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T e j i d o N e r v i o s o Tejido: Un tejido es un grupo de células con un origen embrionario en común, es decir, un origen común en el organismo. Cumplen funciones relacionadas con características anatómicas o estructuras comunes El tejido nervioso es un grupo de células formado por: neuronas y células gliales NEURONAS Son células altamente especializadas, excitables que comunican información a otras células a través de impulsos nerviosos (sinapsis) CELULAS GLIALES Son células de sostén y apoyo estructural y funcional a las neuronas. Participan en la nutrición, en la regulación del medio extracelular y modulan la actividad de algunas neuronas NEURONA NEURONA PROPIEDADES: Excitabilidad Conductividad (capaces de conducir información y transmitirla a otras células) No se reproducen, se siguen generando a partir de células precursoras CLASIFICACIÓN ANATÓMICA • Anaxomica: se puede distinguir el axón • Bipolares: hay dos polos claramente identificados (dendrita y axón • Ceudomonopolares: el soma esta de un lado, células sensoriales típicas • Multipolar: neurona típica ESTRUCTURA NEURONAL DENDITRAS SOMA O CUERPO NEURONAL CONO DE ARRANQUE AXÓN VAINA DE MIELINA Proyecciones cortas, numerosas y muy ramificadas Se originan en el soma Pueden presentar espinas para aumentar superficie porque es el punto de entrada de información, cuanto mayor es la superficie mayor capacidad de establecer conexiones sinápticas (recibir info) tiene entrada de información a las neuronas → polo receptor o aferente Región más abultada Contienen núcleo y organelos celulares Organelos: distintas estructuras de las células que cumplen determinadas funciones - retículo endoplasmico: sistematizar proteínas - aparato de Golgi empaquetamiento de proteínas metabolismo de membranas, etc. -mitocondrias metabolismo de energía Porción inicial del axón Zona muy excitable de la neuronal Gran cantidad de canales de sodio dependientes del voltaje Zona en la que se decide si una señal nerviosa se comunicara a otras neuronas Proyección única, más larga que las dendritas Se origina en el cono de arranque Se ramifica en la porción mas distante del soma → teledendron Ocasionalmente presenta ramas colaterales Conduce información hacia otras células → polo emisor o eferente Pueden llegar a ser muy largos Recubrimiento de algunos axones Presenta interrupciones → nodos ranvier Aislante eléctrico Permite una mayor velocidad de conducción de los impulsos nerviosos Formada por células de la neuroglia - Oligodendrocitos en sistema nervioso central = célula con pocas ramas, se enrollan al redor del axón formando vaina de mielina - Células de Schwann en el sistema nervioso periférico No todas las neuronas tienen axones mielinisados. MEMBRANA NEURONAL La región globular tiene carga eléctrica y es soluble en agua y tiene dos cadenas lipidicas de ácidos grasos que son hidrofobicas Tienden a organizarse espontáneamente esféricamente o en bicapa lipida (imagen) dejando las cadenas hidrofobicas hacia el interior, dejando expuestas la región hidrofilica Las proteínas asociadas que cumplen un rol importante en el transporte sustancias: pueden ser filamentosas forma alargadas, globulares que pueden ser compactas o con canales y categorizadas como integrales o intrínsecas que atraviesan las membranas y extrínsecas o periféricas asociadas a una sola cara de la membrana. Tienen la misma estructura formadas por bicapa lipidica Doble capa de lípidos con proteínas asociadas Lípido clase de molécula biológica (cera, aceite grasas) Cumple distintas funciones Limite, integridad a una célula, forma el límite entre el espacio extracelular Capaz de recibir señales Hormonas mensajero químicos o neurotransmisores Transporte de sustancia de distinta forma (permitiendo entrada de nutrientes o eliminando sustancia de desecho de las celular= permite el pasaje regulado de iones (partículas con carga eléctrica) habitualmente no pueden atravesar la bicapa lipida pero en ciertas condiciones traspasan estas proteínas de membranas Permite distribución desigual energía potencial eléctrica ut utilizada para transmitir una señal (información) en forma de impulsos nervioso TRANSPORTE A TRAVES DE LA MEMBRANA CELULAR Pasa de la zona con mayor concentración a la zona de menor concentración A) DIFUSION PASIVA: pequeñas moléculas que no poseen carga eléctrica atraviesa libremente la bicapa lipida ejemplo: hormonas estiroideas, oxigeno B) DIFUSIÓN FACILITADA: una proteína con carga eléctrica atraviesa la membrana a través de un canal de proteínas que se encuentra siempre abierto C) DIFUSIÓN FACILITADA MEDIDA POR PROTEÍNA TRANSPORTADORA: ocurre igual que el caso (b), la diferencia es que el canal de proteínas se abren únicamente cuando hay cambios de la célula D) TRANSPORTE ACTIVO: A diferencia de los demás ejemplos , en el caso (d) pasan las proteínas desde la región de menor concentración a la región de mayor concentración implica el gasto de energía Ocurren durante la transmisión de información en las neuronas Dentro de las células gliales encontramos: CÉLULAS GLIALES Glía radial: Durante el desarrollo embrionario forma un andamiaje sobre el cual se mueven las neuronas recién formadas Células espendimarias: Se encuentran solo en el sistema nervioso central recubren cavidades que contienen liquido