Receptores y Mecanismos Neuronales

Receptor Ionotrópico o Canal Ligando Dependiente

Un receptor ionotrópico es una clase de receptor ubicado sobre proteínas en la membrana de las células cuya función es permitir el paso a determinados iones al interior de estas dependiendo de su voltaje. Un ion se une a un receptor, y al poseer un voltaje opuesto al del ion produce un cambio conformacional sobre la estructura de la proteína de membrana abriendo un canal a través de ella para permitir el ingreso o salida del ion de la célula. Estos tipos de receptores son los que explican el mecanismo de los potenciales de acción por el cual el ion Na y K se unen a receptores de membrana ionotrópicos para que con su voltaje poder abrir las compuertas de las proteínas de membrana y poder así ingresar o salir de la célula.

1. Receptor ionotrópico (ligado dependiente): El receptor y el canal están formados por la misma proteína, tienen la misma estructura. Es de efecto rápido y duradero. Es de neurotransmisión rápida y nunca se unen a VIP.
2. Receptor metabotrópico (regulados por la proteína G): El receptor y el canal tienen distintas estructuras, requiriendo la existencia de un sistema de comunicación entre ambos (mensajeros intracelulares) que va a provocar que el canal se abra o se cierre. Generan una respuesta lenta y permite la amplificación de la señal. Es de neurotransmisión lenta pero duran más.

Mecanismos que Permiten la Discriminación entre Dos Puntos Cercanos

1. Los campos receptivos pequeños que presentan mayor densidad de receptores táctiles son zonas de la piel que al estimularlas producen respuesta en una neurona. La distribución de los receptores táctiles no es uniforme por lo que la sensibilidad es mayor en unas partes del cuerpo que en otras; por ejemplo, en los dedos hay campos receptivos pequeños por lo que el grado de discriminación de la ubicación del estímulo es alto, mientras que en la espalda ocurre lo contrario.
2. Cuanto menor es la convergencia mayor es la discriminación entre dos puntos, por ejemplo, 2 campos receptivos con sus 2 primeras neuronas que mandan información a una misma neurona secundaria, los dos campos receptivos se convierten en uno solo, sin poder discriminar entre ellos.
3. Inhibición lateral: Fenómeno por el que una neurona inhibe la actividad de la adyacente, esto agudiza la sensación del tacto, por tanto, incrementa la discriminación de las zonas estimuladas.

Papel de los Tractos Corticoespinales y Corticobulbar en la Motilidad Voluntaria

La 1ª neurona de la vía motora (motoneurona superior) se encuentra en la corteza cerebral recibiendo fibras de la corteza motora y de la corteza sensitiva primaria. Los axones de estas neuronas se reúnen formando el haz piramidal que desciende a través de la cápsula interna. Desde allí comienza a descender por el pedúnculo cerebral. A partir de esta vía se originan dos haces: corticonuclear y corticoespinal. El primero se distribuye en todos los núcleos motores de los pares craneales.

Mientras que el haz corticoespinal desciende por los tres quintos intermedios del pedúnculo cerebral, llegando a la porción basilar de la protuberancia donde las fibras del haz son separadas. En el bulbo raquídeo se vuelven a reunir formando las pirámides bulbares. En el límite inferior del bulbo se produce la decusación motora o piramidal, que no es otra cosa que la decusación de gran parte de los haces piramidales. El 80% de las fibras se cruzan al lado opuesto formando el haz piramidal cruzado y el resto siguen por el mismo lado formando el haz piramidal directo. El haz piramidal directo desciende por el cordón medular anterior formando el tracto corticoespinal lateral y el cruzado por el cordón lateral formando el tracto corticoespinal anterior. Cada axón neuronal termina, por lo general, haciendo sinapsis con una interneurona la cual conecta con la motoneurona inferior que inerva directamente el órgano efector, el músculo.

Tonotopía del Sistema Auditivo

El oído es un órgano en el que diferenciamos: oído externo (pabellón, conducto y tímpano), medio (martillo, yunque, estribo, caja timpánica, promontorio, ventana oval y ventana redonda) e interno (cóclea, vestíbulo y canales semicirculares). El sistema funciona de la siguiente manera: las ondas inciden sobre el tímpano haciéndole vibrar, la vibración se transmite hacia la cadena de huesecillos y el estribo se mueve hacia dentro y hacia fuera de la ventana oval. Las ondas sonoras se transmiten a través de la perilinfa contenida en la rampa vestibular, las de alta frecuencia actúan sobre la base de la cóclea y las de baja frecuencia en el ápex. Deforman las membranas de Reissner y basilar y el órgano de Corti, estimulando las células ciliadas de la membrana tectorial. Los impulsos pasan entonces al nervio coclear. Las ondas son transmitidas a través del canal coclear que contiene endorfina mediante presiones de la rampa vestibular y timpánica. Las ondas descienden por la perilinfa contenida en la rampa timpánica. El impacto de la onda sobre la ventana redonda le hace moverse hacia dentro y hacia fuera, al contrario que la oval.

