UNIVERSIDAD CENTROCCIDENTAL LISANDRO ALVARADO

DECANATO DE CIENCIAS DE LA SALUD DEPARTAMENTO DE CIENCIAS FUNCIONALES

SECCIN DE FISIOLOGA

MANUAL DE PRCTICAS

DE LABORATORIO

DE FISIOLOGA IV SEMESTRE

PROGRAMA DE MEDICINA

BARQUISIMETO, Noviembre 2014

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UNIVERSIDAD CENTROCCIDENTAL LISANDRO ALVARADO

DECANATO DE CIENCIAS DE LA SALUD DEPARTAMENTO DE CIENCIAS FUNCIONALES

SECCIN DE FISIOLOGA

MANUAL DE PRCTICAS

DE LABORATORIO

DE FISIOLOGA IV SEMESTRE

PROGRAMA DE MEDICINA

Dr. Gregorio Tiskow Compilador-Editor

Modificado Noviembre 2014

BARQUISIMETO, VENEZUELA

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CONTENIDO Pgina

.- Presentacin. 4

.- Propsitos y objetivos del manual... 5

.- Dedicatoria.... 6

.- Requisitos bsicos para asistir a las prcticas.. 7

.- Instrucciones dirigidas a los estudiantes para el buen desarrollo de la prctica.. 8

.- Prctica No. 1: Estudio de la Fragilidad Osmtica del Eritrocito.. 9

.- Prctica No. 2: Naturaleza Biofsica del Potencial de Reposo y del Potencial de

Accin Celular 21

.- Prctica No. 3: Estudio de los Reflejos y la Sensibilidad Somtica. . 44

.-Prctica No. 4: Sensibilidad Especial: La Visin. . 54

.-Prctica No. 5: Bases Elctricas de la Actividad Cerebral: Electroencefalografa.. 67

.- Prctica No. 6: Determinacin de la Sedimentacin Globular, Hematocrito y

Valoracin de la Hemostasia.. 79

.- Anexo No. 1: Toma de una Muestra de Sangre Venosa . 93

.- Anexo No. 2: Campmetro de Goldmann.. 95

.- Anexo No. 3: El Uso de los Programas Simuladores en la Fisiologa Mdica. 97

.- Anexo No. 4: Enlaces Electrnicos de Inters .... 101

4

Presentacin

Las Ciencias de la Salud, y en especial la Fisiologa Humana, son ciencias dinmicas, en constante evolucin y progreso. Con el avance de las tcnicas de investigacin, pruebas clsicas

de biofsica y fisiologa, modelos dinmicos, programas simuladores y otros artificios de los que

se valen los fisilogos para estudiar el funcionamiento del cuerpo humano, se ha podido

transmitir a los estudiantes del rea todo el cmulo de conocimientos alcanzados a lo largo de

dcadas de anlisis y experimentacin, para una mejor comprensin de nuestro organismo.

Este Manual, y en consonancia con la Visin y Misin de nuestra Universidad y en

particular de nuestro Decanato de Ciencias de la Salud y de la Seccin de Fisiologa, pretende

dar un impulso integral al acto educativo, formando profesionales de la salud con valores

cientficos, tecnolgicos y humansticos, con calidad profesional como talento humano que

egresa con alta pertinencia social, para tratar de salvar vidas humanas.

El presente Manual de Prcticas de Fisiologa Humana para estudiantes de Fisiologa I

del Programa de Medicina, representa un esfuerzo contundente para consolidar en el mismo,

un grupo de actividades seleccionadas de laboratorio que pretende ensear el trabajo en

equipo, con una metodologa cientfica apropiada, con tcnicas verificadas que permiten

ensear el funcionamiento normal de distintos grupos de clulas, tejidos y rganos que

integran al organismo humano como sistema integral.

Cada prctica diseada incluye, una breve introduccin al tema, las instrucciones

generales para el buen desarrollo de la misma, las actividades a ejecutar en el laboratorio y una

gua de auto-evaluacin que permita al estudiante valorar lo aprendido en la respectiva

experiencia.

Prof. Gregorio Tiskow ()

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Propsitos y Objetivos del Manual

El presente manual permitir al estudiante de medicina orientarlo en su proceso de aprendizaje. Uno de los objetivos fundamentales del Programa de Fisiologa y de ste guion en

particular, es realizar e interpretar algunas pruebas que permitan al estudiante evaluar el

funcionamiento de los sistemas orgnicos humanos. Aparte de ello, las prcticas buscan aplicar

los conocimientos impartidos y adquiridos en la parte terica de la presente asignatura.

Mediante la estrategia de observacin el estudiante podr afianzar sus aprendizajes, evaluar

sus variables y analizar los resultados obtenidos. Las prcticas permiten tambin la promocin

del trabajo en equipo, la actitud participativa de los mismos y su actitud crtica hacia la

investigacin.

OBJETIVOS

.-Presentar a los estudiantes del cuarto semestre de medicina, una gua de desarrollo para cada

sesin de prctica en el laboratorio docente.

.-Plantear problemas prcticos que se deben resolver integrando los conocimientos de

fisiologa.

.-Buscar que el estudiante desarrolle un pensamiento estructurado, integrando la prctica con

la teora.

.-Permitir observar los diferentes fenmenos fisiolgicos y su debida interpretacin cuando

stos varan por distintos estmulos internos o externos.

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Dedicatoria

El presente Manual de Laboratorio de Actividades Prcticas de Fisiologa I, est dedicado a todos los Profesores de la Seccin de Fisiologa que en su momento planificaron las

actividades docentes, tanto tericas como prcticas; a aquellos docentes que hoy da no nos

acompaan fsicamente o que ya se encuentran disfrutando de su justa etapa de jubilacin y en

especial al Maestro de Maestros, al egregio Dr. Luis Batalla Sotelo () quien ha dedic su vida

profesional a ensear la fisiologa a estudiantes de pregrado y de postgrado, a proyectar valores

humansticos y ticos, gua espiritual y tutor de muchos de los docentes que hoy

orgullosamente formamos parte de la Seccin de Fisiologa del Decanato de Ciencias de la

Salud de la Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado.

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REQUISITOS BSICOS PARA ASISTIR A LAS PRCTICAS

Estimada(o) estudiante, Para asistir a las actividades prcticas, Ud debe:

Usar bata blanca de laboratorio: Normas de Higiene y Seguridad Industrial.

Asistir con zapatos cerrados: Normas de Higiene y Seguridad Industrial.

Leer previamente y con detalle el guion correspondiente a cada actividad.

Repasar los conocimientos tericos facilitados por el docente instructor y consultar su

texto gua.

Seguir debidamente las instrucciones que se encuentran al comienzo de cada actividad

y las que se indiquen en el laboratorio.

No se permitir la entrada al laboratorio docente a aquellos estudiantes que lleguen con

15 minutos de retraso. Gracias por su colaboracin en este sentido: responsabilidad y

tica primero.

Cada grupo de prctica (A y B) ser sub-dividido en 2 sub-grupos para lograr el mximo

aprovechamiento del acto educativo. Cada sub-grupo tiene asignado un docente de

laboratorio. El docente ser responsable de impartir y evaluar las actividades

acadmicas realizadas dentro del laboratorio por los alumnos de dicho sub-grupo,

mediante su participacin y su desempeo en todas y cada una de las diferentes

prcticas.

No habr cambios de alumnos(as) de grupo o entre sub-grupos de laboratorio, que no

sean realizados mediante el trmite administrativo correspondiente ante la Secretara

de Seccin y en el perodo estipulado para tal fin.

8

INSTRUCCIONES DIRIGIDA A LOS ESTUDIANTES PARA EL BUEN

DESARROLLO DE LA PRCTICA

Para el buen desempeo de las actividades docentes, en cada grupo se seleccionarn

voluntarios que colaborarn en la donacin y extraccin de fluidos orgnicos (cuando sea

requerido). Todos los estudiantes debern participar de las actividades programadas para el

cumplimiento de los objetivos propuestos.

En el Laboratorio:

Los estudiantes encontrarn los materiales e insumos necesarios para desarrollar la actividad

prctica. Cada subgrupo ocupar un mesn y sus integrantes observarn con atencin las

experiencias y maniobras del instructor(a). Anoten sus resultados en los espacios destinados

para tal fin en este guion prctico. Posterior a la culminacin de las experiencias se establecer

la discusin correspondiente. Se les sugiere participar pro-activamente.

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1 PRCTICA N

ESTUDIO DE LA FRAGILIDAD OSMTICA DEL ERITROCITO

PRESENTACIN

La presente gua constituye la primera actividad prctica (Unidad V) de la asignatura Fisiologa del cuarto semestre del Programa de Medicina. Por medio de esta actividad se

pretende que el estudiante desarrolle un sentido de aplicabilidad de los conceptos biofsicos

bsicos de smosis y turgencia celular mediante la utilizacin de clulas sanguneas (eritrocitos)

colocadas en distintas clases de soluciones salinas con propiedades osmticas diferentes entre

s.

INTRODUCCIN

Las propiedades reolgicas de la sangre han sido investigadas durante muchos aos.

Estas propiedades incluyen la combinacin del estado funcional de las clulas sanguneas

(movilidad, deformidad y agregacin de los eritrocitos, leucocitos y plaquetas), la viscosidad

sangunea (dada por la concentracin de protenas y lpidos) y la osmolaridad sangunea

(dependiente de la concentracin de glucosa). Los eritrocitos o glbulos rojos son

fundamentales en el establecimiento de las propiedades reolgicas

de la sangre ya que sus membranas constituyen un modelo de la

organizacin molecular de las membranas plasmticas. Los

eritrocitos son clulas sanguneas anucleadas que miden

aproximadamente 8 m de dimetro (as, unos 3000 eritrocitos en

fila ocupan 2,5 cm de longitud) y tienen forma de disco bicncavo.

La membrana del eritrocito es un complejo de lpidos y protenas

(bicapa lipdica), el cual es importante para mantener la elasticidad celular y la permeabilidad

selectiva.

El eritrocito o glbulo rojo es una clula fcil de obtener a travs de un muestreo

sanguneo y que por sus caractersticas fsico-qumicas, es ideal para la observacin de

10

fenmenos biofsicos que afecten su forma y tamao. La ruptura de la membrana celular

produce la salida del contenido de hemoglobina, por lo que se puede medir la ruptura de los

eritrocitos cuantificando la cantidad de hemoglobina liberada al medio mediante tcnicas

espectrofotomtricas. Es por estas condiciones que se ha empleado el eritrocito como un

osmmetro perfecto al estimar las propiedades de una solucin cualquiera.

La fragilidad osmtica del eritrocito depende de caractersticas tales como la edad de la

clula, su tamao, forma y las dems condiciones propias de la estructura interna de la clula.

