Sistemas de Coordinación y Regulación de Funciones

• Sistema nervioso: Se encarga de la coordinación y regulación de las funciones del organismo mediante impulsos nerviosos (señales eléctricas y químicas entre las neuronas, sus principales células).
• Sistema hormonal o endocrino: Se encarga de la coordinación y regulación de las funciones del organismo mediante la producción y liberación de hormonas (mensajeros químicos que viajan por la sangre).

Recepción, Transducción y Percepción Sensorial

Los receptores sensoriales proporcionan al sistema nervioso información acerca del medio externo e interno. Captan diferentes estímulos mediante el proceso denominado recepción. Luego, esos estímulos se transforman en impulsos nerviosos (transducción), que son transmitidos al sistema nervioso donde la información es interpretada y procesada mediante el proceso de percepción.

• Estímulo: Cualquier cambio procedente del medio externo o interno que provoca una respuesta en un organismo o célula.
• Receptor: Estructura (generalmente una célula o terminación nerviosa) capaz de detectar estímulos específicos y convertirlos en impulsos nerviosos.
• Centro nervioso: Órgano o conjunto de órganos del sistema nervioso (como el encéfalo o la médula espinal) encargado de recibir la información sensorial, procesarla y elaborar una respuesta adecuada.

La elaboración de respuestas involucra a los principales efectores: los músculos (que ejecutan una respuesta motora) y las glándulas (que ejecutan una respuesta secretora).

Funcionamiento Integrado de los Sistemas Corporales

Los dos sistemas de coordinación (nervioso y endocrino), responsables de funciones como el metabolismo, la circulación, la respiración, la digestión, la regulación de la temperatura corporal y el crecimiento, actúan de manera integrada. Colaboran también con otros sistemas, como el sistema excretor (que controla el balance hídrico y de electrolitos) y el sistema inmunitario (que defiende al organismo contra las enfermedades), regulando y controlando en conjunto todas las funciones vitales.

Homeostasis: Mantenimiento del Equilibrio Interno

La homeostasis es el conjunto de procesos fisiológicos mediante los cuales el organismo mantiene una condición interna estable y constante (un estado de equilibrio dinámico), a pesar de las fluctuaciones del medio externo.

Principales Órganos Reguladores de la Homeostasis

• Hipotálamo: Centro neuroendocrino clave, localizado en la base del cerebro. Elabora neurohormonas que controlan gran parte del funcionamiento del sistema endocrino, además de regular funciones vitales como la temperatura corporal, el apetito y la sed.
• Hipófisis (Glándula Pituitaria): Glándula endocrina ubicada debajo del hipotálamo, con el que está conectada funcional y estructuralmente mediante el tallo hipofisario. Está formada por dos lóbulos principales:
  • Lóbulo anterior (Adenohipófisis): Produce y secreta diversas hormonas que regulan otras glándulas endocrinas y procesos metabólicos.
  • Lóbulo posterior (Neurohipófisis): Almacena y libera neurohormonas producidas en el hipotálamo (ADH y oxitocina).

Relaciones Hipotálamo-Hipófisis

• El hipotálamo controla la adenohipófisis mediante hormonas liberadoras e inhibidoras que viajan a través de un sistema portal de vasos sanguíneos.
• El hipotálamo se conecta con la neurohipófisis mediante los axones de neuronas hipotalámicas, a través de los cuales se transportan y liberan las neurohormonas almacenadas.

Células del Sistema Nervioso

Neuronas

Son las células fundamentales del sistema nervioso, especializadas en generar, conducir y transmitir impulsos nerviosos. Estructuralmente constan de:

• Cuerpo neuronal o soma: Centro metabólico de la neurona, contiene el núcleo, orgánulos como las mitocondrias y los cuerpos de Nissl (RER), y neurofilamentos.
• Dendritas: Ramificaciones cortas y numerosas que reciben los impulsos nerviosos de otras neuronas y los conducen hacia el soma.
• Axón: Prolongación única y generalmente larga del cuerpo neuronal que conduce el impulso nervioso desde el soma hacia otra neurona, músculo o glándula (el efector). Puede estar recubierto por una vaina de mielina.

