Estructura y Función del Sistema Nervioso: Neuronas, Potenciales y Organización

Estructura de los Nervios, Ganglios y Núcleos Nerviosos

Los nervios son agrupaciones de axones organizados de la siguiente manera:

Cada axón del nervio se encuentra protegido por una envoltura de tejido conjuntivo fibroso llamado endoneuro.
Los distintos axones se encuentran organizados en fascículos de varios axones, de forma que cada fascículo está envuelto por otra capa de tejido conjuntivo llamada perineuro.
Finalmente, el conjunto de fascículos que constituye el nervio presenta otra envoltura externa llamada epineuro.

Por otra parte, las agrupaciones de los cuerpos neuronales forman los ganglios y los núcleos nerviosos. Se denominan ganglios si se encuentran en el sistema nervioso periférico, y núcleos si se localizan en el sistema nervioso central.

El Potencial de Acción

Las neuronas, así como las células musculares, poseen la peculiaridad de que, además de presentar un potencial de membrana, son excitables, y por tanto, pueden producir un potencial de acción. Este potencial de acción, además, puede transmitirse a lo largo de la membrana de la neurona, es lo que llamamos un impulso nervioso.

El potencial de acción de la neurona es un cambio rápido en el potencial de membrana que se origina cuando la membrana es estimulada por un estímulo lo suficientemente amplio.

Fases del Potencial de Acción

Fase de reposo: Es simplemente el potencial de reposo de la membrana, antes de que se produzca el potencial de acción. En esta fase se dice que la membrana está polarizada, siendo positiva en el exterior y negativa en el interior, siendo su valor de -90mV.
Fase de despolarización: Comienza cuando la neurona es estimulada. Tras la estimulación la membrana se vuelve súbitamente permeable al Na+, lo que permite su flujo hacia el interior celular, provocando la despolarización de la membrana. El proceso de despolarización es un proceso de retroalimentación positiva. En un primer momento tras el estímulo se produce una despolarización. Si ésta es lo suficiente para alcanzar un umbral mínimo, entonces el propio descenso en el voltaje hace que muchos más canales de Na+ se abran, produciéndose finalmente el potencial de acción. Este umbral generalmente se sitúa en -45mV , es decir, la estimulación ha de provocar al menos una elevación de unos 15-30mV para que se produzca el potencial de acción. Cuando se alcanza el potencial de acción la despolarización de la membrana es total, llegándose a los 0mV, e incluso el potencial llega a hacerse positivo. Se dice que la respuesta es de todo o nada . A los estímulos que consiguen alcanzar el umbral para la estimulación se les llama supraumbrales y a los que no alcanzan dicho umbral se les llama subumbrales .
Fase de repolarización: Inmediatamente después los canales que se habían abierto para el se cierran y se abren otros al K+, lo que permite su salida, y en consecuencia la rrepolarizació
En el interior y exterior celular y, en consecuencia, el potencial de acción. De esta forma, el proceso de despolarización de la membrana o el potencial de acción va viajando a lo largo de la fibra nerviosa.

Características de la Propagación del Impulso Nervioso

La propagación del impulso nervioso presenta tres características:

Es bidireccional: Se propaga en ambas direcciones partiendo del punto se originó inicialmente el potencial de acción.
La conducción es sin decremento: El valor del potencial de acción en los sucesivos puntos de la fibra nerviosa a medida que se va propagando es siempre el mismo, no disminuye.
La velocidad de propagación del impulso varía según el tipo de fibra nerviosas. Las fibras nerviosas pueden ser mielínicas o amielínicas. Las amielínicas son aquellas que no presentan una vaina de mielina. La transmisión del impulso nervioso se origina de forma continua a lo largo de la fibra nerviosa, tal y como se ha descrito anteriormente. Las mielínicas son aquellas que están recubiertas de una manera discontinua por una vaina de mielina. Aquellos puntos del axón no recubiertos por la vaina de mielina se llaman nódulos de Ranvier. En estas fibras el potencial de acción únicamente se origina en el ámbito de los nódulos deRanvier. La transmisión del impulso se origina saltando de nódulo en nódulo. A este tipo de propagación se le llama conducción saltatoria y es mucho más rápida que la que se origina en las fibras amielínicas.

Los Receptores y los Órganos Sensoriales

Los receptores son células sensibles a tipos concretos de estímulos. Los receptores los podemos clasificar según varios criterios. Según su localización podemos hablar de:

Exteroceptores: Se encargan de captar estímulos del exterior. Se sitúan, por tanto, sobre la superficie corporal.
Interoceptores: Captan estímulos del interior del cuerpo y se localizan, por tanto, en el interior del organismo.