Como se emplea una poblacin de millones de clulas, la fragilidad osmtica sigue la

distribucin de una curva normal. En condiciones fisiolgicas, los eritrocitos se encuentran en

equilibrio osmtico con la sangre que los contiene (valor de osmolaridad del plasma sanguneo:

290 10 mOsm/L), por lo cual se dice que la sangre es una solucin isosmtica e isotnica. Si la

osmolaridad del plasma llega a disminuir significativamente (plasma hipotnico), el agua como

lquido, entra al interior de la clula aumentando su volumen. Si por el contrario, la

osmolaridad del plasma se incrementa, ste se torna hipertnico y el agua sale del eritrocito

ocurriendo una reduccin del volumen celular.

La forma y el volumen de los eritrocitos cambian cuando vara la cantidad de agua

contenida en su interior, pudiendo tomar una forma estrellada o irregular al ocurrir prdida de

volumen (fenmeno de crenacin) o bien aumentar su volumen hasta adquirir la forma de una

esfera. Cuando la clula no puede resistir la carga de agua que recibe, la membrana se rompe

(fenmeno de hemlisis) y se libera la hemoglobina la cual puede ser cuantificada por mtodos

espectrofotomtricos. La hemlisis es un proceso que ocurre en una poblacin mixta de clulas

por lo que no ocurre en un solo punto y a la misma velocidad en todos los casos. Como el

efecto final es un tanto difcil de apreciar experimentalmente debido a que la hemlisis ocurre

en forma que se hace asinttica al 100 % (curva aplanada), se prefiere analizar el tiempo de

hemlisis al alcanzar el 50%.

1.-OBJETIVOS DE LA PRCTICA:

.-Explicar la Fragilidad Osmtica del Eritrocito (FOE).

.-Explicar la Resistencia Globular del Eritrocito (RGE).

.-Elaborar, a partir de una serie de datos, la curva de Fragilidad Osmtica del Eritrocito.

.-Indicar el 50 % de hemlisis en una curva de Fragilidad Osmtica.

11

2.-MATERIAL REQUERIDO PARA LA EXPERIENCIA PRCTICA:

Tubos de ensayo de vidrio de 75 x 10 mm, 2 inyectadoras de 10 cc, guantes estriles, gradillas,

torniquete, cronmetro, algodonera, heparina, soluciones de NaCl 1%, Manitol 3,1% y MgCl2

3,46%, pipetas volumtricas, agua destilada, espectrofotmetro digital, centrfuga clnica, lpiz

graso, marcadores, pizarra acrlica.

3.-PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

Para la ejecucin de este procedimiento experimental, un estudiante proceder a

extraer sangre de la vena del pliegue del codo de uno de sus compaeros en cantidad

aproximada de 6 cc (Ver Anexo N 1 para conocer el mtodo de extraccin sangunea).

Seguidamente se colocar dicha sangre en un tubo con dos gotas de heparina.

Se organizarn cuatro grupos de estudiantes los cuales tendrn cada uno un juego de

tubos numerados del 1 al 12, colocados ordenadamente en la gradilla respectiva.

Adicionalmente, cada grupo tendr una de las cuatro soluciones salinas de trabajo que sern

NaCl 0,2%, 0,45%, 3% y al 10%, las cuales sern empleadas para preparar diluciones

decrecientes de las mismas en los tubos numerados agregando agua en las proporciones

indicadas en la Tabla N 1 para el NaCl (0,2%), Tabla N 2 para el NaCl (0,45%), Tabla N 3 para

el NaCl (3%) y Tabla N 4 para el NaCl (10%).

Seguidamente, agregar a cada tubo dos gotas de sangre heparinizada y mezclar muy

suavemente. Adicionalmente, se preparar un tubo con 10 ml de agua destilada nicamente al

cual se le agregar dos gotas de la misma muestra de sangre heparinizada. Este tubo ser

empleado como referencia de obtencin de un 100 % de hemlisis.

Dejar los tubos en reposo por espacio de 30 minutos para que los eritrocitos reaccionen

con la solucin. Agitar suavemente de nuevo y centrifugar por 5 minutos a 2000 rpm en

centrfuga clnica.

En compaa de su preparador docente o del tcnico de laboratorio, proceda a medir la

absorbancia en el espectrofotmetro del laboratorio. Para ello, saque los tubos con cuidado de

la gradilla y extraiga el sobrenadante con una pipeta Pasteur (tenga mucho cuidado de no tocar

el botn de eritrocitos que se form en el fondo del tubo) y colquelo en la cubeta del

espectrofotmetro destinada para tal fin y proceda a leer el registro que le proporciona el

equipo a 540 nm de longitud de onda.

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Anote en la Tabla N 4 los valores de absorbancia obtenidas para cada uno de los sobrenadantes y determine el porcentaje de hemlisis para cada uno de ellos empleando el

tubo control (sangre + agua destilada) como el 100 % de hemlisis.

Tabla No. 1

Tubo N Volumen de NaCl

0,2% (ml)

Volumen de agua

(ml)

Concentracin de

NaCl (%)

mOsm/L

NaCl PM: 58,4 g/mol

1 8,5 1,5

2 7,5 2,5

3 6,5 3,5

4 6.0 4,0

5 5,5 4,5

6 5,0 5,0

7 4,5 5,5

8 4,0 6,0

9 3,5 6,5

10 3,0 7,0

11 2,0 8,0

12 1,0 9,0

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Tabla No. 2

Tubo N Volumen de NaCl

0,45% (ml)

Volumen de agua

(ml)

Concentracin de

NaCl (%)

mOsm/L

NaCl PM: 58,4

g/mol

1 8,5 1,5

2 7,5 2,5

3 6,5 3,5

4 6.0 4,0

5 5,5 4,5

6 5,0 5,0

7 4,5 5,5

8 4,0 6,0

9 3,5 6,5

10 3,0 7,0

11 2,0 8,0

12 1,0 9,0

Tabla No. 3

Tubo N Volumen de NaCl

3% (ml)

Volumen de agua

(ml)

Concentracin de

NaCl (%)

mOsm/L

NaCl PM: 58,4 g/mol

1 8,5 1,5

2 7,5 2,5

3 6,5 3,5

4 6.0 4,0

5 5,5 4,5

6 5,0 5,0

7 4,5 5,5

8 4,0 6,0

9 3,5 6,5

10 3,0 7,0

11 2,0 8,0

12 1,0 9,0

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Tabla No. 4

Tubo N Volumen de NaCl

10% (ml)

Volumen de agua

(ml)

Concentracin

de NaCl (%)

mOsm/L

NaCl PM: 58,4 g/mol

1 8,5 1,5

2 7,5 2,5

3 6,5 3,5

4 6.0 4,0

5 5,5 4,5

6 5,0 5,0

7 4,5 5,5

8 4,0 6,0

9 3,5 6,5

10 3,0 7,0

11 2,0 8,0

12 1,0 9,0

Clculo de la osmolaridad de cada tubo de ensayo: Una vez obtenidas las lecturas espectrofotomtricas de cada tubo de ensayo, se puede

calcular ahora la osmolaridad de cada uno de ellos.

Se ha determinado que una solucin 1 Molar (1 mol/L) de NaCl ejerce una osmolaridad

de aproximadamente 2000 mOsm/L (2 Osm/L). Por otra parte es sabido que el peso molecular

del NaCl es de 58,4 g/mol. Entonces:

1 mol/L de NaCl ejerce un efecto osmtico de 2000 mOsm/L (2 Osm/L)

y 1 mol de NaCl equivale en masa a su peso molecular en gramos a 58,4 g los cuales

ejercen un efecto osmtico de 2000 mOsm en un litro de agua Una solucin de 1% de NaCl, que es la concentracin de la solucin inicial, tendr 1 g de

NaCl en 100 ml de agua; para equiparar este valor de concentracin a osmolaridad, lo

expresaremos primeramente a 1000 ml de solucin ya que esa es la unidad en la que se

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expresa la osmolaridad (OSMOL/LITRO) (en un litro hay 1000 ml):

1 g NaCl 100 ml

X 1000 ml

X = 10 g NaCl

58,4 g NaCl ejercen efecto osmtico de 2000 mOsm/L

10 g NaCl ejercern un efecto osmtico de X (Osm/L) Resolviendo la operacin se obtiene que: X = 342 mOsm/L (esta es la osmolaridad de la solucin inicial)

Hacer los clculos de la misma manera para cada uno de los tubos con las tres soluciones.

Posteriormente discutir con su instructor(a) qu tipo de solucin tiene en cada tubo

(isotnica, hipertnica o hipotnica).

Cmo calcular ahora el porcentaje de hemlisis en cada tubo de ensayo: Recuerde que preparamos un tubo de ensayo marcado como tubo control y que slo

contena agua destilada (solucin muy hipotnica); se le agregaron dos gotas de sangre; pues

en ese tubo ocurri, y as lo tomaremos, el 100% de hemlisis. A ese tubo tambin se le hizo

lectura del sobrenadante en el espectrofotmetro. Esa lectura origin un valor.

Entonces: para calcular el porcentaje de hemlisis en el tubo No.1 de cada solucin salina

procederemos as:

Si el tubo control representa 100 % hemlisis Y este tubo control origin una lectura en el espectrofotmetro de XX unidades,

reformulamos lo anterior as:

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Lectura del tubo control 100 % hemlisis

Lectura del tubo No. 1 ? % hemlisis

Resolviendo la regla de tres, obtenemos el valor del porcentaje de hemlisis en el Tubo No. 1.

Aplique esta simple regla de tres a cada uno de los tubos de cada solucin salina y hallar el

porcentaje de hemlisis en cada uno de ellos.

Tabla No. 4

Tubo

N

D.O NaCl 0,2%

% HEMLISIS

D.O NaCl

0,45%

% HEMLISIS

D.O NaCl 3%

% HEMLISIS

D.O NaCl 10%

% HEMLISIS

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

D.O: Densidad ptica o absorbancia leda por el espectrofotmetro.

Lectura de D.O del Tubo control (agua destilada) = __________________

17

4.-ELABORACIN DE LA CURVA DE FRAGILIDAD OSMTICA:

Utilizando de preferencia una hoja de papel milimetrado, graficar los siguientes parmetros biofsicos:

-Porcentaje (%) de Hemlisis en el eje de las ordenadas (Y).

-Porcentaje (%) o concentracin de solucin salina o nmero de tubo en el eje de las abscisas

(X).

Recordar que el porcentaje de solucin salina vara del tubo 1 al tubo 12

-Proceda a graficar cada valor obtenido.

Nmero de Tubo

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

% Hemlisis

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Obtenga la Curva de Fragilidad uniendo los puntos graficados. Determine a partir de la

curva el tubo o porcentaje de solucin salina en la cual ocurre o sucede el 50% de hemlisis.