Unidades Motoras FF (Fast Fatigable)

Generalmente las fibras del grupo B son llamadas tipo IIb y tienen sacudidas muy rápidas de corta duración, que en comparación con las fibras de tipo I generan una gran fuerza, aunque no pueden mantenerla durante más de unas pocas contracciones. Si son estimuladas por periodos largos de tiempo su tensión activa disminuye y el músculo muestra fatiga (Tabla I). Tienen tazas ATPásicas altas (por ello las velocidades rápidas de la sacudida), actividades glicolíticas altas y capacidad oxidativa baja. También tienen poca hemoglobina (por lo que se ven de color claro), una densidad baja de mitocondrias y tienden a una densidad baja de capilares.

Factores que Determinan la Velocidad de Conducción del PA en un Axón

1. El diámetro del axón: Si el diámetro del axón es estrecho y hay muchos poros de membrana abiertos, la mayoría de la corriente fluirá hacia el exterior a través de la membrana. Si el axón es amplio y hay poros de membrana abiertos, la mayoría de la corriente fluye por el interior del axón. Por lo que la velocidad de conducción del potencial de acción es mayor cuanto mayor es el diámetro axónico.
2. La presencia de vaina de mielina: Lo bueno de los axones gruesos es que conducen los potenciales de acción más rápidamente, lo malo es que ocupa mucho sitio. La solución para aumentar la velocidad de conducción del potencial de acción es envolver el axón con un aislante llamado mielina. La mielina facilita el flujo de corriente por el interior del axón, aumentando la velocidad de conducción del potencial de acción.

Codificación Neural de la Intensidad del Estímulo

Queda establecida por dos tipos de información: la cantidad de receptores activados (codificación por población) y la frecuencia de potenciales de acción que provienen de esos receptores (codificación por patrón).

1. Código patrón: La intensidad del estímulo tiene una relación lineal con la frecuencia que genera un potencial de acción. Esto significa que cuanto más intenso sea el estímulo sensorial mayor será la cantidad de potenciales de acción que se generan frente a ese estímulo por unidad de tiempo.
2. Código de población: La intensidad del estímulo tiene relación con el número de receptores que se estimulen, es decir, a medida que se van estimulando más receptores, el individuo percibe más intensamente la estimulación. Dicho de otra forma cuanto mayor sea la intensidad del estímulo, mayor será el número de unidades sensoriales activadas.

Mecanismos Centrales de Analgesia: Compuerta

La Hipótesis de la compuerta intenta explicar cómo y por qué en ciertas circunstancias no se siente dolor cuando hay motivos para ello. Estos autores sugieren que el control del dolor se produce en la médula espinal, concretamente en la sustancia gelatinosa. Cuando una persona tiene dolor, éste es captado por fibras pequeñas (c o delta) que lo transfieren al cerebro. Al mismo tiempo, estas neuronas envían una colateral que inhibe a la interneurona de la sustancia gelatinosa, por lo que no puede ejercer su función y por lo tanto el dolor no puede ser bloqueado presinápticamente, pasando a las células de proyección y de ahí al cerebro (la puerta está abierta).

Ahora bien, si al mismo tiempo que el sujeto siente dolor recibe una sensación de tacto o presión, ésta es captada por células G (gruesas) que transmiten la sensación de presión o tacto al cerebro, al mismo tiempo que envían una colateral a la sustancia gelatinosa, activando la interneurona inhibitoria que interrumpe la sensación de dolor, ya que no pasa a la célula de proyección (la puerta está cerrada).

Justifique Función del Sistema Gamma Eferente

Las motoneuronas gamma inervan las fibras musculares intrafusales del músculo en los dos extremos de huso muscular. La activación de estas fibras causa una contracción de los dos polos del huso muscular, tirando así de la región ecuatorial no contráctil y manteniendo activo los axones. Intervienen en la detección de la elongación del músculo y controlan el tono muscular.

