinápt. “La cantidad de transmisor liberado está directamente relacionado con la cantidad de calcio que entra en el terminal”
Liberación de un Neurotransmisor. Los P.A. abren los canales de Ca y favorecen la fusión de las vesículas sinápticas atracadas con la membrana plasmática de las terminaciones axonales; de este modo se producen las consiguientes exocitosis y liberación del neurotransmisor.
Acción de la sustancia transmisora en la neurona postsináptica: función de las «proteínas receptoras»
La membrana de la neurona postsináptica contiene una gran cantidad de proteínas receptoras, las moléculas de estos receptores poseen dos elementos importantes:
Componente Intracelular
Componente de Unión
Dos formas de activación de los receptores controla la apertura de los canales iónicos en la célula postsináptica:
Activación de un «segundo mensajero»
Activación de los canales iónicos
Canales iónicos
2) canales aniónicos
1) canales catiónicos
Transmisores inhibidores
Transmisor excitador
TIPOS DE SINÁPSIS
Sistema de «segundo mensajero» en la neurona postsináptica
Los activadores de segundo mensajero son proteínas-G unidas a una porción del receptor que sobresale en el elemento postsináptico.
Receptores excitadores o inhibidores en la membrana postsináptica
Inhibición
Excitación
1. Apertura de los canales de sodio para dejar pasar grandes cantidades de cargas eléctricas positivas hacia el interior de la célula postsináptica.
1. Apertura de los canales del ion cloruro en la membrana neuronal postsináptica.
2. Aumento de la conductancia para los iones potasio fuera de la neurona.
2. Depresión de la conducción mediante los canales de cloruro, de potasio o ambos.
3. Diversos cambios en el metabolismo interno de la neurona postsináptica para excitar la actividad celular
3. Activación de las enzimas receptoras
Sustancias químicas que actúan como transmisores sinápticos
2 grupos:
Transmisores de acción rápida y molécula pequeña
Se pueden sintetizar y almacenarse dentro de las vesículas sinápticas del terminal axónico.
* El efecto es de breve duración ( 1 miliseg.) y abren o cierran un canal iónico * Las vesículas sinápt. utilizadas por éstos, se reciclan en el terminal axónico. * Una molécula típica es: La acetilcolina.
Neuropéptidos
Los neuropéptidos se sintetizan en el soma como componentes integrales de grandes proteínas
* Las cantidades del péptido que se liberan son pequeñas. * Su actividad es más duradera * Sus vesículas no parecen reciclarse, y * Pueden alterar la función del canal iónico y modificar el metabolismo celular.
Fenómenos eléctricos durante la excitación neuronal
Diferencias de concentración iónica a través de la membrana en el soma neuronal
En reposo, las concentraciones de iones en el exterior e interior de la membrana son diferentes. El Na+ LEC ↑, el K+ LIC↑ y el CL- LEC ↑.
La membrana neuronal tiene un potencial de reposo de –65 mv. El desplazamiento de éste hacia un valor “más positivo” (despolarización) hace más excitable a la célula, y un desplazamiento hacia un valor “más negativo” (hiperpolarización), la hace menos excitable.
Distribución de los iones sodio, potasio y cloruro a través de la membrana del soma neuronal; origen del potencial de membrana intrasomático.
Neurona en reposo, con un potencial intraneuronal normal de –65 mV.
Cuando en la membrana postsináptica una interacción transmisor-receptor da lugar a la apertura de canales de “sodio”, éste entra en la neurona postsináptica y el potencial de membrana se despolariza y éste potencial nuevo más positivo se llama: potencial postsináptico excitador (EPSP) ↑ es de +20 mV “más positivo” que el valor en reposo, → desde –65mV a –45mV hasta un valor “menos negativo”.
Neurona en un estado excitado, con un potencial intraneuronal menos negativo (– 45 mV) ocasionado por la entrada de sodio.
Fenómenos eléctricos durante la inhibición neuronal
Los neurotransmisores que abren los canales de “cloruro” con apertura de voltaje son la base para la producción de un potencial inhibitorio postsináptico (IPSP), ↑es de –5mV “más negativo” que el valor en reposo → desde –65 a –70mV.