Este ser el valor de Fragilidad Osmtica Promedio.

Figura No. 1

Curva Normal de Fragilidad Osmtica de los eritrocitos

5.-DISCUSIN DE LOS RESULTADOS:

.-Los parmetros a tener en cuenta para evaluar los resultados son:

Forma y desplazamiento de la curva respecto a la curva basal.

Fragilidad Osmtica Promedio o concentracin de la sal en la que se produce el 50 % de

hemlisis.

Resistencia Globular Mnima: Concentracin de la sal en la que se inicia la hemlisis.

Resistencia Globular Mxima: Concentracin de la sal en la que se produce la hemlisis

total (100%).

.-Tips de inters general:

En los sujetos normales se obtiene una curva de fragilidad osmtica tipo sigmoidea

simtrica. El extremo inferior de la curva corresponde a la fase l o comienzo de la hemlisis, la

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porcin media o fase II (fase exponencial) corresponde a la salida de hemoglobina en gran

cantidad y el extremo superior o fase III a la hemlisis total. Un aumento de la fragilidad

osmtica del eritrocito desplaza la curva hacia la izquierda, mientras que una disminucin de la

fragilidad la desplaza hacia la derecha.

Normalmente, se obtiene un 10 % de hemlisis a una concentracin de solucin salina

que vara de 0,48% a 0,44% (promedio: 0.45%) mientras que el 90 % del hemlisis se produce a

una concentracin que va de 0,40 % a 0,30 % (promedio: 0,35%).

La fragilidad osmtica de los eritrocitos se incrementa en algunos padecimientos como

la esferocitosis congnita, anemia hemoltica adquirida, enfermedad hemoltica del recin

nacido debido a la incompatibilidad sangunea ABO y puede estar disminuida en la talasemia,

anemia de clulas falciformes, ictericia y anemia por deficiencia de hierro.

BIBLIOGRAFA CONSULTADA

.- Frumento AS. Biofsica. Tercera Edicin. Editorial Mosby/Doyma; 1995.

.- Guyton A, Hall J. Tratado de Fisiologa Mdica. Decimosegunda Edicin. Editorial Elsevier-

Saunders; 2011.

.- http://www.fundabiomed.fcs.uc.edu.ve/inicio_montoreano.html

.- Ganong W. Fisiologa Mdica. 24va Edicin. Editorial Mc Graw Hill; 2012.

CONCLUSIONES DE LA ACTIVIDAD PRCTICA:

A continuacin, y con sus propias palabras proceda a elaborar las principales conclusiones

obtenidas de la experiencia efectuada en el laboratorio. Esta actividad la puede realizar

posterior a la prctica. Reflexione y piense sobre los datos obtenidos y la importancia de las

experiencias efectuadas. Para su futuro profesional: Cul sera la importancia de tales

experiencias?, Qu aplicabilidad tendran para Ud?

_____________________________________________________________________________

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GUIA DE AUTOEVALUACIN POST-LABORATORIO

.- Defina smosis y d ejemplos de su rol en el movimiento de lquidos entre compartimientos

corporales.

.- Por qu los eritrocitos incrementan su volumen e inclusive son hemolizados, cuando son

colocados en una solucin de 0,2% de NaCl?

.- Qu es fragilidad osmtica y cul fue la encontrada por Ud en la actividad prctica?

.- Qu ocurrira si para la experiencia prctica de hoy en lugar de NaCl se hubiese utilizado

Al2(SO4)3? La curva de fragilidad osmtica se desplazara a la derecha o a la izquierda?

Justifique su respuesta.

.- Una solucin salina que es isotnica para eritrocitos es necesariamente isotnica para otro

tipo de clulas?

.- Cul ser la presin osmtica ejercida por una solucin de glucosa la cual tiene la misma

osmolaridad de una solucin de KCl 0,75 M, tomando en cuenta que ambas soluciones se

encuentran a 30C?

.- Diferenciar entre una lista de soluciones, cuya composicin se especifique, las que son

isotnicas, hipertnicas o hipotnicas respecto al plasma sanguneo.

.- Dada una serie de valores de porcentaje de hemlisis y de osmolaridad de las soluciones,

construir una grfica que permita deducir la fragilidad osmtica del eritrocito e identificar la

que muestre la mxima fragilidad globular.

.- Cul ser la osmolaridad de una solucin que contiene 110 mg/dl de glucosa?

.- Cul es la osmolaridad de una solucin que contiene 142 mEq/L de Na+, 110 mEq/L de Cl- y

28 mEq/L de HCO3-?

21

2 PRCTICA N

NATURALEZA BIOFSICA DEL POTENCIAL DE REPOSO Y DEL POTENCIAL DE ACCIN CELULAR

PRESENTACIN

La presente gua constituye la segunda actividad prctica (Unidad VIII) de la asignatura Fisiologa I del Programa de Medicina. Por medio de esta actividad se pretende que el

estudiante comprenda en un sentido amplio e integral, la aplicabilidad de los conceptos

biofsicos relacionados con la generacin del potencial de membrana en reposo y los

mecanismos involucrados en el desencadenamiento del potencial de accin celular.

INTRODUCCIN

La biofsica es una rama de las ciencias bsicas que integra los principios de la biologa y

los principios de la fsica, a modo tal de profundizar en la comprensin de la funcin de la

fisiologa celular y la fisiologa de sistemas. Es por esta razn que la biofsica se ha convertido en

una herramienta fundamental para el estudiante de fisiologa, dado que a travs de la

aplicacin de los principios que ella genera es posible predecir y comprender la funcin del

cuerpo humano en trminos matemticos, fsicos, qumicos y biolgicos.

Esta prctica permitir al estudiante de fisiologa humana visualizar de manera prctica

los principios biofsicos que rigen la naturaleza del potencial de reposo celular y el potencial de

accin de clulas excitables del cuerpo humano, tales como neuronas y clulas musculares, a

travs del empleo de simuladores fisiolgicos.

En el siglo XXI, absolutamente nadie puede negar que los organismos vivientes que

habitan este nuestro planeta, funcionamos con base a fenmenos electromagnticos y, que el

mismo es, la causa de una gran diversidad de notables fenmenos naturales visibles o no al ojo

humano. La electricidad generada dentro de nuestro organismo sirve para el control y

operatividad de nervios, msculos y rganos. Esencialmente, todas las funciones y actividades

del cuerpo humano involucran el uso de la electricidad de alguna u otra manera. La actividad

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cerebral y cardaca, por ejemplo, es esencialmente elctrica; todas las seales nerviosas desde

y hacia el cerebro se basan en el flujo de corrientes elctricas. El cerebro, considerado un

centro computacional integrador y procesador de seales, recibe seales externas e internas

y elabora posteriormente una respuesta adecuada. La contraccin muscular como respuesta de

salida, por ejemplo, tambin est basada en seales elctricas. Toda la informacin es

transmitida como seales elctricas a lo largo de las fibras nerviosas. Y qu decir del

pensamiento humano; probablemente en pocas dcadas los cientficos tendrn que admitir

que su esencia es electricidad pura, al igual que el universo en el cual estamos sumergidos.

Para llevar a cabo y en forma integral sus funciones, el cuerpo humano genera muchas

seales elctricas, las cuales son el resultado de la accin electroqumica de diversos tipos

celulares y, lo ms importante, estas seales elctricas pueden ser apropiadamente detectadas

y registradas. Midiendo estas seales en forma selectiva, se convierten en informacin clnica

de primera mano acerca de la funcionalidad de un rgano en particular. Hoy da, con el avance

de la fsica, bioingeniera, informtica, ciberntica y de los sistemas de informacin, podemos

registrar con mucha precisin, seales elctricas provenientes del cerebro, registrados en un

electroencefalograma (EEG); del corazn, registrados como un electrocardiograma (ECG); de los

msculos esquelticos, el electromiograma (EMG); de la retina, un electroretinograma (ERG);

de los msculos oculares, un electrooculograma (EOG) y electro-gustometra (EGM), para la

exploracin del gusto.

El Potencial de Membrana en Reposo

En clulas excitables (clulas nerviosas y musculares) la diferencia de potencial

mantenida a travs de la membrana celular, en ausencia de cualquier estmulo, se denomina

potencial de reposo y se dice que la clula se halla en reposo.

Las membranas celulares estn sometidas a una diferencia de potencial elctrico

existente entre las superficies interna y externa de las mismas. Esta diferencia de potencial es

debida a la presencia de iones (+) y (-) distribuidos entre ambos compartimientos intra y

extracelular. Se ha calculado que el valor del potencial de membrana en reposo de una clula

tipo neurona promedia los -70 mV, o puede llegar a ser de -90 mV en una clula de Purkinje

cardaca. Esta diferencia de potencial crea sin duda, un campo elctrico importante entre

ambas caras de la membrana celular. Esto significa que, el potencial en el interior de la clula,

23

es -70 mV ms negativo que el potencial del espacio extracelular.

Pero, Por qu ese valor de potencial de membrana en reposo en la clula?...

Qu lo origina?... Qu factores estn involucrados?...

El potencial de reposo de la membrana es generado en virtud de que la membrana

celular presenta permeabilidades diferenciales a los distintos iones (bsicamente Na+, K+ y Cl-),

as como a la distribucin asimtrica de estos iones entre los dos compartimientos intra y

extracelular. Hoy da se admite que la principal fuente del potencial de reposo es la distribucin

desigual de iones inorgnicos como el Na+ y el K+, y particularmente de la distribucin del ion

K+ a ambos lados de la membrana. De igual forma, se ha descrito que la bomba o ATPasa de Na-

K, al ser de carcter electrognica, contribuye mnimamente al establecimiento del potencial de

membrana en reposo celular.

Permeabilidades relativas de los distintos iones. Ecuacin de Goldman-Hodking-Katz

Como se ha mencionado, los principales iones sometidos a gradiente qumico, capaces

de difundir a travs de la membrana plasmtica son el Na+, K+ y Cl- los cuales se hallan

distribuidos asimtricamente entre el interior y exterior de la membrana. Bajo condiciones de

equilibrio, cada ion va a tender a llevar el potencial de membrana a su propio potencial de

difusin o de equilibrio. De la misma forma, la diferencia de concentracin es el factor

preponderante en la determinacin de la magnitud del potencial de equilibrio de un ion el cual

est determinado por la ecuacin de Nernst:

a 37 C

Ce: concentracin extracelular del ion

Ci: concentracin intracelular del ion

Como se ha determinado electrofisiolgicamente, en clulas excitables de mamferos la

situacin es ms compleja a causa de la presencia de estos iones, con 3 distintos coeficientes

de permeabilidad. Sin embargo, como la membrana plasmtica no es permeable por igual a

todos los iones (la permeabilidad del K+ en reposo es 50 veces la del Cl- y cerca de 100 veces la

del Na+), no todos participarn de igual forma en el establecimiento del potencial de membrana

24

en reposo; los iones ms difusibles sern los que ms participen.

