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Neurofisiología María Jesús Aedo M. Generalidades del Sistema Nervioso - Es una red de comunicación y control. - Permite interactuar con el medio externo e interno. - El 40% de los genes humanos codificantes de proteínas lo hacen para el sistema nervioso. - Se compone por más de 100 millones de neuronas y 10 a 50 veces más neuroglías. - Además, está constituido por tejido conjuntivo, vasos sanguíneos y un microentorno neural. Neuronas El citoesqueleto de las neuronas es particularmente diferente, es este el que les da su forma característica. El sistema nervioso funciona bajo distintos principios: Organización topográfica En todo el sistema nervioso se puede observar una representación topográfica del sistema que se está observando. Ej: El sistema somatosensorial posee el homúnculo sensorial, lo que es una representación de la corteza sensorial. Sin embargo, en todos los puntos de relevo del sistema nervioso (médula, tálamo y bulbo raquídeo) uno puede observar una representación de lo que se está analizando. Es decir, hay una organización topográfica y una representación que se está analizando. El sistema nervioso siempre está representado en las vías y en los relevos que tiene, a través del sensorio. Ej: Vía visual, en la retina se ve una imagen invertida de lo que uno está viendo. En la corteza visual también hay una representación de lo que se está viendo. Si uno observa el quiasma óptico, también tendrá una representación. Si uno evalúa cada parte del sistema nervioso, siempre encontrará una representación espacial de lo que esa parte está haciendo. Vías paralelas El hecho de que la información es transportada a través de distintas modalidades. Ej: Al tocar algo, envío información de presión, táctil, vibración, etc. Al mismo tiempo, pero por vías diferentes. El conocimiento, contexto y la relación que uno tiene con el entorno está generada por distintas vías que se mueven en paralelo y en paralelo llegan al SNC. Función del Sistema Nervioso “Todos los mecanismos vitales por muy variados que sean, tienen un fin: mantener la constancia del medio interno, lo que es la condición de la vida libre” Claude Bernard (1813- 1878). La principal función biológica del sistema nervioso es mantener la homeostasis. Para poder mantener la homeostasis debe cumplir sus funciones, las que se relacionan con transmitir información: 1. Función Sensitiva ➔ Capaz de captar estímulos externos e internos. 2. Función Integradora ➔ Analiza la información. Estos estímulos van a incorporarse a una región del sistema nervioso, en donde será analizada, integrada e interpretada. 3. Función Efectora ➔ Responde a los estímulos. Autoregulación La corteza sensorial tiene fibras aferentes y eferentes, pero predominan las eferentes. Los sistemas sensoriales tienen muchas neuronas que van hacia el sistema periférico porque modulan lo que se percibe. Ej: El sistema auditivo tiene más fibras eferentes. La audición nos permite sentir tonos, intensidades y frecuencias variables. Para lograr esto el SNC se encarga de modular la percepción de los distintos niveles sensitivos o motores de un estímulo. Ej: El placebo funciona bajo la lógica de la autoregulación, el SNC bajo mucha angustia no siente dolor físico. En el caso de los soldados bajo mucho estrés, el SNC liberaba sustancias opioides. Ya que este es un sistema que se autoregula. Integración sensorial La respuesta de los sistemas integradores no solo ocurre en el cerebro. Ej: Arco reflejo. Hay un estímulo, integración y respuesta. La integración ocurre en la médula, ya que esta pertenece al SNC. Ej: Parkinson. Enfermedad cortical que limita la capacidad de movimiento, enlentece y rigidiza de forma progresiva. Pero paciente logra andar perfectamente en bicicleta. Esto se debe a que la motricidad y coordinación es medular. Modalidades que cada sistema puede percibir Aquellas actividades tales como reflexionar y pensar aún no se tiene claridad de cómo ocurren. Sólo se sabe que están relacionadas al lóbulo frontal. Tálamo - Es un relevo del sistema sensorial. - Toda la información sensorial que ingresa al SN desde el exterior, antes de llegar a la corteza cerebral, pasa por el tálamo, a excepción del olfato. - Es un gran integrador central, integra “casi” todos los sistemas (somatosensorial, gusto, audición, visual) a excepción del olfatorio. Tratamientos del Parkinson El tratamiento más avanzado actualmente es la estimulación cerebral profunda, consta de la instalación de electrodos a nivel de núcleos de la base. Esto impide los movimientos a modo de temblor de forma anormal. Actualmente se analiza la posibilidad de realizar estimulación transcutánea. La médula no está afectada en el Parkinson, sin embargo, se trata de inhibir el funcionamiento cortical para tratar el Parkinson. Origen del Sistema Nervioso El sistema nervioso es una placa que se invagina desde el ectodermo motivado por factores secretados por la notocorda. - A la tercera semana se puede observar prácticamente un tubo neural cerrado. - Al día 23 se logran observar tanto el tubo neural como las crestas neurales. Las crestas neurales dan origen a los ganglios dorsales. El SNC en sus etapas más primitivas genera 3 dilataciones: - Romboencéfalo. - Mesencéfalo. - Prosencéfalo. El prosencéfalo a su vez da origen a dos dilataciones: - Telencéfalo: Da origen a los hemisferios cerebrales. - Diencéfalo: Da origen al tálamo e hipotálamo. El romboencéfalo se divide en las estructuras que darán origen al tronco cerebral: - Metencéfalo - Mielencéfalo. Metencefalo y mielencifall >Telencéfalo ydiencefals División del Sistema Nervioso - Sistema Nervioso Central (SNC). - Sistema Nervioso Periférico (SNP). - Sistema Nervioso Autónomo (SNA). El SNC está cubierto por duramadre. El SNP está en contacto con el medio externo (receptores propioceptivos o exteroceptivos). El SNA no consta de una definición topográfica. Es autónomo porque su función puede darse sin depender del SNC. Hay comunicación y regulación con el SNC, pero sus funciones se pueden dar de forma espontánea. El ambiente externo e interno es censado por receptores. La información es enviada a los centros integradores en el SNC por medio de los componentes sensoriales del SN. Luego la información es enviada a los sistemas efectores. Divisiones del SNC - Médula espinal - Bulbo raquídeo - Protuberancia /Puente - Mesencéfalo - Cerebelo - Diencéfalo Funciones de cada división del SNC Detalles anatómicos cerebro Nombres de los lóbulos están dados por el nombre del hueso que recubren. Cisura central (de Rolando) Cisura lateral (de Silvio) Cisura calcarina (implicada en la visión) Sustancia gris y sustancia blanca La sustancia gris está compuesta de los somas neuronales (cuerpos). La sustancia blanca está compuesta por los axones neuronales, recubiertos por mielina. Los oligodendrocitos mielinizan a los axones del SNC. Las tractografías mediante resonancia magnética nuclear, permiten observar los tractos (sustancia blanca). Se realiza de forma prequirúrgica. Corteza y núcleos profundos Rica en grasa Se visceral Nomenclatura Dorsal: Mitad posterior del sistema nervioso Ventral: Mitad anterior del sistema nervioso *Dorsal en cerebro puede ser superior y en médula posterior. *Ventral en cerebro puede ser inferior y en médula anterior. Vía: Descripción funcional de una ruta neural. (Ej: vía visual, vía somatosensorial) Tracto: Descripción topográfica de una ruta neural.Describe desde dónde va hasta dónde termina. (Ej: tracto espinotalámico, desde médula hasta el tálamo). Aferente: Que conduce hacia el interior. Eferente: Que conduce hacia el exterior. Comisura: Sitio de decusación de fibras nerviosas. Pasan de un lado hacia el otro. Redes Neurales Conjunto de neuronas y sus conexiones, cuya actividad se relaciona con una conducta o actividad específica. Se utiliza el 100% de la capacidad neural. *El mito de que utilizamos el 10% de nuestro cerebro, surgió debido a que al sacar ciertas partes de nuestro cerebro (incluso la mitad), este sigue funcionando sin alteraciones mayores. El cerebro consume el 25% del total de la energía del organismo y es altamente metabólico. Falso: Las funciones cerebrales deprenden de sitios únicos y específicos. Toda conducta o comportamiento implica la actividad coordinada de múltiples locus cerebrales. Incluso cuando la mente “se mantiene en blanco”. Las vías relativas a ciertos procesos son mucho más “floridas” de lo que uno cree. Ej: abrocharse la camisa involucra muchas áreas del cerebro, pero existen unas de mayor relevancia que otras. Apraxia de la vestimenta: Síndrome en donde las personas no saben cómo se utiliza la ropa, debido a una lesión en el área parietal. Todas las áreas corticales (o gran parte) son necesarias para realizar distintas funciones. Autoregulación del cerebro Los sistemas serotoninérgicos, noradrenérgico y dopaminérgico, son sistemas que regulan el funcionamiento del cerebro. Participan en la vida de la recompensa, placer y sueño y vigilia. Circuitos celulares en el SNC Las neuronas aferentes primarias se conectan en la periferia con receptores sensitivos, que son estructuras especializadas que transmiten los cambios en la energía ambiental. En general, esta información se transmite al SNC mediante trenes de potenciales de acción en las neuronas aferentes primarias. Los somas de las neuronas aferentes primarias se localizan en los ganglios de la raíz dorsal y los pares