VÍAS AFERENTES O RECEPTORES SENSORIALES

Los receptores sensoriales corresponden a estructuras especializadas para la captación del estímulo interno o externo. Básicamente, son órganos capaces de identificar un estímulo específico.

El estímulo es toda energía física, mecánica, térmica, química o electromagnética que excita o activa a un receptor sensorial.

La información sensorial es recibida por el SNP y procesada por neuronas y sinapsis sensitivas. Esta información produce una sensación, que es la respuest de los receptores a estímulos específicos del ambiente.

Esta sensación es procesada dando como resultado la Percepción, que corresponde al resultado de la integración y el procesamiento de las sensaciones por los centros nerviosos superiores que resulta en un todo explicable y conciente.

TIPOS DE RECPETORES SENSORIALES

Los receptores podemos clasificarlos de dos formas:

1.- Según el tipo de estímulo que perciben:

a.- MECNORRECEPTORES: percibe los estímulos de tacto, posición del cuerpo y sonido. Relacionado, además, con el equilibrio, audición y dolor. El órgano de los sentidos que participa es la piel y el oido.

b.- QUIMIORRECEPTORES: percibe los estímulos de sabor, olor y concentración de sustancias químicas en el medio interno. Los órganos de los sentidos que participa son el olfato y la lengua.

c.- FOTORRECEPTOR: percibe los estímulos de luz. El órgano de los sentidos que participa es el ojo.

d.- TERMORRECEPTORES: percibe los estímulos de cambios de temperatura. El órgano de los sentidos que participa es la piel.

2.- Según el ambiente de donde captan el estímulo:

a.- EXTEROCEPTORES: captan los estímulos del medio externo o percepción del mundo a través de los sentidos tradicionales. Es conciente. Produce sensaciones.

b.- INTEROCEPTORES: captan los estímulos del medio interno o percepción del ambiente interno. No produce sensaciones.

c.- PROPIOCEPTORES: percepción de los movimientos y posición del cuerpo.

Algunos receptores dejan de responder si la estimulación que reciben es contante, a este hecho se le denomina Adaptación sensorial y permite que nos olvidemos del reloj que llevamos y que estumula constantemente nuestra muñeca.

CARACTERÍSTICAS DE LOS RECEPTORES

a.- EXCITABILIDAD: son capaces de transformar los estímulos en potenciales de acción que son enviados, a través de neuronas sensitivas, a los centros nerviosos integrdores.

b.- ESPECIFICIDAD: es la capacidad de los receptores para responder a un solo tipo de estímulo. Independiente de su naturaleza debe tener una intensidad que le permita alcanzar el umbral específico de cada receptor. Con esa intensidad se genera un potencial de acción que es enviado al centyro elaborador de respuestas.

c.- ADAPTACIÓN: al aplicar sostenidamente un estímulo, la respuesta alcanza su máxima, para luego disminuir en intensidad, e incluso llegar a su desaparición total. Por ejemplo, al vestirnos somos capaces de sentir el roce y la presión de la ropa por unos momentos. Posteriormente, aunqu el estímulo sigue siendo el mismo, dejamos de sentirlo.

ETAPAS DE LA PRODUCCIÓN DE UNA SENSACIÓN

a.- ESTIMULACIÓN DEL RECEPTOR SENSORIAL: cada tipo de estímulo es detectado por un tipo de receptor específico.

b.- TRANSDUCCIÓN DEL ESTÍMULO: El receptor sensorial transduce o convierte un estímulo en un potencial gradudo, o sea, en un cambio parcial en el potencial de membrana, el cual no se propaga. Esto se llava a cabo por la activación de canales iónicos. En otras palabras, es la conversión de la energía de un estímulo en la energía eléctrica de un potencial de acción, los estímulos son recibidos por los receptores que generan una respuesta, que corresponde al ambio de permeabilidad de la membrana, causando la despolarización que inicia el potencial de acción.

c.- GENERACIÓN DEL IMPULSO: Cuando un potencial graduado de una nuerona sensorial alcanza el valor umbral, se generan uno o más impulsos nerviosos, los cuales se propagan hacia el SNC.

d.- INTEGRACIÓN DE LOS IMPULSOS NERVIOSOS: Una región específica del SNC recibe e integra los impulsos nerviosos sensoriales. Las sensaciones conscientes o percepciones se integran en la corteza cerebral. Es posible ver con los ojos o sentir dolor en una parte lesionada proque los impulsos llegan un región específica de la corteza cerebral, que los interpreta como provenientes de los receptores sensoriales estimulados.

