Células nerviosas



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Músculo cardíaco

Ocupa un lugar intermedio en cuanto a estructura y función entre el tejido muscular somático y el liso. El músculo cardíaco muestra un alto grado de automaticidad e independencia de la estimulación nerviosa, como el músculo liso, a fin de mantener la vida, latiendo con regularidad, suceda lo que suceda en el sistema nervioso. Por otra parte, se contrae rápidamente, como el músculo somático, a fin de que la sangre circule rápidamente también. Las células del músculo cardíaco son multinucleares y estriadas, pero la distribución de las miofibrillas no es tan regular o neta como la del tejido muscular somático.


Las membranas de las células musculares del tejido cardíaco están tan íntimamente entremezcladas que la excitación pasa de una célula a otra, de modo que todo el músculo cardíaco se contrae casi como una unidad, si bien algunas partes se contraen antes que otras. El corazón es excitado regularmente por tejido nervioso intrínseco (dentro del corazón) y continuará latiendo aunque falle la estimulación por parte del SNC. Ello supone un alto valor de supervivencia para el organismo. Está inervado por el SNA. La estimulación del simpático aumenta la frecuencia de los latidos, la del parasimpático tiene el efecto contrario.


1.3. El impulso nervioso y la sinapsis




1.3.1. Impulso nervioso



El sistema nervioso está formado por millones de neuronas4 (10.000-100.000x106), las cuales están conectadas unas a otras. A través de ellas cursan o fluyen unas señales denominadas impulsos nerviosos.
Estas señales constituyen el mecanismo de transmisión de la información nerviosa de unos lugares del organismo, o del sistema nervioso, a otros. El impulso nervioso es una onda transitoria de autopropagación de actividad eléctrica; es una señal de naturaleza eléctrica, o mejor dicho una señal de naturaleza electroquímica o bioeléctrica; depende de cambios que se generan en la membrana de la neurona. El sistema nervioso funciona a base de la propagación de este tipo de ondas que denominamos impulso nervioso. Los impulsos se producen ante estimulaciones apropiadas de las neuronas.

Potencial de membrana
El potencial de membrana es una característica de prácticamente todas nuestras células. En la célula en reposo existe una diferencia de potencial entre el interior y el exterior de la membrana. Este potencial de membrana o potencial de reposo es (en las motoneuronas de la médula espinal de los mamíferos del orden de -60 -80 mv. La diferencia de potencial es una función de la membrana y depende de:


  1. La membrana del nervio posee una bomba de sodio-potasio. El Na+ es expulsado hacia el exterior y el K+ hacia el interior. El mecanismo es más efectivo para el transporte del sodio que para el de potasio (1-3 iones de sodio por cada uno de potasio).

  2. La membrana del nervio en reposo es de 50 a 100 veces más permeable para el K+ que para el Na+. El K+ difunde con relativa facilidad y el Na+ difunde con dificultad.

  3. En el interior de la célula hay aniones (-) que no pueden difundir a través de la membrana (fosfato orgánico, sulfato orgánico y aniones de proteína).

Resumiendo: el Na+ es bombeado hacia el exterior, el K+ hacia el interior. Sin embargo, como se impulsan hacia afuera de 1 a 3 iones de Na+ por cada uno de K+, están bombeándose más iones positivos hacia afuera que hacia adentro.
Como la mayor parte de los aniones del interior de la fibra nerviosa no son difusibles, las cargas negativas persisten dentro de la fibra nerviosa, de manera que ésta se vuelve electronegativa mientras la fracción externa se vuelve electropositiva. A esta diferencia de potencial se le denomina potencial de membrana o potencial de reposo.

Desencadenamiento del impulso nervioso



Un estímulo adecuado en una célula nerviosa, produce una onda de actividad eléctrica que progresa a lo largo de la neurona sin decremento: el impulso nervioso5. Los estímulos producen cambios en el potencial de reposo de la membrana conduciendo a su despolarización. Dichos cambios constituyen la base de los fenómenos bioeléctricos que caracterizan al impulso nervioso. Los cambios secuenciales más importantes que ocurren son:
- Canales o poros de sodio y potasio


  1. En primer lugar hay un aumento de la permeabilidad de la membrana para el Na+. Estos iones penetran rápidamente al interior de la célula. La diferencia de potencial se hace cero e incluso se invierte, es decir el interior queda cargado positivamente y el exterior negativamente. A este proceso se le denomina despolarización.