craneales. Cada neurona aferente primaria tiene dos tipos de prolongaciones: a. Una prolongación periférica que se extiende en sentido distal dentro de un nervio periférico para llegar a los receptores sensitivos apropiados. b. Una prolongación central que llega al SNC a través de la raíz dorsal o de un par craneal. La conducta se traduce en un movimiento provocado por la contracción de las fibras musculares o en la liberación de sustancias químicas por las glándulas. Estos acontecimientos se ponen en marcha por la activación de las motoneuronas, que es el nombre que reciben las células cuyos axones abandonan el SNC para afectar a la periferia. Neurotransmisores del SN Glutamato - Es el NT de la mayoría de las sinapsis excitatorias del SNC. - Está presente en todas las células. - Es precursor de GABA. - Causa despolarización. - Es una neurotoxina en altas concentraciones. - Tiene receptores ionotrópicos y metabotrópicos. GABA - Tiene un efecto inhibitorio. *Astrocito recapta glutamato (y GABA). Células del Sistema Nervioso: Estructura y Funciones Historia de la neurona - En el siglo XVII se observó por primera vez una célula (Robert Hooke). - La célula se consolido como unidad funcional desde los organismos vivos en el siglo XIX. - No fue hasta mediados del siglo XX2 que la neurona se consideró categóricamente como la unidad funcional del sistema nervioso. Debido a que no parecía célula morfológicamente. Teoría reticular - Golgi. - Plantea que es una red neuronal. Veía los grupos de neuronas como un retículo, es decir, que los citoplasmas neuronales estaban conectados entre sí. Observó hipocampo. Doctrina de la neurona - Ramón y Cajal. - Plantea que la neurona era la base neurona y que cada célula es una entidad separada del resto y que eventualmente, podrían estar comunicadas entre sí. En 1950 lograron asegurar que las neuronas son unidades individuales que interactúan entre ellas. Células del sistema nervioso Los principales componentes del sistema nervioso son neuronas y neuroglias. Ambas se diferencian drásticamente de otras células por su compleja organización estructural. Tenemos aproximadamente 100 millones de neuronas. Las glías (sistemas celulares anexos a las neuronas) son 10-50 veces más que las neuronas. Las glías son estructuras variadas debido a su morfología. Neurona La neurona se compone de un soma (cuerpo) y neuritas (todo lo que no es soma, es decir, dendritas y axón). Su citoesqueleto es rico en microtúbulos, neurofilamentos y filamentos delgados, lo que le permite tener esta variabilidad morfológica. Las neuronas no se replican. Existen progenitores neuronales en estado premitótico en la región subventricular. Función de las neuronas Su función es la comunicación intercelular, para esto necesita ser: • Polarizada (Tiene polos funcionalmente diferentes, dominios diferentes). • Excitable (Puede cambiar su potencial, polarizarse, tiene un potencial de acción para generar sinapsis). • Secretora (Libera Neurotransmisores) *En los seres humanos predomina la sinapsis química, pero también existe sinapsis eléctrica, en el corazón. Generalmente las neuronas reciben muchas aferencias. La información codificada se transmite de una neurona a la siguiente mediante la transmisión sináptica. En esta transmisión, los potenciales de acción que llegan a una terminación presináptica suelen estimular la liberación de un neurotransmisor químico. Este neurotransmisor puede: - Excitar a la célula postsináptica (posiblemente para descargar uno o más potenciales de acción). - Inhibir su actividad. - Condicionar la acción de otras terminaciones axonales. Tumores cerebrales La mayoría de las neuronas del sistema nervioso del adulto son células posmitóticas (aunque pueden persistir algunas células madre en ciertas zonas del cerebro). Existen muchas células precursoras gliales en el cerebro del adulto, y siguen siendo capaces de dividirse y diferenciarse. Por tanto, los elementos celulares que dan origen a la mayoría de los tumores cerebrales intrínsecos del adulto son células gliales. Partes de la neurona Soma - El soma o pericarion contiene la maquinaria sintética de la célula (maquinaria ribosintética). - Es una región dilatada de la neurona que contiene al núcleo. - Tiene aparato de Golgi, ribosomas, retículo endoplásmico, lisosomas, microtúbulos y vesículas. Dendritas - Son órganos que son parte la neurona, producen material ribosintético. - Se encargan de percibir los estímulos que recibe la célula. - Reciben información y la transmiten al soma. - Tienen mayor diámetro que el axón, pero no están mielinizadas. - Forman espinas dendríticas para aumentar la superficie de recepción. - Pueden recubrir hasta el 90% de la neurona. - Son de morfología variable. - Pueden transmitir los impulsos recibidos de forma activa (puede transmitir potenciales de acción al despolarizarse) o pasiva (por cambios que no implican su despolarización, cambia las concentraciones electrolíticas sin despolarizarse). - Cumplen un rol integrador. - Tienen aparato de Golgi, retículo endoplásmico y ribosomas. - Posee ribosomas en menor cantidad que en el soma. Una dendrita o una transmisión que está más cerca del soma es más eléctrica, mientras que una más distal implica un cambio de potencial (despolarización). En la retina la mayoría de las interacciones interneuronales son pasivas (sin potencial de acción, sin despolarización). En órganos pequeños es más habitual que las neuronas se comuniquen con cambios en su microambiente, que con potenciales de acción. Axón - Los axones son la prolongación efectora de la neurona, su rol es transmitir la información de manera centrífuga. - Su contenido se denomina axoplasma. - Pueden medir de milímetrosa más de un metro. - Su origen es el botón axonal, el que es amielinizado, ya que si ahí se genera el potencial de acción debe tener canales de sodio. - El segmento de conducción es mielítico. - Su extremo distal es la arborización terminal, al ramificarse se denomina telodendrón, cuyos extremos se denominan botones terminales. - No posee aparato de Golgi, RER ni ribosomas libres. - Sólo posee mitocondrias, microtúbulos y vesículas, las que llegan al axón a través de transporte. - Se encarga de transmitir los impulsos generados en la célula hacia la neurona siguiente o, cuando se trata de una motoneurona, hacia la fibra muscular. Transporte - El transporte axonal requiere energía metabólica, y en él participan los iones de calcio. - Los microtúbulos constituyen un sistema de guías conductoras a lo largo de las cuales se desplazan los organelos rodeadas de membrana. - Los organelos se unen a los microtúbulos mediante uniones parecidas a las existentes entre los filamentos finos y gruesos del músculo esquelético. - El calcio estimula el desplazamiento de los organelos a lo largo de los microtúbulos. - Se necesitan unas proteínas motoras especiales asociadas con los microtúbulos, denominadas cinesina y dineína, para el transporte axonal. - El transporte axonal es bidireccional. Enzimas encargadas del transporte Cinesina: encargada del transporte anterógrado. Dineína: encargada del transporte retrógrado. Clasificación neuronas Las neuronas se pueden clasificar de acuerdo a: Proyección axonal a. Golgi tipo I o neuronas de proyección: Cuando tienen proyecciones distales, es decir cuando hacen sinapsis lejos de su ambiente. b. Golgi tipo II o interneuronas: Cuando hacen sinapsis cerca de su ambiente o regulan la actividad local. Geometría dendrítica a. Piramidal o radial. b. Con o sin espinas. Polaridad - De acuerdo al número de procesos, dónde está la dendrita y dónde está el axón. a. Unipolar (axón y dendrita en el mismo sentido) b. Seudounipolar (tiene una sola dendrita, que se divide en dos ramas a corta distancia del cuerpo celular). c. Bipolar (axón y dendrita en sentidos contrarios) d. Multipolar (gran cantidad de dendritas que nacen del cuerpo celular) Tipos de fibra Neuroglias - Son células no excitables de variadas funciones. - Cumplen una función principalmede apoyo al funcionamiento neuronal. - Existen de 10 a 50 neuroglias por cada neurona del sistema nervioso. - Rodean a las neuronas generando un ambiente específico, dejando un espacio intercelular aproximado de 0,02 micrometros. Tipos de neuroglías De acuerdo a su tamaño relativo se pueden dividir en: a. Macroglias. b. Microglías. De acuerdo a su localización: • SNC: Astrocitos, oligodendrocitos, microglías y células ependimarias • SNP: Células de Schwann y células satélite. Las células gliales postmitóticas suelen ser ubicuas a células en estado premitótico. Astrocito Es la neuroglia más importante. Deben su nombre a su forma estrellada. Sus prolongaciones o podocitos contactan con neuronas, vasos sanguíneos y tejido conjuntivo. Morfológicamente se distinguen dos tipos: - Protoplasmáticos - Fibrosos Se pueden observar junto a sus precursores los synantocitos. El soma y las dendritas están recubiertos por astrocitos. Funciones: - Ayudan a regular el microambiente del sistema nervioso central. - Permiten el intercambio de sustancias. - Absorben a ctivamente glutamato, GABA y potasio del LEC. - Participan en el metabolismo de neurotransmisores. (Por ejemplo, degrada el glutamato hacia glutamina). - Dan soporte estructura l al sistema nervioso central. - Participan en la mantención del equilibrio iónico. - Reaccionan ante daño, mediante la proliferación. Los astrocitos poseen podocitos, que contactan con los capilares y con