cefalorraquídeo Producen y hacen circular el líquido cefalorraquídeo Microglía (Células pequeñas) Fagocitan restos celulares (capaces de retirar restos celulares degenerados) Liberan factores de crecimiento y neurotróficos Promueven la reparación del sistema del tejido nervioso activando a los astrocitos y reclutando células madres Oligodendrocitos y células Schwann Los oligodendrocitos forman la vaina de mielina de algunos axones del sistema nervioso y las células de Schwann forman la vaina de mielina en el sistema nervioso periférico Astrocitos (Células con forma de estrella (muchas proyecciones)) Participan en distintas funciones sostén estructural a la sinapsis "englobando" las estructuras post y pre sinápticas contactan con capilares y neuronas activas promoviendo la vasodilatación (aumenten los diámetros de los vasos sanguíneos, haciendo que lleguen mayor cantidad de nutrientes) de capilares cercanos proporcionando nutrientes conforman la barrera hematoencefalica protegiendo el sistema nerviosos central de toxinas o parásitos microscópicos contribuyen a regular concentración extracelular de iones y neurotransmisores Células de la glía satélite Proporcionan sostén, estructura y nutrientes a las neuronas en el sistema nervioso periférico El potencial de reposo depende de: → El gradiente electroquímico y la permeabilidad de la membrana Principales factores que generan el potencial de reposo: → Canales pasivos de K+ (potasio) → Bomba de Na+/K+ El 80% de la diferencia de potencial de la neurona es producto de la difusión pasiva de iones a favor de los gradientes de concentración Sólo un 20% de la diferencia de potencial de la neurona en reposo es producto de la acción de la bomba de Na+ /K+ Potencial de reposo Es la diferencia de cargas eléctricas en ambos lados de la membrana cuando una membrana esta en reposo, es decir, no está siendo excitada.En este estado de reposo el interior de la membrana posee una carga eléctrica negativa con respecto al exterior de la membrana (espacio extracelular) La neurona tiene un potencial de reposo de aproximadamente -70mV El gradiente electroquímico está determinado por la concentración (químico) y la diferencia de cargas eléctricas (gradiente eléctrico) Canales pasivos: En la membrana neuronal existen canales pasivos o de fuga que siempre están abiertos. Hay muchos más canales pasivos para K+ que para Na+. El flujo de K+ es el principal componente en el establecimiento del potencial de reposo Bomba de Na+/K+ En cada ciclo de funcionamiento la bomba saca al exterior tres iones Na+ y transporta al interior dos iones K+, para que esto suceda necesita energía que la obtiene de una molécula APT. Establecimiento del potencial de reposo: La membrana neuronal tiene algunos canales que están siempre abiertos → canales pasivos o de fuga La membrana neuronal es más permeable al K+ que al Na + (posee más canales pasivos de K + que de Na + ) Grandes cantidades de K + son transportadas fuera de la célula (a favor del gradiente de concentración) Pequeñas cantidades de Na + son transportadas hacia el interior de la celular (a favor del gradiente de concentración) Es decir, salen más cargas positivas de las que ingresan, por lo tanto el interior de la célula se hace más negativo La bomba de Na+ /K+ transporta K+ hacia el interior de la célula y Na+ hacia el exterior (en contra de los gradientes de concentración) En cada ciclo de la bomba ingresan dos iones K+, mientras que salen tres iones Na+ El movimiento de K+ y Na+ a través de la membrana genera una diferencia de potencial eléctrico a través de la membrana Los estímulos que modifican el potencial de reposo de la membrana neuronal incluyen: Perturbaciones mecánicas Sinapsis neuronales Estímulos químicos Estímulos luminosos Tipos de canales iónicos: Potenciales graduados Los ligandros son moléculas que se unen al receptor. (ej.: neurotransmisores) El ligandro se une a la proteína y se abre el canal surgiendo el flujo de iones. Se encuentran por ejemplo en los receptores mecánicos para la presión, vibración, etc.) Funcionan también como receptores de voltaje, cuando la perturbación eléctrica alcanza cierto nivel crítico activa estos canales. Son importantes en los potenciales de acción. Son cambios locales transitorios en la polaridad de membrana que ocurren frente a estímulos del exterior o de otra neurona. Pueden ser despolarizaciones (cuando el potencial de reposo es menos negativo) o hiperpolarización (el potencial de reposo se hace más negativo) Ejemplo: → Potencial graduado despolarizante: un estimulo excitatorio provoca apertura de canales de Na+, aumentando el flujo de Na+ hacia el interior y por esto el interior de la neurona se vuelve más positivo. → Potencial graduado hiperpolarizante: un estimulo inhibitorio provoca apertura de canales de k+ aumentando el flujo de k+ hacia el exterior de la célula, haciendo que el interior de la neurona se vuelva más negativo Caracteristicas: Su magnitud disminuye a medida que se alejan del origen Viajan distancias cortas Su magnitud varía con la intensidad del estímulo que los provoca Un potencial graduado despolarizante suficientemente grande puede disparar un potencial de acción Umbral de despolarización Nivel crítico de despolarización de la membrana a partir del cual se dispara un potencial de acción Provocado por la apertura