  1. Posteriormente hay un aumento repentino de la permeabilidad de la membrana para el K+. Salen rápidamente éstos iones restableciéndose el potencial inicial de la membrana en reposo (-70 mv). A este proceso se le denomina repolarización.

Al primer proceso (1) se le denomina despolarización, y al segundo (2) repolarización.





Ahora, la membrana ha recuperado su potencial inicial de reposo de -70 mv, pero la distribución de cationes ha quedado invertida. Para restablecer la distribución original de iones entra a formar parte la bomba de sodio-potasio y los propios procesos de difusión de iones. Por tanto, la bomba de sodio-potasio además de repolarizar la membrana, mantiene la diferencia de potencial entre ambos lados de la membrana. Estos eventos, al ser registrados, se manifiestan por el potencial de acción (ver figura).
El ingreso de los iones positivos (sodio) provoca que cambie momentáneamente la carga de la membrana, de negativa a positiva. Cuando este cambio alcanza un nivel crítico se acciona el gatillo y el impulso nervioso eléctrico llamado potencial de acción viaja entonces a lo largo de la neurona. El potencial de acción se mueve de un extremo de la neurona a otro, como se propaga la combustión a lo largo de una mecha de pólvora.
Para que se origine un impulso nervioso es necesario aplicar un estímulo adecuado a la neurona (por ejemplo los fotones excitan a las células de la retina y no a las del oído). Además el estímulo debe ser aplicado con una determinada intensidad, si no el impulso no se origina. Se denomina umbral de excitación a la intensidad mínima que debe tener un estímulo para que sea efectivo, es decir para que se desencadene el impulso nervioso.
Período refractario: inmediatamente después de producirse un impulso nervioso, hay un período en el que la neurona no puede volver a ser excitada. Se corresponde con la mayor parte del potencial de acción. En los nervios de mamíferos, va desde 0.001 a 0.005 segundos, lo cual significa que pueden mandarse a través de un nervio de 200 a 1000 impulsos por segundo.
Propagación-conducción del impulso nervioso: una vez que el estímulo ha desencadenado el impulso nervioso, el potencial de acción tiende a propagarse a lo largo de toda la neurona. Sigue la ley del todo o nada.
Se ha solido comparar la propagación del impulso nervioso a la propagación de la combustión de la pólvora; ésta se propaga a partir de un punto a todos los puntos contíguos, sigue la ley del todo o nada, etc., pero la similitud no es total. También se puede comparar al disparo de una pistola: o dispara o no dispara, no existe un estado intermedio. El apretar el gatillo con más fuerza no hace que la bala salga con mayor velocidad ni con mayor precisión.
En realidad parece ser que se originan corrientes iónicas que progresan por la membrana de la neurona (teoría de los circuitos locales); se movilizarían los iones positivamente cargados hacia las zonas vecinas en reposo en las que existen cargas negativas en el interior de la membrana; dichas corrientes de iones atraviesan la membrana más allá de la zona excitada y al hacerlo la despolarizan en ese sitio retornando a la parte primitivamente activada. Se originan corrientes eléctricas en remolino. Este tipo de conducción se observa en las fibras amielínicas.
Conducción saltatoria. En las fibras nerviosas el impulso se transmite de nódulo de Ranvier a nódulo de Ranvier. La despolarización se produce solamente en los nódulos. Los segmentos de las vainas de mielina actúan como aislantes, impidiendo el paso de corrientes iónicas a su través. La conducción saltatoria tiene dos efectos:


  1. Aumenta la velocidad de conducción

  2. Ahorran energía, puesto que los fenómenos de despolarización y repolarización se producen únicamente a nivel de los nódulos, y no a lo largo de toda la membrana.


La velocidad de transmisión del impulso nervioso por fibras amielínicas es del orden de 0.5 - 2 m/segundo, y por las mielínicas de 50 a 100 m/segundo. La velocidad de propagación depende del diámetro de la fibra nerviosa; las mielínicas de diámetro más grueso, tienen longitudes inter-nódulos más largas, que las de diámetro menos grueso; esta parece ser la causa de la mayor velocidad de propagación del impulso. Estas señales que viajan por las fibras mielínicas regulan principalmente la actividad muscular rápida o transmiten señales sensitivas muy críticas al cerebro.

Fibras mielínicas 50-100 m/sg.

Fibras amielínicas 0.5-2 m/sg.

Músculo esquelético 4 m/seg.

Músculo cardíaco 0.5 m/seg.

Músculo liso 0.01 m/seg.