La ecuacin que se desarroll para calcular el potencial de membrana en reposo,

considerando las permeabilidades relativas de los 3 iones mencionados y las concentraciones

relativas de cada uno de ellos en los compartimientos extra e intracelular, fue deducida por

David Goldman, Alan Hodgkin y Bernard Katz, y se la conoce como la ecuacin de Goldman-

Hodgkin-Katz:

Ya que la permeabilidad al Na+ (PNa+) es relativamente baja en situacin de reposo con

relacin a la permeabilidad al K+ (PK+), el Na+ contribuye poco al establecimiento del valor del

potencial en reposo (Vm). Se puede predecir a partir de la ecuacin de Goldman que, cambios

en la concentracin externa de Na+ producirn muy ligeros cambios en el potencial de

membrana en reposo y ya que la (PK+) es mayoritaria en esas condiciones, al modificarse las

concentraciones de K+ extracelular en el sentido de un aumento de su concentracin, el

potencial de membrana en reposo (Em) aumentar, es decir, tender ms hacia la

electropositividad en el interior celular.

La contribucin de los iones Cl- al potencial de membrana en reposo, puede ser

prcticamente despreciable, ya que este ion tiene una permeabilidad muy baja en relacin al

K+, y por el contrario, el Cl- ajusta sus concentraciones en los medios extra e intracelular, de

acuerdo con el nivel de potencial existente en la membrana celular, mostrando una tendencia

hacia la no movilidad. Adems se debe tener en cuenta que, para la generacin del potencial de

membrana en reposo, se requiere de un nmero muy pequeo de cargas elctricas y que las

concentraciones totales de cationes y aniones es similar en todos los sitios de la clula

(tendencia a la electroneutralidad), a excepcin de las superficies interna y externa de la

membrana plasmtica.

25

El Potencial de Accin Celular

Los tejidos excitables propagan, transmiten su informacin a travs de seales elctricas

que en lo sucesivo denominaremos el potencial de accin. La comprensin de los mecanismos

inicos y biofsicos involucrados son esenciales para entender los mecanismos neurobiolgicos

del funcionamiento normal del tejido muscular (cardaco, estriado esqueltico y liso). Un

potencial de accin o tambin llamado impulso elctrico, es una onda de descarga elctrica que

viaja a lo largo de la membrana celular. Los potenciales de accin se utilizan en el cuerpo para

llevar informacin entre unas clulas y otras.

El potencial de accin una vez generado, no se mantiene en un punto de la membrana

plasmtica, sino que viaja a lo largo de la membrana de manera unidireccional. Puede

desplazarse a lo largo de un axn a mucha distancia, por ejemplo, transportando seales desde

el cerebro hasta el extremo de la mdula espinal.

Los potenciales de accin se desencadenan cuando una despolarizacin inicial alcanza

un umbral. Este potencial umbral vara, pero normalmente est en torno a -55 a -30 milivoltios

sobre el potencial de reposo de la clula, lo que implica que la corriente de entrada de iones

Na+ supera la corriente de salida de iones K+. El flujo neto de carga positiva que acompaa los

iones Na+ despolariza el potencial de membrana, desembocando en una apertura de los

canales de Na+ dependientes de voltaje. Estos canales aportan un flujo mayor de corrientes

inicas hacia el interior, aumentando la despolarizacin en una retroalimentacin positiva que

hace que la membrana llegue a niveles de despolarizacin elevados.

El umbral del potencial de accin puede variar cambiando el equilibrio entre las

corrientes de Na+ y K+. Por ejemplo, si algunos de los canales de Na+ estn inactivos,

determinado nivel de despolarizacin abrir menos canales de sodio y aumenta as el umbral

de despolarizacin necesario para iniciar el potencial de accin. Esta es el principio del

funcionamiento del periodo refractario (que puede ser relativo o absoluto).

Los potenciales de accin son muy dependientes de los equilibrios entre iones Na+ y K+

(aunque hay otros iones que contribuyen minoritariamente a los potenciales, como el Ca++ y/o

Cl-), y por ello los modelos se hacen utilizando slo dos canales inicos transmembrana: un

canal de Na+ dependiente de voltaje y un canal de K+ pasivo. En la presente actividad prctica

se trabajar con 3 iones: Na+, K+ y Cl-.

26

1.- OBJETIVO GENERAL:

Identificar la naturaleza inica y elctrica del potencial de reposo celular y del potencial

de accin a travs del empleo de dos simuladores fisiolgicos de acceso libre.

2.- OBJETIVO TERMINAL:

Al finalizar la actividad prctica el estudiante estar en capacidad de identificar los

factores fisicoqumicos que afectan el potencial de reposo celular de una clula excitable, as

como tambin la naturaleza inica y elctrica del potencial de accin.

3.- MATERIALES Y EQUIPOS NECESARIOS PARA LA PRCTICA:

Programas simuladores en software libre, laptop, pantalla de proyeccin.

27

PARTE I

USO DEL SIMULADOR MACROMEDIA FLASH PLAYER POTENCIAL DE REPOSO

Para cada ion (p. ej. K+, Na+ y Cl-) usted encontrar tres pasadores (ver Fig. No. 1). Cada

uno de ellos permite activar la posibilidad de modificar varias condiciones fsico-qumicas que

cambiarn el potencial de equilibrio para cada ion o el potencial de reposo celular mediante la

aplicacin de la ecuacin de Nernst o la ecuacin de Goldman respectivamente (revise su

bibliografa para ms detalles respecto al principio de estas ecuaciones). Si emplea la ecuacin

de Nernst, solo podr tener uno de los pasadores activos a la vez (para el ion K+, Na+ Cl-), sin

embargo, si emplea la ecuacin de Goldman, el simulador le permitir manipular todas las

variables de los tres iones de manera simultnea (razone por qu razn el simulador permite

realizar esta accin de esta manera).

Concentraciones Inicas

Al activar cualquiera de los tres pasadores, ste le permitir controlar las

concentraciones intra y extracelulares del ion que usted est manipulando, las cuales pueden

ser modificadas en un rango que oscila entre 1 y 600 mM, respectivamente (ver Fig No. 1). Para

modificar estas concentraciones inicas, lo nico que usted tendr que hacer es arrastrar con el

ratn de la computadora el indicador de concentracin inica hasta la nueva concentracin que

Ud desee ajustar. Adicionalmente, en el lado derecho de la pantalla del simulador Ud

encontrar una casilla que indicar en tiempo real el valor de potencial de equilibrio inico o de

reposo celular en funcin del caso que est analizando.

Este simulador le permitir iniciar su experiencia prctica con valores de

concentraciones inicas que simularn de manera parcial las caractersticas del axn del

calamar gigante.

Permeabilidad de Membrana

Un tercer control que usted encontrar en cada pasador es el que ajusta la

permeabilidad del ion a la membrana celular (Px). Este valor puede ser ajustado de manera

28

arbitraria en un rango que oscila entre 1 y 10.000, sin embargo, este control slo estar

funcional cuando usted active la ecuacin de Goldman. (Podra explicar por qu no se puede

controlar esta variable cuando trabaja en el modo de ecuacin de Nernst?) (ver Fig No. 1).

Formalmente, las unidades de permeabilidad de la membrana a un ion son en cm/seg y en el

caso nuestro, este valor reflejar el flujo de conductancia neta de las especies inicas en

cuestin.

Temperatura

Adicionalmente en el simulador Ud encontrar un control que le permitir modificar la

temperatura. El valor indicado est expresado en C, sin embargo en la ecuacin de Nernst o

Goldman el simulador automticamente re-expresar la temperatura en grados Kelvin. (Podra

usted indicar a que se debe esto?). El simulador tambin le permitir forzar las condiciones a

una temperatura constante de 37 C. Para modificar la temperatura a la cual va a ocurrir el

experimento simulado, Ud deber utilizar su ratn y desplazar el indicador de temperatura

hasta una nueva posicin de temperatura que usted desee. En la parte inferior del programa,

Ud tambin podr observar una ventana que representar el movimiento cintico del ion o los

iones presentes en la clula hipottica, el cual se modificar de manera directamente

proporcional en funcin de la temperatura que usted le asigne al mismo (Ver Fig. No. 2).

Constantes R y F

R es la constante para los gases, cuyo valor es de 8,314 J.K-1.mol-1.

F es la constante de Faraday (la cantidad de cargas elctricas elementales que hay en un

mol de electrones) y esta tiene el valor de 96.485 coulombios.mol-1.

Manejando todas estas variables, usted podr observar que el simulador de manera

instantnea calcular el potencial de equilibrio para cada uno de los iones si Ud tiene activa la

funcin de ecuacin de Nernst o le presentar el potencial de reposo celular terico si Ud tiene

activa la funcin de ecuacin de Goldman en su simulador. Este clculo usted lo encontrar en

el lado derecho superior de la pantalla de su simulador (ver Fig. No. 2).

29

Figura No. 1

Aspecto general de la pantalla inicial del simulador para registro del potencial de membrana

celular, aplicando la ecuacin de Nernst o la ecuacin de Goldman (en este caso est activo el

modo ecuacin de Goldman). Ntese que el Pasador 1 permite controlar las

concentraciones intracelulares de potasio [K+]i as como tambin las concentraciones

extracelulares para potasio [K+]o. De la misma manera, el Pasador 2 permitir controlar las

concentraciones del ion Na+ y el Pasador 3 para el ion Cl-

Pasador 1

Pasador 2

Pasador 3

Registro en tiempo real del potencial de reposo celular.

30

Figura No. 2

Simulador activo en el modo de Ecuacin de Nernst. Ntese que slo est activo un pasador

(el que controla al ion Na+ en este caso) y no est habilitada la funcin de control del

coeficiente de permeabilidad para este ion (PNa+). El simulador de manera automtica activa la

ecuacin de Nernst y presenta su potencial de equilibrio en funcin de las concentraciones

inicas del sodio intra y extracelular y la temperatura

Ecuacin de Nernst y clculo del potencial de equilibrio para el in.

Movimiento cintico de los iones Na+ y potencial de equilibrio.

Pasador activo. Control de

concentracin de Na+.

Control de la temperatura del

fenmeno.