Tipos de Neuronas (Según su Función)

• Sensitivas (Aferentes): Conducen el impulso nervioso desde los receptores sensoriales hasta los centros nerviosos (SNC).
• De asociación (Interneuronas): Se encuentran exclusivamente en el SNC y conectan las neuronas sensitivas con las motoras, procesando la información.
• Motoras (Eferentes): Conducen la respuesta elaborada en los centros nerviosos hasta los órganos efectores (músculos o glándulas).

Neuroglia (Células Gliales)

Son células que acompañan a las neuronas y realizan funciones esenciales de soporte estructural, nutrición, aislamiento, defensa y mantenimiento del microambiente del tejido nervioso. Las principales células gliales son:

• Astrocitos (SNC)
• Oligodendrocitos (SNC – forman mielina)
• Células de Schwann (SNP – forman mielina)
• Microglía (SNC – función fagocítica)
• Células ependimarias (SNC – revisten cavidades)

Fibras Nerviosas

Están formadas por axones neuronales y las células gliales asociadas (células de Schwann en el SNP, oligodendrocitos en el SNC). Se clasifican según la presencia o ausencia de vaina de mielina:

• Amielínicas: Varios axones están alojados en invaginaciones de una única célula de Schwann (SNP) u oligodendrocito (SNC), sin que esta forme una vaina de mielina aislante alrededor de cada uno. La conducción del impulso es más lenta.
• Mielínicas: Cada axón está envuelto por múltiples capas de membrana de células de Schwann (SNP) u oligodendrocitos (SNC), formando una vaina de mielina discontinua (interrumpida en los nodos de Ranvier). La mielina actúa como aislante eléctrico y permite una conducción del impulso nervioso mucho más rápida (conducción saltatoria).

Sistema Nervioso Periférico (SNP)

El SNP comprende todos los nervios y ganglios que se encuentran fuera del Sistema Nervioso Central (SNC). Actúa como una red de comunicación que conecta el SNC con el resto del cuerpo: recibe estímulos sensoriales, transporta esta información hacia el SNC y conduce las respuestas motoras desde el SNC hacia los músculos y glándulas. Está formado por:

• Nervios: Haces de fibras nerviosas (axones) envueltas en tejido conectivo (epineuro, perineuro, endoneuro). Según su origen, pueden ser craneales (originados en el encéfalo) o espinales/raquídeos (originados en la médula espinal).
• Ganglios nerviosos: Agrupaciones de cuerpos neuronales (somas) localizadas fuera del SNC. Hay ganglios sensitivos y ganglios autónomos.

Sistema Nervioso Autónomo (SNA) o Vegetativo

Es la parte del SNP (aunque con centros de control en el SNC) que regula las funciones viscerales involuntarias, manteniendo la homeostasis. Se divide funcionalmente en:

• Sistema Simpático: Prepara al organismo para situaciones de emergencia o actividad intensa («respuesta de lucha o huida»): aumenta la frecuencia cardíaca, dilata bronquios, moviliza glucosa, etc.
• Sistema Parasimpático: Predomina en situaciones de reposo y digestión («respuesta de descanso y digestión»): disminuye la frecuencia cardíaca, estimula la digestión, contrae la pupila, etc.

Origen y Propagación del Impulso Nervioso

El impulso nervioso es una señal de naturaleza electroquímica que se propaga a lo largo de la membrana plasmática de las neuronas.

Potencial de Reposo

Cuando una neurona no está transmitiendo un impulso, su membrana presenta una diferencia de potencial eléctrico llamada potencial de reposo. La membrana está polarizada: el interior de la célula es eléctricamente negativo con respecto al exterior (que es positivo). Este estado se mantiene activamente por la bomba de sodio-potasio (que expulsa 3 iones Na+ por cada 2 iones K+ que introduce) y por la diferente permeabilidad de la membrana a estos iones (mayor permeabilidad al K+ que al Na+ en reposo).

