domingo, 17 de mayo de 2015

El Sistema Nervioso

El sistema nervioso es una red compleja de estructuras especializadas (encéfalo, médula espinal y nervios) que tienen como misión controlar y regular el funcionamiento de los diversos órganos y sistemas, coordinando su interrelación y la relación del organismo con el medio externo. El sistema nervioso está organizado para detectar cambios en el medio interno y externo, evaluar esta información y responder a través de ocasionar cambios en músculos o glándulas.
El sistema nervioso se divide en dos grandes subsistemas: 1) sistema nervioso central (SNC) compuesto por el encéfalo y la médula espinal; y 2) sistema nervioso periférico (SNP), dentro del cual se incluyen todos los tejidos nerviosos situados fuera del sistema nervioso central
El SNC está formado por el encéfalo y la médula espinal. El encéfalo es la parte del sistema nervioso central contenida en el cráneo y el cuál comprende el cerebro, el cerebelo y el tronco del encéfalo o encefálico. La médula espinal es la parte del sistema nervioso central situado en el interior del canal vertebral y se conecta con el encéfalo a través del agujero occipital del cráneo. El SNC (encéfalo y médula espinal) recibe, integra y correlaciona distintos tipos de información sensorial.
Además el SNC es también la fuente de nuestros pensamientos, emociones y recuerdos. Tras integrar la información, a través de funciones motoras que viajan por nervios del SNP ejecuta una respuesta adecuada.
El sistema nervioso periférico está formado por nervios que conectan el encéfalo y la médula espinal con otras partes del cuerpo. Los nervios que se originan en el encéfalo se denominan nervios craneales, y los que se originan en la médula espinal, nervios raquídeos o espinales. Los ganglios son pequeños acúmulos de tejido nervioso situados en el SNP, los cuales contienen cuerpos neuronales y están asociados a nervios craneales o a nervios espinales. Los nervios son haces de fibras nerviosas periféricas que forman vías de información centrípeta (desde los receptores sensoriales hasta el SNC) y vías centrífugas (desde el SNC a los órganos efectores).


Células del Sistema Nervioso

El tejido nervioso consta de dos tipos de células: las neuronas y la neuroglia o glia.
Las neuronas son las células responsables de las funciones atribuidas al sistema nervioso: pensar, razonar, control de la actividad muscular, sentir, etc. Son células excitables que conducen los impulsos que hacen posibles todas las funciones del sistema nervioso. Representan la unidad básica funcional y estructural del sistema nervioso. El encéfalo humano contiene alrededor de 100.000 millones de neuronas.


Aunque pueden tener distintas formas y tamaños, todas las neuronas tienen una estructura básica y constan de 3 partes esenciales: cuerpo neuronal, dendritas y axones.
1. El cuerpo o soma neuronal contiene el núcleo y el citoplasma, con todos sus orgánulos intracelulares, rodeado por la membrana plasmática.
2. Las dendritas son prolongaciones cortas ramificadas, en general múltiples, a través de las cuales la neurona recibe estímulos procedentes de neuronas vecinas con las cuales establece una sinapsis o contacto entre células.
3. El axón es una prolongación, generalmente única y de longitud variable, a través de la cual el impulso nervioso se transmite desde el cuerpo celular a otras células nerviosas o a otros órganos del cuerpo. Cerca del final, el axón, se divide en terminaciones especializadas que contactarán con otras neuronas u órganos efectores. El lugar de contacto entre dos neuronas o entre una neurona y un órgano efector es una sinapsis. Para formar la sinápsis, el axón de la célula presináptica se ensancha formando los bulbos terminales o terminal presináptica los cuales contienen sacos membranosos diminutos, llamados vesículas sinápticas que almacenan un neurotransmisor químico. La célula postsináptica posee una superficie receptora o terminal postsináptica. Entre las dos terminales existe un espacio que las separa llamado hendidura postsináptica.
Las neuronas están sostenidas por un grupo de células no excitables que en conjunto se denominan neuroglia. Las células de la neuroglia son, en general, más pequeñas que las neuronas y las superan en 5 a 10 veces en número. Las principales células de la neuroglia son: astrocitos, oligodendrocitos, células ependimarias, células de Swchann, y células satélites.
Los astrocitos son pequeñas células de aspecto estrellado que se encuentran en todo el SNC. Desempeñan muchas funciones importantes dentro del SNC, ya que no son simples células de sostén pasivas. Así, forman un armazón estructural y de soporte para las neuronas y los capilares gracias a sus prolongaciones citoplasmáticas.
Asimismo, mantienen la integridad de la barrera hemoencefálica, una barrera física que impide el paso de determinadas sustancias desde los capilares cerebrales al espacio intersticial. Además, tienen una función de apoyo mecánico y metabólico a las neuronas, de síntesis de algunos componentes utilizados por estas y de ayuda a la regulación de la composición iónica del espacio extracelular que rodea a las neuronas.
Los oligodendrocitos son células más pequeñas, con menos procesos celulares. Su principal función es la síntesis de mielina y la mielinización de los axones de las neuronas en el SNC. Cada oligodendrocito puede rodear con mielina entre 3 y 50 axones. La mielina se dispone formando varias capas alrededor de los axones, de tal forma que los protege y aísla eléctricamente. La mielinización, además, contribuye de forma muy importante a aumentar la velocidad de conducción de los impulsos nerviosos a través de los axones. A intervalos en toda la longitud del axón hay interrupciones de la vaina de mielina, llamadas nódulos de Ranvier. Los axones rodeados de mielina se denominan axones mielínicos, mientras que los que carecen de ella se llaman amielínicos.


