El impulso nervioso: Generación y Transmisión
Capitulo 6
El impulso nervioso:
Generación y Transmisión
Hace 200 años Luigi
Galvani observo que el pasaje de una
corriente eléctrica a lo largo del nervio de la pata de una rana provocaba la
contracción del musculo, desde ese momento se sabe que la conducción nerviosa
se asocia con fenómenos eléctricos.
El potencial de membrana
La célula puede pude
existir como entidad individual porque su membrana celular o membrana plástica
regula el paisaje de sustancias hacia su interior y hacia su exterior. La
membrana es delgada formada por lípidos con proteínas globulares, incluidas en
todo su espesor.
Canales Iónicos: Se
regulan el flujo de iones a través de la membrana en todas las células. La en
entrada de iones calcio controlada por los canales puede alterar muchos
procesos metabólicos intracelulares, al activar varias enzimas.
Generación
del potencial de membrana
A través de la membrana, es justamente debido a la
distribución desigual de cargas presentes en los iones entre el lado externo e
interno. Se produjeron importantes avances en el conocimiento de la naturaleza
del impulso nervioso cundo se tomó posible registrar cambios en neuronas
individuales. El modelo biológico que permitió hacer esto posible por primera
vez fue el axón gigante de calamar.
Los microelectrodos se
conectan a un voltímetro muy sensible
denominado osciloscopio que mide el voltaje con la relación del tiempo. Cuando
un microelectrodo se encuentra fuera de la neurona, no se registra diferencia
de voltaje.
El potencial de Reposo
1.
Distribución
desigual de iones: En el interior y exterior de la membrana hay partículas
cargadas eléctricamente, iones, a distintas concentraciones.
2.
Permeabilidad
selectiva: De la membrana celular a ciertos iones entre el líquido de los
compartimentos extracelular e intracelular: en el estado de reposo
3.
La presencia de
bomba: Que mueven iones e contra de su gradiente de concentración
El potencial de acción
Ante un determinado
estímulo, se produce una profunda y súbita alteración de las características de
la membrana al sobrepasar un determinado valor.
Entre las funciones e importancia del potencial de
acción en los tejidos se pueden mencionar:
·
Transmisión rápida
de la información a lo largo de grandes distancias distancias en el SN y fibras
musculares
·
Control de
respuestas efectoras, incluyendo la activación de canales iónicos de compuerta
El estímulo umbral y el potencial
umbral
Observar el comportamiento de una célula,
puede ser vista en plena actividad o en reposo, pero nunca en estado
intermedio. Esto significa que la
célula, cuando responde al estímulo, lo hace al máximo o permanece sin
activarse. Una célula nerviosa, se observa que solo cuando el estímulo haya
alcanzado una cierta intensidad, la célula dará su respuesta; los estímulos
haya alcanzado una cierta intensidad, a una célula nerviosa, se observa que
solo cuando el estimulo haya alcanzado una cierta intensidad, la célula dará su
respuesta; los estímulos de menor intensidad serán ineficaces.
Bases
ionicas de potencial de acción
Consiste en profundos cambios de
permeabilidad de la membrana.
Propagación
del potencial de acción
La conducción del impulso nervioso a lo
largo de la membrana celular depende de una serie de eventos eléctricos
locales, cada uno de los cuales es disparado por la región que la precede
inmediatamente. La despolarización de un “parche cilíndrico” de membrana causa
un intercambio local de iones en una región adyacente al mismo, el cual si es
suficiente par a despolarizar la membrana más allá del potencial lumbral.
El
período refractario
El impulso nervioso se condice en ambas
direcciones, la frecuencia máxima de aparición de Potencial de acción sobre el
axón está determinada por el siguiente fenómeno; a medida que la región donde
de donde se produce la fase de despolarización pasa por la fase de
repolarización, y luego seguida por la fase de hiperpolarización, por
consiguiente ese parche de membrana se vuelve inactivo.
Velocidad
de conducción
No todas las fibras nerviosas conducen
los impulsos a la misma velocidad. Depende fundamentalmente:
·
Del diámetro del
axón
·
Y del hecho de
que el axón este cubierto por una vaina de mielina
Propagación
saltatoria
Los axones más grandes que 1 micrómetro
de diámetro tiene una membrana rica en lipoproteínas que los cubren. Esta
cubierta es producida y mantenida por
las células de schawann en el sistema nervioso periférico y los
oligodendrocitos.