IMPULSO NERVIOSO

Para que una neurona sea excitada, es decir, realice alguna acción ante la recepción de algún tipo de estímulo externo o interno, es necesario que la membrana del axón posea ciertas características:
- Permeabilidad selectiva: capacidad de la membrana plasmática de seleccionar que moléculas atraviesan hacia el interior del axón o hacia el exterior. No todas las moléculas podrán cruzar.
- Canales: existen proteinas, denominadas transmembrana, que forman una especie de túnel entre el interior y exterior del axón, las cuales sólo se activarán con la molécula adecuada. Existen canales para Na y K.
- Grandiente electroquímico: diferencia entre las concentraciones de cargas positivas y negativas entre el espacio extracelular y el intracelular, además de diferencia entre las concentraciones de algún soluto específico entre ambos espacios.
- Potencial eléctrico: capacidad para tener algún tipo de cargas en cada uno de los espacios.

Característica eléctrica de la Membrana del Axón:

la membrana axónica se caracteriza por estar cargada eléctricamente, esto quiere decir que ambos extremos de la membrana poseen su carga específica la cual puede ser modificada con el estímulo adecuado. Esta característica de la membrana permite reconocer estados:

- Potencial de Reposo: estado de inactividad total de la membrana, no se encuentra excitada ni está realizando ninguna acción. El interior de la membrana permanece negativo, mientras que el exterior positivo.

- Potencial de Acción: corresponde a la perturbación eléctrica de la membrana axónica, producto de la recepción de un estímulo. Cambio eléctrico, que conlleva a un cambio en la permeabilidad de la membrana, provocando la entrada y salida de solutos o moléculas. Estos cambios eléctricos se promueven por todo el axón.

¿Cómo se generan?
El estímulo que recibió el axón produce un cambio en la permeabilidad de la membrana, permitiendo la entrada y salida de moléculas que en otro momento no podrían entrar:
<> La salida de K (potasio) produce el retorno al potencial de reposo una vea que ha pasado la despolarización; este proceso se denomina REPOLARIZACIÓN. Durante un instante de este proceso ocurrirá un fenómeno denominado Periodo Refractorio, este puede ser de dos tipos:
- Absoluto: la membrana no podrá ser excitada, si recibe un estímulo ésta no realiza ninguna acción.
- Relativo: la membrana podrá ser excita, si recibe algún estímulo ésta disparará pequeños potenciales de acción pero sin llegar al umbral.




Pero para que el potencial de acción se genere es necesario que la respuesta que entrega el axón alcance el Potencial umbral, que corresponde a la energía necesaria para producir un potencial de acción o un impulso nervioso.


Por lo tanto, el potencial de acción se produce por la sodio (despolarización) y salida de potasio (repolarización)

SINAPSIS

Sinapsis Química:

Las neuronas nunca se tocan, existe un espacio entre ellas denominado hendidura sináptica que separa a la célula que recibe la información. La información se transmite a través de la hendidura por medio de moléculas señalizadoras: neurotransmisores.

Las señales transmitidas a través de las sinapsis químicas son de fuerza variable y pueden tener efectos opuestos, es decir, algunas pueden excitar y otras inhibir a la célula postsináptica.

Algunos neurotransmisores se sintetizan en el cuerpo celular de la neurona y se transportan a los terminales axónicos donde se empaquetan y almacenan en vesículas sinápticas.