La microglia son células pequeñas con función fagocitaria, importantes en la mediación de la respuesta inmune dentro del SNC. Tienen su origen en las células madre hematopoyéticas embrionarias.
Las células ependimarias son células ciliadas que tapizan la pared del sistema ventricular y del ependimo. Son células móviles que contribuyen al flujo del líquido cefaloraquódeo (LCR).
Las células de Schwann son células de la neuroglia situadas en el sistema nervioso periférico, las cuales sintetizan la mielina que recubre los axones a este nivel. Cada célula rodea a un solo axón.
Las células satélites son células de soporte de las neuronas de los ganglios del SNP.
En un corte fresco del encéfalo o la médula espinal, algunas regiones son de color blanco y brillante, y otras grisáceas. La sustancia blanca corresponde a la sustancia del encéfalo y la médula espinal formada por fibras nerviosas mielínicas y por tejido neuroglial. Es el color blanco de la mielina lo que le confiere su nombre.
La sustancia gris está integrada por neuronas y sus prolongaciones, fibras nerviosas mielínicas y amielínicas y células gliales. Su color grisáceo se debe a la escasez de mielina.

Sistema Nervioso Central

Encéfalo


El encéfalo consta de cuatro partes principales: el tronco del encéfalo, el cerebelo, el diencéfalo y el cerebro.
El tronco del encéfalo consta de tres partes: el bulbo raquídeo, la protuberancia y el mesencéfalo. Del tronco del encéfalo salen diez de los doce pares craneales, los cuales se ocupan de la inervación de estructuras situadas en la cabeza. Son el equivalente a los nervios raquídeos en la medula espinal.
El bulbo raquídeo es la parte del encéfalo que se une a la medula espinal y constituye la parte inferior del tronco encefálico. En el bulbo se localizan fascículos ascendentes (sensoriales) y descendentes (motores) que comunican la médula espinal con el encéfalo, además de numerosos núcleos o centros (masas de sustancia gris) que regulan diversas funciones vitales, como la función respiratoria, los latidos cardíacos y el diámetro vascular. Otros centros regulan funciones no vitales como el vómito, la tos, el estornudo, el hipo y la deglución. El bulbo también contiene núcleos que reciben información sensorial o generan impulsos motores relacionados con cinco pares craneales: nervio vestíbulococlear (VIII), nervio glosofaríngeo (IX), nervio vago (X), nervio espinal (XI) y nervio hipogloso (XII).
La protuberancia está situada inmediatamente por encima del bulbo y, al igual que el bulbo, está compuesta por núcleos y fascículos ascendentes (sensoriales) y descendentes (motores). Contiene núcleos que participan, junto al bulbo, en la regulación de la respiración así como núcleos relacionados con cuatro pares craneales: Nervio trigémino (V), nervio motor ocular externo (VI), nervio facial (VII) y nervio vestíbulococlear (VIII).
El mesencéfalo se extiende desde la protuberancia hasta el diencéfalo, y al igual que el bulbo y la protuberancia contiene núcleos y fascículos. En su parte posterior y medial se sitúa el acueducto de Silvio, un conducto que comunica el III y el IV ventrículo y que contiene líquido cefaloraquídeo. Entre los núcleos que comprende el mesencéfalo se encuentra la sustancia negra y los núcleos rojos izquierdo y derecho, los cuales participan en la regulación subconsciente de la actividad muscular. Los núcleos mesencefálicos relacionados con los pares craneales son: nervio motor ocular común (III) y nervio patético (IV).
En el tronco del encéfalo también se sitúa la formación reticular, un conjunto de pequeñas áreas de sustancia gris entremezcladas con cordones de sustancia blanca formando una red. Esta formación se extiende a lo largo de todo el tronco del encéfalo y llega también hasta la médula espinal y el diencéfalo. Este sistema se encarga de mantener la conciencia y el despertar.
El cerebelo ocupa la porción posteroinferior de la cavidad craneal detrás del bulbo raquídeo y protuberancia. Lo separan del cerebro la tienda del cerebelo o tentorio, una prolongación de la dura madre, la cual proporciona sostén a la parte posterior del cerebro. El cerebelo se une al tronco del encéfalo por medio de tres pares de haces de fibras o pedúnculos cerebelosos. En su visión superior o inferior, el cerebelo tiene forma de mariposa, siendo las “alas” los hemisferios cerebelosos y el “cuerpo” el vermis. Cada hemisferio cerebeloso consta de lóbulos, separados por cisuras. El cerebelo tiene una capa externa de sustancia gris, la corteza cerebelosa, y núcleos de sustancia gris situados en la profundidad de la sustancia blanca. La función principal del cerebelo es la coordinación de los movimientos. El cerebelo evalúa cómo se ejecutan los movimientos que inician las áreas motoras del cerebro. En caso de que no se realicen de forma armónica y suave, el cerebelo lo detecta y envía impulsos de retroalimentación a las áreas motoras, para que corrijan el error y se modifiquen los movimientos. Además, el cerebelo participa en la regulación de la postura y el equilibrio.
El diencéfalo se sitúa entre el tronco del encéfalo y el cerebro, y consta de dos partes principales: el tálamo y el hipotálamo.
El tálamo consiste en dos masas simétricas de sustancia gris organizadas en diversos núcleos, con fascículos de sustancia blanca entre los núcleos. Están situados a ambos lados del III ventrículo. El tálamo es la principal estación para los impulsos sensoriales que llegan a la corteza cerebral desde la médula espinal, el tronco del encéfalo, el cerebelo y otras partes del cerebro. Además, el tálamo desempeña una función esencial en la conciencia y la adquisición de conocimientos, lo que se denomina cognición, así como en el control de las emociones y la memoria. Asimismo, el tálamo participa en el control de acciones motoras voluntarias y el despertar.
El hipotálamo está situado en un plano inferior al tálamo y consta de más de doce núcleos con funciones distintas. El hipotálamo controla muchas actividades corporales y es uno de los principales reguladores de la homeostasis.
Las principales funciones del hipotálamo son:
1. Regulación del sistema nervioso autónomo: el hipotálamo controla e integra las actividades de este sistema nervioso, que su vez regula la contracción del músculo liso, el cardíaco, así como las secreciones de muchas glándulas.
2. Regulación de la hipófisis: el hipotálamo regula la secreción de las hormonas de la hipófisis anterior a través de las hormonas reguladoras hipotalámicas. Además, axones de los núcleos supraóptico y paraventricular hipotalámicos, llegan a la hipófisis posterior. Estos núcleos sintetizan la oxitocina y la hormona antidiurética, las cuales a través de los axones se transportan al lóbulo posterior de la hipófisis, donde se almacenan y liberan.
3. Regulación de las emociones y el comportamiento: junto con el sistema límbico, el hipotálamo regula comportamientos relacionados con la ira, agresividad, dolor, placer y excitación sexual.
4. Regulación de la ingestión de bebidas y alimentos: forman parte del hipotálamo el centro de la alimentación, el cual controla la sensación de hambre y saciedad, y el centro de la sed, el cual se estimula ante cambios en la presión osmótica del espacio extracelular.
5. Regulación de la temperatura corporal: ante cambios en la temperatura corporal, el hipotálamo estimula mecanismos que favorecen la pérdida o retención de calor a través de estímulos que viajan por el sistema nervioso autónomo.
6. Regulación de los ritmos circadianos y del estado de conciencia: el hipotálamo regula los hábitos de sueño y vigilia estableciendo un ritmo circadiano (diario).
El cerebro forma la mayor parte del encéfalo y se apoya en el diencéfalo y el tronco del encéfalo. Consta de la corteza cerebral (capa superficial de sustancia gris), la sustancia blanca (subyacente a la corteza cerebral) y los núcleos estriados (situados en la profundidad de la sustancia blanca). El cerebro es la “cuna de la inteligencia”, que permite a los seres humanos leer, escribir, hablar, realizar cálculos, componer música, recordar el pasado, planear el futuro e imaginar lo que no ha existido.
La superficie de la corteza cerebral está llena de pliegues que reciben el nombre de circunvoluciones. Las depresiones más profundas entre esos pliegues se denominan cisuras, y las menos profundas, surcos. La cisura más prominente, hendidura interhemisférica, divide el cerebro en dos hemisferios cerebrales, derecho e izquierdo. 