el tejido conjuntivo en la superficie del SNC, la piamadre. Estas prolongaciones a modo de pies (podocitos) pueden intervenir en la entrada de sustancia al SNC. Se piensa que inducen la formación de la barrera hematoencefálica, esta es una barrera que delimita los vasos sanguíneos del SNC, permitiendo pasar sólo ciertas moléculas. Está formada por el endotelio del vaso sanguíneo, la membrana basal del vaso sanguíneo y los podocitos de los astrocitos. En caso de meningitis, esta barrera se puede ver afectada. En cuanto al equilibrio iónico, los citoplasmas de los astrocitos están en contacto entre sí, de tal manera que, por el interior de los astrocitos, iones como el K+ pueden difundir a otras regiones. Lo mismo sucede con la glucosa. Un subtipo de astrocitos son los ependimocitos, estos forman el revestimiento de las cavidades ventriculares. Oligodendrocitos y Células de Schwann Los oligodendrocitos y las células de Schwann mielinizan las neuronas del SNC y SNP respectivamente. Cada oligodendrocito rodea múltiples axones, mientras que las células de Schwann lo hacen de forma individual. Las células de Schwann pueden dar vuelta hasta 100 veces. Es importante destacar que las células amielínicas están rodeadas igualmente por células de Schwann. Microglías Célula del sistema inmune en SNC, con actividad inmunológica. Son macrófagos latentes, no tienen actividad hasta que ocurre algún proceso inflamatorio. Células ependimarias Células especializadas que recubren los ventrículos. Algunas poblaciones ubicadas en los plexos coroideos se encargan de secretar el líquido cefalorraquídeo (LCR). Asociadas a la interacción del líquido cefalorraquídeo y el parénquima. Células satélite Células ubicadas en la periferia de las células ganglionares del asta dorsal. Su principal función es mantener un adecuado microambiente. Las células satélite provienen de las crestas neurales. “Son los astrocitos del SNP”. Es decir, dan sostén y sirven como microentorno neural para los ganglios dorsales. En los ganglios dorsales hay somas, de las neuronas sensoriales primarias. Enteroglias Son las glias del sistema nervioso entérico. Plexos neuronales en el tracto intestinal. Este sistema funciona incluso si es deaferentado. Degeneración Walleriana Una lesión axonal determina un patrón clásico de degeneración, en el, la degeneración walleriana corresponde a la alteración axonal: - Degeneración de terminales distales a la lesión. - Degeneración walleriana. - Degeneración de la mielina. - Eliminación de los residuos. - Cromatólisis. - Degeneración transneuronal retrógrada. - Degeneración transneuronal anterógrada. La degeneración walleriana es el proceso que sufre una célula cuando se denerva, cuando se corta su axón. Esto genera daño distal, pero también a la célula en sí, es decir, la neurona necesita tener funcionalidad de lo contrario se degenera. También degenera a la neurona que inerva y la neurona que la inerva. Esto explica al miembro fantasma, dado la inervación cortical, cuando se sufre una amputación. También explica la atrofia muscular cuando se sufre una denervación. Cuando hay un daño en la motoneurona primaria, la motoneurona secundaria o primaria también se atrofia, la característica más común es la atrofia muscular. Es decir, la neurona necesita tener una acción funcional y necesita ser inervada. Es la atrofia distal. Es más difícil reenervar en el SNC, porque el oligodendrocito mieliniza muchos axones, si un axón deja de existir, lo deja de mielinizar. En cambio, las células de Schwann tienen mielinización exclusiva. Si se corta un nervio, se atrofia, se degenera y luego vuelve a crecer, va a buscar a las células de Schwann para tener nuevamente su trayecto. De modoque en el SNP las reenervaciones son más eficientes. Microentorno neural Es el medio en el que se encuentran las células del Sistema Nervioso. Corresponde a todo lo que se encuentra alrededor de la neurona. Involucra al líquido extracelular (LEC), capilares, glías y neuronas. Alto consumo metabólico. Plasticidad neuronal. Es un medio altamente dinámico, cambia localmente, debido a las despolarizaciones, las despolarizaciones fluctúan en distintos lugares según el proceso que realiza el cerebro o según el momento del día, el sueño afecta al funcionamiento del cerebro, al igual que la actividad cerebral intensa. Hay sitios cerebrales donde puede haber una u otra actividad, y ya que esto está mediado por electrolitos, esto se va a traducir en un constante cambio de concentraciones y presencia de neurotransmisores. Estos cambios deben ser taponados, para esto existe más de un mecanismo que permite mantener las condiciones estables pese a los cambios que se generan en este medio. Mecanismos de homeostasis Existen 3 sistemas funcionales: 1. Intercambio con líquido cefalorraquídeo (las neuronas se encuentran en el parénquima, en el LEC, no en los ventrículos que contienen el LCR). 2. Mecanismos de intercambio con la barrera hematoencefálica. 3. Actividad de las células gliales, en particular de los astrocitos, estos ayudan a mantener condiciones estables. Estos mecanismos deben poder mantener las condiciones frente a: - Cambios fisiológicos en la función neuronal (cambios de concentraciones de solutos). - Noxas (cualquier agente que resulte nocivo, es decir, cualquier condición patológica) Medio Extracelular Corresponde a un 20% del volumen del cerebro total. Es afectado por la función neuronal y es regulado por: - Actividad local de las células gliales. - Intercambio con líquido cefalorraquídeo. - Interacción en la barrera hematoencefálica. A nivel local el LEC es regulado por los astrocitos, los que: ➢ Dan forma a la estructura del LEC. ➢ Regulan los niveles de K+. ➢ Participan en el metabolismo de NTs. ➢ Filtran moléculas hacia el LEC, desde la barrera hematoencefálica. Regulación niveles de K+. Cumplen una función dual, son capaces de mantener los niveles de potasio local estables, también lo puede hacer en sitios distales, ya que los astrocitos se unen entre ellos a través de uniones comunicantes y estas le permiten transportar potasio desde un sitio con más potasio a uno con menor potasio, aunque sea un lugar distal. Esta diferencia está dada porque en ciertas actividades corticales hay más cambios electrolíticos que en otras Metabolismo de neurotransmisores Participan en el metabolismo de glutamina y GABA. Glutamina y GABA requieren a los astrocitos dentro de su mecánica biosintética. No es que los astrocitos los sinteticen, sino que los recaptan del medio extracelular, lo degradan a moléculas más simples y le entregan estas moléculas a las neuronas que pueden sintetizar los neurotransmisores. La acetilcolina se degrada en el medio extracelular, para degradarla se necesita a los astrocitos. Filtra moléculas hacia el LEC Desde la barrera hematoencefálica. Sistema Ventricular Es un sistema de cavidades interconectadas al interior del cerebro. Está compuesto por: - Ventrículos laterales (conectados con el tercer ventrículo a través del agujero ventricular o de Monro). - Tercer ventrículo (conectado con el cuarto ventrículo a través del acueducto cerebral o de Silvio). - Cuarto ventrículo (conectado con las cisternas subaracnoideas a través del Foramen de Magendie o apertura media y Foramen de Luschka o apertura lateral). - Espacio subaracnoideo. * El conducto central de la médula espinal es la continuación caudal del cuarto ventrículo, aunque en los adultos no suele ser un conducto permeable. Líquido cefalorraquídeo (LCR) La mayor parte del LCR se encuentra en el espacio subaracnoideo. El LCR rellena el sistema ventricular Se produce a 0,35 ml/min y se recambia hasta 3 veces al día. Se produce un 70% en los plexos coroideos y un 30% a través del flujo capilar. Los plexos coroideos están en todos los ventrículos y contienen células ependimarias especializadas en el transporte. Tiene un volumen de 30-45 ml en ventrículo y de 120-125 ml subaracnoideo. Se mantiene a una presión de 7-13 mmHg (180 mmH2O). Se produce en células coroideas. El LCR escapa del sistema ventricular a través de tres agujeros (los dos agujeros laterales de Luschka y el medial de Magendie), que se localizan en el techo del cuarto ventrículo. Después de salir del sistema ventricular, el LCR circula por el espacio subaracnoideo que rodea el encéfalo y la médula espinal. En algunas regiones, estos espacios están expandidos y se conocen como cisternas subaracnoideas. Células coroideas Forman los plexos coroideos (al especializarse desde células ependimarias que recubren los ventrículos). Son un tipo de células ependimarias. Son cuboides polares no permeables con una porción apical con vellosidades hacia el ventrículo. Estas células reciben 20 veces el flujo que el resto del cerebro. Son alimentadas por arterias coroideas anteriores y posteriores Es regulado por aferencias simpáticas y parasimpáticas. Reciben circulación directa. Las células ependimarias son células permeables, es decir, los ventrículos están recubiertos por un epitelio permeable, que permite prácticamente el libre paso de moléculas entre el LEC y LCR. Es por esto, que, una punción lumbar, que es una muestra del LCR, es representativo de lo que ocurre a nivel del parénquima cerebral, es decir, del LEC. La composición del LCR intraventricular se corresponde con la composición del espacio extracelular del encéfalo, dado el intercambio libre a través del epéndimo. En los sitios en de los ventrículos dónde está el