Potencial de Acción

Cuando un estímulo suficientemente intenso (umbral) llega a la neurona, provoca un cambio rápido y transitorio en la permeabilidad de la membrana a los iones Na+ y K+. Se abren canales de Na+ dependientes de voltaje, permitiendo una entrada masiva de Na+ al interior celular. Esto causa una inversión de la polaridad de la membrana (el interior se vuelve positivo respecto al exterior), fenómeno conocido como despolarización. Inmediatamente después, los canales de Na+ se inactivan y se abren canales de K+ dependientes de voltaje, permitiendo la salida de K+ de la célula, lo que restaura la polaridad original (repolarización). Esta secuencia de despolarización y repolarización constituye el potencial de acción, que se propaga a lo largo del axón sin disminuir su intensidad, como una onda de electronegatividad.

Sinapsis: Comunicación Neuronal

La sinapsis es la región especializada de contacto funcional donde se transmite la información (el impulso nervioso) desde una neurona (elemento presináptico) a otra célula (neurona, célula muscular o glandular), denominada elemento postsináptico. La mayoría de las sinapsis en mamíferos son químicas:

1. Cuando el potencial de acción llega al terminal axónico del elemento presináptico, provoca la apertura de canales de Ca++ dependientes de voltaje.
2. La entrada de Ca++ induce la fusión de vesículas sinápticas (que contienen neurotransmisores) con la membrana presináptica.
3. Se liberan los neurotransmisores al espacio o hendidura sináptica.
4. Los neurotransmisores se difunden y se unen a receptores específicos en la membrana del elemento postsináptico.
5. Esta unión provoca un cambio en la permeabilidad iónica de la membrana postsináptica, generando un potencial postsináptico (excitatorio o inhibitorio), que puede iniciar o modular un nuevo impulso nervioso o una respuesta en el efector.

Sistema Nervioso Central (SNC)

Es el centro de procesamiento e integración de la información del organismo. Está constituido por el encéfalo y la médula espinal, ambos protegidos por estructuras óseas (cráneo y columna vertebral, respectivamente) y membranas denominadas meninges.

Encéfalo

Es la parte del SNC contenida dentro del cráneo. Se compone de varias partes principales:

• Cerebro: La parte más grande y compleja. Dividido en dos hemisferios (derecho e izquierdo) conectados por el cuerpo calloso. Su capa externa es la corteza cerebral. Es responsable de las funciones cognitivas superiores (pensamiento, memoria, lenguaje, aprendizaje, conciencia), el procesamiento de la información sensorial, el control de los movimientos voluntarios, la regulación de las emociones y contribuye al mantenimiento de la homeostasis.
• Cerebelo: Situado en la parte posterior e inferior, debajo del cerebro. Es fundamental para la coordinación de los movimientos voluntarios, el mantenimiento del equilibrio, la postura y el tono muscular. Recibe información sensorial y motora para ajustar los movimientos y hacerlos precisos.
• Tronco encefálico (Tallo cerebral): Conecta el cerebro y el cerebelo con la médula espinal. Es una estructura vital que regula funciones automáticas esenciales. Se subdivide en:
  • Mesencéfalo: La parte más superior. Contiene centros para reflejos visuales y auditivos, y controla movimientos oculares.
  • Protuberancia (Puente de Varolio): Situada entre el mesencéfalo y el bulbo. Actúa como puente de conexión para las fibras nerviosas y participa en la regulación de la respiración y el sueño.
  • Bulbo raquídeo (Médula oblongada): La parte más inferior, conectada a la médula espinal. Contiene centros vitales que controlan la frecuencia cardíaca, la presión arterial y la respiración. También regula reflejos como la deglución, el vómito, la tos y el estornudo.
• (Nota: Los pedúnculos cerebrales y cerebelosos son grandes haces de fibras nerviosas que conectan funcionalmente estas estructuras, no órganos separados.)

Médula Espinal

Es un cordón nervioso que se extiende desde la base del encéfalo (continuación del bulbo raquídeo) hacia abajo, alojado dentro del canal vertebral de la columna vertebral (generalmente hasta la primera o segunda vértebra lumbar en adultos). De ella emergen los nervios espinales. Sus funciones principales son:

• Conducción de impulsos nerviosos: Actúa como una autopista para la información, transmitiendo señales sensoriales desde el cuerpo hacia el encéfalo (vías ascendentes) y órdenes motoras desde el encéfalo hacia los músculos y glándulas (vías descendentes).
• Centro de actos reflejos: Integra muchos reflejos somáticos simples (ej., el reflejo rotuliano, el reflejo de retirada ante un estímulo doloroso) sin necesidad de que la información llegue al encéfalo para una respuesta rápida.