Cada hemisferio cerebral se subdivide en cuatro lóbulos, que se denominan según los huesos que los envuelven: frontal, parietal, temporal y occipital. El lóbulo frontal está separado del lóbulo parietal por una cisura de dirección cráneo-caudal denominada cisura central o cisura de Rolando. En la circunvolución situada inmediatamente por delante de la cisura de Rolando o circunvolución prerrolándica, se encuentran las neuronas que configuran el área motora primaria. Asimismo, la circunvolución situada inmediatamente por detrás de la cisura de Rolando o circunvolución postrolándica o parietal ascendente, contienen las neuronas que configuran el área somatosensorial. En la cara externa de la corteza cerebral, una cisura que sigue una dirección antero-posterior, la cisura de Silvio, divide el lóbulo frontal del lóbulo temporal. En la cara interna del lóbulo occipital encontramos la cisura calcarina.
La sustancia blanca subyacente a la corteza cerebral consiste en axones mielínicos organizados en fascículos, los cuales transmiten impulsos entre circunvoluciones de un mismo hemisferio, entre los dos hemisferios (cuerpo calloso) y entre el cerebro y otras partes del encéfalo a la médula espinal o viceversa.
Los núcleos estriados son un conjunto de varios pares de núcleos, situados cada miembro del par en un hemisferio diferente, formados por el caudado, el putamen y el pálido. Desde un punto de vista funcional participan en el control de la función motora.
Los núcleos estriados y el tálamo configuran los ganglios basales. Reciben y envían impulsos a la corteza cerebral, hipotálamo y a algunos núcleos del tronco cerebral.

Médula Espinal

La médula espinal se localiza en el conducto raquídeo de la columna vertebral, el cual está formado por la superposición de los agujeros vertebrales, que conforman una sólida coraza que protege y envuelva a la médula espinal.
La médula espinal tiene forma cilíndrica, aplanada por su cara anterior y se extiende desde el bulbo raquídeo hasta el borde superior de la segunda vértebra lumbar. Por su parte inferior acaba en forma de cono (cono medular), debajo del cual encontramos la cola de caballo (conjunto de raíces motoras y sensitivas lumbares y sacras).


La médula consiste en 31 segmentos espinales o metámeras y de cada segmento emerge un par de nervios espinales. Los nervios espinales o raquídeos constituyen la vía de comunicación entre la medula espinal y la inervación de regiones específicas del organismo. Cada nervio espinal se conecta con un segmento de la medula mediante dos haces de axones llamados raíces. La raíz posterior o dorsal sólo contiene fibras sensoriales y conducen impulsos nerviosos de la periferia hacia el SNC. Cada una de estas raíces también tiene un engrosamiento, llamado ganglio de la raíz posterior o dorsal, donde están los cuerpos de las neuronas sensitivas. La raíz anterior o ventral contiene axones de neuronas motoras, que conducen impulsos del SNC a los órganos o células efectoras.
Como el resto de SNC la medula espinal está constituida por sustancia gris, situada en la parte central y sustancia blanca, situada en la parte más externa. En cada lado de la médula espinal, la sustancia gris se subdivide en regiones conocidas como astas, las cuales se denominan según su localización en anteriores, posteriores y laterales. Globalmente las astas medulares de sustancia gris tienen forma de H. Las astas anteriores contienen cuerpos de neuronas motoras, las astas posteriores constan de núcleos sensoriales somáticos y del sistema autónomo y las astas laterales contienen los cuerpos celulares de las neuronas del sistema autónomo. La sustancia blanca está organizada en regiones o cordones: los cordones anteriores, los cordones laterales y los cordones posteriores. A través de la sustancia blanca descienden las fibras de las vías motoras y ascienden las fibras de las vías sensitivas.
En el centro de la medula existe un canal o conducto con líquido cefalorraquídeo llamado epéndimo.

Meninges

El SNC (encéfalo y médula espinal) está rodeado por tres capas de tejido conjuntivo denominadas meninges. 