31

EJERCICIOS PRCTICOS CON EL SIMULADOR DE

POTENCIAL DE REPOSO CELULAR

Luego que se haya familiarizado con el uso de este simple pero prctico simulador para

el clculo del potencial de equilibrio para cada ion y para el clculo del potencial de reposo

celular terico mediante el uso de la Ecuacin de Nernst y la Ecuacin de Goldman

respectivamente, Ud deber seguir los siguientes ejercicios en su laboratorio y, posteriormente,

analizar cada uno de los fenmenos observados.

Aplicacin de la ecuacin de Nernst

Ejercicio 1 - Usando el simulador Una vez iniciada la ejecucin del simulador, observe cual es el potencial de equilibrio

para cada uno de los iones (K+, Na+ y Cl-) (debe estar la temperatura ajustada a 37 C y activa la

ecuacin de Nernst en el simulador). Para observar el potencial de equilibrio de cada ion, Ud

deber ir activando cada uno de los tres pasadores. Anote sus observaciones y discuta las

diferencias encontradas para cada uno de ellos.

Ejercicio 2 - Efecto de la temperatura Hipertermia Activando nuevamente el pasador para el ion K+, ajuste la temperatura del simulador a

40 C (imagine Ud un estado febril en un paciente). Qu observa en la cintica y el potencial

de equilibrio para el ion? Explique la razn de este cambio comparndolo con el estado inicial.

Repita la misma experiencia para los otros iones.

Vuelva a realizar este mismo experimento para cada ion incrementando la temperatura

en esta ocasin a 100 C y observe las diferencias encontradas en relacin al caso previo. Este

ltimo experimento es irreal en trminos fisiolgicos, podra decir la razn del porqu de esta

afirmacin?

32

Ejercicio 3 - Efecto de la temperatura Hipotermia Active el pasador para el ion K+ y en esta ocasin descienda la temperatura a 15C

(imagine un estado de hipotermia en el paciente). Anote sus observaciones. Repita la misma

experiencia para los otros dos iones (si desea, puede realizar el mismo experimento

descendiendo la temperatura a 0C). Discuta las diferencias encontradas.

Ejercicio 4 - Cambios en la concentracion inica extracelular Colocando nuevamente el pasador para el ion K+, habilite ahora el simulador en la

funcin de ecuacin de Nernst a 37C. Observe que el simulador cambia la expresin

matemtica empleada. Podra discutir a qu se debe esta diferencia?

Ahora reduzca la concentracin extracelular del ion K+ a 2 mM (Hipopotasemia). Qu

sucede con el potencial de equilibrio para este ion? Discuta su observacin.

Seguidamente, incremente la concentracin extracelular del ion a 20 mM

(Hiperpotasemia). Qu sucede en el experimento? Compare sus resultados con respecto a la

experiencia previa. Analice las consecuencias fisiolgicas de cambios en la concentracin

extracelular de este ion para el potencial de reposo celular de una clula excitable.

Ahora active el pasador para el ion Na+ y descienda la concentracin extracelular a 50

mM (Hiponatremia). Anote sus resultados. Seguidamente incremente la concentracin

extracelular de Na+ a 130 mM (Hipernatremia). Anote sus resultados. Podra discutir cules

podran ser las consecuencias fisiolgicas de alterar las concentraciones inicas extracelulares

del sodio considerando los casos analizados?

Repita esta experiencia para el ion Cl-. Qu observa en este caso respecto al potencial

de equilibrio del ion?

Ejercicio 5 - Cambio de la concentracin inica intracelular Manteniendo el simulador a 37 C, active nuevamente el pasador al ion K+ y reajuste la

concentracin extracelular a 10 mM (observe como cambia nuevamente el potencial de

equilibrio para este ion).

33

Ahora Ud incrementar la concentracin intracelular del K+i a 150 mM. Anote sus

observaciones.

Active el pasador para el ion Na+ y ajuste la concentracin extracelular al estado inicial

(100 mM). Aumente la concentracin de Na+i a 30 mM. Anote lo observado en la experiencia.

Repita el mismo procedimiento para el ion Cl-i. Anote sus observaciones.

Active nuevamente el pasador para el ion K+. Ajuste ahora la concentracin intracelular

a 40 mM y analice el potencial de equilibrio para este ion.

A continuacin active el pasador para el ion Na+, reduzca la concentracin de Na+i a 2

mM y observe lo que ocurre con el potencial de equilibrio. Analice y discuta lo observado.

Repita la misma experiencia para el ion Cl- ajustando previamente la concentracin extracelular

a 100 mM.

Activando el pasador para el ion K+ iguale las concentraciones intra y extracelulares.

Qu sucede con el potencial de equilibrio para el ion? De qu depende el potencial

electroqumico de un ion?

Aplicacin de la ecuacin de Goldman

Ejercicio 6 - Usando la ecuacin de Goldman Ha llegado el momento de ver qu sucede cuando analizamos el potencial

electroqumico de una clula cuando se encuentra una poblacin heterognea de partculas

cargadas elctricamente a ambos lados de la membrana celular. Para realizar esto, lo primero

que deber hacer es activar la aplicacin de ecuacin de Goldman en su simulador. Esto lo

podr realizar activando la segunda pestaa que se encuentra en la esquina superior derecha

(contando de derecha a izquierda).

Podr notar que ha activado correctamente la ecuacin de Goldman porque se han

activado todos los pasadores para los iones K+, Na+ y Cl-, as como el coeficiente de

permeabilidad (Px) de cada uno de ellos. Tambin podr notar que ha cambiado la ecuacin

presentada y en la ventana cintica ahora se observan en constante movimiento tres clases de

partculas (correspondiente a los tres iones). Finalmente notar que al lado de la ecuacin de

Goldman habr un valor en milivoltios (mV) correspondiente al potencial terico de reposo

34

celular (Em) el cual es distinto del potencial de equilibrio inico para cada uno de los iones

analizados (Ex). Podra decir a que se debe esta diferencia? Qu significa un potencial de

reposo celular con valor negativo para la clula? Cmo es la polarizacin de la membrana

celular?

Ahora deber asegurarse que las concentraciones inicas para el K+ sean de 100 mM

para el espacio intracelular y de 10 mM para el espacio extracelular. Tambin ajuste las

concentraciones inicas del Na+ y el Cl- en 100 mM para el espacio extracelular y de 10 mM

para el espacio intracelular.

Ejercicio 7 - Efecto de la temperatura sobre el potencial de reposo celular Inicialmente Ud ajustar la temperatura a 37C y anotar el valor de potencial de reposo

celular terico.

Incremente la temperatura del simulador a 42C y anote el nuevo valor de potencial de

reposo celular. Compare este nuevo valor con el de 37C y discuta las diferencias encontradas.

Discuta si la clula se despolariza o hiperpolariza. Cmo estar la excitabilidad celular en un

paciente que presente esta temperatura?

Ahora descienda la temperatura a 15C y observe cmo se altera el potencial de reposo

celular. En esta situacin, cmo ser la excitabilidad celular?

Considera que los cambios observados para las dos temperaturas estudiadas (15C y

42C) son suficientes para generar cambios significativos en la funcin nerviosa del cuerpo

humano?

Ejercicio 8 - Efecto de la permeabilidad de un ion a la membrana celular Antes de iniciar los experimentos de este ejercicio ajuste nuevamente la temperatura a

37C. Si coloca el simulador en funcin de ecuacin de Goldman a 37C notar que la ecuacin

presentada cambia. A qu se parece el cambio observado?

Habr notado que su simulador presenta diferentes valores de coeficientes de

permeabilidad para cada uno de los iones. Podra decir en funcin de los valores indicados,

cul de ellos presenta mayor permeabilidad a la membrana en estado de reposo? De qu

manera influye la permeabilidad de un ion en una clula en el establecimiento del potencial

35

de membrana celular?

Ajuste el PK+ a un valor de 10. Observe que ocurre con el potencial de membrana de la

clula. Cmo ser la excitabilidad celular bajo estas nuevas condiciones? Si observa el

potencial de equilibrio (EK) en esta situacin notar que no ha cambiado respecto a la condicin

experimental previa. Podra explicar por qu razn no cambia el potencial de equilibrio para

el K+ a pesar de que s cambia el potencial de membrana de la clula cuando se reduce el

coeficiente de permeabilidad?

Incremente ahora el PNa+ a un valor de 100 (sin alterar el PK+ anteriormente

modificado). Anote lo observado y discuta. Cmo ser la excitabilidad celular? Diga cmo ser

la polaridad de la membrana celular en esta circunstancia. Compare este resultado con el

fenmeno de potencial de accin y diga que analoga hay entre ambos.

36

PARTE II

USO DEL SIMULADOR HHSIM HODGKIN-HUXLEY

Este simulador que Ud tiene la oportunidad de manejar, al igual que el simulador que

usted emple en la seccin previa de la prctica, es til para facilitar la comprensin de la

funcin elctrica de clulas excitables y, en particular, de los fenmenos dinmicos que ocurren

en una clula excitable cuando sta ha recibido un estmulo elctrico apropiado capaz de

modificar el potencial de reposo celular.

Antes de continuar con un conjunto de actividades prcticas en esta segunda parte, Ud

deber aprender a manipular el simulador HHsim Hodgkin-Huxley por lo que es muy

importante que lea detenidamente este guion de instrucciones as como tambin cuente con

acceso a un computador de modo tal que pueda familiarizarse con la manipulacin del mismo.

Controladores del simulador

Una vez que se haya iniciado el programa, Ud observar dos trazados (ver Fig. No.3) que

tienen en comn la variable tiempo representado en milisegundos (msec) en el eje de las

abscisas, mientras que el trazado superior presenta en el eje de las ordenadas al potencial de

membrana en milivoltios (mV). El trazado inferior mostrar en el eje de las ordenadas unidades

arbitrarias, sin embargo, estas unidades sern modificadas y adaptadas en funcin del

fenmeno que usted desee analizar en el simulador.

En la seccin inferior izquierda (ver Fig. No. 3) encontrar dos botones de color violeta

rotulados como Stim1 y Stim2 los cuales son dos generadores de estmulos elctricos sobre

la superficie de la clula excitable hipottica que estamos analizando. Cuando Ud utilice alguno

de estos botones podr visualizar que la clula ha recibido un estmulo elctrico de manera

grfica observando una lnea violeta que es generada en el trazador superior del simulador.

Al lado derecho de los botones Stim1 y Stim2, podr encontrar tres botones de color

verde, mostaza y rojo, rotulados como Run, Nudge y Stop respectivamente (ver Fig. No.

3), los cuales sirven para controlar el desplazamiento de los trazadores. Si Ud presiona el botn

Run, observar que comenzarn a desplazarse unas lneas tanto en el trazador superior como

37

en el inferior. Si presiona el botn Stop, las lneas que se dibujan en los trazadores se

detendrn inmediatamente. Por otra parte, si presiona el botn intermedio Nudge (traduce

empujn), observar que las lneas en los trazadores avanzarn nicamente 2 milisegundos

(msec), luego de lo cual se detendrn automticamente.