Actos Involuntarios o Reflejos

Son respuestas rápidas, predecibles e involuntarias a estímulos específicos. La vía nerviosa que sigue un impulso durante un acto reflejo se denomina arco reflejo, cuyos componentes básicos son: receptor sensorial, neurona sensitiva, centro integrador (en el SNC, puede ser la médula espinal o el tronco encefálico), neurona motora y efector.

• Reflejos incondicionados (Innatos): Son respuestas genéticamente determinadas, presentes desde el nacimiento. No requieren aprendizaje y suelen tener una función protectora o de mantenimiento (ej., reflejo de succión, reflejo rotuliano, parpadeo ante un objeto cercano).
• Reflejos condicionados (Adquiridos): Se desarrollan a lo largo de la vida como resultado de la experiencia y el aprendizaje, mediante la asociación repetida de un estímulo inicialmente neutro con un estímulo incondicionado (ej., la salivación de los perros de Pavlov al oír una campana asociada a la comida).

Receptores Sensoriales

Son estructuras especializadas (terminaciones nerviosas libres o encapsuladas, o células sensoriales específicas como las del gusto o la visión) capaces de detectar un tipo particular de estímulo (energía) y convertirlo (transducirlo) en una señal eléctrica (potencial de receptor) que puede generar impulsos nerviosos. Se pueden clasificar según diferentes criterios:

Según el Origen del Estímulo

• Exteroceptores: Detectan estímulos procedentes del medio externo (ej., luz, sonido, temperatura ambiental, presión sobre la piel, sustancias químicas en el aire o alimentos). Se localizan en la superficie corporal o cerca de ella (piel, órganos de los sentidos).
• Interoceptores: Detectan estímulos procedentes del interior del organismo. Se subdividen en:
  • Propioceptores: Informan sobre la posición y el movimiento de las diferentes partes del cuerpo (sentido de la posición o cinestesia) y el estado de contracción muscular. Se localizan en músculos, tendones, articulaciones y en el oído interno (aparato vestibular para el equilibrio).
  • Visceroceptores: Detectan cambios en el medio interno y en las vísceras (ej., presión arterial, niveles de O2 y CO2 en sangre, pH, temperatura corporal, distensión de órganos, dolor visceral). Se hallan distribuidos en órganos internos, vasos sanguíneos y en el hipotálamo.

Según el Tipo de Estímulo (Modalidad Sensorial)

• Mecanorreceptores: Responden a estímulos mecánicos como presión, tacto, vibración, estiramiento, sonido y equilibrio.
• Termorreceptores: Detectan cambios en la temperatura (receptores para el frío y para el calor).
• Quimiorreceptores: Sensibles a estímulos químicos (ej., detectan moléculas para el gusto y el olfato, o cambios en la concentración de O2, CO2, glucosa, etc., en los líquidos corporales).
• Fotorreceptores: Sensibles a la energía luminosa (luz). Se encuentran en la retina del ojo (conos y bastones).
• Nociceptores: Responden a estímulos potencialmente dañinos para los tejidos (mecánicos, térmicos o químicos intensos), generando la sensación de dolor.

Los diferentes receptores, junto con las vías nerviosas aferentes y las áreas corticales específicas donde se procesa la información, constituyen los distintos sistemas sensoriales (visual, auditivo, somatosensorial, etc.), que nos permiten percibir el mundo y nuestro propio cuerpo.

Glándulas: Órganos Secretores

Son órganos o conjuntos de células especializadas en la síntesis y secreción de sustancias específicas. Se clasifican según dónde vierten su producto de secreción:

• Glándulas Endocrinas (secreción interna): No poseen conductos excretores. Elaboran hormonas que se vierten directamente al líquido intersticial y de ahí pasan al torrente sanguíneo o linfático, a través del cual viajan para actuar sobre células u órganos diana específicos, a menudo distantes. Ejemplos: hipófisis, tiroides, suprarrenales. Forman el sistema endocrino.
• Glándulas Exocrinas (secreción externa): Poseen conductos a través de los cuales vierten sus secreciones a una superficie corporal (externa o interna). Ejemplos: glándulas sudoríparas (vierten al exterior), glándulas salivales (vierten a la cavidad bucal), glándulas gástricas (vierten a la cavidad gástrica).
• Glándulas Mixtas (Anficrinas): Tienen una doble función, endocrina y exocrina. Ejemplos: el páncreas (produce jugo pancreático -exocrino- y hormonas como insulina y glucagón -endocrino-), las gónadas (ovarios y testículos, producen gametos -exocrino- y hormonas sexuales -endocrino-).