Hay tres capas meníngeas:
1. Duramadre: es la capa más externa y la más fuerte. Está formada por tejido conjuntivo denso irregular. Está adherida al hueso. Presenta unas proyecciones en forma de tabiques, que separan zonas del encéfalo:
2. Hoz del cerebro: es un tabique vertical y mediano situado entre los dos hemisferios cerebrales en la cisura interhemisférica.
3. Tentorio o tienda del cerebelo: está situada de manera perpendicular a la hoz, separando el cerebro de las estructuras de la fosa posterior (tronco cerebral y cerebelo).
4. Aracnoides: está por debajo de la duramadre. Está formada por tejido conjuntivo avascular rico en fibras de colágeno y elásticas que forman como una malla. Entre esta meninge y la duramadre está el espacio subdural.
5. Piamadre: es una capa muy fina y transparente de tejido conectivo que está íntimamente adherida al sistema nervioso central al cual recubre. Entre la aracnoides y la piamadre se halla el espacio subaracnoideo, que contiene líquido cefalorraquídeo.

Líquido cefalorraquídeo y sistema ventricular

El líquido cefalorraquídeo (LCR) es transparente e incoloro; protege el encéfalo y la médula espinal contra lesiones químicas y físicas, además de transportar oxígeno, glucosa y otras sustancias químicas necesarias de la sangre a las neuronas y neuroglia.
Este líquido se produce en unas estructuras vasculares situadas en las paredes de los ventrículos llamadas plexos coroideos. Son redes de capilares cubiertas de células ependimarias que forman el LCR a partir de la filtración del plasma sanguíneo. El LCR circula de manera continua a través de los ventrículos (cavidades del encéfalo), epéndimo y espacio subaracnoideo.
Los ventrículos cerebrales son cavidades comunicadas entre si, por donde se produce y circula el LCR. Encontramos un ventrículo lateral en cada hemisferio cerebral, que se comunica cada uno de ellos con el III ventrículo, situado en la línea media entre los tálamos y superior al hipotálamo. El IV ventrículo se localiza entre el tronco cerebral y el cerebelo.
El LCR que se forma en los plexos coroideos de cada ventrículo lateral fluye al III ventrículo por un par de agujeros (agujeros de Monro). A partir del III ventrículo el LCR circula hacia el IV ventrículo a través del acueducto de Silvio. De aquí pasa al espacio subaracnoideo que rodea el encéfalo y la médula espinal y también al epéndimo. En el espacio subaracnoideo se reabsorbe gradualmente en la sangre por las vellosidades aracnoideas, prolongaciones digitiformes de la aracnoides que se proyectan en los senos venosos.
El LRC proporciona protección mecánica al SNC dado que evita que el encéfalo y la médula espinal puedan golpearse con las paredes del cráneo y la columna vertebral. Es como si el encéfalo flotase en la cavidad craneal.

Sistema Nervioso Periférico

Nervios Espinales

Los nervios espinales o raquídeos y sus ramas comunican el SNC con los receptores sensoriales, los músculos y las glándulas; estas fibras constituyen el sistema nervioso periférico. Los 31 pares de nervios espinales salen de la columna a través de los agujeros de conjunción, excepto el primero que emerge entre el atlas y el hueso occipital. Los nervios espinales se designan y enumeran según la región y nivel donde emergen de la columna vertebral. Hay ocho pares de nervios cervicales (que se identifican de C1 a C8), 12 pares torácicos (T1 a T12) cinco pares lumbares (L1 a L5), cinco pares sacros y un par de nervios coccígeos.

Nervios Craneales

Los nervios craneales, al igual que los nervios raquídeos son parte del sistema nervioso periférico y se designan con números romanos y nombres. Los números indican el orden en que nacen los nervios del encéfalo, de anterior a posterior, y el nombre su distribución o función. Los nervios craneales emergen de la nariz (1), los ojos (II), el tronco del encéfalo (III a XII) y la médula espinal (una parte del XI).
1. Nervio olfatorio o I par craneal: se origina en la mucosa olfatoria, cruza los agujeros de la lámina cribosa del etmoides y termina en el bulbo olfatorio. Es un nervio puramente sensorial y su función es la olfacción.
2. Nervio óptico o II par craneal: se origina en las fibras que provienen de la retina, cruza el agujero óptico de la órbita y termina en el quiasma óptico. Es un nervio sensorial y su función en la visión.
3. Nervio motor ocular común o III par craneal: es un nervio mixto aunque principalmente motor. La función motora somática permite el movimiento del párpado y determinados movimientos del globo ocular. La actividad motora parasimpática condiciona la acomodación del cristalino y la constricción de la pupila o miosis.
4. Nervio patético o IV par craneal: es un nervio mixto aunque principalmente motor, cuya función motora permite el movimiento del globo ocular.
5. Nervio trigémino o V par craneal: es un nervio mixto. La porción sensitiva transmite las sensaciones de tacto, dolor, temperatura y propiocepción de la cara. La porción motora inerva los músculos de la masticación
6. Nervio motor ocular externo o VI par craneal: es un nervio mixto aunque principalmente motor, cuya función motora permite movimientos del globo ocular.
7. Nervio facial o VII par craneal: es un nervio mixto. La porción sensitiva transporta la sensibilidad gustativa de los 2/3 anteriores de la lengua. La porción motora somática inerva la musculatura de la mímica facial. La porción motora parasimpática inerva las glándulas salivales y lagrimales.
8. Nervio auditivo o estatoacústico o VIII par craneal: es un nervio mixto, principalmente sensorial. La función principal es transportar los impulsos sensoriales del equilibrio y la audición.
9. Nervio glosofaríngeo o IX par craneal: es un nervio mixto. La porción sensorial transporta la sensibilidad gustativa del 1/3 posterior de la lengua. La porción motora somática inerva la musculatura que permita la elevación de la faringe durante la deglución. La porción motora parasimpática inerva la glándula parótida.
10. Nervio vago o X par craneal: es un nervio mixto. La función sensorial transporta la sensibilidad de la epiglotis, faringe, así como estímulos que permiten el control de la presión arterial y la función respiratoria. La porción motora somática inerva los músculos de la garganta y cuello permitiendo la deglución, tos y la fonación. La porción motora parasimpática inerva la musculatura lisa de los órganos digestivos, el miocardio y las glándulas del tubo digestivo.
11. Nervio espinal o XI par craneal: es un nervio mixto principalmente motor que inerva músculos deglutorios, el músculo trapecio y el músculo esternocleidomastoideo.
12. Nervio hipogloso o XII par craneal: inerva la musculatura lingual.

domingo, 26 de abril de 2015

Comunicación celular

La comunicación celular es la capacidad que tienen todas las células de intercambiar información fisicoquímica con el medio ambiente y con otras células. La función principal de la comunicación celular es la de adaptarse a los cambios que existen en el medio que les rodea para sobrevivir a esos cambios, gracias al fenómeno de la homeostasis.