Como consecuencia, los iones “cloruro” entran en la célula, el potencial de membrana se hace más negativo (hiperpolarizado) y la célula es menos excitable (inhibida).
Si un transmisor abre los canales de “potasio”, éstos podrían salir de la célula, haciendo el interior más negativo y la célula menos excitable.
Los EPSP e IPSP se suman en el tiempo y el espacio
SUMACIÓN:
Es la descarga simultánea de muchos terminales axónicos para llevar al umbral a la neurona postsináptica.
La sumación temporal:
Un segundo potencial postsináptico (excitador o inhibidor) llega antes de que la membrana haya retornado a su nivel de reposo. (se suman en el tiempo).
La sumación espacial:
un número de terminales axónicos de la superficie de una neurona se activan simultáneamente. Sus efectos conjuntos se suman, y el potencial postsináptico combinado es mayor que cualquiera de los individuales.
Funciones especiales de las dendritas para excitar a las neuronas
Terminales sinápticas (de otra neurona)
Dentritas (reciben señales)
Potencial de acción disparado aquí
terminales sinápticas(transmiten señales)
dentritas (de otra neurona)
transmisión de la señal
axón (produce la señal)
Cuerpo celular (integra señales, coordina las actividades metabólicas)
constituye una gran parte de la superficie total de la neurona, el 80-95% de todos los botones sinápticos terminan en elementos dendríticos y 5-20 % en el soma.
La superficie dendrítica
Las dendritas, contienen un # pequeño de canales iónicos, por lo tanto no son aptas para propagar los potenciales de acción.
Las sinapsis en dendritas o somas próximos tienen más influencia sobre la iniciación de P.A. porque están más próximos al segmento inicial del axón.
NEURONA y sus distintas sinápsis
LA VELOCIDAD DE DESCARGA DE UNA NEURONA está directamente relacionada con EL GRADO EN EL QUE SE SOBREPASA EL UMBRAL; “CUANTO MÁS POR ENCIMA DEL UMBRAL MAYOR SERÁ EL RITMO DE DESCARGA”.
El paso de la corriente a través de una sinápsis requiere una cierta cantidad de tiempo que varía de un grupo de neuronas a otro. A esto se llama: RETRASO SINÁPTICO que es de 0.5miliseg., que es el período mínimo.
Algunas características especiales de la transmisión sináptica
Cuando las sinapsis se estimulan repetidamente a un ritmo rápido, la respuesta de la neurona postsináptica disminuye con el tiempo: FATIGA DE LA TRANSMISIÓN SINÁPTICA. * Agotamiento de la sustancia transmisora * Inactivación de receptores. * Aparición de concentraciones iónicas anormales
Efecto de la acidosis o de la alcalosis sobre la transmisión sináptica
Efecto de la hipoxia sobre la transmisión sináptica
Efecto de los fármacos sobre la transmisión sináptica
RECEPTORES SENSITIVOS CIRCUITOS NEURONALES PARA EL PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN
“ RECEPTORES SENSITIVOS “
La mayoría de las funciones del sistema nervioso parten de UNA EXPERIENCIA SENSITIVA que proviene de LOS RECEPTORES SENSITIVOS
“Los impulsos que llegan al sistema nervioso proceden de los receptores sensoriales, estructuras que detectan ciertos estímulos sensoriales; como el tacto, los sonidos, la luz, el dolor, el frío y el calor”.