plexo coroideo, que está diferenciado desde las células ependimarias, no es un tejido permeable, es decir, no hay paso libre entre el LEC y ventrículos. - La sangre que llega a los plexos coroideos no pasa por la barrera hematoencefálica. - La sangre no llega de forma directa en ninguna parte del sistema nervioso central. - En la mayoría del cerebro, este es irrigado a través de la barrera hematoencefálica, esta barrera es el límite habitual del cerebro y sistema vascular. - En la región de los plexos, no existe barrera hematoencefálica, entonces los límites son los plexos, a estos les llega la sangre, hacen un ultrafiltrado capilar, en donde dejan pasar de todo y dentro realizan la síntesis del LCR que finalmente es lo que secretan, pero no hay un libre paso. Se configura con uniones estrechas que impiden el paso desde el espacio vascular al LCR. - Recordar: No hay barrera hematoencefálica en todo el parénquima. La región de los plexos coroideos realiza un filtrado, luego secreta el LCR y es sólo este producto el que deja pasar, por esto decimos que no es permeable Comparación plasma y LCR Sus composiciones son diferentes, es por esto, que, la sangre no puede llegar de forma directa, ya que alteraría las concentraciones estables del LCR. Esta es la función principal de las barreras existentes. Interacción LCR y LEC El sistema ventricular/LCR interactúa con el LEC a distintos niveles: - Espacio subaracnoideo. - LEC ventrículos A este movimiento de líquido se le denomina sistema glinfático. Hay más movimiento de líquido durante el sueño y la actividad neuronal intensa. Drenaje del LCR Ocurre a nivel de los senos venosos, formados por invaginaciones de la duramadre, además de las granulaciones aracnoideas, a través de estas el LCR sale al sistema venoso. La producción de LCR es constante, esto puede generar aumentos de presión, pero la generación del LCR es independientede las presiones. El drenaje permite mantener las presiones constantes, a mayor presión, mayor drenaje, siendo el drenaje un fenómeno presión-dependiente. Si hay menor presión, existe un menor drenaje, con un límite de 70 mmH2O. Si existe una presión menor a esto, no existe drenaje. El LCR es drenado en repliegues de la dura madre a nivel de cisternas subaracnoideas, la presión intraventricular puede aumentar cuando no hay drenaje cuando se obstruye la vía de drenaje. Una gran parte del LCR se elimina por flujo masivo a través de las granulaciones aracnoideas valvulares para llegar a los senos venosos de la dura del cráneo. Hidrocefalias no comunicantes Existe una obstrucción del drenaje, esta suele estar en el cuarto ventrículo (porque es el que tiene los agujeros más pequeños). La obstrucción puede ser causada por coágulos o lesiones infecciosas. Si se obstruye el drenaje se sigue produciendo el LCR, aumentando la presión progresivamente. Esto genera una diferencia de presiones, provocando movimiento. Como la medula no estará “alimentada”, tendrá una presión mínima de 70 mmH2O, mientras que el cerebro puede tener 200mmH2O, de modo que el cerebro intentará moverse a un lugar con menos presión, herniándose a través del agujero magno, lo que comprime las estructuras del tronco, incluyendo estructuras responsables de la respiración, causando la muerte. Esto muchas veces puede ser iatrogénico (causado por acción medica), al hacer punción lumbar en paciente con hidrocefalia no comunicante, disminuye la presión del espacio subaracnoideo, aumentando la diferencia de presiones, generando una herniación. RECORDAR: Se debe descartar una hipertensión intracraneal antes de realizar una punción lumbar. Amortiguación del sistema ventricular Cerebro tiene un peso aproximado de 1,5 kg. El cerebro tiene una densidad de 1,04 con respecto al agua. El LCR es un poco más denso que el agua (1,005 la densidad del agua). Ya que el cerebro tiene una densidad mayor a la del LCR, se hunde. Pero, de todos modos, el LCR logra amortiguarlo y reducir los efectos de las fuerzas mecánicas externas.. El peso relativo del cerebro al estar flotando en el LCR es de 50 gramos. Hay condiciones que conllevan a una disminución de la producción del LCR, como por ejemplo la deshidratación. Punción Lumbar - Se desarrolló en 1891. - Se realiza en el espacio L3-L4. - Permite evaluar el ambiente celular a nivel cerebral. - Permite evaluar la presión del LCR. Barrera hematoencefálica La barrera hematoencefálica se descubrió al inyectar colorantes, algunos teñían todos los órganos, pero otros teñían todo menos el cerebro. Deduciendo que el cerebro tenía algún tipo de irrigación diferente. Une capilares sanguíneos y medio extracelular. Lo hace a través de la pared capilar, la piamadre y los podocitos astrocitarios. Capilares cerebrales - Unidos mediante uniones estrechas. - Tienen una lámina basal gruesa y muy activa. - Están completamente cubiertos por podocitos que también están unidos entre ellos por uniones estrechas. - No son permeables ni fenestrados (sin ventanas ni hendiduras). Tipos de astrocitos y relación con capilares Sitios del cerebro en dónde la sangre llega de forma directa El cerebro necesita que la sangre llegue de forma directa en algunos sitios para poder censar osmolaridad o niveles de algunas sustancias, como por ejemplo hormonas. Estos lugares se denominan órganos circunventriculares (porque están alrededor de los ventrículos). Además de los plexos coroideos, existen: - Órgano Subfornical. - Área Postrema. - Órgano Subcomisural. - Lámina Terminal. - Eminencia Media. - Glándula Pineal. - Hipófisis posterior. Estos sitios evitan que la sangre que les llega difunda al parénquima a través de las células ependimarias. En estas regiones las células ependimarias no son permeables, tienen uniones estrechas. Barreras entre el LCR y la sangre No permiten que se contacte el plasma y el LCR. a. Barrera hematoencefálica. b. Plexos coroideos. c. Epitelio ependimario con uniones estrechas. *En ninguna parte hay doble barrera. Sistema Somatosensorial I: Tacto fino y Propiocepción El sistema somatosensorial proporciona la información sobre el estado del cuerpo y el entorno externo en contacto con el cuerpo. Es el encargado de llevar la información externa desde las terminales periféricas (del SNP) hasta la corteza sensitiva (SNC). Existen dos relevos: - Vía medular. - Tálamo (gran integrador de señales). El Sistema Somatosensorial implica habitualmente una vía de 3 neuronas: - Neurona de 1er orden (está en el receptor). - Neurona de 2do orden (está en el bulbo). - Neurona de 3er orden (está en el tálamo). El Sistema Somatosensorial nos entrega la localización y carácter (tipo de información) del estímulo. Localización • Exteroceptiva (medio externo). • Propioceptiva (medio interno). • Enteroceptiva (relativo a la vía digestiva). Información/Carácter • Tacto fino • Dolor • Temperatura Sensibilidad táctil Es mediada por mecanorreceptores, tanto en tacto fino como en propiocepción. Es variable, varía de acuerdo al sitio del cuerpo en cuestión, ya sea por localización o tipo de piel. La mano es capaz de percibir un estímulo de 0,04 mm de ancho x 0,006 de alto, como lo es un insecto. La capacidad de discriminación está dada por la densidad de los receptores en la superficie corporal. Tipo de receptores En la piel hirsuta (con folículos pilosos), tiene sus receptores asociados al folículo piloso, este cumple la función de los otros receptores (Corpúsculos de Meissner, de Pacini, Discos de Merkel y Terminaciones de Ruffini). Los que también existen, pero en menor cantidad. En la piel glabra no hay folículos pilosos. Poseen los demás receptores en mayor cantidad. Transducción somatosensorial Transformación de la señal mecánica en una señal eléctrica. Los receptores mecanorreceptores, censan cambios en la anatomía circundante (tacto, presión, tracción). Miden cambios morfológicos, cambios virtuales en el espacio, este estímulo genera el potencial de acción o potencial generador de la vía somatosensorial. El receptor periférico es una prolongación dendrítica de la neurona ganglionar, libre o adosado a células transductoras. La señal inicia en la terminal periférica como potencial generador. Distintas regiones corporales presentan variabilidad en tipos de receptores o densidad de receptores. Mecanorreceptores - Corpúsculos de Meissner. - Corpúsculos de Pacini. - Discos de Merkel. - Terminaciones de Ruffini. - Folículo piloso. - Terminales nerviosos libres. Esta variedad morfológica y espacial de receptores generan una variedad de caracteres al interactuar con el medio. Nos permite acceder e integrar una mayor variedad de estímulos táctiles. Los receptores son los que dan el carácter y la variabilidad en su percepción. No existen receptores específicos para presión, vibración, tacto fino y tacto grueso, las distintas cualidades del tacto son producto de la integración de sus modalidades. Por su disposición y distribución, algunos receptores son más sensibles a un tipo de estimulación y otros a otro. Ej: Los C. de Pacini son más sensibles a presión. Mientras que los receptores más superficiales como por ejemplo los discos de Merkel o C. de Meissner son más sensibles a tacto fino. Mecanorreceptores - Están inervados por fibras Aβ (fibras grandes, mielinizadas y rápidas). - Son de bajo umbral sensitivo (necesitan una baja intensidad de estímulo para funcionar). Clasificación de receptores Pueden ser clasificados de acuerdo a su capacidad de adaptación: - Rápidos (fásicos), son