de canales iónicos dependientes del voltaje En condiciones habituales una única señal sináptica excitatoria no alcanza para disparar un potencial de acción el potencial de acción ocurre con la sumación de potenciales graduados Producto de la apertura de canales iónicos dependientes del voltaje cuando un potencial graduado alcanza el nivel umbral de despolarización Cuando una despolarización de membrana alcanza el nivel umbral: • Los canales de Na+ se abren rápidamente • Los canales de K+ comienzan a abrirse lentamente Al inicio, rápido flujo de Na+ al interior de la célula, luego, rápido flujo de K+ hacia el exterior Características del potencial de acción ley de todo o nada = no hay potenciales de acción mas pequeño o mas grande. Se propagan sin decremento, no importa que tan lejos o cerca del potencial de acción me encuentre, siempre tienen la misma magnitud El sistema nervioso codifica la información a través de la frecuencia de los potenciales de acción, se propagan a través de los axones. Potencial de acción Se caracteriza x una despolarización muy rápida de la membrana, logrando que el interior de la célula se haga positivo con respecto al exterior, seguido de una re polarización muy rápida Es un fenómeno de despolarización de la membrana (cambio de potencial) Propagación del potencial de acción Los impulsos nerviosos se propagan como ondas de despolarización eléctrica En respuesta a una señal el axón, en un punto determinado existe una despolarización La despolarización se extiende x el axón, mientras tanto la primera parte de la membrana se repolariza porque los canales de Na+ están inactivos y los canales de K+ se abren El potencial de acción continúa viajando por el axón Luego del potencial de acción sucede el periodo refractario que es cuando la célula no responde de igual manera a los estímulos. Periodo refractario Pueden ser: Absoluto: el axón no responde a ningún tipo de estimulo, esto ocurre porque los canales de sodio están inactivos. Relativo: se necesita un estimulo mayor que lo habitual para alcanzar el umbral, ocurre a medida que se reactivan los canales de sodio. Esquema: potenciales de membrana Potencial graduado Potencial de acción Localización Dendritas, soma, receptores sensoriales Axón Intensidad Relativamente débil. Proporcional al estímulo que lo genera. Se disipa a medida que se aleja del origen 100 mV. Todo o nada Dirección del cambio en la polaridad de membrana Puede ser hiperpolarizante o despolarizante dependiendo del estímulo Despolarizante Sumación Espacial y temporal Ninguna Período refractario No Absoluto y relativo Canales que participan Canales activados por ligandos, activados mecánicamente, etc. Canales activados por voltaje Iones que participan Generalmente Cl-, Na+ o K+ Na+ y K+ Duración Algunos milisegundos, hasta segundos 1-2 milisegundos (la hiperpolarización final puede durar hasta 15 milisegundos) Conducción saltatoria Ocurre cuando hay una vaina de mielina en un axón mielinisado. Este aislante eléctrico hace que las cargas se difundan hacia el siguiente nodo de Ranvier, abriendo ahí los canales de Na+/K+ dependiente del voltaje. Esta forma es más rápida y utiliza menos energía en volver al estado de reposo Sinapsis Unión funcional entre dos células donde al menos una de ellas es una neurona No necesariamente ocurre entre dos neuronas, la comunicación sinapsis puede ocurrir: • Neurona - neurona •Neurona - célula glandular • Neurona - fibra muscular Son órganos efectores del sistema nervioso • Poco frecuente en el cuerpo humano, participanen la sincronización de algunos circuitos excitatorios e inhibitorios • Se pueden reconocer por existir continuidad física entre las células post sináptica y pre sináptica, haciendo que cualquier perturbación eléctrica (flujo de iones cargados) se comunique rápidamente entre las células •Células participantes están conectadas por complejos de proteínas → Conexones, forman puentes entre los citoplasmas de las dos células • Transmisión bidireccional de la información, los conexones permiten el flujo en ambos sentidos, las perturbaciones eléctricas pueden pasar de una célula A una célula B y viceversa SINAPSIS ELECTRICA Tipos de sinapsis SINAPSIS QUIMICA • Principal tipo de sinapsis en vertebrado • No hay continuidad física entre las células pre- sináptica y postsináptica •Se reconoce por presencia de vesículas (estructura globular formada x una bicapa lipidica que contienen neurotransmisores) en el botón terminal • La información se comunica a través de mensajeros químicos → Neurotransmisores • Sinapsis más lentas que las sinapsis eléctricas • Transmisión fundamentalmente unidireccional de la información porque tiene una la estructura es asimétrica → la conducción iónica fluye desde la célula presinaptica a la postsinaptica y no al revés. Cuando un potencial de acción llega a las ramificaciones terminales del axón/botón sináptico provoca que las vesículas se adhieran a la membrana neuronal liberando neurotransmisores al espacio extra - celular (sináptico) para luego actuar sobre los receptores de membrana en la célula postsináptica provocando una modificación de permeabilidad en la membrana y provocando así cambios en el potencial de membrana Cuando la onda de potencial de acción llega al botón sináptico: Se abre en el botón sinápticos y se activan los canales de