Frío Receptores para el frío Calor Receptores para el calor
Dolor Terminaciones nerviosas libres
Visión Bastones Conos
II. Termorreceptores
III. Nocirreceptores
IV. Receptores electromagnéticos
V. Quimiorreceptores
Gusto Receptores de los botones gustativos Olfato Receptores del epitelio olfatorio Oxígeno arterial Receptores de los cuerpos carotídeos y aórticos Osmolalidad Neuronas de los núcleos supraópticos o de sus inmediaciones CO2 sanguíneo Receptores del bulbo raquídeo o de su superficie y de los cuerpos carotídeos y aórticos Glucosa, aminoácidos, ácidos grasos sanguíneos Receptores en el hipotálamo
Sensibilidades táctiles cutáneas (epidermis y dermis) Terminaciones nerviosas libres Terminaciones bulbares Discos de Merkel Más otras variantes Terminaciones en ramillete Terminaciones de Ruffini Terminaciones encapsuladas Corpúsculos de Meissner Corpúsculos de Krause Órganos terminales de los pelos Sensibilidades de los tejidos profundos Terminaciones nerviosas libres Terminaciones bulbares Terminaciones en ramillete Terminaciones de Ruffini Terminaciones encapsuladas Corpúsculos de Pacini Más alguna otra variante Terminaciones musculares Husos musculares Receptores tendinosos de Golgi Oído Receptores acústicos de la cóclea Equilibrio Receptores vestibulares Presión arterial Barorreceptores de los senos carotídeos y la aorta
I. Mecanorreceptores
Tipos de receptores sensitivos y estímulos que detectan
Tipos de mecanorreceptores observados en la piel o en los tejidos profundos del organismo
Varios tipos de terminación nerviosa sensitiva somática.
SENSIBILIDAD DIFERENCIAL DE LOS RECEPTORES
LOS RECEPTORES SENSORIALES son muy sensibles a una determinada clase o variedad de estímulo (MODALIDAD SENSORIAL): es el principio de la “línea marcada”.
Una vez activado, el receptor genera unos potenciales de acción en la fibra sensorial a la que está unido, la cual siguiendo el principio de la “línea marcada”, transmite esos impulsos por el nervio periférico hasta la médula espinal.
TRANSDUCCIÓN DE LOS ESTÍMULOS SENSITIVOS EN IMPULSOS NERVIOSOS
Los receptores sensoriales convierten un estímulo físico-químico en un impulso nervioso. Cuando un receptor es activado por un estímulo adecuado, se origina una corriente local en el receptor, que se llama: Potencial del Receptor (un cambio del Potencial eléctrico de la membrana del receptor).
Mecanismos de los potenciales de receptor
Los receptores se excitan de varias maneras:
1) Deformación mecánica del receptor
2) Aplicación de un producto químico a la membrana
3) Modificando temperatura de la membrana
4) Radiación electromagnética
Amplitud del potencial de receptor máximo
La amplitud máxima del potencial del receptor es de: unos 100 mv y se logra “cuando la permeabilidad de la membrana para el sodio alcanza su máximo nivel”.
Relación del potencial de receptor con los potenciales de acción
Potencial de receptor del corpúsculo de Pacini: un ejemplo de funcionamiento de un receptor
Tiene una fibra nerviosa central hasta el núcleo y capas concéntricas.
- El área que se ha deformado →
apertura los canales de NaAl aumentar la intensidad del estímulo, los potenciales de acción subsiguientes aumentan de frecuencia.
Excitación de una fibra nerviosa sensitiva por un potencial de receptor producido en un corpúsculo de Pacini.
Relación entre la intensidad del estímulo y el potencial de receptor
Si realizamos compresión mecánica a un receptor cada vez + fuerte
La amplitud ↑ inicialmente con rapidez pero la velocidad ↓ de forma progresiva cuando se ↑ la potencia del estímulo
Adaptación de los receptores
Los receptores de “adaptación lenta” “receptores tónicos”
Los receptores de “adaptación rápida” “receptores fásicos”.
ADAPTACIÓN DE LAS DISTINTAS CLASES DE RECEPTORES; se observa la adaptación rápida de algunos receptores y la adaptación lenta de otros.
Clasificación fisiológica y funciones de las fibras nerviosas
Transmisión de señales de diferente intensidad por los fascículos nerviosos: sumación espacial y temporal
Sumación espacial
Aumento del número de fibras estimuladas
Modelo de estimulación de las fibras del dolor en un tronco nervioso que procede de un área cutánea estimulada por un pinchazo.
Sumación temporal
Aumento de la frecuencia de los impulsos nerviosos en cada fibra
Transformación de la potencia de la señal en una serie de impulsos nerviosos regulados por su frecuencia; se observa la potencia de la señal (arriba), y los impulsos nerviosos aislados (abajo).
Transmisión y procesamiento de las señales en grupos neuronales
Cualquier grupo de neuronas, como los de la corteza cerebral, del tálamo, puede denominarse como grupo neuronal.