sensibles al cambio, perciben un cambio en el espacio, en un momento en particular.Son más sensibles a la vibración. - Lentos (tónicos), son sensibles a las alteraciones morfológicas continuas. Son más sensibles a la presión. Interpretación de un estímulo Cada estímulo tiene diferentes propiedades (intensidad, carácter, frecuencia, etc.), estas se interpretan en diferentes lugares. Hay propiedades que se integran a nivel periférico y otras que necesitan de la integración a nivel de corteza o médula. A nivel periférico Las neuronas pueden interpretar y traducir la localización e intensidad de un estímulo. Dependiendo de si un estímulo es intenso o poco intenso, la neur ona lo transforma en una señal. Si la neurona capta un estímulo de mayor intensidad, lo traducirá en una señal de mayor frecuencia, mientras que, si es de menor intensidad, lo traducirá en una señal de menor frecuencia. La neurona discrimina la intensidad del estímulo a través de la cantidad de ramas de la neurona que excita el estímulo. A nivel de la corteza El carácter del estímulo es interpretado a nivel de corteza, la que integra la información de diferentes tipos de receptores Ej: Los colores se integran en la corteza, la retina tiene conos que pueden ser más sensibles a una frecuencia o longitud de onda, pero quien hace la interpretación de los colores es la corteza. Receptores en piel glabra Corpúsculos de Pacini - Se ubican en subcutáneo. - Son de adaptación rápida (AR2). - Perciben vibraciones de 200-350 Hz, aunque pueden ser estimulados de 50-500 Hz. - 10-15% de los receptores de la mano. Corpúsculos de Meissner - Se ubican en papilas bajo la epidermis. - Principalmente en palmas y plantas. - Son de adaptación rápida (AR1). - Son los receptores más numerosos en piel glabra. - Perciben vibraciones de 30-50 Hz. - Son el 40% de los receptores de la mano. Discos de Merkel - Se alinean en las papilas bajo las crestas dérmicas. - Son de adaptación lenta (AL1). - Son aplanados. - Son sensibles a presión, son útiles en la discriminación de formas, bordes y texturas. - 25% de los receptores de la mano. Corpúsculos de Ruffini - Son fusiformes y alargados. - Son de adaptación lente (AL2). - Se orientan de forma paralela a las líneas de tensión. - Son sensibles al estiramiento. - 20% de los receptores de la mano. *Los receptores más superficiales tienen campos más pequeños. Otros receptores Receptores asociados a folículos pilosos Existen de adaptación rápida o lenta. Corpúsculos de Krause Son terminales sensitivas en zonas limítrofes, se piensa que son de adaptación rápida. Se encuentran entre mucosa y piel. Tacto háptico Es la percepción somatosensorial que incluye la sensibilidad estática junto con la sensibilidad dinámica (como por ejemplo lo es la interpretación de textura, vibración, etc.). Neurona sensitiva de primer orden Es pseudounipolar, tiene una salida (axón) desde su soma, el que se encuentra en el ganglio dorsal. El axón de la neurona de primer orden se divide en dos, una de esas divisiones se va hacia la médula, entrando por la raíz dorsal, en dónde se vuelve a dividir en dos partes, mientras que la otra se va hacia un receptor periférico. La división que entra en la médula se vuelve a dividir, una parte se dirige hacia las láminas de Rexed. En este punto la neurona que percibió la señal periférica se comienza a comunicar con otras neuronas que están en la médula, con neuronas motoras y sensitivas. En las láminas de Rexed (sustancia gris) ocurre el arco reflejo, en ellas se comunica la neurona sensitiva con la neurona motora. Los movimientos que son más automáticos y repetitivos se integran en buena medida a nivel medular. Debido a esto pacientes con Parkinson pueden andar en bicicleta sin problemas. La otra parte de la división se va hacia cefálico. Proyecciones en médula - Rostral: hacia columna dorsal. - Caudal: hacia interneuronas. Vía medular: Sistema Lemniscal Información sensitiva entra en médula y asciende por la porción medial posterior medular de forma diferenciada según sea la porción del cuerpo de la que lleva la información. Existen dos núcleos - Cuneiforme: es más lateral y lleva información sensitiva de la porción superior del cuerpo. - Grácil: es más medial y lleva información sensitiva de la porción inferior del cuerpo. Llegan al bulbo, en dónde se conecta con la neurona de segundo orden antes de decusarse en bulbo. Las neuronas de segundo orden poseen un campo receptivo amplio que incluye: - Múltiples neuronas de primer orden. - Influencia de los campos inhibitorios. La proyección aferente de segundo orden se decusa a nivel de bulbo formando el lemnisco medial. En este la orientación del homúnculo se invierte y presenta somatotopía con representación caudal lateral y cefálico medial. La información sigue ascendiendo por el lemnisco medial y luego se abre, formando el tracto arciforme interno, este gira 90º y alcanza el tálamo contralateral a nivel del núcleo ventral posterior lateral (VPL). Las vías medulares y en tronco poseen inhibición lateral mediada por GABA. Nervio trigémino (V) El nervio encargado de la percepción somatosensorial a nivel de cráneo es el nervio trigémino. La neurona de primer orden está en el ganglio del trigémino y alcanza las 3 ramas trigeminales.Es decir, en el cráneo el receptor se extiende desde el ganglio trigeminal hacia 3 locus periféricos. En su proyección aferente penetra en protuberancia media, fibras finas alcanzan el núcleo principal de trigeminal (en mesencéfalo), mientras que fibras gruesas penetran progresiva y caudalmente en núcleo trigeminal espinal. Las aferencias del ganglio trigeminal llegan al núcleo principal del trigémino (en mesencéfalo), en el núcleo la neurona hace sinapsis con la neurona de segundo orden, se decusa y asciende por el lemnisco medio hasta el tálamo. En tálamo se expresa el homúnculo talámico de forma que la cara queda hacia medial y pies hacia lateral. La información llega al núcleo ventral posterior medial (VPM). Lesiones La lesión medular posterior se asocia a una pérdida en la calidad de la ejecución motora y modalidades sensoriales más complejas. Tálamo Es el principal integrador, integra todas las modalidades sensoriales a excepción del olfato. Integra la información somatosensorial desde ventroposterior medial a ventroposterior lateral en rostro, manos, pies. Presenta somatotopía con representación: - Cefálico: medial (VPM) - Caudal: lateral (VPL) En VPL y VPM existen neuronas inhibitorias GABAérgicas. Corteza somatosensorial Se divide en: - Primaria (S I): Circunvolución postcentral. - Secundaria (S II): Margen superior de la fisura lateral. Ambas se encuentran en el lóbulo parietal. La corteza somatosensorial primaria representa el homúnculo sensitivo. Pero no está en toda la corteza somatosensorial primaria, ya que esta tiene distribución columnar, es decir, la información se integra en columnas dispuestas a lo largo de la corteza y a su vez la corteza tiene varias capas las que tienen distintas funciones. Regiones funcionales de S I: - 1 y 3B: ricos en aferencias táctiles. - 2 y 3A: ricos en aferencias propioceptivas. - El área 3B presenta la información más simple, reacciona a movimientos específicos. - El área 2 reacciona a movimientos complejos. Homúnculo sensitivo - Cara por lateral. - Pies por medial. El tamaño de su representación hace referencia a la densidad de receptores presentes en cada región. Capas de la corteza SI La corteza somatosensorial primaria tiene una disposición en 6 capas: • Tálamo proyecta principalmente a la capa IV. • S I proyecta hacia corteza motora y a S II. Igualmente a tálamo, tronco encefálico y médula espinal. • S II proyectahacia estructuras límbicas. Lesiones en corteza somatosensorial En corteza SI: - Menor capacidad de discriminación del estímulo táctil (en dónde ocurre). - Menor discriminación de peso. - Astereognosia: incapacidad de reconocer un objeto a través del tacto. En corteza S II: - Incapacidad de reconocer texturas. - Heminegligencia: pérdida de conciencia de la existencia de una mitad del cuerpo. Propiocepción Entrega información de la posición del cuerpo. Los receptores propioceptivos cumplen un importante rol en la percepción de la posición del cuerpo y su movimiento. Son mecanorreceptores y se encuentran ubicados en husos musculares, órganos tendinosos de Golgi y receptores articulares. Huso muscular - Posee 4-8 fibras musculares intrafusales. - Las fibras en bolsa suelen ser de tipo IA. - Las fibras de cadena suelen ser tipo IA y II. - Las fibras tipo IA y II censan cambios en la longitud del huso muscular. - La densidad de fibras suele ser proporcional a la precisión del movimiento (músculos encargados de la fonación requieren mucha precisión por ejemplo). - Se encuentran en el músculo. Órgano tendinoso de Golgi - Se distribuye en fibras de colágeno en el tendón. - Está inervado por fibras tipo IB. - Las fibras de tipo IB censan cambios en la tensión muscular. - Son mecanorreceptores de umbral bajo. Receptores articulares - Son inervados por mecanorreceptores de adaptación rápida. - Su función no es del todo conocida, se cree que pueden estar relacionados a evaluar la posición articular. Vía medular propioceptiva. Es diferente a la vía mecanoreeceptiva cutánea, porque cuando un axón propioceptivo penetra en medula por el hasta dorsal asciende 1-2 segmentos medulares y hace sinapsis en el tracto espinocerebelar dorsal. La información propioceptiva asciende de