Papel de los Ganglios Basales en el Movimiento Voluntario

La vía directa tiene el siguiente recorrido: Corteza y sustancia negra (pars compacta) à Complejo caudado-putamen à Globo pálido (segmento interno) à Complejo VA/VL tálamo à Corteza frontal. Los ganglios basales se asocian con movimientos voluntarios realizados de forma principalmente inconsciente, para preparar el cuerpo previo a un movimiento de las extremidades, ayuda en la postura y modula el inicio y fin del movimiento.

Mecanismos Cerebrales para Discriminar e Identificar Sabores

1. Codificación por líneas marcadas: Cada fibra aferente responde a una modalidad determinada del gusto, de forma que la información de las diferentes modalidades se transmite por diferentes fibras nerviosas. Cada fibra codifica la intensidad de una modalidad según el nivel de su actividad y de forma independiente de las otras modalidades.
2. Codificación combinatoria o poblacional: Una modalidad y su intensidad se codifican por la actividad del conjunto de neuronas, sin que éstas sean específicas para cada tipo. La discriminación se codifica por patrones de descarga procedentes de muchas fibras distintas.
3. Mecanismo de traducción para sustancias amargas: El mecanismo de transducción es el mismo para estímulos gustativos que evoquen sabor dulce, amargo y umami. Las sustancias sápidas se disuelven en la saliva y entran en contacto con las microvellosidades de las células sensoriales donde se localizan los receptores de membrana. La interacción entre las sustancias químicas y los receptores produce una despolarización (potencial de receptor) y un aumento de Ca++ intracelular y la liberación de neurotransmisor en las sinapsis basales; esto genera potenciales de acción en las fibras aferentes gustativas. Los receptores son de adaptación lenta. Traducen los estímulos amargos las células tipo II. Las sustancias sápidas se unen a los GPCR heptahelicoidal (receptor de sabores amargos, pertenece a la familia T2R); el efecto es estimular la fosfolipasa C, lo que lleva a un aumento de la concentración de trifosfato de inositol (IP3 ). Éste libera calcio de depósitos intracelulares y abre el canal catiónico TrpM5, que promueve la entrada de sodio y la despolarización de la célula. El aumento de calcio y la despolarización abren hemicanales Panx1 que permiten la liberación de ATP que puede excitar a las fibras aferentes y a las células tipo III o presinápticas. Una célula gustativa expresa múltiples receptores para sustancias amargas (sustancias orgánicas de cadena larga, alcaloides: quinina, nicotina, cafeína,…).

Receptor Colinérgico Nicotínico (Ionotrópico)

Es una estructura cristalizada, que son 5 subunidades, que permiten que se unan dos moléculas de acetilcolina para que lo operen. Tienen dos sitios de unión, por lo que necesita dos moléculas de acetilcolina para abrir el canal. Tiene una gran permeabilidad. Una vez que se abre uno puede conducir 10⁷ iones por segundo. Cuando se abre, entra sodio y sale un poco de potasio. El resultado final es que predomina la entrada de sodio frente a la salida de potasio.

Periodos Refractarios Absoluto y Relativo

1. Existe un límite en la frecuencia a la que una neurona puede generar potenciales de acción. Una vez iniciado un potencial de acción, es imposible iniciar otro durante alrededor de 1ms. Este periodo de tiempo se conoce como periodo refractario absoluto en el que ningún estímulo genera otro PA, y esto es debido a la inactivación de los canales voltaje-dependientes de sodio (ya no puede entrar más sodio, no más cargas positivas, no más potencial de acción).
2. Por otro lado, durante el periodo refractario relativo la cantidad de corriente que se requiere para despolarizar la neurona hasta el umbral del potencial de acción se eleva por encima de lo normal. Ocurre porque hay una corriente persistente de K+ (por canales Voltaje dependientes) que sale de la célula y podría darse un PA pero con un estímulo supraumbral, debido a la salida de cargas positivas se requiere una despolarización mayor de lo normal.

Mecanismos de Transducción en un Nociceptor Polimodal

Ante estímulos térmicos y mecánicos, responden las terminaciones libres de las fibras (A delta) al sobrepasar un umbral de temperatura, cuando los termorreceptores cesan de responder. Las fibras C son las más inespecíficas. También los nociceptores se activan por sustancias químicas, como son los receptores vaniloides. La capsaicina se une al receptor, permitiendo la apertura de los canales de Na+ (despolarización). La intensidad del estímulo genera un potencial de recepción de corta duración potencial transitorio del receptor V (Trpv) y si este alcanza umbral, la fibra generará un potencial de acción.