Finalmente, en la parte superior de los botones Run, Nudge y Stop, usted

encontrar tres pasadores (amarillo, verde y azul) (ver Fig. No. 3) los cuales le permitirn

indicar qu es lo que su trazador inferior mostrar en la simulacin. Note que el color de cada

pasador corresponde a un color de las lneas representadas en el trazador inferior. Sin prdida

de tiempo ajuste el pasador amarillo a la posicin de [g_Na(pS)] y el pasador verde a la

posicin [g_K(pS)]. El pasador azul lo ajustar a la posicin blank. Note cmo han cambiado

las posiciones de las lneas amarilla y verde a 0 pS para g_Na, 0 pS para g_K y la lnea

azul ha desaparecido del trazador inferior. En esta situacin, lo que Ud ha hecho es indicarle al

simulador que desea observar los valores de conductancia para los iones Na+ (g_Na) y K+ (g_K)

en tiempo real. Podra definir que es conductancia para un ion? Qu quiere decir pS?

Podra indicar de qu manera cambios en la conductancia inica modifican el potencial de

membrana celular?

Modificando parmetros experimentales

Los controles principales para modificar las variables de sus experimentos simulados los

encontrar en la seccin superior izquierda de la pantalla del programa (vea nuevamente la Fig.

No. 3). Notar que el primer botn (contando de izquierda a derecha) indica Membrane y si

lo presiona, el simulador generar una ventana nueva que le permitir modificar las

concentraciones inicas intra y extracelulares en miliMolar (mM) para los iones Na+, K+ y Cl-

(fjese en las relaciones de concentraciones indicadas para cada ion y diga si stas son normales

para un sistema celular real). En la misma ventana encontrar el control de la temperatura en

(C), la resistividad de la membrana (Rm) y la capacitancia de la membrana (Cm). Podra usted

definir Rm y Cm desde el punto de vista biofsico?

El segundo botn es Channels y al activar este botn aparecer una ventana que le

permitir modificar algunos parmetros de conductancia elctrica para canales inicos (Na+, K+

y Cl-) pasivos y activos. Podra decir qu diferencia hay entre estas dos clases de canales

inicos? Para los canales pasivos, el nico parmetro modificable es la conductancia en (S).

38

Para los canales activos (fast sodium y delayer rectifier), se desplegar una nueva ventana

que permitir ajustar las propiedades cinticas y elctricas para cada subunidad del canal de

Na+ voltaje-dependiente.

El tercer botn que usted encontrar es Stimuli y al activar el mismo una nueva

ventana permitir controlar las caractersticas de los estmulos elctricos tales como intensidad

y duracin, de los botones Stim1 y Stim2 previamente mencionados. Note que el

parmetro de estimulacin elctrica del botn Stim1 est preestablecido a un estmulo

simple de +10 nA de intensidad y 1 msec de duracin. Por otra parte, el botn Stim2 est

ajustado para generar un estmulo elctrico de -10 nA de intensidad y 2 msec de duracin.

Podra indicar que diferencia fisiolgica existe para una clula excitable (y en nuestro caso

para el simulador) que se aplique un Stim1 o un Stim2 con las caractersticas anteriormente

mencionadas? Qu estmulo de los anteriormente sealados espera usted que sea capaz de

generar un potencial de accin? Razone sus respuestas.

El cuarto botn Drugs le permitir aplicar a la clula excitable simulada cantidades

controladas en mM de Tetrodotoxina (TTX), Tetraetilamonio (TEA) o Pronasa. Podra usted

indicar de qu manera cada una de estas sustancias afecta la capacidad de generar un

potencial de accin?

39

Figura No. 3

Vista general del simulador HHsim Hodgkin-Huxley. El mismo le permitir realizar registros de

potenciales de accin en tiempo real en funcin de la aplicacin de estmulos elctricos de tipo

despolarizantes o hiperpolarizantes. Adicionalmente usted podr modificar variables tales

como capacitancia o resistencia de la membrana, conductividad de canales inicos y

administracin de drogas que alteran la funcin elctrica celular de la clula hipottica.

Pasadores para el control de registro del trazador inferior Control de desplazamiento

de los trazadores

Trazadores

Botones estimuladores

elctricos

Controladores de variables experimentales

40

EJERCICIOS PRCTICOS CON EL SIMULADOR DE

POTENCIAL DE ACCIN

Ejercicio 9 - Umbral de excitacin, estmulo despolarizante hiperpolarizante Una vez est familiarizado con el uso del simulador HHsim Hodkin-Huxley, lo primero

que deber hacer es asegurarse que el trazador inferior est indicando los valores de

conductancia para el Na+ y para el K+, tal y como tuvo que haberlo ajustado en la seccin de

instrucciones previa. Active la ventana Stimuli y para el botn Stim1 colocar una

intensidad de 0 nA (cero). Cierre esta ventana, presione el botn Nudge y luego el botn

Stim1. Observe que sucede en los trazadores superior e inferior y anote sus observaciones.

Reajuste la intensidad del botn Stim1 de la misma manera que lo acaba de hacer

pero ahora incremntela a 1 nA. Presione el botn Stim1 y anote sus observaciones. Repita la

operacin incrementando en cada ciclo 1 nA la intensidad del estmulo hasta que logre generar

un potencial de accin. Responda lo siguiente Cul es el umbral de excitacin de la clula?

Qu se observ en los estmulos sub-umbrales? Qu observa respecto a los cambios de

conductancia para el Na+ y el K+ en este experimento? Podra correlacionar estos cambios de

conductancias con el potencial de accin observado? Identifique en el potencial de accin el

perodo de latencia.

Repita todo el procedimiento anterior utilizando ahora el botn Stim2 pero en esta

ocasin ajustar la intensidad del estmulo a valores negativos (llegue hasta -5 nA). Qu

observa con el potencial de membrana celular? Por qu en esta ocasin no es posible

generarse un potencial de accin? Podra correlacionar los cambios de conductancia inica

observadas con el cambio de potencial de membrana observado cuando se aplican los

estmulos elctricos negativos?

Ejercicio 10 - Efecto de la duracin del estmulo Active la ventana de control de estmulo y ajuste la intensidad a 1 nA en el botn

Stim1 (esta intensidad permanecer constante en todo el ejercicio). Ahora ajuste la duracin

del estmulo a 1 msec y cierre la ventana. Presionar 6 veces de manera pausada el botn

41

Stim1 y anotar sus observaciones. Seguidamente incremente la duracin del estmulo en 1

msec y aplique nuevamente 6 estmulos elctricos. Repita la operacin de incrementar la

duracin del estmulo hasta que observe un potencial de accin. Cul fue la duracin mnima

necesaria del estmulo para generar un potencial de accin? A qu se debe este fenmeno?

Qu observ en el potencial de membrana celular en la medida que se incrementaba la

duracin del estmulo?

Ejercicio 11 - Sumacin de estmulos subumbrales Ajuste la intensidad del Stim1 a 3 nA (estmulo subumbral) y 1 msec de duracin. En

este mismo botn ajuste la intensidad del segundo estmulo a 3 nA y 1 msec de duracin (debe

haber in intervalo inter-pulso de 1 msec). Cierre la ventana de control de estmulo y presione el

botn Stim1 (hgalo 4 veces de manera pausada). Anote sus observaciones. Por qu razn

dos estmulos subumbrales generan un potencial de accin?

Ejercicio 12 - Papel de los iones Na+ y K+ sobre el potencial de accin Papel del Na+: Ajuste el botn Stim1 a un estmulo sencillo de 6 nA de intensidad y 1

msec de duracin (ya debera saber cmo se realiza esta operacin). Genere 3 potenciales de

accin.

Ahora active la ventana Membrane y reduzca la concentracin de Na+ extracelular

(Cout mM) a 220 mM (Hiponatremia) (observe cmo se modifica el ENa). Cierre la ventana

Membrane y genere 3 potenciales de accin. Qu diferencias observa en este potencial de

accin respecto al potencial de accin inicial? A qu se debe la diferencia encontrada?

Seguidamente reduzca la concentracin de Na+ extracelular a 50 mM, haga 3 rplicas y anote

sus observaciones. Discuta las diferencias encontradas comparando con los resultados previos.

Ajuste la concentracin extracelular de Na+ nuevamente a 440 mM y genere 3

potenciales de accin. Posteriormente incremente la concentracin del Na+ a 500 mM

(Hipernatremia) y genere 3 potenciales de accin. Compare las alturas de las espigas a 440 mM

y 500 mM del ion.

42

Repita la experiencia incrementando la concentracin extracelular del Na+ a 600 mM y

nuevamente analice la altura de la espiga. Por qu existe una dependencia de la

concentracin de Na+ extracelular y la altura de la espiga?

Papel del K+: Activando la ventana Membrane, presione el botn Reset para

restablecer las concentraciones inicas iniciales. Genere 3 potenciales de accin bajo estas

condiciones y seguidamente reduzca la concentracin de K+ extracelular a 10 mM

(Hipopotasemia). Observe como el potencial de membrana se reajusta inmediatamente. A

qu se debe este fenmeno? Analice los potenciales de equilibrio de este ion a 20 mM y 10

mM de concentracin extracelular. Genere 3 potenciales de accin en condiciones de

Hipopotasemia y anote sus observaciones. Por qu no es posible generar un potencial con un

estmulo supraumbral?

Restablezca las concentraciones inicas de K+ originales y genere 3 potenciales de

accin. Seguidamente incremente la concentracin de K+ extracelular a 25 mM

(Hiperpotasemia). Anote sus observaciones. Por qu razn la clula genera potenciales de

accin espontneos?

Ejercicio 13 - Accin de la Tetrodotoxina (TTX) sobre el potencial de accin Restablezca los gradientes inicos de concentracin originales con el botn Reset y

asegrese que est el botn Stim1 ajustado para generar un estmulo simple de 6 nA de

intensidad y 1 msec de duracin. Ajuste el pasador azul que se encuentra en la parte inferior de

la pantalla de la posicin blank a la posicin I_Na (A). Este cambio agregar una lnea azul

al trazador inferior y la misma corresponde a la corriente transmembranal generada por el paso

de Na+ a travs de la misma. Genere 3 potenciales de accin (analice la corriente de Na+ y

discuta al respecto). Posteriormente active la ventana Drugs y para la droga TTX

(Tetrodotoxina) inhiba las corrientes de Na+ en un 10 %. Cierre la ventana Drugs y genere 3

potenciales de accin. Compare el aspecto general de los potenciales de accin en ambas

situaciones (sin inhibicin vs 10% inhibicin). Compare las conductancias inicas para el Na+ y el

K+ en ambas situaciones. Compare las corrientes de Na+ observadas. A qu se deben las

diferencias encontradas?