calcio dependientes del voltaje Ingresa calcio al interior del botón sináptico y hace que las vesículas se fusionen a la membrana del botón sináptico liberando los neurotransmisores Los neurotransmisores transmisores van a difundir en el espacio sináptico y alcanzan los receptores de membrana/canales iónicos en la membrana de los canales postsinapticos Cuando se unen los neurotransmisores a los receptores estos se abren por el cambio que genera que las vesículas se fusionen y que se abran los receptores / canal ionico y permite el flujo de iones Dependiendo el tipo de neurotransmisor y dependiendo del canal irónicos se producen: potenciales excitatorios postsinapticos si producen una despolarización potenciales inhibitorios post sinápticos - si producen una híperpolarización Inactivación de los neurotransmisores Los neurotransmisores si permanecen en el espacio sináptico van a quedar de forma continua activando los canales sinápticos (haciendonos quedar en una respuesta / estado fijo) , por este motivos los neurotransmisores se desactivan a través de distintos mecanismos: → Recaptación: - pueden ser recaptados por la célula pr sinaptica para volver a usarse - pueden ser recaptados por célula gliales para luego degradadarse → Degradación ensimatica : - pueden ser degradados por enzimas (proteínas que aceleran procesos bioquímicos) y pierden su efecto → Difusión: - los neurotransmisores pasan del espacio extracelular, al torrente sanguíneo, y se diluyen, luego se degradan. Se encuentran en las membranas de las células postsinapticas Son canales iónicos con sitios de unión a los ligandros Tipos de receptores Tienen un sitio de unión a los neurotransmisores, con una complementariedad física. Cada neurotransmisor tiene una forma determinada complementada a la forma de la cavidad que, al unirse, se produce un cambio y se abren los canales iónicos El neurotransmisor se une al receptor metrabotropico, este receptor activa un complejo de proteínas (proteína G) y esta activación dependiendo del receptor activa un complejo de proteína que a su vez se une a los receptores y provoca la apertura o produce una cascada metabólica (activar etapas bioquímicas diferentes) que generan un segundo mensajero (amp cíclico) que actúa en estos canales y puede provocar la apertura Sinapsis y sustancias psicoactivas Las sustancias psicoactivas (drogas de abuso o psicofármacos) actúan interfiriendo con distintos procesos de la transmisión sináptica. Estas pueden tener efectos Efectos agonistas: Cuando potencias la acción del neurotransmisores. Pueden: - ser precursores de neurotrans entonces tenemos mayor precursores y se va a sintetizar una mayor cantidad y se potencia el circuito sinapt - interferir con la degradación encimatica de los neurotrans - bloqueen los canales de recaptacion en la célula presinapticos permitiendo que ingresen los neurotrans y lo bloqueamos hacemos que permanezcas en el espacio sinaptico y esta más tiempo actuando Efectos antagonistas: Cuando deprimen la acción de los neurotransmisores (disminuye su acción) Pueden: - interferir con el proceso de empaquetamiento de neurotransmisores en vesículas sinápticas - pueden enlentecer o inhibir la liberación del contenido de las vesículas - bloquear receptores de membrana postsinapticas - inactivar enzimas que participa en la sintetización de los neurotransmisores haciendo que los niveles de neurotransmisores son menores Existen muchos mecanismos que potencian o deprimen la acción de neurotransmisores Agonistas Antagonistas Circuito neuronal simple Para que las neuronas cumplan su función tienen que estar organizadas en circuitos neuronales que permitan responder a estímulos del entono del medio interno Ejemplo: Acto reflejo (movimientos automáticos) → Reflejo de estiramiento Estos reflejos de estiramiento – o reflejos miotáticos – son desencadenados por el estiramiento de un músculo. Se trata de respuestas reflejas que participan en la postura corporal y en algunos movimientos. 1. Se genera un estimulo en el ligamento rotuliano y se estira el tendón 2. Al activarse el tendón se activa la neurona sensorial 3. La neurona sensorial envía info a la neurona motora en la medula espinal La neurona motora estimulada promueve la contracción del musculo Clasificación funcional de las neuronas • Neuronas sensoriales o aferentes: Conducen información desde receptores sensoriales (órganos receptores sensoriales) hacia el Sistema Nervioso Central, la información en el SNC se va a integrar o se excita una neurona • Neuronas motoras o eferentes: Conducen información motora desde el Sistema Nervioso Central hacia los órganos efectores (músculos o glándulas) • Neuronas de asociación o interneuronas: Comunican dos neuronas. Cumplen función de integrar información. Esquema del proceso de comunicación sináptico Desarrollo del sistema nervioso Desarrollo del sistema nervioso embrionario Un proceso complejo que se inicia en las primeras etapas del desarrollo embrionario y continúa a lo largo de toda la vida • Proceso continuo: Se pueden distinguir varias etapas• Hasta fin de la adolescencia • Probablemente durante la vida adulta • El sistema nervioso es altamente plástico: es capaz de responder a señales del entorno y de esa forma ir cambiando su configuración e ir adaptándose • Experiencia juega un rol crítico • Estímulos: expuesto