Cuando la excitación ocurre en un axón el
Potencial de acción literalmente “salta” de un nodo a nodo. Los impulsos
nerviosos en ciertas fibras mielinizadas motoras o sensoriales pueden viajar a
velocidades de hasta 12m/s, mientras que los axones no mielinizados, conducen
impulsos mucho más lento.
Sinapsis
Las neuronas se comunican con otras
neuronas, con una fibra muscular o con ciertas células glandulares en sitios
denominados sinapsis uniones sinápticas.
Cada unión sináptica esta formada por una neurona que conduce el impulso hacia
la sinapsis. Este atraviesa una estrecha distancia, la brecha sináptica la cual
separa las estructuras pre- y postsinaptica
Sinapsis eléctricas. Están en contacto y
unas por un proceso especial, y el impulso nerviosos eléctrico puede pasar
directamente desde una célula a la siguiente en los mamíferos se encuentran en
puntos muy específicos del sistema nervioso central
Estructura
y tipos de sinapsis química:
A
escala molecular, las vesículas sinápticas están ancladas al citoesqueleto por
medio de moléculas denominadas sinápticas. Contiene neurotransmisores y vesículas sinápticas de cierto tamaño u
forma algunas veces están asociadas con neurotransmisores específicos.
Las sinapsis química entre neuronas son
generalmente denominadas según los elementos neuronales que intervienen en la
misma axodendrítica, sinapsis formada entre un axón y una dendrita;
axosomática, entre el axón y zona; axoaxónica; entre dos axones y
dentrodendritica, entre dos dendritas.
Fisiología
de la sinapsis química
En la transmisión sináptica, en el paso
del impulso nervioso de una neurona a
otra célula excitable, no se verifican solo fenómenos bioelectricos, si no también
químicos.
El trasmisor libre, liberado dentro de
la brecha sináptica, interactúa con la molécula
receptor de la membrana postsinaptia.
Debido a la interacción, un número de canales ión-especifico es abierto. Esto
permite una corriente eléctrica que fluye a través de la membrana
postsinaptica, afectando el estado electroquímico de la membrana en el área
cercana al canal se genera un potencial postsinaptico
Liberación presinaptica de sustancias transmisoras.
Acoplamiento despolarización-liberación
La liberación de señales químicas desde
el terminal presinaptico determina la efectividad de la trasmisión sináptica.
El número de moléculas transmisoras liberadas en una sinapsis determinada la
magnitud relativa de la respuesta postsinaptica. Así, la cuestión de cómo tiene
lugar la liberación de transmisor es de importancia capital.
Durante la liberación sináptica parece
tener lugar en la forma de unidades discretas, paquetes y a
este proceso se le denomina “liberación cuántica”.
Las vesículas proporcionan la base anatómica
para los paquetes de transmisor responsables de la naturaleza cuántica de la
liberación de transmisores, de a cuerdo con la teoría cuántica de la liberación
del transmisor, la probabilidad de una vesícula determinada sufra una
exocitosis y libere su contenido en momento dado muy baja si el Potencial de
membrana presinaptico se sitúa al nivel
de reposo
Las neuronas también liberan otras
sustancias sin necesidad de exocitosis: Las prostaglandinas, sustancias que
pueden actuar en la sinapsis como mensajeros químicos
Procesos
postsinaptcos
El hecho que el potencial postsinaptico
sea excitatorio o inhibitotio depende principalmente del tipo de receptor.
A.
Una despolarización, son denominados
potenciales excitatorios postsinapticos
B.
Una
hiperpolarización son denomidos como
ponenciales inhibitorio postsinaptcos
La unión muscular
Los músculos deben ser
estimulados para que se contraigan. El sitio de contacto entre el musculo y
nervio es denominando unión neuromuscular. El estimulo es recibido por las
dendritas que trasmiten la señal hacia el cuerpo de la célula y hacia el axón
La neurona motora y las
numerosas fibras musculares que inerva se conocen como unidad motora. El numero
de fibras musculares alcanzadas por cada axón y sus brazos varía desde 4 hasta
varios cientos.
Como es el caso de la
mayoría de las sinapsis entre neuronas, la señal viaja a través de la hendidura
sináptica por medio de un transmisor químico.
Transmisión química de la actividad sináptica
El
hecho de que la transmisión en la mayor parte de las sinapsis es de carácter
químico, tiene una gran importancia fisiológica y farmacológica. Las
terminaciones nerviosas han sido llamadas transductores biológicos, ya que
convierten la energía eléctrica en energía química.