Por otra parte, según el tipo de estímulo que pueden captar se clasifican en:

Mecanorreceptores: Captan estímulos mecánicos .
Quimiorreceptores: Captan estímulos químicos.
Fotorreceptores: Captan estímulos luminosos.
Termorreceptores: Captan cambios en la temperatura.

Estímulos: Cambios en las condiciones del medio externo o interno que puede ser captado por los receptores corporales y provocar una respuesta en el organismo. Hay estímulos químicos , físicos o mecánicos.

Los receptores pueden consistir en simples terminaciones nerviosas libres o pueden estar agrupados formando los llamados corpúsculos sensitivos. A veces, los receptores forman parte de estructuras complejas y especializadas que reciben el nombre de órganos sensoriales órganos de los sentidos.

El Potencial de Membrana

La membrana plasmática de las células del organismo, y entre ellas las neuronas, están polarizadas, es decir, existe una diferencia de carga eléctrica entre el exterior y el interior de la membrana plasmática. Ello se debe a que en el exterior abundan más los iones con carga positiva y en el interior los iones con carga negativa, de manera que la cara interna de la membrana plasmática es negativa con respecto a la cara externa. Así pues, denominamos potencial de membrana a la diferencia de cargas existente entre el exterior e interior de la célula. El valor de esta diferencia de carga en las fibras nerviosas en reposo es de -90mV, es decir, el interior de la fibra es 90mV más negativo que el exterior.

En condiciones normales el interior celular presenta entre otros iones elevadas concentraciones de K+ Y Cl-.

Organización del Sistema Nervioso en Vertebrados

Anatómicamente el sistema nervioso lo podemos dividir en el sistema nervioso central y el sistema nervioso periférico .

El SNC está constituido por la médula espinal y el encéfalo, mientras que el SNP lo constituye un conjunto de nervios que entran y salen del encéfalo y de la médula espinal .

Tanto la médula como el encéfalo están formados por una sustancia gris y una sustancia blanca. La sustancia gris la forman los cuerpos de las neuronas, mientras que la sustancia blanca la originan las prolongaciones de los cuerpos neuronales, dendritas y axones. La distribución de estas sustancias es inversa en ambas partes del SNC; en la médula la sustancia gris ocupa la parte central y la periferia la sustancia blanca, mientras que en el encéfalo la sustancia gris ocupa la parte periférica y la parte central es ocupada por la sustancia blanca.

Ambas estructuras están debidamente protegidas por tres membranas; la más externa o duramadre, el aracnoides y la más interna o piamadre. Entre el aracnoides y el piamadre existe una cavidad cubierta por el líquido cefalorraquídeo.

Desde un punto de vista funcional el sistema nervioso puede ser dividido en el sistema nervioso somático y el sistema nervioso autónomo o vegetativo . El SNS es el encargado de recibir toda la información sensorial y de controlar la actividad motora , y además es el responsable de los procesos de memoria, actividad intelectual y consciencia. El SNA es el que recibe la información sobre el estado de las vísceras y de las propiedades del medio interno y controla las actividades motoras y secretoras de las vísceras, circulación sanguínea, respiración, etc. Como veremos a continuación tanto el SNS como el SNA están constituidos por determinados componentes del sistema nervioso central y periférico, y además, comparten algunas estructuras.

Encéfalo

Conecta la médula con el encéfalo. Está formado por tres estructuras: la parte inferior es el bulbo raquídeo, inmediatamente por encima está la protuberancia y más arriba el mesencéfalo.