Otras se sintetizan y empaquetan dentro de terminales axónicos. Cuando llega un potencial de acción al terminal axónico, dispone la liberación de las moléculas neurotransmisoras. La membrana en esta región de la neurona es rica en calcio que forman canales, estos canales al igual que los de sodio y potasio están regulados por el potencial eléctrico. La llegada de un potencia de acción al terminal altera el potencial eléctrico de la membrana, se abren los canales, lo cual permite que los iones de calcio fluyan hacia el interior del axón. Este flujo de calcio hace que las vesículas sinápticas se fusionen con la membrana y vacien su contenido en la hendidura, lo cual constituye otro ejemplo de exocitosis. Las moléculas de neurotransmior se difunden desde la célula presináptica a través de la hendidura y se combinan con moléculas receptoras en la membrana psotsinápticas. Esta unión desencadena una serie de acontecimientos que pueden disparar o no un potencial de acción en la célula postsináptica.

Después de su liberación, los neurotransmisores son eliminados o destruidos rápidamente, con lo que su efecto se interrumpe; ésta es una característica esencial del control de la actividad del sistema nervioso.

Las moléculas del neurotransmisor pueden difundirse o ser degradadas por enzimas específicas. Los neurotransmisores también pueden ser captados de nuevo por el terminal del axón y así ser reciclados. Al mismo tiempo, la membrana de las vesículas persinápticas, que se fusionaron con la membrana celular de la terminal axónico, aparentemente, vuelve a formar vesículas por un mecanismo de endocitosis.

Estas vesículas son llevadas de nuevo al citoplasma y recicladas en nuevas vesículas sinápticas, llenas de neurotransmisores recién sintetizados o reciclados. La membrana para la formación de nuevas vesículas sinápticas también pueden ser provistas por el REL que se extiende desde el cuerpo celular a la terminal axónica.

En resumen, el proceso de sinápsis química es:

1.- Llegada del impulso nervioso o potencial de acción.

2.- Entrada de Ca, incentivando la liberación de los neurotransmisores

3.- liberación de neurotransmisores a través de exocitosis

4.- Unión del neurotransmisor con el receptor de la célula postsináptica

5.- paso del Potencial de acción hacia la célula postsináptica

6.- Liberación del neurotransmisor

7.- Reciclaje del neurotransmisor o eliminación de la célula.

Según lo que ocurre en la membrana de la membrana postsináptica se clasifican las sinapsis en:

Inhibitorias y excitatorias.

Si la unión entre el neurotransmisor y el receptor postsináptico hace aumentar la permeabilidad al sodio, este entrará causando una despolarización local conocida como potencial postsináptico excitatorio (PPSE)

Si al contrario, se ha aumentado la permeabilidad al cloro este entra con sus cargas negativas causando una hipepolarización llamada potencial postsináptico inhibitorio (PPSI), porque deja en la neurona en un estado en el cual es muy difícil despolarizarla

ARCO REFLEJO

El sistema nervioso integra la función de los sistemas sensoriales y los musculares a través de los centros ubicados en la médula espinal y en el cerebro, donde se procesan las señales provenientes del exterior e interior del organismo. Es el organo de información, información que circula por el organismo con el fin de regular sus propias funciones y de mantener la estabilidad que quiere para mantenerse como tal, en un ambiente hostil y variable, pero también es un órgano de comportamiento pues en el caso de los animales más complejos, todas las conductas dependen de las llamadas funciones superiores del sistema nervioso.

Existen dos tipos de respuestas que analiza el sistema nervioso: voluntarias e involuntarias.

El arco reflejo corresponde a una reacción involuntaria del cuerpo, tras un estímulo percibido por los receptores sensoriales.

A través del arco reflejo, el impulso nervioso siempre lleva la misma dirección: de lo sensitivo a lo motor. Sin embargo, sufre modificaciones que permiten modular o coordinar las respuestas. Por ejemplo, cada vez que se envía información motora para contraer un músculo esquelético, se hace necesario que el músculo opuesto o antagonista se relaje. De otra forma, el movimiento no sería posible. Como ambas respuestas deben ser simultáneas, el arco reflejo requiere que desde el centro integrador se originen dos vías motoras: una que permita contraer el músculo agonista y otra que relaje el músculo antagonista. Para que el proceso sea simultáneo, se necesita una especial organización estructural entre las neuronas aferentes, intermediarias (interneuronas o asociativas) y motoras. De esta manera, tal como se esquematiza en la figura, una señal aferente puede generar impulsos nerviosos que activan (exitatorios) motoneuronas y al mismo tiempo impulsos que desactivan (inhibitorios) otras motoneuronas.