43

Ahora incremente el porcentaje de inhibicin de la corriente de Na+ al 20 %, genere 3

potenciales de accin y compare los resultados encontrados. Repita el procedimiento

inhibiendo la corriente de Na+ al 25 %. Compare y analice los resultados encontrados.

En funcin de los resultados hallados por Ud, analice el mecanismo de funcionamiento

de los canales de Na+ voltaje-dependientes. Cul compuerta de los canales de Na+ voltaje

dependientes estn bloqueados con la TTX?

Enlace electrnico para descargar o manipular el software de instruccin: software libre

http://www.nernstgoldman.physiology.arizona.edu/

BIBLIOGRAFA CONSULTADA

.- Frumento AS. Biofsica. Tercera Edicin. Editorial Mosby/Doyma; 1995.

.- Guyton A, Hall J. Tratado de Fisiologa Mdica. Decimosegunda Edicin. Editorial Elsevier-

Saunders; 2011.

.- http://www.fundabiomed.fcs.uc.edu.ve/inicio_montoreano.html

.- Ganong W. Fisiologa Mdica. 24va Edicin. Editorial Mc Graw Hill; 2012.

.- Randall D, Burggren W, French K. Eckert Animal Physiology. Quinta Edicin. Editorial W.H.

Freeman.

44

3 PRCTICA No.

ESTUDIO DE LOS REFLEJOS Y LA SENSIBILIDAD SOMTICA

PRESENTACIN

La presente gua constituye la tercera actividad prctica (Unidad IX) de la asignatura Fisiologa I del Programa de Medicina. Por medio de esta actividad se pretende que el

estudiante conozca y describa en forma integral los mecanismos bsicos que participan en la

elaboracin de los reflejos en el hombre, sus mecanismos intrnsecos y sus respuestas

fisiolgicas.

1.- OBJETIVOS DE LA PRCTICA:

Al finalizar la prctica los alumnos sern capaces de:

.- Describir el circuito neuronal de los reflejos monosinpticos y polisinpticos.

.- Identificar la utilidad de estudiar los reflejos monosinpticos y polisinpticos en la prctica

clnica.

.- Obtener los principales reflejos de utilidad en la prctica clnica.

.- Enunciar el concepto de receptor.

.- Describir la representacin central de las vas sensoriales.

.- Identificar la va sensorial.

.- Identificar las poblaciones de receptores en las distintas partes del cuerpo humano.

.- Describir los principales mtodos de exploracin de las sensibilidades.

2.-MATERIAL REQUERIDO PARA LA EXPERIENCIA PRCTICA:

Martillos percutores, agujas finas o alfileres, escobillas, compas, envase con hielo, envase con

agua caliente, objetos de pesos diferentes, camilla clnica, sillas, marcadores, pizarra acrlica.

45

PARTE I

ESTUDIO Y EVALUACIN DE LOS REFLEJOS EN EL HOMBRE

3.- MANIOBRAS EXPERIMENTALES: Por qu estudiar o evaluar los reflejos?

La evaluacin de los reflejos en el hombre permite detectar cualquier manifestacin de una

lesin a nivel del sistema nervioso. Constituye un mtodo objetivo de examen. Si evaluamos los

sistemas motor y sensitivo, stos tienen que estar ntegros, sanos; el arco reflejo debe

funcionar adecuadamente. De igual manera, si exploramos un grupo de msculos agonistas, en

forma indirecta estaremos evaluando un grupo de msculos antagonistas ya que se aplica en

este caso, la Ley de Inervacin Recproca de Sherrington, la cual nos dice que si por accin

refleja se contrae un grupo muscular flexor, simultneamente relajar el correspondiente grupo

muscular extensor y viceversa. Siempre la exploracin de los reflejos se debe asociar al

resultado del estudio de otras funciones del sistema nervioso. Es importante describir las bases

anatomo-funcionales: Un voluntario proceder a esquematizar en la pizarra el Huso

Neuromuscular y sus conexiones aferentes y eferentes con el SNC

Tcnicas y recomendaciones generales para explorar los reflejos en el hombre

El individuo a explorar debe estar cmodo y relajado. Se buscarn los reflejos en forma

simtrica para comparar los resultados; en condiciones normales las respuestas son simtricas.

Existen zonas bien precisas donde se debe aplicar el estmulo y a esa zona corresponde un

centro nervioso tambin localizado. Para buscar los reflejos se debe utilizar el martillo percutor

del cual existen varios modelos. Algunos traen incorporada una aguja y un cepillo pequeo para

explorar las zonas sensitivas. El martillo percutor tiene la punta de caucho y un mango

metlico. Se lo debe tomar con la mano, por su base y siempre percutir con suavidad la zona a

explorar.

46

3.a) EXPLORACIN DE REFLEJOS MONOSINPTICOS O MIOTTICOS

.-Exploracin del reflejo Orbicular de los Prpados:

a) Maniobra: colocndose detrs del paciente (para evitar el reflejo de

oclusin palpebral defensivo), percutir con suavidad la zona de la raz de la

nariz.

b) Respuesta a obtener: oclusin palpebral bilateral.

c) Segmento de Integracin: En la Protuberancia Cerebral. Va Receptora: V

par craneal (Nervio Trigmino); Va Efectora: VII par craneal (Nervio Facial).

.-Exploracin del reflejo Maseterino:

a) Maniobra: paciente con la boca ligeramente entreabierta, se le percute

directamente el mentn, interponiendo entre el martillo y el mentn el

dedo pulgar del explorador.

b) Cierre brusco de la boca por accin de los msculos maseteros y

temporales.

c) Segmento de Integracin: La Protuberancia Cerebral. Tanto la va receptora como efectora lo

forman ramas del Nervio Trigmino.

.-Exploracin del reflejo Bicipital:

a) Maniobra: percusin con el martillo de nuestro dedo pulgar

sobre el tendn del bceps con el antebrazo del sujeto en

semiflexin y semisupinacin.

b) Respuesta a obtener: flexin del antebrazo sobre el brazo.

c) Segmento de Integracin: C5-C6.

.-Exploracin del reflejo del Supinador Largo (Estiloradial):

a) Maniobra: percusin del estiloide radial con el antebrazo en

semiflexin y semisupinacin de 45o.

b) Respuesta a obtener: contraccin del supinador largo con flexin del

antebrazo.

c) Segmento de Integracin: C6

47

.-Exploracin del reflejo Tricipital:

a) Maniobra: percusin con el martillo del tendn del trceps por

encima del olecranon con el antebrazo en semiflexin.

b) Respuesta a obtener: extensin del antebrazo.

c) Segmento de Integracin: C7.

.-Exploracin del reflejo de los Pronadores (o cubital)

a) Maniobra: percusin con el martillo del estiloide cubital en su cara

dorsal con el antebrazo en semiflexin y semipronacin.

b) Respuesta a obtener: movimiento de pronacin.

c) Segmento de Integracin: C6, C7 y C8.

.-Exploracin del reflejo Rotuliano o Patelar (o del Cuadrceps):

a) Maniobra: con el sujeto sentado en la camilla con las piernas

colgando, se percute el tendn rotuliano.

b) Respuesta a obtener: extensin de la pierna.

c) Segmento de Integracin: L4 (L: segmento medular lumbar).

.-Exploracin del reflejo Aquleo (o del Trceps Sural):

a) Maniobra: con el sujeto arrodillado con los pies libres y en semi-

flexin dorsal, se percute el tendn de Aquiles.

b) Respuesta a obtener: flexin plantar del pie.

c) Segmento de Integracin: S1 (S: segmento medular sacro).

3.b) EXPLORACIN DE REFLEJOS POLISINPTICOS O NOCICEPTIVOS

.-Exploracin del reflejo Corneal:

a) Maniobra: Haciendo mirar al paciente al frente, tocar muy suavemente

la crnea con un trocito de algodn o un hisopo limpios, abordando la

zona lateralmente.

b) Respuesta a obtener: oclusin de ambos prpados y elevacin del

48

globo ocular.

c) Segmento de Integracin: Respuesta es bilateral. Centro de integracin a nivel del ncleo del

nervio facial (VII par craneal). Rama aferente: rama oftlmica del trigmino. Rama eferente:

nervio facial.

.-Exploracin del reflejo Cutneo Plantar:

a) Maniobra: Estimular el borde externo de la planta del

pie, siempre de atrs hacia adelante con un objeto

ligeramente agudo (una aguja o un alfiler).

b) Respuesta a obtener: flexin plantar de los dedos del

pie. Este reflejo da respuesta a partir de los 3 aos de

edad, o ms tarde an.

c) Segmento de Integracin: L5, S1, S2.

.-Exploracin del reflejo Cutneo-Abdominal:

a) Maniobra: con el sujeto en decbito dorsal (acostado), rozar la

piel del abdomen con un objeto agudo (ejemplo, un alfiler), en

tres zonas: superior (epigstrica), media (umbilical) e inferior

(hipogstrica).

b) Respuesta a obtener: contraccin de la zona de la pared

abdominal estimulada.

c) Segmento de Integracin: zona superior: D7-D8-D9; zona media:

D9-D10-D11; zona inferior: D11-D12 (D es: segmento medular dorsal).

Valor semiolgico de las alteraciones de los reflejos

Explorados los reflejos en el paciente, stos tienen valor como elementos de localizacin

topogrfica y que, unidos a hechos o hallazgos patolgicos, permite un diagnstico clnico.

Los reflejos pueden presentar las siguientes alteraciones:

a) Ser normales con un paciente totalmente funcional.

b) Estar disminuidos (hiporreflexia) o abolidos (arreflexia).

c) Estar exaltados (hiperreflexia)

49

Escala de gradacin de los reflejos

3.c) EXPLORACIN DEL TONO MUSCULAR

El tono muscular es difcil de medirlo cuantitativamente. Se requiere de cierta

experiencia previa. Normalmente el msculo ofrece una ligera resistencia a la movilizacin

pasiva. El paciente debe estar completamente relajado. Comience hablando de temas

generales con l. Inspeccione sus 4 miembros. Lo ms importante del examen es la resistencia

pasiva de los msculos a su manipulacin cuando estn relajados. Lo ideal es explorar los

msculos de las extremidades. Movilice las articulaciones suavemente al comienzo y luego con

mayor velocidad; podr notar una pequea resistencia a los cambios de posicin de los diversos

segmentos mioarticulares.

ESTUDIO DE LA SENSIBILIDAD SOMTICA EN EL HOMBRE

Toda informacin proveniente del entorno o medio ambiente que nos rodea es captada por los

receptores sensoriales ubicados en nuestro organismo. Los estmulos que excitan a los

receptores que se encuentran distribuidos por todo el organismo, y envan su informacin al

sistema nervioso central para procesarla e integrarla por distintas fibras nerviosas constituyen

la sensibilidad somtica. Cada receptor est diseado para responder a un tipo de estmulo.