Sumación. Mediante la aplicación simultánea de dos estímulos que no alcancen el umbral de excitación, en dos puntos diferentes de la neurona, se puede conseguir que se produzca el impulso nervioso. A este fenómeno se le denomina sumación espacial; obviamente cada uno de estos dos estímulos por si solos no desencadenaría el impulso nervioso.
Todos los impulsos nerviosos son de la misma naturaleza. Por ejemplo, los que viajan del oído al cerebro son de la misma naturaleza que los que viajan del ojo al cerebro. Entonces, ¿de qué depende la capacidad que tenemos para distinguir cualitativa y cuantitativamente los estímulos?. Hay varios factores:
-Nº de terminaciones nerviosas estimuladas.

-Vía nerviosa por la que viaja el impulso.



-Frecuencia de los impulsos nerviosos6.

-Clasificación o proceso de integración del cerebro.


El proceso más importante de todos es la clasificación llevada a cabo por el cerebro (centro de procesos integradores).

1.3.2. Sinapsis7
Las neuronas del sistema nervioso están conectadas unas a otras formando por ejemplo circuitos neuronales y vías nerviosas. Las zonas de contacto de dos neuronas se denominan sinapsis. Pero estas conexiones no son físicas, es decir, no existe un contacto directo, estructural, entre una neurona y otra.
En un principio se pensó que el modo de propagarse el impulso nervioso de una célula a la siguiente seguía los mismos pasos que la propagación del impulso a través de la membrana de la neurona. Actualmente se sabe que no es así, ya que se ha comprobado que la excitación se propaga de una neurona a la siguiente a través de mediadores químicos o neurotransmisores; es decir, la transmisión del impulso nervioso de una neurona a otra es química.
El axón de una neurona se modifica a nivel de la sinapsis de tal forma que se ensancha en forma de botón, formando el botón sináptico. Los elementos estructurales de la sinapsis son:
-Neurona presináptica, que corresponde a la terminación del axón que llega a la sinapsis

-Neurona postsináptica, a donde pasará (o se impedirá el paso) el impulso nervioso.

-Hendidura sináptica o espacio entre las dos neuronas.

-Vesículas sinápticas, que contienen el transmisor sináptico.

-Mitocondrias, que proporcionan la energía para fabricar el transmisor sináptico.

-Receptores de membrana, para reconocer el transmisor sináptico.



Dentro de cada botón sináptico hay muchas mitocondrias y cientos de vesículas pequeñas. En el interior de estas vesículas está contenido el transmisor químico. Cuando el impulso nervioso llega al final de la neurona presináptica, ésta vierte su contenido en la hendidura sináptica. El proceso es el característico de una exocitosis celular (fusión de membranas). El transmisor liberado, que es portador de mensajes químicos específicos, alcanza rápidamente la membrana postsináptica, contribuyendo a que esta neurona se excite o se inhiba (depende del transmisor y de la neurona postsináptica; ver más adelante).
Goldberg (2002: 43-44) lo explica así: “Una señal eléctrica (potencial de acción) se genera dentro del cuerpo de la neurona y viaja a lo largo del axón hasta que llega al terminal, el punto de contacto con una dendrita, un camino que lleva a otra neurona. En el punto de contacto hay un espacio llamado sinapsis. La llegada del potencial de acción libera pequeñas cantidades de sustancias químicas (neurotransmisores) que cruzan la sinapsis como balsas a través de un río y se unen a los receptores, moléculas altamente especializadas al otro lado del espacio. Conseguido esto, los neurotransmisores se descomponen en la sinapsis con la ayuda de enzimas especializadas. Mientras, la activación de receptores postsinápticos da como resultado otro suceso eléctrico, un potencial postsináptico. Varios potenciales postsinápticos simultáneos dan como resultado otro potencial de acción, y el proceso se repite miles de veces a lo largo de caminos tanto paralelos como secuenciales. Esto permite codificar información de tremenda complejidad” .
El 80% de las sinapsis se dan entre un axón y una dendrita. El 20% restante se da entre un axón y el cuerpo celular, aunque ocasionalmente son axo-axónicas. Otros tipo de sinapsis muy común es la que se establece entre de axón de una neurona y célula muscular o glandular.
Una neurona típica recibe del orden de 1.000 a 10.000 sinapsis diferentes pudiendo recibir información de algo así como de otras 1.000 neuronas o más. Sin embargo, otras neuronas reciben unas pocas sinapsis y otras neuronas reciben un número muy elevado de las mismas.





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