Cada grupo neuronal posee su propia organización especial que le hace procesar las señales de un modo particular y singular, lo que permite que el agregado total de grupos cumpla la multitud de funciones del sistema nervioso.
Transmisión de señales a través de grupos neuronales
N. AFERENTE O EST. SUPRALIMINAR.
Normalmente cada grupo neuronal tiene un conjunto de *varias entradas (aferentes),* su campo receptor y uno o varios puntos de destinos o “dianas” (dendritas o somas) a los que los mensajes llegan a través de un grupo de axones eferentes (salidas) organizados.
Fibras de entrada
EST. SUBLIMINAL “N. FACILITADAS”
Fibras de salida
La estimulación umbral
La estimulación subumbral
En otras células, el potencial de membrana puede despolarizarse ligeramente, pero sin la suficiente rapidéz para llegar al umbral (subumbral o subliminal).
Estas células se dice que están facilitadas, o que son más excitables, porque los EPSP que son menores de lo normal harán que la célula alcance los potenciales de acción umbral y de descarga.
Divergencia de las señales que atraviesan los grupos neuronales
DIVERGENCIA DE LAS VÍAS NEURONALES
A. Divergencia en una vía para producir “ampliación” de la señal.
B. Divergencia en múltiples fascículos para transmitir la señal a zonas separadas.
Convergencia de señales
“CONVERGENCIA DE MUCHAS FIBRAS DE ENTRADA EN UNA SOLA NEURONA” A, Múltiples fibras de entrada derivadas de una sola fuente. B, Fibras de entrada procedentes de múltiples fuentes distintas.
*CIRCUITO NEURONAL CON SEÑALES DE SALIDA EXCITADORAS E INHIBIDORAS*
En el lado eferente, una única neurona o un grupo de neuronas puede dar lugar a señales de salida inhibidoras y excitadoras.
*Un único axón eferente puede proporcionar una señal excitadora a una neurona de la agrupación próxima (postsináptica), que es una neurona excitadora (relevo) o puede hacer sinapsis con una interneurona inhibidora de la agrupación contigua, que luego podría inhibir neuronas excitadoras de la agrupación postsináptica, a esto se llama: “inhibición recíproca”. *Esta clase de circuito contribuye a impedir la hiperactividad de muchas partes del cerebro.
Circuito inhibidor. La neurona 2 es una neurona inhibidora.
Circuito reverberante (oscilatorio) como causa de la prolongación de la señal
El procesamiento de la señal en los grupos neuronales puede emplear “circuitos reverberantes u oscilantes”, como causa de “prolongación de la señal” En éstos circuitos los axones de salida de la agrupación emiten ramas colaterales que establecen sinapsis con neuronas excitadoras situadas dentro de la agrupación.
Algunos grupos neuronales generan una señal de salida rítmica ( por ej. los centros respiratorios de la F.R. en el bulbo), ésta función utiliza un circuito de reverberación.
Circuitos reverberantes de creciente complejidad
CIRCUITOS INHIBIDORES COMO MECANISMO PARA ESTABILIZAR LA FUNCION DEL SISTEMA NERVIOSO
Éstos factores pueden producir “inestabilidad funcional en el cerebro” cuando operan erróneamente. Uno de los ejemplos mas evidente la convulsión epiléptica.
2 mecanismos para combatir la inestabilidad funcional del SNC:
1. la retroinhibición (inhibición por retroalimentación)
Un circuito así forma un “freno” regulado internamente en la salida de la agrupación. Cuando el freno falla, como ocurre en una convulsión, la salida de la agrupación descarga de forma incontrolada.
2. Fatiga sináptica
La Fatiga sináptica significa que la transmisión de señales a través de la sinapsis se debilita de forma progresiva cuando más se prolonga y más intenso es el período de excitación.
Reflejos flexores sucesivos que muestran la fatiga de conducción a lo largo de la vía refleja.
"Aunque nadie puede volver atrás y hacer un nuevo comienzo, cualquiera puede comenzar a partir de ahora y crear un nuevo final".
Carl Bard
¡Gracias!
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