un organismo (sensoriales, afectivos, etc) • Nutrientes • Toxinas (enfermedades, etc) • Agentes patógenos • Etc Durante el desarrollo embrionario del sistema nervioso se pueden distinguir aalgunos hitos: • Neurogénesis (formación de neuronas), células precursoras/ células madres que se diferencian y dan lugar a las neuronas. División mitótica de células no neurales que da lugar a neuronas • Migración celular Movimiento masivo de las células neurales o sus precursores para establecer las diferentes poblaciones de células nerviosas (por ej., núcleos del SNC, capas neuronales de la corteza cerebral, etc) pueden ser radiales, tangenciales (círculos concéntricos) o a lo largo del eje • Diferenciación celular Refinamiento de la diferenciación celular para dar lugar a diferentes tipos de neuronas o células gliales • Sinaptogénesis Establecimiento de las conexiones sinápticas a medida que van creciendo los axones y las dendritas, a partir de esto se forman los circuitos neuronales • Muerte neuronal Se van a formar muchas neuronas a lo largo del desarrollo pero un gran número de neuronas en varios lugares del desarrollo van a morir de forma selectiva y programada • Reconexión sináptica Pérdida de algunas sinapsis y desarrollo de otras con el fin de refinar las conexiones sinápticas Cómo a partir de un embrión relativamente simple formado por algunas capas celulares se va formando el sistema nervioso con el alto grado de complejidad que conocemos a través de distintos procesos A partir del nacimiento ocurren otros cambios algunos notorios, es decir, que podemos observar a simple vista (aumento del volumen del encéfalo) y otros cambios que si bien no podemos observar a simple vista también tienen un fuerte impacto en la vida del órgano A partir de diferentes procesos la célula original se va a dividir en las trompas de Falopio, formando un embrión de una única célula que luego se va a multiplicar En determinado momento se va a formar una cavidad y se forma una región (macizo celular interno) En otro momento se forma una segunda cavidad. Entre estas cavidades se forma un disco, que luego se divide en capas A partir de la capa superior (ectodermo) se forma una invaginación de tejido de células que forman la notocorda (mesodermo axial, columna de células) y luego el mesodermo lateral La notocorda libera señales químicas que actúan sobre las células del ectodermo formando una placa neural que da lugar al sistema nervioso. NEURULACION Formación de la placa neural, el surco neural y el tubo neural Desarrollo embrionario temprano 1. El ectodermo se comienza a diferenciar en respuesta a señales de la notocorda 2. las células de la placa neural se dividen y forman un pliegue 3. Comienza a formarse el surco neuronal 4. a medida que se multiplican las células el surco se hace más profundo y los "labios" se van acercando y forman cresta neural 5. los bordes del surco se unen y se separan del ectodermo suprayacente (formando el tubo neural) La notocorda luego da lugar a la columna vertebral y la cresta neural a la epidermis y otros tejidos El tubo neural recorre al embrión desde la parte cefálica a la parte caudal Hacia el día 16 de gestación el embrión humano consta de tres capas: endodermo, mesodermo ectodermo. El ectodermo dará lugar al sistema nervioso y la primera fase de este proceso se conoce con el nombre de neurulación. Hacia el día 18 de gestación, parte del ectodermo comienza a engrosarse. Esta región se conoce como la placa neural (estructura en azul oscuro) que se ubica entre los extremos cefálico y caudal del embrión. La neurulación es el proceso por el cual la placa neural se convertirá en el tubo neural. En el día 19 la placa neural comienza a curvarse a largo de la línea media del embrión y esta depresión se denomina surco neural y las partes elevadas a cada lado son los pliegues neurales. Estos pliegues se acercan el uno al otro y comienzan a fusionarse en la parte central del embrión hacia el día 21. Al fusionarse, los pliegues han formado un tubo hueco: el tubo neural. La fusión se va expandiendo hacia los extremos cefálico y caudal del embrión. Las partes no fusionadas se conocen como los neuroporos cefálico y caudal. El neuroporo cefálico se cierra sobre el día 24 y el neuroporo caudal se cierra hacia el día 26. Un grupo particular de células se encuentran sobre la parte más alta de los pliegues neurales : las células de la cresta neural. Estas células formarán una capa de células entre el tubo recién cerrado y el ectodermo suprayacente. Posteriormente estas células darán lugar a la mayor parte del sistema nervioso periférico. El sistema nervioso central por su parte se forma a partir del tubo neural. Cabe destacar que en esta etapa, el embrión ha comenzado a curvarse. En la animación se representa el embrión de forma plana para simplificar. Estas imágenes del libro de Anatomía de Gray muestran una representación más realista del embrión curvado. Diferenciación y desarrollo del tubo neural El sistema nervioso central se desarrolla a partir del crecimiento, engrosamiento y repliegue del tubo neural Como se ha ido diferenciando dejando de ser un tubo neural homogéneo en un proceso de regionalización formándose distintas cavidades a partir de que distintas poblaciones de células van a ir multiplicándose, dividiéndose en velocidades diferentes y