integración y control: sistema nervioso capítulo 34

Integración y Control: Sistema Nervioso

Capítulo 34

Líneas de ComunicaciónStimulus(input)

Receptors(sensory neurons)

Integrators(interneurons)

motor neurons

Effectors(muscles, glands)

Response(output)

Figure 34.1Page 579

Neuronas

• Unidades básicas de comunicación en

todos los sistemas nerviosos

• Monitorean información dentro y

alrededor del cuerpo y dan órdenes de

respuesta

Clases de Neuronas

1. Sensoriales- responden a estímulos y los transmiten a

médula espinal y cerebro

2. Interneuronas- reciben y procesan estímulos para

luego influir en la actividad de otras neuronas

3. Motoras- transmiten información de médula espinal y

cerebro hacia músculos y glándulas

Neuroglia

• Células que ayudan metabólicamente,

apoyan estructuralmente, y protegen las

neuronas

• Constituyen más de la mitad del volumen del

sistema nervioso de vertebrados

Estructura de una Neurona

dendrites

cell body

TRIGGER ZONE

INPUT ZONE

CONDUCTING ZONE

OUPUT ZONEaxon

axon endings

Figure 34.2 Page 580

Potencial de Membrana en Reposo

• Diferencia en carga a través de la membrana

plasmática de una neurona

• Fluido afuera de la célula tiene más carga

negativa que el fluido en el interior

• Potencial se mide en milivoltios

• Potencial en reposo es usualmente -70mv

Como los Iones se Mueven a Través de la Membrana

Passive transporters with open channels

Passive transporters with voltage-sensitive gated channels

Active transporters

Lipid bilayer of neuron membrane

Interstitial fluid

Cytoplasm Na+/K+ pump

Figure 34.3Page 581

Bombeo y Difusión

Interstitial fluidNa+

Plasma membrane

CytoplasmK+

Na+

leaks inNa+

pumped in

Na+ pumped out

K+ leaks out

K+

leaks in Figure 34.4Page 581

Concentración de Iones en Potencial de Reposo

• Potasio (K+)

– Más alto adentro que

afuera

• Sodio (Na+)

– Más alto afuera que

adentro

Potencial de Acción

• Inversión breve en la diferencia de voltaje a través de la membrana plasmática

• Interior de neurona brevemente se vuelve más positivo que exterior

• Cambios en voltaje causan que se abran las compuertas en los canales de la membrana

Potencial de Acción

Na+

Na+Na+

Na+

Na+

Na+

K+

K+

K+

Na+Na+

K+ K+K+

K+

Na+

1 2

3 4Figure 34.5dPage 583

Click to view animation.

Action potential step-by-step interaction.

Animation

Retroalimentación Positiva

La neurona se vuelve más positiva en el interior

Más canales de compuerta para Na+ se abren

Más iones Na+

entran a la neurona

Todo o Nada

• Todos los potenciales de acción tienen el

mismo tamaño

• Si el estímulo está más bajo que el nivel del

umbral, no ocurre potencial de acción

• Si está sobre el nivel del umbral, la célula se

depolariza al mismo nivel

Repolarización

• Una vez se alcanza el pico de depolarización, se cierran las compuertas de Na+ y las compuertas de K+ se abren

• Movimiento de K+ hacia afuera de la célula repolariza la célula

• El interior de la célula vuelve a ser más negativo que el exterior

In-text figurePage 582

Recording of Action Potentialaction potential

threshold

resting membrane potential

Time (milliseconds)

Mem

bra

ne

po

ten

tial

(m

illi

volt

s)

-40

-70

-20

0

+20

0 1 2 3 4 5Figure 34.6b

Page 583

Propagación de Potenciales de Acción

• Un potencial de acción en una parte del axón trae una región vecina al umbral

• Potencial de acción se propaga a otras zonas de la membrana

Sinapsis Químicas

• Hendidura entre

zona de salida de

un axón y zona de

entrada de otra

célula

synaptic vesicle

plasma membrane of axon ending of presynapic cell

plasma membrane of postsynapic cell

synaptic cleft

membrane receptor

Figure 34.7aPage 584

Transmisión Sináptica

• Potencial de acción en extremo del axón de

célula presináptica causa que abran las

compuertas de canales de calcio

• Flujo de calcio hacia célula presináptica

causa liberación de neurotransmisor a

hendidura sináptica

Transmisión Sináptica

• Neurotransmisor se difunde a través de

hendidura y se une a receptores en

membrana de célula postsináptica

• Unión de neurotransmisor a receptores

abre los canales de iones en la

membrana de la célula postsináptica

Abren Compuertas de Iones

ions

neurotransmitter

receptor for neurotransmitter

gated channel protein Figure 34.7c

Page 584

Neurotransmisores

• Acetilcolina- efectos excitatorios e inhibitorios en cerebro, médula espinal,

músculos y gládulas

• Serotonina- controla percepción sensorial, sueño, temp. corporal, emociones

Neurotransmisores

• Norepinefrina- emociones, sueño, despertar

• Dopamina- emociones

• GABA- señal inhibitoria más común– Ej. Medicinas contra ansiedad (valium)

intensifican efectos de GABA

Animation


Neuromuscular junction animation.

