NEUROFISIOLOGIA

OBJETIVO

•Al termino del curso, el alumno adquirirá conocimientos detallados del funcionamiento normal y patológico de sistema nervioso y muscular dl ser humano

FISIOLOGIA DE LA NEURONA Y DE LA SINAPSIS

• Canales iónicos y potenciales de membrana

• Potencial de acción

• Trasmisión integración sináptica

• La Neurofisiología es la rama de la fisiología que estudia el sistema nervioso.

• En cualquier acción o conducta de todo organismo está presente el sistema nervioso.

• Cualquier cambio en su desarrollo es resultado de modificaciones funcionales de dicho sistema.

• La neurofisiología se ocupa de desvelar cómo funciona este complicado sistema y cómo produce la variedad de modelos de conductas que manifiestan los organismos.

• Sin embargo, a pesar de los avances producidos en la investigación, sobre todo en los aspectos bioquímicos y eléctricos, se tiene la convicción de que es mucho más lo que se desconoce.

CANALES IÓNICOS Y POTENCIALES DE MEMBRANA

• Los canales iónicos son proteínas transmembrana que contienen poros acuosos que cuando se abren permiten el paso selectivo de iones específicos a través de las membranas celulares.

• Así, los canales iónicos son proteínas que controlan el paso de iones, y por tanto el gradiente electroquímico, a través de la membrana de toda célula viva.

• Estos canales actúan como compuertas que se abren o se cierran en función de los estímulos externos, aunque algunas sustancias tóxicas pueden desactivar su función natural.

• En los mamíferos, los canales iónicos determinan importantes procesos como: la excitación del nervio y del músculo, la secreción de hormonas y neurotransmisores, la transducción sensorial, el control del equilibrio hídrico y electrolítico, la regulación de la presión sanguínea, la proliferación celular y los procesos de aprendizaje y memoria.

• Los canales tienen tres propiedades importantes:

• Conducen iones.

• Reconocen y seleccionan los iones (los canales pueden ser selectivamente permeables a uno o varios iones)

• Se abren y cierran en respuesta a estímulos eléctricos, químicos o mecánicos.

• Los canales iónicos forman poros de membrana que pueden abrirse y cerrarse. Cuando el canal iónico se abre, forma un poro acuoso que se extiende a través del espesor de la membrana.• • El flujo de iones a través de un canal debido a diferencias

en el potencial eléctrico o en las concentraciones es pasivo, o sea, no necesita de gasto metabólico energético por parte de la célula.

• Los iones fluyen pasivamente en favor de su gradiente electroquímico.

•La energía viene de las fuerzas químicas de difusión, ósmosis y equilibrio electroquímico.

•Así, las dos grandes fuerzas que impulsan a los iones moverse son la diferencia de concentración y el gradiente eléctrico (a ambas se le llaman fuerza electromotriz).

•Ya que en la región de mayor concentración la probabilidad de que las partículas choquen entre sí es mayor, la migración de una partícula de esta región a una de menor concentración es termodinámicamente favorecida, se dice que la partícula se mueve en favor de un gradiente químico o de concentración.

•Los canales iónicos pueden ser de dos tipos:

•De filtración - que siempre se mantienen abiertos;

•De compuerta - que abren y se cierran en reacción a algún tipo de estímulo.

POTENCIAL DE ACCIÓN

• En la descripción habitual de los canales iónicos activados por voltaje del potencial de acción, se habla de cuatro procesos: activación, desactivación, inactivación y reactivación (también llamada recuperación de la inactivación).

• En un modelo de canal iónico con dos compuertas (una compuerta de activación y una compuerta de inactivación) en el cual ambas deben estar abiertas para que los iones sean conducidos a través del canal, activación es el proceso de apertura de la compuerta de activación, que ocurre en respuesta al hecho de que el voltaje dentro de la membrana celular (el potencial de la membrana) se vuelve más positivo con respecto al exterior de la célula (despolarización); desactivación es el proceso opuesto, es decir, el cierre de la compuerta en respuesta al hecho de que el voltaje del interior de la membrana se vuelve más negativo (repolarización).

• Inactivación es el cierre de la compuerta de inactivación; al igual que con la activación, la inactivación ocurre en respuesta al hecho de que el voltaje dentro de la membrana se vuelve más positivo, pero a menudo sucede que se retrasa, en comparación con la activación.

• La recuperación de la inactivación es lo opuesto a la inactivación.

• Tanto la inactivación como la desactivación son procesos que hacen que el canal pierda la capacidad de conducción, pero son procesos diferentes en el sentido de que la inactivación se dispara cuando el interior de la membrana se vuelve más positivo, mientras que la desactivación se dispara cuando el potencial de la membrana se vuelve más negativo.

• Esquema ilustrativo del funcionamiento de un canal iónico regulado por voltaje. El canal se abre ante la diferencia de potencial trasmembrana, y es selectivo para cierto tipo de iones debido a que el poro está polarizado y tiene un tamaño similar al del ion.

• Los canales iónicos abren en respuesta a cambios en el potencial eléctrico a través de la membrana plasmática, que tiende a ser una bicapa lipídica.

• Su principal función es la transmisión de impulsos eléctricos (generación del potencial de acción) debido a cambios en la diferencia de cargas eléctricas derivadas de las concentraciones de aniones y cationes entre ambos lados de la membrana.

•Las probabilidades de cierre y apertura de los canales iónicos son controladas por un sensor que puede ser eléctrico, químico o mecánico. Los canales activados por voltaje contienen un sensor que incluye varios aminoácidos con carga positiva que se mueven en el campo eléctrico de la membrana durante la apertura o cierre del canal.