por lo tanto comienzan a producirse estas modificaciones en el tubo neural Tubo en el estadio de las 3 vesículas prosencefalo esencefalo rombencefalo Que dan origen al encéfalo (estructuras del SNC que se encuentran en el cráneo Tubo en el estadio de las 5 vesículas Las regiones comienzan a hacerse más complejas, aparecen nuevas regiones con distintas características Regiones = células con características bioquímicas, proteicas, anatómicas distintas El tubo continúa diferenciándose, replegándose Aumento del volumen del encéfalo La presencia de zonas no osificadas (los huesos del bebé no se encuentra completamente formado) en el cráneo del bebé facilita el parto y permite el crecimiento en volumen del encéfalo El telencefalo se expandió tanto que luego se replegó hacia atrás formando un "casco" sobre otras estructuras del tubo neural Desarrollo postnatal del Sistema Nervioso Encéfalo de un bebé al nacer y 90 días después El volumen del cerebro adulto es tres a cuatro veces mayor que el del recién nacido Crecimiento volumétrico postnatal estaría dado por: • Sinaptogénesis • Ramificación de dendritas • Mielinización de algunos axones Sólo en algunas regiones puede observarse proliferación neuronal (bulbo olfatorio e hipocampo) El cerebro alcanza el 90% de su tamaño adulto a los 6 años La Sustancia gris y blanca sufren cambios a lo largo de toda la adolescencia (madurez del SN) aunque los cambios continúan ocurriendo a lo largo de toda la vida. El sistema nervioso no es homogéneo, es decir, no van sincronizadas todas las áreas en las diferentes etapas del desarrollo: • Regiones que involucran funciones primarias (sistemas motor y sensorial) maduran antes que las áreas de asociación o procesos mentales superiores • Corteza prefrontal es la última estructura en madura SINAPTOGÉNESIS Y PODA SINÁPTICA Durante el desarrollo postnatalse forman activamente nuevas sinapsis. La poda sináptica comienza en la infancia y prosigue hasta el inicio de la juventud Vista microscópica de la corteza cerebral en distintas etapas del desarrollo En la imagen se observa un aparente aumento del número de células (neuronas), pero lo que aumenta es el tamaño de los árboles dendríticos en las ramificaciones dendríticas y el establecimiento de nuevas sinapsis (para establecer nuevas sinapsis tenemos q tener mas dendritas disponibles). A partir de los dos años el número de sinapsis comienza a descender, ya que los circuitos neuronales que no se utilizan van a ser eliminados para aumentar la eficiencia del sistema nervioso porque el cerebro (que representa un 3% de la masa corporal) consume un 20% de la energía del ser humano. El cerebro en desarrollo es una "super esponja" capaz de absorber nuevas experiencias codificándolas en su arquitectura de sus circuitos neuronales. Hacia los tres años, el 80% de los circuitos neurales ya se ha completado MADURACION DEL SISTEMA NERVIOSO Luego de una segunda fase de expansión postnatal de sustancia gris, se alcanza la madurez hacia el final de la adolescencia a través de un proceso de poda sináptica SISTEMA NERVIOSO ORIENTACION ANATOMICA DEL SISTEMA NERVIOSO En un animal cuadrúpedo: A diferencia de los animales tenemos un neuroeje que hace un quiebre de 90º FORMACION DEL SISTEMA NERVIOSO Se compone por: el sistema nervioso central y el sistema nervioso periférico. → El sistema nervioso central está formado por: - Encéfalo: dentro del que encontramos → Cerebro → Mesencéfalo → Puente de Varolio o protuberancia → Bulbo raquídeo → Cerebelo - Medula espinal → El sistema nervioso periférico está formado por: - Nervios craneanos tienen origen en estructuras del encéfalo - Nervios periféricos tienen origen en la medula espinal - Ganglios periféricos forman parte del sistema nervioso autónomo CORTES QUE SE VEN EN LAS ILUSTRACIONES ANATÓMICAS Corte sagital Corte frontal EL CRÁNEO PROTEGE EL ENCÉFALO Corte transversal MENINJES En el sistema nervioso también encontramos meninges. Son tres membranas que rodean todo nuestro sistema nervioso central. Duramadre: es la más externa y la más rigida Aracnoidea: está compuesta por dos membranas aracnoideas y un espacio subaracnoideo lleno de líquido cefalorraquídeo Piamadre: es la más interna la que recubre directamente el cerebro También encontramos a las meninges recubriendo la médula espinal Una caja de huesos rígida que mantiene el encéfalo en su lugar y lo protege de golpes y sacudidas. Las distintas partes del cráneo le dan los nombres a los distintos lóbulos del cerebro LIQUIDO CEFALORRAQUÍDEO La composición del liquido cefalorraquídeo es similar al plasma sanguíneo (contiene agua, sales, nutrientes) Recorre todo el SN: circula por ventrículos (cavidades del cerebro) y por el canal central de la médula espinal. MEDULA ESPINAL Se pueden reconocer dos grandes áreas: Área central de sustancia gris formada por somas , dendritas y axones no mielinicos Parte externa de sustancia blanca Estructura de la medula espinal - En el asta anterior (motora) se encuentran las neuronas motoras cuyos axones forman la rama motora del nervio espinal e inervan directamente los músculos, es decir, transmiten estímulos nerviosos a una zona de músculos. - En el asta posterior (sensorial) tenemos los axones de las neuronas sensoriales cuyos somas se encuentran en el ganglio raquídeo, estos axones traen información sensorial. A modo