forma bilateral. La primera neurona hace sinapsis en el núcleo dorsal y se generan aferencias por: - Ventral contralateral (Tracto espinocerebelar ventral) - Dorsal ipsilateral (Tracto espinocerebelar dorsal) Sube bilateralmente y llega a cerebelo por el mismo lado, la neurona que se decuso vuelve a decusarse (Tracto cuneocerebelar cuando ya entra en cerebelo). Existen dos vías propioceptivas, suben bilateral, la que va por el mismo lado (dorsal ipsilateral) entra por el pedúnculo inferior al cerebelo, la que va por el lado contrario (ventral contralateral) sube de más y entra por el pedúnculo cerebeloso superior, se decusa en la sustancia blanca cerebelosa y vuelve a su lado. Vía Somatosensorial: Nocicepción y Termoalgesia Dolor Es ante todo un mecanismo protector del organismo. “Sensación y experiencia emocional desagradable relacionado con daño hístico real o potencial y se describe en términos de tales daños”. Tipos de dolor - Fisiológico o agudo. - Patológico o crónico → Causalgia. Receptores del dolor Nocicepción y termoalgesia poseen receptores y vías similares en SNC, así como también terminaciones comunes. - Fibras son Aδ o C y pueden tener reactividad de nula a alta. - Pueden ser sensibles a tacto de umbral bajo. Se diferencian en que las terminaciones nociceptivas y termoalgésicas son terminaciones libres (no están asociadas a una terminal con una morfología específica que le permita ser más o menos sensible a un tipo de estímulo). Transducción somatosensorial Puede estar dada por receptores: - Mecanosensibles: Fibras tipo C o Aδ. Censan cambios en el espacio que los circunda. - Mecanotérmicosensible: Fibras tipo C o Aδ. - Sensibles al frio: Fibras tipo C o Aδ. *Fibras A: más rápidas, mielinizadas y más gruesas. *Fibras C: amielinizadas. Las propiedades receptivas (dolor o calor) dependen de los receptores de membrana en la terminal. No se ha identificado la existencia de canales sensibles a estímulos mecánicos nocivos en humanos. Los campos receptivos suelen ser amplios (menor densidad de receptores). El carácter es más importante que la localización. Calor y dolor Los receptores del dolor se asocian a los receptores del calor. De forma que existen: - Receptores termoceptivos. - Receptores nocitermoceptivos (comparten modalidad). - Receptores de frío. Receptores Pertenecen a la familia TRP. El tipo TRP determina la sensibilidad a temperaturas. Hay ciertas neuronas nocitermoceptivas capaces de estimularse más con una temperatura especifica que con otra. Los termorreceptores pueden ser sensibles a cambio de temperatura y a temperaturas absolutas. - De calor aumentan frecuencia de descarga entre 30-40ºC. - De frío aumentan frecuencia de descarga de 30-24ºC y disminuyen de 24-10ºC La densidad de termorreceptores es baja respecto a los mecanorreceptores. Para interpretar una temperatura, el sistema integra distintos tipos de receptores que son sensibles a distintos tipos de temperaturas, esa información viene codificada en forma de frecuencia. Si pacientes no presentan receptores para temperaturas extremadamente altas, al tocar una alta temperatura no sentirán dolor, van a sentir temperatura que les permita el receptor que tengan. A menor temperatura los receptores del frío se inactivan, por eso el frío es un tipo de analgésico. Receptores tienen una meseta, si se aumenta la temperatura se va a descargar, pero no tanto como lo hace en su temperatura de sensibilidad máxima. Receptores identificados Vanilloide (TRPV1): Sensibles a más de 42ºC y capsaicina. TRPV2: Sensibles a más de 52ºC. TRPV3: Sensibles a 34-38ºC y alcanfor. TRPV4: Sensibles a 27-34ºC. TRPM8 o CMR1: Sensibles a menos de 25ºC y al mentol. TRPA1: Sensibles a menos de 18ºC y al aceite de mostaza. Endovanilloides: Sustancias endógenas que modulan la nocicepción a nivel periférico. Se ha propuesto un mecanismo opuesto a los cannabinoides. Velocidad de conducción Las distintas velocidades de conducción determinan la presencia de distintos tipos de dolor: - Primario (Aδ): Carácter localizado punzante y agudo. - Secundario (C): Carácter difuso y persistente en el tiempo. Umbral Se observan fibras de umbral alto y bajo. Las de umbral alto son activadas por fenómenos más profundos. Inflamación o daño local tisular Existen fibras inactivas (si se aplica dolor no se activan), estas se pueden activar en relación a componentes inflamatorios locales o daños tisulares locales. Se liberan taquicinesinas tales como: - Protones. - Ácido araquidónico. - Metabolitos lipídicos. - Bradicinina. - Histamina. - Serotonina. - Prostaglandinas. - Nucleótidos. - Factor de crecimiento nervioso. Las taquicinesinas activan las fibras inactivas, lo que produce una sensibilización periférica. Interpretaciones patológicas del dolor Alodinia - Sensibilización central ocurrida a nivel de asta dorsal (medular). - El reclutamiento neural en condiciones de dolor lleva a la asociación de mecanorreceptores a la nocicepción. - Estímulo no doloroso se percibe como uno doloroso. - Vía nociceptiva afecta vía mecanorreceptora. Hiperalgesia - Sensibilización periférica por acción de taquicinesinas. - Un estímulo doloroso se percibe como uno de mucho mayor dolor. Teoría de la compuerta Interacción medular de las distintas vías sensoriales. Ciertos estímulos mecanorreceptivos pueden abolir la percepción de estímulos nociceptivos. (Ej: sobarse la guatita ♥). Estímulos Aα y Aβ pueden inhibir un estímulo Aδ o C a nivel de asta anterior. Nocicepción en cráneo En cráneo la información nociceptiva es percibida por NC V (principal), VIII, IX y X. El trigémino proyecta hacia núcleo trigeminal espinal. Tractos ascendentes del dolor a nivel medular A nivel periférico existen 3 tractos centrales ascendentes del dolor, los que se agrupan en dos vías. El tracto espinotalámico es más propio de especies similaresal ser humano (más nuevo). Los tractos espinorreticular y espinomesencefálico son más primitivos. Vía medular nociceptiva Entran por raíz posterior, las neuronas hacen sinapsis al entrar en la médula. Existen proyecciones locales que conectan la vía nociceptiva con los segmentos inmediatamente superiores e inmediatamente inferiores por el tracto dorsolateral (Lissauer). Otras fibras se decusan y ascienden de forma anterolateral. Su función principal es ampliar la respuesta al dolor Pérdida sensitiva disociada Una lesión hemimedular genera: - Analgesia / Anestesia ipsilateral a nivel de la lesión. - Termoanalgesia caudal contralateral. - Anestesia causal ipsilateral. En cráneo Las proyecciones trigeminales alcanzan bulbo raquídeo medio y caudal donde se decusan. Desde ahí proyectan a VMP, VPI, complejo intralaminar y otros núcleos talámicos. Desde ahí se proyecta a corteza sensitiva y límbica. Tracto espinotalámico También conocido como sistema anterolateral. Está conformado principalmente por neuronas de rango dinámico y de umbral alto. Asciende por medial a funículo lateral. Alcanza VPI y parcialmente VPL a nivel de tálamo. Desde ahí proyecta hacia corteza sensorial y límbica. *Existen vías espinotalámicas para prurito y cosquilleo. Dolor referido Dolor percibido en región ajena a su origen. Se origina por la inervación simultánea de superficie cutánea y órganos viscerales. Vías ascendentes suelen ser compartidas por inervación visceral e inervación nociceptiva cutánea. Tracto espinorreticular Conformado por neuronas de campos grandes de Redex. Alcanza la formación reticular que se encuentra en tronco. Proyecta a intralaminar y desde ahí a corteza insular y cingular. Su función es principalmente el despertar y la atención en relación al estímulo doloroso o térmico. Tracto espinomesencefálico Neuronas de campos pequeños y grandes. Alcanza mesencéfalo en región periacueductal. Desde ahí proyecta hacia núcleo intralaminar y desde ahí a corteza. Su función es principalmente respuestas automáticas de vocalización y respuesta evitativa. Tálamo Los principales núcleos que participan en la integración del dolor son: - Núcleo Ventral Posterior Inferior (VPI). - Intralaminar - Núcleo Ventral Posterior Lateral (VPL). *VPI es el principal. Dolores neuropáticos Dolor que se origina por alteración de la punción del nervio no por estimulación en su terminal. Se origina en la neurona. No en el sitio que la neurona inerva. Cuando hay una lesión en tálamo también existe un dolor neuropático (en todo el hemicuerpo), es un dolor neuropático central. Se trata de forma diferente. Ej: neuralgia trigeminal o dolores asociados a diabetes. También explica dolores del miembro fantasma. Corteza La representación cortical del dolor está poco caracterizada. Corteza S I participa en la localización del estímulo doloroso. La corteza cingular participa en la interpretación desagradable de un estímulo (carácter hedónico del dolor). Analgésicos Existen analgésicos endógenos, vía moduladora central de la vía periférica. El efecto placebo puede inducir a la liberación de analgésicos endógenos opioides, que alcanzan el asta posterior, alcanzan la vía sensorial y reducen el dolor. Se puede verificar el efecto placebo ya que si al paciente se le administra un anti opioide (como por ejemplo la Naloxona), vuelve a sentir dolor. Sensibilidad visceral Mezcla la vía nociceptiva con la mecanorreceptora. Comparte terminaciones y tipos de fibras con la vía nociceptiva. Comparte el lugar a través del cuál asciende con la vía mecanorreceptora. Es una vía nociceptiva. Tiene fibras tipo A alfa y C. Pero asciende por