Estructuras del Sistema Nervioso

El sistema nervioso está conformado por dos subsistemas con funciones diferentes: el Sistema Nervioso Central (SNC), conocido también como Cerebroespinal y Voluntario, que interviene en las funciones de relación, la sensibilidad y el movimiento; y el Sistema Neuro-vegetativo, llamado también Autónomo y Nervioso Periférico, que regula las funciones de la vida vegetativa (circulación, respiración, digestión, etcétera), independientes de nuestra voluntad.

El sistema nervioso central está formado por: la médula espinal, estructura alargada de tejido blando, ubicada al interior de la columna vertebral; y el encéfalo, estructura voluminosa situada sobre la médula espinal y al interior del cráneo. En el encéfalo podemos distinguir tres estructuras: el cerebro, el cerebelo, el bulbo raquídeo y el puente de Varolio.

Todo esto está protegido por sólidas estructuras óseas, que en su conjunto reciben el nombre de estuche cráneo-raquídeo, porque está formado por los huesos del cráneo y las vértebras de la columna vertebral.

Además de las estructuras óseas, el sistema nervioso central posee otros elementos de protección: las meninges. Estas son tres envolturas membranosas que lo rodean en forma concéntrica: la duramadre, la más externa y dura, que está en contacto con la protección ósea, es decir, con los huesos craneales y raquídeos; la aracnoides -recibe este nombre por su similitud con la red de una araña-, que viene inmediatamente después y que es una capa muy fina; y la piamadre, también muy delgada, que está en contacto con la médula y el encéfalo.

Entre la aracnoides y la piamadre existe un pequeño espacio bañado por el líquido cefalorraquídeo que circula libremente alrededor de este sistema. Este espacio es un verdadero amortiguador, ya que gracias a la presencia de este líquido los movimientos bruscos o golpes a los que está sometido el sistema nervioso le llegan muy suavizados.

Todos los centros nerviosos están conformados por dos sustancias: la gris, constituida por grupos de cuerpos celulares neuronales; y la blanca, formada por axones o fibras nerviosas. En el cerebro y en el cerebelo, la sustancia gris ocupa la parte externa; en la médula espinal se encuentra en el interior.

El conjunto encefálico, formado por más de 12 mil millones de neuronas y 50 mil millones de células gliales, dispone de una amplia red de riego sanguíneo condensada en la arteria carótida y la vena yugular, que regulan el flujo de nutrientes, principalmente glucosa y oxígeno. Los capilares sanguíneos y las meninges constituyen la barrera hematoencefálica, que impide la contaminación con sustancias nocivas, como las toxinas.

Hay doce pares de nervios craneales que van desde la porción inferior del encéfalo a diversos órganos y partes del cuerpo. La mayoría lleva información desde y hacia los órganos sensoriales principales. El primer par está destinado al olfato; el segundo, tercero, cuarto y sexto, a la visión, unos en el aspecto lumínico y otros en el movimiento ocular; el quinto y el séptimo, a la sensibilidad o acción motora de varias regiones de la cara; el octavo, al oído; el noveno, al habla; el undécimo y duodécimo son exclusivamente motores; y el décimo está relacionado con el corazón, los pulmones, el estómago y los intestinos.

Las neuronas:

Son las más características y estudiadas por la relación de sus propiedades con las funciones del sistema nervioso. Vale decir, comprendiendo la forma en que se organiza una neurona, es relativamente fácil comprender cómo se puede traspasar la información al interior de cualquier porción del sistema nervioso.

Las neuronas están funcionalmente polarizadas. Esto es, reciben información por uno de sus extremos, el dendrítico y la entregan por otro, el extremo axónico. Tal organización determina, en parte, su enorme capacidad de comunicarse con otras células, especialmente con otras neuronas. Se organizan en redes complejas y tridimensionales, cuando deben integrar señales sensoriales y motoras. Para el transporte de la información a lo largo de distancias de mayor alcance, las neuronas se agrupan de forma mas o menos paralela, originando nervios.