Las células individuales, al igual que los organismos pluricelulares, necesitan percibir su entorno y responder a él. Una célula típica de vida -incluso una bacteria primitiva- debe ser capaz de localizar los nutrientes, diferenciar entre la luz y la oscuridad y evitar sustancias tóxicas predadores. Si la célula debe tener algún tipo de "vida social" tendrá que ser capaz de comunicarse con otras células. Por ejemplo, cuando la célula de la levadura está lista para aparearse secreta una pequeña proteína llamada factor de apareamiento. Las células de levadura del "sexo" opuesto detectan este llamado químico y responden deteniendo el progreso del ciclo celular y dirigiéndose hacia la célula que emitió la señal (Figura 1). En un organismo pluricelular las cosas son mucho más complicadas. Las células deben interpretar la gran cantidad de señales que reciben de otras células para poder coordinar sus comportamientos.

Durante el desarrollo animal, por ejemplo, las células del embrión intercambian señales para determinar el papel específico que adoptará cada una, la posición que ocupará en el animal y si sobrevivirá, se dividirá o morirá; más tarde se produce una gran variedad de señales que coordinan el crecimiento del animal y su fisiología y comportamiento diarios. También en las plantas las células están en constante comunicación. Sus interacciones permiten que respondan a las condiciones de luz, oscuridad y temperatura que guían sus ciclos de crecimiento, floración producción de frutos y coordine lo que ocurre en sus raíces, sus tallos y sus hojas.

Figura 1
En una comunicación típica entre células la célula señalizadora produce un tipo especial de molécula señalizadora que es detectada por la célula diana. Las células diana poseen proteínas receptoras que reconocen y responden en forma específica a la molécula señalizadora. La transducción de la señal comienza cuando la proteína receptora de la célula diana recibe una señal extracelular y la convierte en señales intracelulares que alteran el comportamiento celular.
En los organismos unicelulares y pluricelulares las células utilizan centenares de tipos de moléculas extracelulares para enviarse señales – proteínas, péptidos, aminoácidos, nucleótidos, esteroides, derivados de grasos e incluso gases disueltos- pero la transmisión de los mensajes depende solo de unos pocos estilos básicos de comunicación. (Figura 2)
 Figura 2
En los organismos pluricelulares, el modo de comunicación más usual consiste en la emisión de la señal a todo el cuerpo por medio de la secreción de moléculas señalizadoras en el torrente sanguíneo (en el caso del animales) o en la savia (en el caso de los vegetales). Las moléculas señalizadoras que se utilizan en este tipo de comunicación son las hormonas y en los animales las células que producen las hormonas se denominan células endocrinas (Figura 2 A). Por ejemplo, parte del páncreas es una glándula endocrina que produce la hormona insulina que regula la captación de glucosa en todas las células del cuerpo.
El proceso conocido como señalización paracrina es menos común. En este caso, en lugar de ingresar en el torrente sanguíneo las moléculas señalizadoras se difunden en forma local a través del medio extracelular y permanecen en las zonas cercanas a la célula que las secreta. Así actúan como mediadores locales sobre las células vecinas (Figura 2 B). Muchas de las moléculas señalizadoras que regulan la inflamación en el sitio de una infección o que controlan la proliferación celular durante la cicatrización de las heridas actúan de esta manera.
Una tercera forma de comunicación celular es la señalización neuronal. Al igual que las células endocrinas, las neuronas pueden enviar mensajes a través de largas distancias. Sin embargo, en el caso de la señalización neuronal, el mensaje no se emite en forma amplia sino que se envía de manera rápida y específica a células diana individuales a través de líneas privadas (Figura 2 C). El axón de una neurona termina en uniones especializadas (sinapsis) sobre células diana que pueden estar alejadas del cuerpo celular. Los axones que conectan la médula espinal con el dedo gordo del pie, por ejemplo, pueden tener más de 1 m de longitud. Al ser activada por señales del entorno o de otras células nerviosas la neurona envía impulsos eléctricos a lo largo de su axón a velocidades de hasta 100 m/seg. Al llegar a la terminación del axón estas señales eléctricas se convierten en señales químicas: cada impulso eléctrico estimula a la terminación nerviosa que libera un pulso de una señal química extracelular llamada neurotransmisor. Luego estos neurotransmisores atraviesan el estrecho espacio existente entre la membrana de la terminación del axón y la membrana de la célula diana en menos de 1 mseg.
Una cuarta forma de comunicación intercelular mediada por señales, la más íntima y la más cercana de todas, no requiere la liberación de una molécula secretada. En lugar de secretar moléculas las células entran en contacto directo a través de moléculas señalizadoras alojadas en sus membranas plasmáticas. El mensaje se envía cuando una molécula señalizadora anclada en la membrana plasmática de la célula emisora se une a una molécula receptora ubicada en la membrana plasmática de la célula diana (Figura 2 D). Durante el desarrollo embrionario, por ejemplo, esta señalización dependiente del contacto es importante en los tejidos en los cuales las células adyacentes, que al comienzo son similares, se especializan de distintas formas.
Para relacionar estos distintos estilos de señalización, imaginemos que tratamos de publicitar una conferencia interesante o un concierto o un partido de fútbol. La señal endocrina será como la transmisión de la información en una estación de radio. Un volante colocado en un tablón seleccionado será equivalente a una señal paracrina localizada. Las señales neuronales -a larga distancia pero personales- serán similares a una llamada telefónica o a un correo electrónico y la señalización por contacto será como una buena conversación cara a cara, al estilo antiguo.