medial posterior medular. Principalmente medial a grácil. Se decusa a nivel del bulbo raquídeo, se proyecta a tálamo y desde ahí a corteza insular. Excluyendo vísceras que comparten inervación cutánea. Visión La visión es una de las modalidades sensoriales que más utilizamos para interactuar con el entorno. Es la base de la comunicación humana. Nos entrega una gran cantidad de información de forma simultánea. Ojo El ojo es un órgano complejo en el cual se transduce e integra información visual. Posee 1.200 millones de neuronas en total: - 6M de conos. - 120 M de bastones. - 1,2 M de fibras ganglionares. - 2,4 M de fibras geniculocalcarinas. Transduce ondas electromagnéticas de 400-750 nm en sinapsis, pudiendo detectar intensidad y longitud de onda. Posee fotorreceptores, interneuronas y neuronas de proyección. Los circuitos retinianos poseen niveles de integración desde la retina hasta la corteza visual. Tiene 3 capas. La retina posee doble irrigación (arterias retinianas bipolares y ganglionares). Los fotorreceptores tienen irrigación por parte del epitelio pigmentario, el que a su vez es irrigado por arterias coroideas. Vía visual Parte desde el ojo, se decusa en el quiasma óptico, alcanza al tálamo en núcleo geniculado lateral y llega a la corteza visual a través de las radiaciones ópticas. Desde la corteza visual hay una transmisión hacia otras regiones para poder realizar otro tipo de asociaciones. Anatomía del ojo Se compone de 3 capas: - Externa: cubierta fibrosa compuesta por la córnea y la esclerótica. - Media: cubierta vascular compuesta por iris y coroides, rica en pigmento. Cumple la función de irrigar al ojo, función que es complementada por las arterias retinianas. - Interna: Retina Posee medios dióptricos (luz atraviesa a través de ellos): - Córnea - Humor acuoso - Cristalino - Humor vítreo *Dioptria: curvatura necesaria en el espacio para desviar la luz y concentrarla para que converja a un medio de distancia. Humor acuoso Está por detrás de la cornea y por delante del cristalino. Fluye a través del iris por la pupila y ocupa el espacio anterior del ojo. Se recambia 4 veces al día. Tiene una presión estable de apróx. 22 mmHg Glaucoma Aumento de la presión del humor acuoso, el aumento de la presión causa menor flujo vascular a la retina. - Ángulo abierto: más frecuente, con obstrucción de canal. - Ángulo cerrado: menos frecuente, con obstrucción del espacio hacia el canal. Humor vítreo Es el principal componente en volumen del ojo (80%). De lento recambio Líquido espeso, similar a un gel, tiene un alto contenido de colágeno y ácido hialurónico. Cambia morfológicamente a lo largo de la vida En edades más avanzadas se pueden presentar flotadores vítreos, estos son ciertos puntos ciegos en el campo visual que se mueven, pueden generar sangrado por desprendimiento de retina. Se eliminan por actividad fagocítica del humor vítreo. Músculos del ojo El ojo posee músculos extraoculares e intraoculares. Los músculos extraoculares se encargan del movimiento ocular orientan el eje visual para que la imagen de interés se proyecte en la fóvea, el resto de la imagen alcanza otras regiones de la retina. Los músculos intraoculares se encargan de la dilatación y contracción pupilar, además de la acomodación del cristalino. Forma del ojo La estimulación lumínica entre el nacimiento y los 6 años aproximadamente es lo que le da la forma al ojo. La formación del globo ocular se ha descrito como fenómeno dependiente de la luz y de la visión cercana/lejana. Privación de estímulo lumínico y sobreexposición a la lectura pueden provocar miopía. Medios dióptricos Córnea Participa en la deformación de la luz en el espacio para que converja en la retina. Es el medio dióptrico de mayor poder (40-50 dióptrias). La capacidad refractiva depende de la forma del lente y de las densidades del medio en el que esté. Si la densidadde la córnea iguala a las del medio externo, no deforma la luz. Por eso en el agua la capacidad dióptrica es menor y vemos todo borroso. Enfermedades de la córnea se expresan en una alteración de la agudeza visual. Es un recurso de rápido y fácil acceso para corregir un problema visual. Cirugías laser remodelan la córnea. Ametropías - Miopía: imagen se forma delante de la retina. Objetos lejanos borrosos. - Hipermetropía: imagen se forma detrás de la retina. Objetos cercanos borrosos. Astigmatismo: curvatura irregular de la córnea provoca que las imágenes se vean algo deformadas y poco claro el contorno de las cosas. Ocurre una rotación anormal de la imagen que se proyecta de forma errónea en la retina. Iris Estructura que forma la pupila. Pupila es el espacio por donde pasa la luz para llegar al humor acuoso posterior. A través de los músculos intraoculares regula el diámetro pupilar para modular la cantidad de luz que penetra a través del ojo. Regula la cantidad de luz hasta en 5 veces, de esta forma determina: - Profundidad de campo. - Aberraciones esféricas (alteraciones del campo visual periférico). La visión cercana o luz brillante requiere menor diámetro pupilar. Cristalino Potencia dióptrica puede variar (13-26 dióptricas) según la morfología que adopte. Posee flexibilidad que le permite ajustarse. Cuerpos ciliares son músculos que modulan la forma del cristalino, se comunican a través de ligamentos, siendo capaces de aplanarlo o elevarlo. Actúan como un esfínter. • Cuerpo ciliar relajado → Ligamentos tensos → Cristalino aplanado → visión lejana. • Cuerpo ciliar contraído → Ligamentos relajados → Cristalino ovalado → visión cercana. *Cristalino ovalado tiene mayor potencia dióptrica, necesaria para visión cercana. Enfermedades del cristalino - Presbicia: deterioro natural de la función flexible del cristalino. Esta pérdida de flexibilidad disminuye la capacidad de enfocar en visión cercana. (A los 40 años hay 7 dióptrias y luego de los 50 hay 2 o menos dióptrias). - Cataratas: opacidad progresiva del cristalino. Causa del 50% de la ceguera en el mundo. Entre sus principales factores de riesgo está la exposición a rayos UV. Su tratamiento es quirúrgico, se reemplaza el lente y en Chile está cubierto por el programa GES. Retina VER SI EN ALGUN TRANSCRITO SE LE DA ALGUNA DEFINICION MAS ESEPCIAL Retina Formación embriológica Su formación inicia en la cuarta semana del embrión a partir de una evaginación diencefálica llamada vesícula óptica. Luego se forma la copa óptica y posteriormente al disco óptico. Es posible observar la retina y el cristalino en un embrión de 7mm. Capas de la retina Tiene 10 capas, las que se cuentan de superficial a profundo. Se puede dividir en - Capas plexiformes (en donde hay sinapsis interneuronales). - Capas nucleares (en donde están los núcleos de las distintas estructuras neuronales). - Capas que están definidas por límites. La luz atraviesa toda la retina antes de llegar a los receptores (en la imagen ingresa por arriba, en la membrana limitante interna), atraviesa todas las capas de la retina antes de transducirse. Luz ingresa por la capa más interna (más anterior) del ojo. Nombre externo e interno tiene relación a la morfología propia del ojo, más que a la relación anatómica que se podría pensar. (Interno se relaciona a cerca del centro del ojo. Externo lejos del centro del ojo o hacia el epitelio pigmentario). Capas 1) Epitelio pigmentario: células pigmentarias en relación con la coroides. 2) Capa de los fotorreceptores: posee conos y bastones. 3) Membrana limitante externa: límite externo de las células de Müller. 4) Capa nuclear externa: en ella se ubican los núcleos de los conos y bastones. 5) Capa plexiforme externa: sitio de sinapsis entre neuronas bipolares, células horizontales y fotorreceptores 6) Capa nuclear interna: en ella se ubican los núcleos de las interneuronas y células bipolares. 7) Capa plexiforme interna: interacción de células bipolares, amacrinas y ganglionares. 8) Capa de células ganglionares. 9) Capa de fibras ópticas (nerviosas): se encuentran los axones de las células ganglionares que pasan a través del nervio, quiasma y tracto óptico hacia el cuerpo geniculado lateral. 