Pese a que cada ser humano posee más de 100 billones de neuronas (16 veces el número de la población del planeta), cada neurona posee una estructura básica similar: dendritas, cuerpo celular o soma y axón. El cuerpo celular o soma es el centro metabólico de la neurona y da origen a dos tipos de prolongaciones: el axón y las dendritas.

Cuerpo neuronal o soma:

El cuerpo neuronal se encuentra rodeado de una membrana de alrededor de 7.5 nm de grosor, la membrana plasmática. El citoplasma neuronal presenta una serie de sistemas membranosos que constituyen organelos y que, a pesar de estar conectados entre sí, tienen características enzimáticas específicas. En él se encuentran, además, otros componentes como los lisosomas, gránulos, mitocondrias, vesículas y complejos vesiculares, neurofilamentos, neurotúbulos y ribosomas.

Una de las características importantes de la neurona es la organización membranosa.

Considerando las complejas estructuras membranosas presentes en la neuronas y su organización funcional, se pueden distinguir tres sistemas: un sistema principal representado por la membrana nuclear, el retículo endoplásmico, el sistema de Golgi, las vesículas secretoras, los endosomas, la membrana plasmática; los lisosomas; las mitocondrias

Estos tres sistemas están inmersos en el citosol, que se presenta como un gel formado por proteínas hidrosolubles y por filamentos insolubles que constituyen el citoesqueleto. Estos sistemas de membranas constituyen compartimientos separados, estructurados con distintas proteínas y que cumplen diferentes funciones:

Núcleo neuronal. Es grande, generalmente esférico y presenta un nucléolo vesiculado.

Figura 8

Sustancia de Nissl. Es un sistema ramificado de membranas que se distribuye por el citoplasma, en forma de cavidades aplanadas, tachonadas por filas de ribosomas y rodeados de nubes de polirribosomas. Es el retículo endoplásmico rugoso (RER). Esta estructura no se observa en el axón pero sí en las dendritas. En el RER se producen los distintos tipos de proteínas que necesitan las neuronas para su funcionamiento.

Retículo endoplásmico liso. Es un sistema de cisternas semejantes a las observadas en el RER pero que no presentan ribosomas y que tienen un distinto grado de desarrollo en los diferentes tipos de neuronas. Es muy notable en las células de Purkinje. Funcionalmente se le ha asociado al transporte de proteínas.

Aparato o Sistema de Golgi. También se presenta como un sistema de cavidades membranosas, aplanadas, que conforman una red y que presentan vesículas asociadas.

Lisosomas. Son los organelos encargados de la degradación de desechos celulares. Se originan como pequeñas vesículas desde el aparato de Golgi.

Neurotúbulos. Variedades de estructuras de forma tubular de diámetro variable. Los hay de 22-24 nm de diámetro, cuya pared esta formada por 13 unidades de filamentos de tubulina. Son los microtúbulos. Otros, los neurofilamentos, son más delgados con un diámetro de alrededor de 10 nm. Más delgados aún, de alrededor de 5 nm de diámetro, son los microfilamentos formados por actina. Los neurotúbulos son importantes para el desarrollo neuronal, para la mantención de la estructura neuronal y para el transporte axonal.

Mitocondrias. Se ubican tanto en el soma como en los procesos neuronales. Su forma puede cambiar de un tipo de neurona a otro pero su estructura no es diferente, en su esquema básico, a la de las mitocondrias de cualquier otra variedad de células.

Axón

Es una prolongación tubular, con un diámetro de 0,2 a 20 mm, que puede ramificarse y extenderse más de un metro de largo. El axón es la principal unidad conductora de señales de la neurona, capaz de enviar señales a gran distancia mediante la propagación de señales eléctricas. Normalmente cada neurona posee un axón, que puede ser tan largo como el de las neuronas motoras o tan corto como el de las neuronas de la corteza del cerebelo.

En el se han definido varios segmentos morfológica y funcionalmente diferentes:

· el montículo axónico: es el segmento que conecta al axón con el soma. Puede presentar fragmentos de Sustancia de Nilss con abundantes ribosomas.

· el segmento inicial: continua al montículo y en él, los elementos axoplasmáticos se empiezan a orientar longitudinalmente. Hay pocos ribosomas pero presenta neurotúbulos, neurofilamentos y mitocondrias. En este segmento se inician los potenciales de acción.