Comunicación autocrina:

La comunicación autocrina o auto comunicación es la que establece una célula consigo misma. Este tipo de comunicación es el que establece la neurona presináptica al captar ella misma en sus receptores celulares, los neurotransmisores que ha vertido en la sinapsis, para así dejar de secretarlos o recaptarlos para reutilizarlos. Muchas células en crecimiento como las células del embrión o las células cancerosas producen factores de crecimiento y los receptores para esos mismos factores de crecimiento y así perpetuar su proliferación, controlada en el caso del embrión y descontrolada en el caso del cáncer.

Interacción directa entre receptores de membranas celulares

Las proteínas de membrana plasmática específicas de una célula interactúan en forma directa con receptores específicos de membrana de la célula adyacente.

Receptores

Un receptor es un complejo molecular localizado a nivel:
- Membrana Celular
- Intracelular:
Citoplasma
Organelas
Núcleo
- Tiene una unión selectiva con el ligando
- Genera un efecto biológico

Los receptores de membrana celular son glucoproteínas o glucolípidos que reconocen específicamente a un ligando. El ligando también es denominado:
Primer mensajero
Molécula señal
Molécula mensaje
Señal Biológica
Agonista
Hormona (Comunicación endocrina)
Constituyen un 0, 01% menor del total de las proteínas de una célula.
Debido a ello, es extremadamente difícil purificarlas y caracterizarlas.
Un receptor específico se localiza solo en algunas células blanco.
Características:
Hidrófilos (presentan regiones expuestas hacia el medio extracelular de reconocimiento, a excepción de las hormonas esteroideas, las hormonas tiroideas y el ácido retinoico).
Concentración muy baja en la célula
Afinidad muy alta por el ligando.
Especificidad de unión muy alta
Alcanzan su saturación con el ligando a concentración fisiológica del mismo.
Tienen una unión reversible con el ligando.
Tienen capacidad de realizar una transducción de la señal.

Ligando

Se “ajusta” o fija a un sitio del receptor.
La unión del ligando con su receptor produce un cambio de conformación del receptor.
Se inicia una secuencia de reacciones generadoras de una respuesta celular específica.
No es metabolizado a productos útiles.
No es intermediario de actividades celulares.
Carece de propiedades enzimáticas.
Modifica las propiedades del receptor; que luego transmite a la célula, la señal de la presencia de un producto específico en el medio.

Interacción Ligando-Receptor

Durante la interacción entre el ligando y el receptor ocurre:

Reconocimiento espacial: Orientación de átomos. Interacción de electrones.
Cambios conformacionales
Transferencia de energía: La energía es utilizada para que otras células realicen cambios conformacionales.
La unión de la mayoría de moléculas señal provoca una cascada de reacciones intracelulares.
La interacción ligando-receptor puede desencadenar:
  1. Procesos metabólicos intracelulares.
  2. Síntesis y secreción de proteínas.
  3. Cambios en la actividad de enzimas.
  4. Reconfiguración del citoesqueleto.
  5. Motilidad celular.
  6. Cambio en la permeabilidad de canales iónicos.
  7. Cambios en la composición de fluidos intra y extracelulares.
  8. Cambios en la expresión de genes.
  9. Activación de la síntesis del ADN.
  10. Proliferación celular.
  11. Crecimiento de tejidos.
  12. Supervivencia o muerte celular: Apoptosis.
Una misma molécula puede tener varios receptores. Pero un receptor sólo responde a un solo tipo de molécula señal (especificidad del receptor).

Localización de Receptores

Podemos encontrar receptores en:

Membrana celular:
Hormonas Peptídicas.
Neurotransmisores
Fotones
Citoquinas
Factores de Crecimiento
ATP, Adenosina
Antígenos
Fragmentos de Complemento
Inmunoglobulinas, etc.
Citoplasma:
Hormonas esteroides
Óxido Nítrico
Organelas:
Receptor para IP3
Nucleares:
Hormonas esteroides
Hormonas tiroideas
Vitamina D

sábado, 4 de abril de 2015

Comportamiento Animal

Es el conjunto de respuestas que presentan los animales frente a los estímulos  internos y externos que reciben del medio que los rodea. Los estímulos internos dependen del funcionamiento del propio organismo. Por ejemplo, la sensación de hambre que se origina en el estómago es un estímulo interno que provoca la respuesta de buscar alimento.

Los estímulos externos, por el contrario, tienen su origen en el ambiente.  Así, la aparición de un depredador en el territorio propio estimula en el animal la respuesta de protegerse o defenderse frente a la agresión.
Sin embargo, hay numerosas reacciones que discurren de una manera totalmente automática y sin que el organismo intervenga en su curso. Son, además, reacciones que encontramos en las formas menos desarrolladas, principalmente en los animales unicelulares y de forma menos general en los pluricelulares, se trata de los tactismos, cuyo funcionamiento se atiene solamente a reglas químicas y físicas. El comportamiento como tal es una manifestación compleja y propia sólo de los animales, porque se define y delimita siempre en relación con el sistema nervioso. En el comportamiento cabe distinguir tres niveles:

El innato
El adquirido
El social

Comportamiento Innato

Dentro de este apartado se incluyen todas aquellas pautas de conducta que el animal presenta de modo natural ante una situación desconocida y que le per­mite superarla sin tener conocimiento previo de cómo resolverla.

Tactismos

Se trata de las reacciones más simples que puede pre­sentar un organismo, que en los vegetales reciben el nombre de tropismos y en los animales sólo se encuentran en los grupos inferiores. Es un tipo de reacción muy extendido entre los seres unicelulares, sobre todo en los de características animales, como son los protozoos. La reacción que desencadenan es siempre de tipo direccional, es decir, de alejarse o aproximarse al origen del desencadenante.