Es esquema general de
la transmisión sináptica química se divide en 4 procesos:
1.
Sintesis de
agentes transmisores
2.
Almacenamiento
en vesículas sinápticas y si liberación , causada por impulsos nerviosos, en la
hendidura sináptica
3.
Interacion del
nt con el receptor apropiado en la membrana postsinaptica
4.
Desaparicion del
transmisor de la hendidora sináptica, metabilosmo y en muchos casos
recapacitación hacia el interios de la neurona presinaptica
Química de los neurotransmisores
Los mensajes químicos
deben de cumplir 6 criterios:
·
Que se sintetice
en la neurona
·
Este presente en
un terminal presinaptico y se libere en cantidades suficientes, y ejerza un
efecto definido sbre la neurona postsinaptica u órgano efector.
·
Se encuentra
distribuido de manera desigual en el sistema nervioso
·
Que in vitro,
produzca efectos sobre neuronas “blanco” únicas cuando se aplica sobre su
membranas por medio de un cicropipeta
·
Su acción debe
bloquearse por los mismos agentes que bloquean la transmisión natural
·
La existencia de
algun mecanismo especifico para eliminarlo del lugar donde se encuentra
Se puede clasificar por
el transmisor que utiliza e identifica en el encéfalo neuronas colinérgicas, norodrenergicas,
dopaminergicas, y serotominergicas
Receptores de canales postsinaptcos
Se puede considerar
varias generalizaciones:
·
EN cada situación que se ha estudiado con
detalle, cana NT hay muchos subtipos de receptores
·
Si bien hay
muchos transmisores nerviosos y muchos subtipos de receptores para cada
transmisor, los receptores tienden a agruparse y en su función.
·
Hay receptores
en los elementos presinaptcos y en los postsinapticos para muchos de los
transmisores secretados
·
La exposición
prolongada a sus transmisores, hace que la mayor parte de los receptores dejen
de responder a los mismos.
Tipos de
receptores
Los receptores tienen 2 acciones, el reconomiento de
los transmisores específicos y la activación de efectore. Hay dos maneras en la
que un tranmisor peude activar el canal de un receptor sináptico:
1.
Receptor
ionotrópico: Algunos canales miran hacia fuera y protuyen hacia el lado
tracelular, ya que responden a estimulos específicos
2.
Receptor
merabotrópico: Es un mecanismo indirecto, una proteína en la membrana responde
a transmisores químicos o estimulos físicos con la producción de un segundo
mensajero en el interior de la celula
Finalizacion del efecto del trasmisor nervioso
La eliminación oportuna
de los transmisores de la hendidura sináptica es critica para la trasmisión
sináptica hay 3 mecanismos básicos involuvrados
·
La defradacion o
catabolizacion del trasmisor: se lleva acabo por medio de enzimas especidicas
para cada trasmisor presentes en la brecha sináptica
·
En la difusión,
una fracción del transmisor liberado se aleja de la sinapsis y es captado por
las células de la glía o para a la circulación sanguínea
·
Los
trasportadoes pertenecen a una superfamilia
de proteínas integrales
Los neuropeptidos se
eliminan mas lenteamente que los neurotransmisores. Es probablemente que los
mecanismos principales en su eliminación sea la difusión y la proteólisis.
Transmisión sináptica y segundos mensajeros
Hay 2 familias para este tipo de receptores:
·
La molécula receptora
esta acopiada a su molécula efectora mediante una proteína Los trasportadores
pertenecen a una superfamilia de
proteínas integrales Guanosina o
proteína G.
·
Está constituida
por diferentes miembros. El mejor estudiado es el receptor de tirosina quinasa.
El dominio citoplasmático de este receptor es una enzima que se fosforilla a si
misma y a otras proteínas.
El número de sustancias
conocidas que actúan como segundos mensajeros en la transmisión sináptica son
menores que el numero de transmisores conocidos sin embargo solo unos pocos de
los segundos mensajeros se han caracterizados:
·
En una vía especifica,
quizá el mejor estudiada, se produce el segundo mensajero adenosina monofosfato cíclico.
·
Otra vía, la
cual se activa mediante un receptor colinérgico muscarínico, se une a otro tipo
de proteína G para activar la fósfalpasa
·
El tercer
sistema fundamental activa la cascada del acido araquidonico a través de la
fósfolipasa.
La activación inducidas
a través de la sinapsis en la expresión genética, son de la sinapsis en la
expresión genética, son determinantes en la consolidación de la memoria a largo
plazo y aprendizaje
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