10) Membrana limitante interna: extremo interno de las células de Müller. Epitelio pigmentado Formado por células epiteliales diferenciadas. Se ubica dentro de la coroides, recibiendo irrigación coroidal (por arteria coroidea). Es un epitelio no neuronal. Funciones: - Evita la difusión transversal de la luz (evita que la luz rebote). Ya que logra absorber la luz siendo oscuro debido a que es rico en melanina. - Nutre conos y bastones. - Fagocita los segmentos externos de los bastones (cuando se van desplazando los discos). Albinos no tienen melanina, de modo que tienen menor agudeza visual. Su epitelio pigmentario no impide que la luz siga rebotando, lo que genera una menor definición de la interpretación que hacen los fotorreceptores. Células de Müller - Células de sostén estructural de la retina. - Tienen un extremo interno y otro externo. Neuronas ganglionares Son las únicas células de proyección de la retina, forman el nervio óptico. Bastones - Alta sensibilidad a la luz, con buen rendimiento a intensidades bajas. - Sin percepción cromática. - Útiles en visión escotópica (en menores condiciones de luz). - Poseen un cuerpo (IV), segmento interno (V) y externo (II). - El segmento externo es cilíndrico y está formado por discos libres que se van sumando y fagocitando. (1000). - Los discos poseen el fotopigmento, la rodopsina, esta se agrega proximalmente. - Permiten la adaptación a la oscuridad, lo que tarda aproximadamente 20 minutos. Aumenta el contenido de rodopsina en bastones, permitiendo aumentar la sensibilidad a la luz (en unas 15.000 veces). Conos - Menor sensibilidad que bastones. - Percepción cromática. - Permiten mayor definición (cada cono es alcanzado por menos células bipolares, hay más células ganglionares para conos.) - Poseen un cuerpo (IV), segmento interno (V) y externo (II). - El segmento externo es más corto que en bastones, de forma cónica y compuesto por repliegues de membrana interna. - Los replieguen poseen el fotopigmento, los que se adhieren aleatoriamente. Diferencias y similitudes en conos y bastones - Existen más bastones que conos con una relación 100/1. - Los segmentos internos de ambos son muy similares. - Hacen sinapsis con neuronas bipolares en capa IV. - La relación fotorreceptor/bipolar es menor para conos que bastones. - La relación cono/bipolar puede ser 1/1 en fóvea con bipolar ganglionar 1/1. - Expresan un campo receptivo visual mínimo correspondiente a un punto en el campo visual (fóvea) Células bipolares - Existen 12 tipos según morfología y función. - Son alcanzadas por fotorreceptores en la capa IV Interactúan con horizontales en capa IV. - Interactúan con amacrinas y ganglionares en capa VII Expresan un campo receptivo que se activa o inactiva con patrón centro/contorno: - Existen células bipolares de tipo On (reaccionan a la presencia de luz) y tipo Off (reaccionan a la ausencia de luz). - Descargan de forma diferente según el estímulo lumínico que reciben de los fotorreceptores a su alrededor, además del suyo (Campo Off/On). - Si el fotorreceptor está activado por la luz y la célula bipolar es de tipo On, esta envía una señal, pero si las de alrededor también están activadas, esta se activa menos. - Las células horizontales le permiten conocer si las demás están activadas o no. - Actividad se enfoca en el centro, pero es influida por el contorno. Mientras más activo esté su contorno, menos importa laactividad de su propio fotorreceptor (envía menos señal). - Este mecanismo permite resaltar contrastes. - Interactúa el campo visual y su contorno, la suma de estos determina la frecuencia de descarga. En bipolares tipo On: Si se ilumina en el centro, aumenta la frecuencia de descarga (frecuencia máxima). Si se ilumina el contorno, disminuye la frecuencia de descarga tónica, deja de descargar. En iluminación difusa hay un aumento tan pequeño que prácticamente no genera un efecto. Si se ilumina todo, se genera un aumento de frecuencia de descarga, pero es muy bajo, casi imperceptible, porque las células horizontales le avisan que las demás también están activas. En bipolares tipo Off Cuando hay iluminación central, no hay frecuencia de descarga. Cuando hay iluminación anular, existe una máxima descarga. En iluminación difusa prácticamente no hay cambios. Si se ilumina todo, al iluminar el centro, no hay descarga, pero por su contorno hay un aumento de descarga ligero. Interneuronas Células horizontales - Interactúan con bipolares en capa IV. - Median la interacción de células bipolares y fotorreceptores. - Generan información con respecto al entorno neural. - Descargan glutamato tónicamente. Interplexiformes - Interneurona de la región externa caracterizada por su polaridad centrípeta. - Únicas células que llevan información de interno a externo (de forma inversa). - No se conoce su función. Amacrinas Existen 29 tipos de amacrinas de acuerdo a morfología y función. Pueden existir para 8 neurotransmisores diferentes Funciones: - Integran información de bipolares on y off. - Interpretan cambios de luminosidad. - Vía de paso entre bastones y ganglionares. - Miden interacción entre bipolares y ganglionares. - Pueden interactuar con otras interneuronas, de modo que la vía sea: Fotorreceptor-célula bipolar-célula amacrina-célula ganglionar. Células Ganglionares Reciben e integran la información de células amacrinas y bipolares. Existen ganglionares tipo on y tipo off, también de centro contorno, pero a partir de la información que le llega de las células bipolares en forma de descarga (no a partir de la luz directamente). Son ionotrópicas o metabotrópicas. Transmiten a la vía visual a través de potenciales de acción (son células de proyección). Existen ganglionares con fotorrecepción (melanopsina) y participan en vía retinianohipotalámica Existen 3 tipos diferentes: Células P - Neuronas con menor campo centro/contorno (mayor definición). - Proyectan a capa parvocelular del NGL en tálamo. - Es más lenta que M y sensible a luz sostenida. - Transportan la información cromática. Células M - Neuronas con mayor campo centro/contorno (menor definición). - Proyectan a capa magnocecular del NGL. - Más sensibles a cambio de luminosidad (reciben más aferencias de bastones). Células W1 - Neuronas con campo centro/contorno o difusas. - Proyectan hacia otras estructuras, como por ejemplo el núcleo supraquiasmático, regulando ciclo circadiano. - Poseen axones lentos. - Son fotosensibles, pueden interpretar presencia o ausencia de luz. - Tienen melanopsina. - Gracias a estas células pacientes sin conos ni bastones de igual manera pueden regular su ciclo circadiano. Campo visual ganglionar - A mayor distancia desde el centro del campo receptivo, menor frecuencia de descarga, hay sitios en dónde se puede descargar incluso menos que la descarga basal. Regiones especializadas de la retina Mácula lútea - Sitio en la retina de mayor definición. - Mayor concentración de conos. - Menor cantidad de células ganglionares por fotorreceptores - Posee una depresión denominada fóvea de 300um de diámetro Fóvea - En ella existe un desplazamiento de todas las capas internas para que la luz llegue de forma directa a los fotorreceptores (por eso está deprimida). - En esta zona no hay vascularidad, arteriolas retinianas no llegan a esta zona. - Relación células ganglionares/receptores es prácticamente 1:1. Degeneración Macular - Pérdida progresiva de la visión central de borroso a ceguera. - Es de causa desconocida. - Existe una forma “húmeda” con edema y perdida de líquido. - Existe otra seca con pérdida del epitelio pigmentario. Disco óptico - Sitio de salida de todos los axones ganglionares. - Zona sin fotosensibilidad (punto ciego). - También es el sitio de entrada de arterias o arteriolas retinianas. - Es de importancia clínica. Papiledema - Aumento de volumen papilar causado por aumento de presión intracraneana. Atrofia de disco óptico - Disco blanquecino, gris o azulado. - Causas variadas asociadas a disminución de capacidad visual El disco óptico está desplazado hacia el polo nasal y la fóvea hacia el polo temporal. Fondo de ojo Nos permite ver arteriolas. Permite ver efectos en vasos pequeños debido a patologías como por ejemplo diabetes. Transducción visual - Ocurre en conos y bastones debido a una hiperpolarización. La luz hiperpolariza conos y bastones. - En conos y bastones no existe un potencial de acción, al cambiar la polaridad de la membrana, se cambia la frecuencia descarga de NT. - Interneuronas retinianas son tan pequeñas que no logran generar un potencial de acción, solo cambian el potencial de membrana. - Se forma y se estimula la transducina que disminuye la el cGMP e hipero¡polariza la célula. En una membrana sin estimulación los canales de sodio están abiertos y hay liberación tónica de glutamato y actividad de bombas Na+/K+ que mantienen la actividad tónica. La estimulación lumínica de la rodopsina conduce a la activación de una proteína G, la transductina. La transductina activada activa la cGMP fosfodiesterasa (PDE), la que va a hidrolizar el cGMP, reduciendo su concentración. Esto conduce a un cierre de los canales de Na+ , generando una hiperpolarización. Visión Tricromática Teoría Tricromática Transducción de colores es un proceso cortical, colores se forman en la corteza visual y extraestriada. Tres tipos de rodopsinas en conos: - Azul 437 - Verde 533 - Rojo 564 A la corteza le llega la información de los porcentajes de los colores que están activos e interpreta el color que se está observando. Teoría de Procesos Opuestos Nos permite integrar y comparar la información en un contexto. Llega la misma longitud de onda, pero se ven diferentes colores, debido a que si, por ejemplo, hay sombra, el cerebro sabe que lo debe ver más oscuro, aunque sea el mismo color. Discromatopsia Son alteraciones de la expresión de los distintos tipos de opsinas. - Rodopsina: 11-cis retinal + Opsina Alternaciones en interpretacion de los colores. Se clasifican por conservación de conos en: - Dicromatopsias: • Protanopia → Confunden rojo con verde y verde azulado con gris. • Deuteranopia → Confunden rojo con verde y rojo púrpura con verde y con gris. • Tritanopia → Confunden amarillo con azul y púrpura azulado. - Monocromatopsias y Acromatopsias También existen tricromatopsias anómalas: - Protanomalía. - Deuteranomalia. - Tritanomalía o Tritanopía incompleta La principal causa es genética recesiva. Son más frecuentes en hombres (7- 8% v/s 0,5-0,6%). Su herencia se explica por: - Modelo primario: Recesivo y ligado al cromosoma X. - Modelo de piantanida: 6 deficiencias conjugables. - Modelo de Nathan: Tritán cromosoma 7, Deuteran/Protán cromosoma X. - Adquiridas: Cristalino, corteza, retina, etc Se pueden medir con el Test de Ishihara. Vía visual La vía visual o tracto
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