La fuente de estímulo puede ser física (cambios de presión), química (concentración de una determinada sustancia en el medio), luminosa (fuente de luz), etc, recibiendo en cada caso un nombre específico (fototactismo, geotactismo, quimiotactismo). Dependiendo de la reacción del organismo, aproximándose o alejándose de la fuente de estímulo, se habla de tactis­mos positivos o negativos.

Reflejos

El reflejo es la respuesta automática que da un animal ante un estímulo y es equiparable al tactismo, pero en este caso viene mediado por una célula nerviosa. Es decir, es la respuesta más simple que tienen los ani­males provistos de un sistema nervioso, aunque este sea tan sencillo como unas cuantas neuronas agrupa­das en una zona del cuerpo. En los reflejos habitualmente sólo interviene un ór­gano o un tejido. Por ejemplo el caso de un im­pulso mecánico sobre la extremidad de un animal, que provoca una reacción o contracción del músculo que atiende a dicha extremidad.

Instintos

Los instintos son un mecanismo de tipo nervioso y organizado jerárquicamente, desencadenado por distintos estímulos y cuyo fin primordial es provocar una respuesta que garantice la supervivencia del individuo. La importancia de los instintos es grande, ya que ante una situación de grave peligro para la vida del individuo, éste no puede depender exclusivamente de la compleja red de mecanismos que suponen una conducta sujeta a la voluntad y necesita una reacción rápida y automática. El instinto se diferencia del reflejo porque en su desarrollo implica a varios órganos o incluso a todo el organismo animal y porque el sistema nervioso requiere un grado de organización superior, donde existan elementos de control.

El estímulo llave o estímulo evocador se necesita para desencadenar una determinada respuesta instintiva, una vez superado un determinado umbral de intensidad. Además, es específico para cada actividad y varía en las distintas especies.

Comportamiento Adquirido

Esta forma de conducta es propia de los organismos superiores, encontrándose sobre todo en los vertebrados, aunque también hay invertebrados con una elevada capacidad de aprendizaje, como por ejemplo los pulpos, que son moluscos.

Procesos de adquisición de conducta

Un requisito previo para que puedan darse los procesos de adquisición de unas pautas de conducta, es la existencia de un sistema nervioso complejo, con un centro de control diferenciado es decir, un cerebro. Hay varias etapas que permiten llegar al aprendizaje:

Un primer paso es la llamada impregnación, es decir, la adquisición de unos conocimientos básicos durante un breve período de la vida del animal, que suele limitarse a unas pocas horas después de su nacimiento. Se adquieren así unas referencias esenciales que, en general, permitirán al animal reconocer a los individuos de su propia especie y diferenciar también a sus progenitores.
La habituación, que se da también en los invertebrados inferiores y que consiste en la capacidad de un animal de no reaccionar ante un estímulo repetido. De este modo, si se repite un estímulo que en condiciones normales provocaría la huida, pues su presencia indica peligro, el animal, al no recibir daño, puede habituarse a la presencia de este estímulo sin huir.
El condicionamiento o aprendizaje asociativo requiere un sistema nervioso complejo, pues es necesario que se establezcan relaciones entre distintos estímulos.
La imitación permite a un animal adoptar un com­portamiento que ha observado en otros animales de su entorno. Dicho comportamiento lo encontramos en algunas aves y, sobre todo, en los mamíferos supe­riores. La llamada tradición está relacionada con este mecanismo. En este caso, una conducta nueva que se ha aprendido, se incorpora al conjunto de pautas de comportamiento propias de la especie, que el animal aprende en la infancia, durante las primeras fases de su desarrollo.

Comportamiento Social

Es la búsqueda de una mayor eficacia, no sólo en bene­ficio del individuo sino también de la especie, da lugar a un aspecto de la conducta que incluye tanto elementos innatos, e incluso reflejos, como otros adquiridos.

Comportamiento Social de los Insectos

Las colonias de insectos son un ejemplo clásico, en ellas se da una estricta jerarquización y distribución del trabajo. Cada individuo desarrolla una actividad concreta, para la que incluso presenta caracteres anatómicos especiales. Tanto en las hormigas como en las abejas, los machos, cuya única función es proporcionar los espermatozoides, presentan un aspecto bien diferente de las hembras y también dentro de éstas, las encargadas de la reproducción son muy distintas de las que desempeñan funciones de alimentación, defensa o cuidado del nido. En todos estos animales, este comportamiento social está rígidamente contro­lado por los aspectos innatos de la conducta.

Comportamiento Social de los Vertebrados

Al igual que sucede con los invertebrados, hay un primer ­nivel innato que permite a los individuos de la misma especie agruparse en sociedades. El grado de integración y volumen de éstas depende de factores como el tipo de alimentación o el desarrollo psíquico. Los carnívoros, en general, forman grupos menos numerosos, aunque en ellos, lo mismo que en los omnívoros, llegan a constituirse unidades sociales de una gran complejidad y coherencia.

Muchos herbívoros, como los caballos salvajes, las cebras, etc., viven formando grandes manadas, dentro de las cuales pueden diferenciarse a veces grupos familiares o harenes, pero en otros casos no se da este nivel de relación y es la propia cantidad de individuos el factor de cohesión como protección frente a los depredadores.

Esta cualidad defensiva es, al parecer, la que impulsa a muchos peces como las sardinas o los arenques a formar grandes bancos, aunque también los depredadores, los atunes, se asocian en bancos que les proporcionan ventajas reproductivas o para engullir a sus presas.

En los mamíferos, la unidad familiar se encuentra en distintos grupos y muchas veces se reduce a la hembra y sus crías, como es el caso del oso. En otros, como el león, puede haber uno o más machos con varias hembras y sus correspondientes crías. Los mecanismos de cohesión en estos casos no son sólo de tipo instintivo sino que se desarrolla una compleja red de factores de reconocimiento y relación, que incluye lo que podríamos llamar conducta afectiva y que es propia de los mamíferos.

La complejidad psíquica de estos animales, muy desarrollada en primates como el chimpancé, el gorila, el ser humano, etc, obliga a que el individuo permanezca un período prolongado de sus primeros años dentro del núcleo reducido de su madre o de su familia con objeto de adquirir los conocimientos aprendidos que son propios de la especie, pues el aprendizaje es un mecanismo neurológico que se basa en el establecimiento paulatino de conexiones neuronales en el cerebro y que va unido al desarrollo físico del individuo.