· el axón propiamente tal: aquí la membrana celular es de aspecto uniforme excepto en las zonas de los Nódulos de Ranvier donde se aprecian densidades submembranosas. En este segmento también se encuentran microtúbulos, neurofilamentos, mitocondrias, vesículas y en la zona de los Nódulos existe una alta concentración de canales de sodio.

· la porción terminal: el axón se ramifica y las ramas alcanzan los botones sinápticos. En estas regiones sinápticas (terminales presinápticos) se encuentran abundantes vesículas sinápticas. Mediante estas estructuras es que la neurona puede conectarse con otra, para traspasarte el impulso nervioso

Dendritas

Las dendritas son prolongaciones de un grosor normalmente superior al del axón, aunque pueden ser tan o más largas que éste. Básicamente constituyen la superficie que utilizan los botones sinápticos para establecer uniones con una segunda neurona.

Las neuronas se distinguen unas de otras por su forma y tamaño, especialmente por el número y forma de sus prolongaciones dendríticas y axonales. El número y extensión de las prolongaciones dendríticas se correlaciona con el número de conexiones con otras neuronas. Una motoneurona espinal, cuyas prolongaciones dendríticas son moderadas en número y extensión, recibe alrededor de 10.000 contactos, 2000 en el cuerpo celular y 8000 en las dendritas. En cambio, el enorme árbol dendrítico de las células de Purkinge del cerebelo recibe alrededor de 150.000 contactos.

Sistema Nervioso

Todos los organismos tienen la misma propiedad de ser irritables, es decir, de responder a estímulos externos cuando éstos alcanzan cierta intensidad mínima. Mientras que algunos organismos poseen una capacidad de respuesta muy limitada, hay otras que poseen un sistema de estructuras especializadas, que expande la capacidad y diversidad de respuesta: sistema nervioso.

Entre los sistemas que componen a un organismo animal podemos distinguir los que se encargan del intercambio de materia y energía entre el medio interno y el ambiente externo; los que protegen, sostienen y mueven al cuerpo, el reproductor, los de defensa y los que se ocupan de la coordinación de las funciones de todos los demás, ejerciendo la regulación necesaria para que funcionen como una unidad. Estos son los sistemas nervioso y endocrino y en virtud de sus funciones se dice también que llevan a cabo la integración función.

El sistema nervioso integra la función de los sistemas sensoriales y los musculares a través de los centros ubicados en la médula espinal y en el cerebro, donde se procesan las señales provenientes del exterior e interior del organismo. Es un órgano de información, información que circula por el organismo con el fin de regular sus propias funciones y de mantener la estabilidad que quiere para mantenerse como tal, en un ambiente hostil y variable, pero también es un órgano de comportamiento pues en el caso de los animales más complejos, todos las conductas dependen de las llamadas funciones superiores del sistema nervioso.

Para que la función de una parte del cuerpo y la de otra estén coordinadas, es necesario que estas partes, de alguna manera, se comuniquen. El sistema nervioso establece una comunicación mediante los nervios, que funcionan como cables, transmitiendo impulsos nerviosos; mientras que el sistema endocrino lo hace mediante mensajeros químicos que viajan en la sangre, llamados hormonas. Esta diferencia hace que las señales nerviosas sena mucho más rápidas que las endocrinas.

El sistema endocrino se compone de las glándulas endocrinas, como la hipófisis, la tiroides, páncreas, paratiroides y gónadas. Todas ellas, al recibir un estímulo específico, secretan hormonas hacia la sangre, para que estas viajen y lleguen hasta su órgano blanco, en cuyas células hallan proteínas receptores con que se unen. La unión entre la hormona y el receptor desencadena en las células del órgano blanco un cambio de actividad que es su respuesta. Esta suele ser una alteración metabólica o un cambio en la permeabilidad de la membrana.

El sistema nervioso es un conjunto de redes neuronales en que las neuronas se comunican entre sí y con otras células, tanto por impulsos nerviosos que transmiten a lo largo de sus prolongaciones, como por sinapsis químicas.