de ilustración vemos en color azul los axones ascendentes que van hacia otras partes del SN mientras que los descendentes (axes), en rojo, traen ordenes de otras partes del SN. La medula espinal no es igual en toda su extensión ya que los músculos que inervan las neuronas tienen más o menos capacidad de movimiento. ENCEFALO Comprende todas las estructuras dentro del cráneo Corte sagital del encéfalo Las partes de la medula son diferentes. Las más grandes (con ensanchamiento torácico y lumbar) inervan músculos de las extremidades Tronco encefálico: Es donde se encuentran varias funciones vitales para el organismo. → Bulbo raquídeo: prolongación de la médula similar en su estructura y función. Los núcleos del bulbo controlan la presión sanguínea, la respiración y salen las partes iniciales de las vías sensoriales como el gusto, oído, y balance. → Protuberancia (o puente): se divide en: - Parte ventral: núcleos pontinos, llevan información de sensación y movimiento de la corteza al cerebelo. - Parte dorsal: controla funciones vitales respiración, gusto y sueño. → Mesencéfalo: conecta diversas zonas que tienen que ver con el control del movimiento CEREBRO: → Anatomía externa Núcleos: son conjunto de neuronas que dan origen a nervios Entre el lóbulo frontal y el temporal se encuentra la ínsula, parte encargada del control de las emociones. Dentro de los lóbulos encontramos áreas que cumplen determinadas funciones. → Anatomía interna En un corte sagital se puede ver la cara interna de hemisferio cerebral Axones mielinicos que conectan hemisferios cerebrales En un corte coronal se ven los ganglios vasales o nucleos grises y hemisferios cerebrales por dentro. También se ven estructuras internas como la amígdala SISTEMA NERVIOSO PERIFERICO Tiene dos grandes componentes: → Somático: formado por nervios (craneanos y espinales) que llevan y traen información de piel, músculos y articulaciones y participan en los reflejos Movimientos voluntarios →Autónomo: formado por nervios y ganglios periféricos que se encargan de las sensaciones de vísceras y control motor de vísceras, glándulas y sistema vascular Tiene dos ramas: Parasimpático y simpático Dentro del sistema nervioso periférico encontramos: Nervios craneales (12 pares) la mayoría se originan en el tronco encefálico (excepto el I, olfativo, y el II, óptico, que se originan en el cerebro) Tienen un origen real que son núcleos (conjuntos de neuronas cuyos axones van a formar esos nervios) se encuentran: algunos en el bulbo raquídeo, otros en la protuberancia y otros en el mesencéfalo. Y un origen aparente que es donde estos nervios emergen del sistema nervioso central. Algunos de estos nervios son solo sensoriales, otros son motores y algunos son mixtos. Estos nervios inervan en su mayoría estructuras de la cara y la cabeza, por ejemplo el nervio trigémino, el facial, el hipogloso, con excepción del nervio número 10 (vago o neumo gástrico) que inerva el pulmones y estructuras del sistema digestivo. Nervios espinales (31 pares) Nacen de la médula espinal y tienen una rama sensorial y una rama motora Encefalizacion: Comparación del peso del cerebro con el pero total del cuerpo Grafica en escala logarítmica El peso del cerebro es proporcional con el cuerpo. En el ser humano encontramos el mayor peso de cerebro por kilo corporal. Importa más la encefalizacion que el tamaño del cerebro por sí mismo. Densidad neuronal Encontramos a los primates con un mayor número de neuronas por gramo de corteza cerebral respecto a otros animales. El ser humano es el que más neuronas por gramo de corteza tiene. Al tener más neuronas tenemos más circuitos neuronales que permiten una mejor capacidadde procesamiento Corteza cerebral de mamíferos El ser humano tiene una corteza cerebral típica de primates Áreas cerebrales comparativas en mamíferos Al comparar el cerebro humano con el cerebro de un gato o una rata vemos como las áreas de procesamiento sensorial son más pequeñas en relación al tamaño total de la corteza Esto nos permite que el resto de la corteza pueda tener otras funciones por ejemplo integrar la información que proviene de los sentidos para darnos una percepción multi sensorial del mundo, integrar estas percepciones sensoriales con recuerdos, memorias, experiencias previas que nos permiten reconocer las cosas que vemos. La corteza prefrontal nos permite proyectarnos al futuro, calcular consecuencias de nuestras acciones, elaborar pensamientos complejos, imaginar cosas, etc. Nuestro cerebro en números (los dos hemisferios juntos) Se distribuyen de forma diferencial según las distintas regiones del encéfalo Cerebro – anatomía externa- Cisuras y lóbulos La corteza cerebral en el ser humano se encuentra plegada para poder tener más superficie en menos espacio - Corteza: plegada para aumentar superficie - Circunvoluciones: giros y surcos o cisuras - lóbulos: grandes divisiones: frontal, parietal, temporal y occipital. - Los giros y surcos son iguales en todos los individuos a nivel macroscópico. - Los surcos más profundos se llaman cisuras y separan a los lóbulos (corte pequeño de una parte de la corteza) Los seres humanos tenemos la misma estructura y esto nos permite establecer referencias anatómicas para poder por ejemplo localizar una lesión cerebral. Cisuras Estas cisuras delimitan cuatro lóbulos cerebrales: → Lobulo