Integración SinápticaM

emb

rane

pot

entia

l (m

illis

econ

ds)

-65

-70

-75

EPSP

IPSP

what action potential spiking would look like

threshold

resting membrane potential

integrated potential

Figure 34.9Page 585

Nervios

• Conjunto de axones

cubiertos por una

envoltura de tejido

conectivo

• Líneas de comunicación

entre el cerebro y la

médula espinal y resto

del cuerpoFigure 34.10

Page 586

axon

myelin sheath

nerve fascicle

Vaina de Mielina

• Serie de células de neuroglia (Schwann)

• Vaina bloquea paso de iones

• Potencial de acción debe “brincar” de

entre nodos sin vaina Figure 34.11aPage 586


Saltatory conduction animation.

Animation

Esclerosis Múltiple

• Condición en la que las fibras nerviosas

pierden la mielina

• Pobre conducción

• Síntomas incluyen problemas visuales,

debilidad muscular, fatiga, dolor,

movimientos incontrolados

Reflejos

• Movimientos automáticos hechos en

respuesta a estímulos

• En los arcos reflejos más simples, neuronas

sensoriales hacen sinapsis directamente con

neuronas motoras

• Mayoría de reflejos envuelven interneuronas

Reflejo de Estiramiento

STIMULUSBiceps

stretches.

ResponseBiceps

contracts.

Figure 34.12bPage 587

motor neuron

sensory neuron


Stretch reflex animation.

Animation

Sistema Nervioso de Vertebrados

• Primeros vertebrados (con forma como de

pez) tenían un cordón nervioso tubular hueco

• Modificación y expansión del cordón nervioso

produjo la médula espinal y cerebro

• Cordón nervioso persiste en embriones de

vertebrados como un tubo neural

Regiones Funcionales

• Expansión y modificación del cordón nervioso dorsal produjo regiones con funciones distintas

FOREBRAIN

MIDBRAIN

HINDBRAIN

(start of spinal cord)Figure 34.15aPage 590

Cerebros de Vertebrados

olfactory lobe(part of forebrain)

forebrainmidbrainhindbrain

fish(shark)

reptile(alligator) mammal

(horse)

forebrain

midbrain

hindbrain

olfactory lobe

Figure 34.15bPage 590

Sistema Nervioso Central y Periferal

• Sistema Nervioso Central

– Cerebro

– Cordón espinal

• Sistema Nervioso Periferal

– Nervios que se extienden por el

cuerpo

Sistema Nervioso Central

• Materia blanca- axones con vainas de mielina color blanco– tractos- líneas de comunicación en

cerebro (no nervios)– Transmisión rápida de señales

• Materia gris- axones sin mielina, dendritas, cuerpos celulares, células de neuroglia– Control de los reflejos para mover

extremidades y actividades de órganos

Sistema Nervioso Periferal

• Nervios somáticos– Funciones

motoras (verde)

• Nervios autónomos– Funciones

viscerales (rojo)Figure 34.17

Page 591

brain

cranial nerves

spinal cord

ulnar nerve

lumbar nerves sacral nerves

coccygeal nerves

cervical nerves

thoracic nerves

sciatic nerve

Figure 34.16Page 591

31 pares nervios espinales

12 pares nervios craneales

Dos Tipos de Nervios Autónomos

• Simpáticos

• Parasimpáticos

• Mayoría de órganos reciben señales de ambos

• Usualmente tienen efectos opuestos en un

órgano

Nervios Autónomos Simpáticos

• Se originan en las regiones torácicas y

lumbares de la médula espinal

• Hay ganglios cerca de médula espinal

• Promueven respuestas que preparan el

cuerpo para estrés o actividad física

(respuesta lucha o huida)

– Se dispara secreción de epinefrina

Nervios Autónomos Parasimpáticos

• Se originan en el cerebro y región sacral de la

médula espinal

• Los ganglios están en paredes de los órganos

• Disminuyen actividad del cuerpo cuando no

hay estrés

• Promueven respuestas de mantenimiento

como digestión

Ambos Sistemas Están Activos

• Mayoría de órganos están recibiendo continuamente estímulos simpáticos y parasimpáticos

• Por ejemplo, nervios simpáticos le indican al corazón que se acelere; parasimpáticos indican que se desacelere

• Cual domina depende de la situación

Central NervousSystem

brain

spinal cord

sensory nerves axons of motor nerves

somaticsubdivision

(motor functions)

autonomicsubdivision

(visceral functions)

sympathetic

Peripheral Nervous System

parasympathetic Figure 34.17

Page 591


Nervous systems divisions animation.