Existen varias clasificaciones para los receptores sensoriales y cada una de ellas considera una

caracterstica del receptor o del estmulo.

50

1.- MANIOBRAS EXPERIMENTALES:

Recomendaciones generales: para la exploracin de este tipo de sensibilidades es necesario explicar al paciente que se evaluarn en l una serie de sensaciones, y que no debe

alarmarse. No hay que sugerirle al paciente las maniobras a realizar ni las respuestas ya que

podra acarrear errores en los resultados. El paciente debe estar relajado, sentado o acostado.

La exploracin deber hacerse en forma simtrica.

1.1.- Exploracin de la Sensibilidad Exteroceptiva

Para la exploracin de este tipo de sensibilidad debemos recordar la distribucin por

metmeras (distribucin metamrica) de las aferencias nerviosas de tal forma que en los

miembros la exploracin la haremos en forma circular a los mismos y, en las zonas del trax,

abdomen y espalda en forma vertical o perpendicular a las lneas de los dermatomas.

.-Para explorar la sensibilidad tctil se puede usar la yema de nuestro dedo, un trozo de

algodn o un hisopo, un pincel suave, pues el estmulo debe ser suave y delicado.

.-Para explorar la sensibilidad trmica se explora con dos tubos de ensayo, uno conteniendo

agua tibia y el otro agua fra.

.-Para explorar la sensibilidad dolorosa se puede emplear la punta de un alfiler o aguja.

1.2.- Comentar la estructura y funcin del rgano Tendinoso de Golgi con los estudiantes

51

GUA DE AUTOEVALUACIN POST-LABORATORIO .- Qu se entiende por estmulo?

.- Qu es un reflejo?

.- Mediante un dibujo, esquematice un arco reflejo e indique sus elementos.

.- Haga una clasificacin general de los receptores conocidos.

.- Explique por qu un sujeto siente en algunas ocasiones las dos puntas del comps y en otras

slo siente una.

.- Defina nocicepcin.

.- Seale la opcin verdadera:

El reflejo miottico:

a. Tiene una funcin postural.

b. Aumenta su actividad por la accin de las motoneuronas alfa.

c. Produce una prdida del tono muscular.

d. Es consecuencia de una respuesta muscular, al contraer el msculo ste responde

con un estiramiento.

.- Seale la opcin verdadera:

Un movimiento dirigido a un objetivo depende de:

a. La seleccin del plan.

b. El lugar que ocupa el cuerpo en el espacio.

c. Su ejecucin.

d. Todo lo anterior.

.-Seale la opcin verdadera:

Los rganos tendinosos de Golgi:

a. Estn inervados por axones sensoriales Ia.

b. Se encuentran en la unin del msculo y el tendn.

c. Proporcionan a la mdula informacin sobre la longitud muscular.

d. Son la nica fuente de aferencia propiceptiva desde el msculo.

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GLOSARIO DE TRMINOS BSICOS .-Reflejo: un reflejo es una respuesta predecible a un estmulo sensorial (sensitivo) especfico.

Los reflejos son involuntarios o procesos automatizados ya que ocurren sin que el individuo

piense en ello.

.-Estmulo: cualquier evento que puede desencadenar o generar una respuesta en el cuerpo

humano.

.-Arco Reflejo: es la ruta, la va para que pueda ocurrir un reflejo. Es un circuito neuronal.

Abarca comnmente el msculo, los nervios que inervan el msculo y las neuronas ubicadas en

la mdula espinal.

.-Sinapsis: es una estructura anatmica (ultraestructural) y en el cual ocurre la transmisin de la

informacin entre dos neuronas.

.-Transmisin Sinptica: es el evento de la transmisin de la seal la cual puede ser de

naturaleza qumica o elctrica.

.-Reflejo Monosinptico: el ms simple de los arcos reflejos. Slo tiene una sinapsis entre los

nervios aferentes sensoriales y los nervios eferentes motores.

.-Reflejo Polisinptico: es el ms complejo de los arcos reflejos ya que envuelve mltiples

sinapsis neuronales.

.-Sistema Motor Somtico: la musculatura somtica est inervada por las neuronas motoras

somticas del asta ventral de la mdula espinal. Las neuronas que inervan la musculatura distal

y proximal se encuentran en los engrosamientos cervical (segmentos espinales C3-T1) y lumbar

(segmentos espinales L1-S3) de la mdula espinal, mientras que las de la musculatura axial se

encuentran a todos los niveles.

.-Mdula Espinal: estructura cilndrica con sentido cfalo-caudal, es la porcin intrarraqudea

del sistema nervioso.

.-Potencial de Accin: lenguaje de sealizacin universal del sistema nervioso; es la corriente

elctrica que se genera y se transmite como informacin en una neurona.

.-Neurona: clula muy especializada y fundamental del sistema nervioso en los seres vivos.

.-Axn: proyeccin o proceso que emerge de una neurona. Generalmente es larga.

.-Dendrita: proyeccin o proceso que emerge de una neurona. Generalmente es corta.

.-Interneuronas: neuronas de asociacin. Pueden ser aferentes o eferentes.

53

.-Receptores: estructuras sensoriales que reciben o captan informacin del entorno.

.-Unidad Motora: es una estructura compuesta por la motoneurona y las fibras musculares que

inerva.

.-Tiempo de Latencia: perodo de tiempo que transcurre entre un estmulo y la obtencin de

una respuesta.

.-Tono Muscular: estado de tensin de los msculos (de origen reflejo) existente cuando estn

relajados, o lo que es lo mismo, es la resistencia pasiva al movimiento cuando el control

voluntario est ausente. Contribuye a los ajustes de la postura y de la actividad en general.

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4 PRCTICA No.

SENSIBILIDAD ESPECIAL: LA VISIN

PRESENTACIN

La presente gua constituye la cuarta actividad prctica (Unidad XXIV) de la asignatura Fisiologa I del Programa de Medicina. Por medio de esta actividad se pretende que el

estudiante comprenda los mecanismos neurofisiolgicos que intervienen en la captacin,

elaboracin, procesamiento e integracin de las seales que conducen a la visin en el ser

humano, as como evaluar su funcionalidad.

INTRODUCCIN

La visin es un sistema sensorial crucial en la relacin con nuestro entorno o mundo

exterior. La visin nos permite percibir la luz, la sombra, el color y la forma de la naturaleza. Hay

que acotar tambin que la percepcin por el sistema visual es un campo muy propicio para

desarrollar investigaciones experimentales; as, es posible intervenir en el estmulo del sistema

visual con la luz o hacerlo a nivel de receptores de la retina o trabajar con la transmisin de la

informacin desde los ojos a la corteza visual cerebral, entre otros. Las maniobras que se

presentan en esta gua prctica no persiguen contestar preguntas de actualidad cientfica, sino

sencillamente tienen una finalidad puramente didctica y dentro del estudio de la sensibilidad

especial se ha elegido la visin, porque el resultado de su experimentacin es ms objetivable,

y esto porque es a travs de ella que nos relacionamos con el mundo exterior percibiendo la

luz, la forma, los colores.

La visin se nutre de mltiples fuentes de informacin para interpretar el mundo que

nos rodea. As, el uso de dos ojos permite la visin binocular, con la cual podemos percibir la

distancia a la que se encuentra un objeto o la diferencia entre el movimiento de un pjaro y el

movimiento del fondo de matorrales sobre el que sita, nos permite distinguir al animal

portando una ramita.

Cmo se forma la imagen visual? Hay que recordar que es el estmulo que impresiona

la retina es la luz. La luz consta de ondas electromagnticas de determinadas longitudes de

55

onda y que se propaga por distintos medios. El cristalino se acomoda (porque puede alterar su

poder de refraccin) a fin de proporcionar una visin diferente cada vez. Si se mira a un objeto

a ms de 6 metros (objeto distante), los rayos de luz sern virtualmente paralelos entre s. Si el

poder del ojo es suficiente para proporcionar una imagen aguda, el punto lejano de visin

puede localizarse a unos 6 metros; ste es el punto ms cercano a partir del cual un objeto

puede ser focalizado sin necesidad de acomodacin del cristalino (recurdelo a 6 metros). Si

los rayos de luz son producidos por un objeto muy cercano (a menos de 6 metros), stos son

divergentes, o sea no son paralelos, y es necesario un mayor poder de refraccin (mayor

acomodacin del cristalino) para focalizarlos en la retina.

Aunque los detalles de la anatoma ocular no son objeto de la actividad prctica

presente, echemos un vistazo a lo ms importante en la Fig. No. 1.

1.- OBJETIVOS DE LA PRCTICA:

.- Describir los parmetros anatomofisiolgicos que intervienen en la percepcin de la luz,

color, sombra y forma.

.- Identificar desde el punto de vista fisiolgico los constituyentes del quebrado de Snellen.

.- Indicar los parmetros anatomofisiolgicos que intervienen en el estudio del campo visual.

.- Caracterizar la funcionalidad de la musculatura intrnseca y extrnseca del ojo humano.

2.- MATERIALES Y EQUIPOS NECESARIOS PARA LA PRCTICA:

Linternas de mano, campmetros visuales, cartas de Snellen, campmetro, apuntadores,

marcadores, pizarra acrlica.

3.- MANIOBRAS EXPERIMENTALES:

Aunque la exploracin netamente no forma parte del estudio de la fisiologa,

perteneciendo sta ms a la semiologa o exploracin clnica, cuando se examina el sentido de

la visin en un paciente, es importante explorar los globos oculares, siempre hacindolo en

forma simtrica; su ubicacin es importante dentro de la cavidad ocular. Puede presentarse una

protrusin de los globos oculares (uni o bilateral), o sea, un exoftalmos, o al revs, estar

hundidos dentro de la cavidad orbitaria lo que se llama enoftalmos. Se observa la simetra de

los ojos. Se explora visualmente la esclertica (el blanco de los ojos), la pupila, el iris.

56

Luego se procede a palpar con dos dedos y en forma alternativa, la tensin de los globos

oculares, que puede estar aumentada como en el caso del glaucoma, o disminuida como en el

coma diabtico y en toda deshidratacin severa.

Tambin se puede percibir la direccin de los globos oculares, que puede estar desviada

en uno o ambos ojos, caso del estrabismo, que se llama convergente o divergente segn se

acerquen o alejen entre s los globos oculares. Observe con detalle la crnea; pueden existir

ulceraciones u opacidades. El anillo blanco-grisceo cerca del limbo ocular, es muy frecuente en

los ancianos (el