Son la vía de transmisión de impulsos sensitivos y motores. Las columnas nerviosas que transmiten los impulsos sensitivos y motores por la médula hacia el encéfalo se cruzan a nivel del tronco encefálico, de manera que las fibras nerviosas que forman las columnas situadas en la parte derecha de la médula transmiten la información a la parte izquierda del encéfalo y viceversa
• Intervienen en el control del equilibrio del organismo. Desde aquí se envían señales motoras vía médula espinal, hacia los músculos antigravitatorios, que son los que sostienen el cuerpo contra la gravedad . Son músculos localizados en la columna espinal y en los miembros inferiores.
• En particular el bulbo raquídeo es responsable del control de muchas funciones vegetativas.
Aquí se encuentran el centro respiratorio y el centro vasomotor, encargados de enviar las señales nerviosas a los pulmones, vasos sanguíneos y corazón para regular la respiración y el funcionamiento del aparato circulatorio.
Es un pequeño órgano formado por dos hemisferios cerebelosos laterales y una parte central o vermis. Se encuentra localizado bajo el lóbulo occipital del cerebro. Su función es coordinar las actividades motoras voluntarias. Trabaja, por tanto, en asociación con el cerebro.
Éste es el encargado de iniciar los movimientos voluntarios, pero el cerebelo contribuye en que dichos movimientos sean coordinados y uniformes. En consecuencia, la extirpación de este órgano no origina parálisis de ningún músculo, pero provoca una falta de coordinación de los movimientos .Constituye una parte pequeña pero muy importante del encéfalo. Situado entre el mesencéfalo y el cerebro. El tálamo actúa a modo de una estación de relevo de impulsos nerviosos sensitivos que van en dirección al cerebro. Por otra parte, el hipotálamo ejerce una función muy importante. Controla el funcionamiento de algunos órganos internos. Para ello, actúa en asociación con una glándula -la hipófisis- a través del eje hipotálamo-hipófisis-glándula.
Es la parte más importante del encéfalo. Aquí se almacenan los recuerdos, está asociado con el proceso del pensamiento y se encarga del control de los movimientos voluntarios.

La médula espinal y nervios raquídeos La médula espinal se presenta como un cilindro cortado por dos fisuras intermedias que lo divide en dos mitades. De las partes laterales y aprovechando los espacios intervertebrales salen de dos en dos los nervios raquídeos, uno a cada lado. Los nervios raquídeos están formados tanto por neuronas aferentes o sensitivas y neuronas eferentes o motoras . Ambas tipos de neuronas se separan antes de llegar a la médula, formándose dos raíces; una dorsal, originada por las neuronas sensitiva, que lleva los impulsos a la médula por la parte posterior o dorsal, y otra raíz ventral formada por las neuronas motoras, a través de la cual salen las respuestas desde la médula por la parte anterior o ventral. En la médula ambas neurona hacen sinapsis directamente o bien a través de otras neuronas intercalares. En la raíz dorsal existe un ganglio que está formado por el soma de la neurona sensitiva. Los cuerpos neuronales de la neurona motora se agrupan en el centro de la médula, adquiriendo una tonalidad grisácea . Esta adquiere una forma de mariposa con unas prolongaciones anteriores y posteriores que se conocen como astas.

• A nivel medular: en este caso la información sensitiva no pasa de la médula, siendo ésta la encargada de elaborar las respuestas motoras sencillas. Se trata de los reflejos.

• A nivel del tronco encefálico: la información sensitiva sube a través de las columnas sensitivas hacia el tronco encefálico, se elabora la respuesta motora y ésta desciende por las columnas motoras de la médula hacia llegar a los nervios motores. Se trata de respuestas algo más complicadas.

• A nivel del cerebro: la información sensitiva asciende hasta llegar hasta el cerebro, donde tras integrarse dicha información son elaboradas las respuestas motoras. Aquí se controlan las respuestas más complicadas.

– Transmitir señales nerviosas sensitivas desde la periferia del cuerpo hasta el encéfalo, y señales nerviosas motoras en sentido opuesto.

– Es responsable de la elaboración de muchos reflejos .periférica de la médula está constituida por axones adquiriendo una tonalidad blanquecina .

Estos axones forman fibras nerviosas en forma de columnas o haces verticales que transmiten los impulsos hacia el encéfalo o desde el encéfalo. Las columnas de la parte dorsal conducen impulsos sensoriales hacia el encéfalo y las de la parte ventral de la médula conducen impulsos motores hacia la médula. En la especie humana existen 31 par de nervios raquídeos, de los cuales 8 son cervicales, 12 dorsales, 5 lumbares, 5 sacros y 1 del coxis. Cada uno de estos pares de nervios inervan una zona determinada del cuerpo, de manera que una enfermedad o lesión de un determinado nervio espinal provocará pérdida de sensibilidad y de movimiento en la zona inervada por el mismo en la figura adjunta se observa que existe una relación íntima entre el origen de cada nervio en la médula espinal y la zona corporal inervada por el mismo. Ahora bien, si la lesión afecta a una zona concreta de la médula, se verá afectada toda la parte del cuerpo que esté inervada por los nervios que tengan su origen por debajo del punto de la lesión. Como iremos viendo a lo largo del tema la información sensitiva se integra y analiza a distintos niveles del sistema nervioso central.