Regulación Hormonal: Retroalimentación Negativa

El sistema de retroalimentación negativa (feedback negativo) es el mecanismo de control más común en la regulación hormonal y en la homeostasis en general. Funciona de manera que el producto final de una vía metabólica o la respuesta fisiológica a una hormona inhibe la secreción de la propia hormona o de las hormonas que la estimulan en niveles superiores del eje regulador. Esto evita la sobreproducción hormonal y mantiene los niveles hormonales y las condiciones fisiológicas dentro de un rango estrecho y estable.

Regulación Hormonal de la Glucemia

La glucemia es la concentración de glucosa en la sangre. Su mantenimiento dentro de límites fisiológicos (aproximadamente 70-110 mg/dL en ayunas) es crucial, ya que la glucosa es la principal fuente de energía para muchas células, especialmente las neuronas. La regulación depende principalmente de dos hormonas pancreáticas:

• Insulina: Secretada por las células beta de los islotes de Langerhans del páncreas en respuesta a niveles altos de glucosa en sangre (hiperglucemia, típicamente después de comer). Es una hormona hipoglucemiante: facilita la captación de glucosa por las células (especialmente musculares y adiposas), promueve su utilización y su almacenamiento como glucógeno en el hígado y músculos, e inhibe la producción de glucosa por el hígado.
• Glucagón: Secretado por las células alfa de los islotes de Langerhans del páncreas en respuesta a niveles bajos de glucosa en sangre (hipoglucemia). Es una hormona hiperglucemiante: estimula la degradación del glucógeno hepático (glucogenólisis) y la síntesis de nueva glucosa a partir de otros sustratos (gluconeogénesis) en el hígado, liberando glucosa a la sangre.

En situaciones de estrés físico o emocional («situación de peligro»), el organismo necesita movilizar rápidamente energía (glucosa). En estos casos, intervienen otras hormonas hiperglucemiantes:

• El Sistema Nervioso Simpático estimula directamente la médula suprarrenal para que libere adrenalina y noradrenalina (catecolaminas). Estas hormonas aumentan rápidamente la glucemia al estimular la glucogenólisis hepática y muscular.
• El eje hipotálamo-hipófisis-suprarrenal se activa: el hipotálamo libera CRH, la adenohipófisis secreta ACTH, y la corteza suprarrenal libera cortisol (un glucocorticoide). El cortisol tiene un efecto hiperglucemiante más lento pero sostenido, promoviendo la gluconeogénesis y disminuyendo la utilización periférica de glucosa.

Regulación Hormonal del Calcio (Calcemia)

La concentración de calcio iónico en la sangre (calcemia) debe mantenerse dentro de un rango muy estrecho, ya que el calcio es esencial para múltiples procesos fisiológicos (contracción muscular, transmisión nerviosa, coagulación sanguínea, mineralización ósea, etc.). La regulación principal la ejercen dos hormonas:

• Hormona Paratiroidea (PTH): Secretada por las glándulas paratiroides en respuesta a niveles bajos de calcio en sangre (hipocalcemia). Es la principal hormona hipercalcemiante: aumenta la calcemia al estimular la resorción ósea (liberación de calcio del hueso por los osteoclastos), aumentar la reabsorción de calcio en los túbulos renales y estimular la activación de la vitamina D en los riñones (la vitamina D activa aumenta la absorción de calcio en el intestino).
• Calcitonina: Secretada por las células parafoliculares (células C) de la glándula tiroides en respuesta a niveles altos de calcio en sangre (hipercalcemia). Tiene un efecto hipocalcemiante, aunque su papel fisiológico en humanos es menos relevante que el de la PTH: disminuye la calcemia principalmente al inhibir la actividad de los osteoclastos (reduce la resorción ósea) y, en menor medida, al aumentar la excreción renal de calcio.