TRASMISIÓN INTEGRACIÓN SINÁPTICA• Esquema con los principales elementos en una sinapsis modelo. La

sinapsis permite a las células nerviosas comunicarse con otras a través de los axones y dendritas, transformando una señal eléctrica en otra química

•La sinapsis es una unión función intercelular especializada entre neuronas o entre una neurona y una célula efectora (casi siempre glandular o muscular).

•En estos contactos se lleva a cabo la transmisión del impulso nervioso.

•Éste se inicia con una descarga química que origina una corriente eléctrica en la membrana de la célula presináptica (célula emisora).

•Una vez que este impulso nervioso alcanza el extremo del axón (la conexión con la otra célula).

• La propia neurona segrega un tipo de compuestos químicos (neurotransmisores) que se depositan en el espacio sináptico (espacio intermedio entre esta neurona transmisora y la neurona postsináptica o receptora).

• Estas sustancias segregadas o neurotransmisores (noradrenalina y acetilcolina entre otros) son los encargados de excitar o inhibir la acción de la otra célula llamada célula post sináptica.

EXISTEN DOS TIPOS DE ACTIVIDAD BASE DISTINTA, LA ACTIVIDAD DE PERVIVENCIA Y LA ACTIVIDAD DE SUPERVIVENCIA.

La actividad sináptica de pervivencia se desarrolla en estos contextos:

• Entre dos neuronas: al estímulo lo transportan los neurotransmisores de tipo aminoácido.

• Entre una neurona y una célula muscular: al estímulo lo transportan los neurotransmisores de tipo éster.

• Entre una neurona y una célula secretora: al estímulo lo transportan los neurotransmisores de tipo neuropéptido.

La actividad sináptica de supervivencia se desarrolla en estos contextos

• En la actividad neuroprocreadora.

• En la actividad de consumo alimenticio.

• En la actividad de conservación homeostática extrema.

• La sinapsis se produce en el momento en que se registra actividad químico-eléctrica presináptica y otra postsináptica.

• Si esta condición no se da, no se puede hablar de sinapsis." En dicha acción se liberan neurotransmisores" ionizados con base química, cuya cancelación de carga provoca la activación de receptores específicos que, a su vez, generan otro tipo de respuestas químico-eléctricas.

FISIOLOGÍA DE LA SINAPSIS 

• Una célula nerviosa produce un impulso que es una forma de energía, este tiene que llegar a otro sitio para que dé una respuesta, la manera en cómo se va a transmitir esa energía va a constituir lo que se denomina sinapsis.

COMPONENTES DE LA SINAPSIS:•Neurona presinpatica. Es donde se va a producir el impulso. Ej. Neuronas.

•Neurona postsinaptica. A la cual se le va a trasmitir el impulso nervioso. Ej: neurona (SNC), fibra muscular o una célula del tejido glandular)

• El impulso tiene que pasar por algo la hendidura sináptica esta es un espacio que va a dividir esas dos células y luego va a pasar a lo que seria la neurona o célula postsináptica.

• En base a esto se comenzaron a hacer estudios y se vio que la mayoría de las sinapsis no son eléctricas sino químicas ósea que el impulso nervioso, el potencial de acción va a bajar por el axón y cuando llega al final va a hacer que se libere una sustancia química hacia la hendidura sináptica y esa sustancia química es la que va a llevar la información a la célula postsináptica (sinapsis de tipo química).

Sinapsis Eléctrica: 

• Se da por medio de uniones comunicantes (membranas de ambas células van a estar unidas). Ejemplo: En el caso del corazón cuando el corazón esta en sístole o se va a contraer todas las células de las fibras musculares del ventrículo y de la aurícula se van a contraer al mismo tiempo.

Sinapsis Química:

• En vez de uniones comunicantes hay una sustancia al final del axón presináptico que se va a liberar y va a llevar la información a la otra célula.Ejemplo: En el caso del músculo esquelético porque la transmisión del impulso nervioso de las neuronas al músculo se va a dar por medio de unos enlaces químicos que se llaman Neurotransmisores, en el caso del músculo esquelético va a tener un retraso en la sinapsis la respuesta no tiene que ser tan rápida y entonces por medio de una sustancia química que se va a liberar en la hendidura sináptica se va a transmitir el impulso (nervio) al músculo esquelético.

El terminal sináptico para poder ejercer su función (transmitir el impulso) tiene que tener ciertas características:•  Membrana de la célula presináptica: • Se puede encontrarlos en forma de botón, formando pequeños nudos,

terminaciones enrolladas, otras entretejidas, unas que terminan en dendritas directamente y unos que terminan en forma de cuerpos es decir su forma es bastante variada.

Hendidura o espacio sináptico: • Espacio que va a existir entre la membrana presináptico y la membrana

postsináptica.

Membrana postsináptica.•  • En la membrana presináptico se encuentran vesículas que van a contener el mediador químico que no es mas que la sustancia que una vez que llega a este terminal, el estimulo va a pasar a través de la membrana y va a ser captada por unos receptores que se encuentran en la membrana postsináptica.

• El terminal presináptico va a tener ciertas características que le van a dar la propiedad de poder transmitir el impulso nervioso desde axón hasta la neurona postsináptica ese axón presináptico vamos a conseguir:

• Pequeños nudos• Terminación enrollada• Entretejida• Terminación en dendritas directamente• Terminación en soma