Fuente

Tala, José y Infiesta, Eva. Crisol Enciclopedia Escolar Universal Carroggio. Carroggio, SA.DE Ediciones-Barcelona

Receptores

Los receptores son estructuras que corresponde a terminaciones nerviosas libres o encapsuladas, que actúan como transductores, es decir, tienen la capacidad de transformar un estímulo mecánico, químico o electromagnético en un impulso nervioso.
Algunos conceptos:

Transducción: Proceso por el cual un estímulo físico, químico o electromagnético es convertido en un impulso nervioso a nivel de receptores.

Zona Gatillo: Es el umbral del receptor a partir del cual se genera un potencial de acción.

Modalidad Específica: Algunos receptores son más sensibles a  una modalidad de estímulo.

Para clasificar los receptores, estructuras microscópicas, se usa una clasificación muy antigua (clasificación de Sherrington), que ordena a los receptores de acuerdo al origen embriológico de las estructuras donde se ubican. Así se refiere a:

Exteroceptores

Son los que se encuentran en estructuras derivadas del ectodermo (como la piel).
Existen diferentes tipos: 
1. Terminaciones libres:      
1.1. Terminaciones libres amielínicas
1.2. Terminaciones de los folículos pilosos (o Terminación libre relacionada con el tacto)
2. Terminaciones Encapsuladas:
2.1. Discos de Merkel
2.2. Corpúsculos de Meissner
2.3. Bulbo de  Krause (frío) y Bulbo de Ruffini (calor)
2.4. Corpúsculos de Vater Pacini


1.1. Terminaciones libres amielínicas

Son fibras de tipo C.
Se ubican en el interior de las capas superficiales de la epidermis.
Son receptores de dolor (nociceptor).
El dolor significa potencial o real destrucción tisular, porque las terminaciones nerviosas libres se activan cuando se rompe una célula, ya que cuando se rompe, sale potasio, serotonina, histamina, es decir, una serie de sustancias que activan las terminaciones libres.

1.2. Terminaciones de los folículos pilosos (o Terminación libre relacionada con el tacto)

Se ubica alrededor del bulbo del folículo piloso.
Corresponden a fibras amielínicas que se arrollan alrededor de un bulbo piloso, de tal manera que nos permiten la sensación táctil.
Son activadas con el movimiento del pelo.

2.1. Discos de Merkel

Están ubicados intraepitelialmente.
Se relacionan con tacto protopático o grosero, es decir, aquél tacto que nos permite discriminar en forma burda acerca de las características físicas de alguna estructura (por ejemplo si es duro o blando).

2.2. Corpúsculos de Meissner

Es una terminación encapsulada, se encuentran en gran cantidad en los pulpejos de los dedos.
Se encuentran entre epidermis y dermis.
Se relacionan con el tacto y la vibración de baja frecuencia (30 a 40 Hz) de la piel sin pelo, sobretodo en la palma de las manos.
Ayudan a discriminar en una superficie dura si estamos frente a madera, vidrio o cemento, por ejemplo (tacto epicrítico).

2.3. Bulbo de  Krause (frío) y Bulbo de Ruffini (calor)

Son receptores de temperatura.
Son encapsulados.

2.4. Corpúsculos de Vater Pacini

Se encuentran en las capas más profundas de la piel (hipodermis).
Son mecanorreceptores sensibles a la vibración, en el fondo, son fibras amielínicas rodeadas por células aplanadas que son fibroblastos y lípidos.
Se descargan fundamentalmente ante estímulos de presión.
A) Corpúsculos táctiles (de Meissner) B) Corpúsculos laminados (de Pacini) C) Corpúsculos bulboideos (de Krause) D) Corpúsculos bulboideos (de Ruffini)

- La teoría específica señala que para cada modalidad de sensación existe un determinado receptor. Pero hay otra teoría que indica que cualquier receptor puede desencadenar otra sensación, por ejemplo, dolor, cuando la intensidad del estímulo pasa cierto nivel.

Propioceptores

Se ubican en las estructuras derivadas del mesodermo, como son por ejemplo, las del aparato musculoesquelético.
Informan acerca del movimiento del cuerpo, es decir, de la posición de los segmentos corporales y acerca del movimiento o cinestesia.
Están representados por:
- Husos Neuromusculares
Se ubican  en el interior de los vientres de la musculatura estriada.
- Órganos Musculotendíneos u órganos de golgi
Se ubican en la unión entre los tendones y los vientres musculares.

Todas estas estructuras son las responsables de monitorear el movimiento y posición de los miembros, de las articulaciones, de los ligamentos.

Interoceptores o Visceroceptores

Se ubican en estructuras derivadas del endodermo, es decir, en las paredes de vísceras huecas y otras estructuras viscerales.
Muchas de ellas corresponden a terminaciones nerviosas libres, las cuales descargan cuando hay una distensión de la pared visceral (cólico biliar, renal, etc.), cuando hay dolor tipo infarto (destrucción localizada del tejido de un órgano), éste se produce debido a la necrosis y posterior liberación de sustancias que estimulan terminaciones nerviosas libres que van a desencadenar un impulso a través de las vías simpáticas para llegar a entrar por los ramos comunicantes a la cadena laterovertebral, y de aquí pasa al nervio espinal, enseguida al cuerno dorsal y entra a la sustancia gris medular, para que el dolor sea captado dentro del sistema nervioso central.
Además, dentro del arco aórtico hay una serie de quimiorreceptores que frente a un estímulo de lesión, descargarían todos como mecanismo de defensa. El dolor de infarto se irradia a todo el borde medial de brazo y antebrazo izquierdos, va acompañado de una desesperación terrible, con dolor retroesternal (angina pectoris).
Dentro de las paredes de las vísceras se ubican los plexos de Auerbach y de Meissner, constituidos por terminaciones nerviosas libres, que descargan cuando hay una distensión de estas mismas.