Animation

eyes

salivary glands

heart

larynxbronchilungs

stomach

liverspleen

pancreas

kidneysadrenal glands

small intestineupper colonlower colon

rectum

bladder

uterus

genitals

most ganglia

near spinalcord

gangliain

organs

midbrainmedulla oblongata

cervicalnerves

thoracicnerves

lumbarnerves

sacralnerves

sympathetic parasympathetic

Figure 34.18

Page 592


Autonomic nerves animation.

Animation

Función de la Médula Espinal

• Vía de comunicación para señales entre el

cerebro y nervios periferales

• Neuronas sensoriales y motoras hacen

conexiones reflejas directas en la médula

espinal

• Reflejos espinales no llegan al cerebro

Estructura de la Médula Espinal

spinal cord

ganglion

nerve

vertebra

meninges(protectivecoverings)


Desarrollo del Cerebro

• El cerebro se desarrolla de un tubo neural

hueco

• Cerebro anterior, medio y posterior se forman

de tres regiones sucesivas del tubo

• Tallo cerebral es tejido más primitivo,

contiene centros de reflejos básicos

7 weeks

9 weeks

at birth

Division Main Parts

Forebrain

Midbrain

Hindbrain

CerebrumOlfactory lobesThalamusHypothalamusLimbic systemPituitary glandPineal gland

Tectum

PonsCerebellumMedulla oblongata

anterior end of thespinal cord Figure

34.20Page 594

Cerebro Posterior

• Médula oblongada- respiración, circulación de sangre, coordinación de respuestas motoras, respuesta dormir/despertar

• Cerebelo- centro de reflejos para mantener postura y coordinar extremidades

• Puente- une información del cerebelo a cerebro anterior

Cerebro Medio

• Coordina respuestas reflejas a imágenes y sonidos

• Tectum- (techo de cerebro medio), retransmite señales a centros de integración superior

Cerebro Anterior

• Cerebro- integra señales sensoriales con respuestas motoras

• Tálamo- centro de coordinación de estímulos sensoriales, estación retransmisora de estímulos al cerebro

• Hipotálamo- control homeostático del ambiente interno– Monitorea órganos, respuestas a sed, hambre,

comportamiento sexual– Expresión de emociones, sudor, temor

Fluido Cerebroespinal

• Rodea la médula espinal

• Protege contra movimientos bruscos

• Llena ventrículos dentro del cerebro

• Barrera hematoencefálica controla cuales solutos entran al fluido cerebroespinal

Figure 34.22Page 595

Formación Reticular

• Red de interneuronas se extiende de médula espinal a través del tallo cerebral, hacia centros de integración en corteza cerebral

• Influye sobre estados de sueño o vigilia

Anatomía del Cerebro

• Parte más grande y compleja

• Capa externa (corteza cerebral)

tiene muchos dobleces

• Fisura longitudinal divide cerebro

en hemisferios izquierdo y derecho

Funciones de Hemisferios

• Hemisferio izquierdo- habilidades analíticas, habla, matemáticas

• Hemisferio derecho- relaciones visuales y espaciales, música

• Cada hemisferio responde a estímulos del lado opuesto del cuerpo

• Cuerpo calloso- coordina actividades de ambos hemisferios

Lóbulos del Cerebro- en la corteza cerebral

Temporal

FrontalParietal

Occipital

Primary motor cortex Primary somatosensory cortex


Lóbulos del Cerebro

• Frontal- controla actividad motora voluntaria

Lóbulos sensoriales:• Parietal- recibe señales de piel y

articulaciones• Occipital- centros de visión• Temporal- centros de audición y de influencia

de comportamiento

Slice through the primary motor cortex of the left cerebral hemisphere

Figure 34.24

Page 596

Sistema Límbico

• Controla emociones, rol en memoria, entender señales sociales

(olfactory tract) cingulate gyrus thalamus

amygdala

hippocampus

hypothalamusFigure 34.36

Page 597

Experimentos de Sperry sobre Cerebro Dividido

• Se seccionó cuerpo calloso

• Se detuvo la comunicación entre los hemisferios

cowboy cowboy

Memoria

• Capacidad del cerebro de almacenar y retirar

información sobre pasados estímulos

sensoriales

• Almacenados en etapas

– Almacenaje temporero en corteza cerebral

– Memoria a corto plazo

– Memoria a largo plazo

sensory stimuli

temporary storage inthe cerebral cortex

Short-term memory

Long-term memory

Emotional state, having timeto repeat (or rehearse) input,and associating the input with stored categories ofmemory influence transferto long-term storage

Recallof storedinput

Input irretrievable

Input forgotten

Figure 34.38

Page 599

integración y control: sistema nervioso capítulo 34

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