Frontal (anterior del cerebro) delimitado en su parte posterior por la cisura de rolando y en su parte inferior por la fisura de silvio → Lobulo parietal posterior a la fisura de rolando y queda en la parte anterior a la cisura parieto-occipital → Lóbulo occipital está delimitado por esa cisura parieto-occipital →Lóbulo temporal en la parte anterior y superior por la cisura de silvio y la parte posterior por la cisura parieto occipital Cerebro - Anatomía interna Se encuentran tres tipos de elementos: Sustancia gris Formada por somas, dendritas, axones no mielinizados. Se encuentra en la corteza y en los núcleos basales. Sustancia blanca Conexiones que existen dentro del encéfalo. La sustancia blanca está formada por axones milienisados que conectan distintas partes del sistema nervioso. Está organizada en tractos o fascículos de 3 tipos 1- Comisuras interhemisféricas: Son tractos gruesos que comunican entre sí los dos hemisferios cerebrales. Las principales son: - Comisura anterior: que interconecta los bulbos olfatorios y las regiones inferiores del lóbulo temporal entre ambos hemisferios cerebrales. - Cuerpo calloso: Es la comisura más grande y conecta ambos hemisferios. Puede tener hasta 300 millones de axones mielinizados que conecta ambos emisferios 2- Tractos de proyección: Agrupan los axones que suben hasta la corteza cerebral y los que bajan desde la corteza hasta regiones más caudales del encéfalo y la médula espinal conectándolos - Corona radiada: formada por axones que se distribuyen por la parte superior de los hemisferios cerebrales en forma de abanico - Cápsula interna: tracto compacto de axones que entran en los pedúnculos cerebrales al llegar al mesencéfalo. - Fórnix: conecta el hipocampo con los núcleos septales y los cuerpos mamilares 3- Tractos o fibras de asociación: Axones que conectan distintas zonas de la corteza cerebral del mismo hemisferio. - Fibras Cortas o fibras U: conectan regiones de circunvoluciones adyacentes. - Fibras de asociación largas: Conectan regiones más distantes. CORTEZA CEREBRAL Se pueden distinguir diferentes regiones en función de su citoarquitectura (como está formada y qué tipo de células contiene) o por el momento de su aparición. →Alocórtex: es el más antiguo en la evolución, en el encontramos: - Arquicórtex: 3 a 4 capas celulares – forma al hipocampo (fundamental para nuevas memorias y la orientación en el espacio) - Paleocórtex: 3 capas celulares – corteza olfativa (parte ventral de hemisferios cerebrales) →Mesocórtex: zona de transición entre isocórtex y alocórtexcorteza y a nivel celular. Comprende la corteza piriforme, entorrinal, parahipocampica y la corteza cingulada se la conoce también como corteza paralímbica, se conecta con estructuras del sistema límbico especialmente con la amígdala. El sistemaa límbico tiene que ver con el procesamiento y la expresión de las emociones Existe un proyecto llamado Conectoma humano cuyo objetivo es mapear todas las conexiones que tenemos en el cerebro y su funcionamiento. Combinando técnicas de fMRI (resonancia magnética funcional) y PET (tomografía de emisión de positrones) se puede ver que conexiones se activan mientras se realizan determinadas tareas. →Isocórtex: más moderna en la evolución - Neocórtex: 6 capas celulares o lamicas, es la que ocupa mayor parte del cerebro en los mamíferos. Aparecen conductas complejas como los comportaminetos sociales permitiendo el desarrollo del cerebro Neocortex Es la lámina de sustancia gris que recubre los hemisferios cerebrales, de 2 a 3 mm de espesor. Tiene 6 láminas o capas en los mamíferos. Las neuronas forman columnas que comparten funciones y se originan de la misma célula progenitora y están dedicadas a procesar el mismo tipo de estimulo. La capa 1 contiene pequeñas neuronas algunas fibras horizontales y las prolongaciones superiores de neuronas que se encuentran en capas inferiores La capa 2 se llama granular externa y posee neuronas piramidales y estrelladas pequeñas y medianas como también ocurre en la capa 3. La capa 3 algunas células fusiforme y células en sexto La capa 4 o capa granular interna tiene neuronas piramidales pequeñas y células estrellas además tiene un conjunto de fibras horizontales llamada estria de Baillanger y en esta capa que se encuentra la banda externa La capa 5 o piramidal interna donde se encuentran las neuronas piramidales más grandes y la banda interna de la estría de Bailangger La capa 6 se les llama la capa multiforme que tiene varias neuronas de forma irregular Fibras corticoeferentes → salen de la corteza, proyecta a otras estructuras Fibras corticoaferentes→ (llegan a la corteza desde otras regiones) A nivel funcional existen dos grandes neuronas en el neocortex: - Neuronas de proyección: están las eferentes que proyexctan a otras areas corticales y a las aferentes que traen información hacia las distintas capas Por ej: la capa 4 recibe información sensorial del talamo. - Interneuronas participan en circuitos locales y tienen axones cortos y no milinizables Corteza cerebral de varios mamíferos, técnica de Nissl, que tiñe el RER, se ven los núcleos y los somas de las neuronas (no tiñe prolongaciones). Hay diferencias entre distintas partes de la corteza de una misma especie y de la misma parte en las distintas especies. No toda la corteza cerebral es homogénea y a su vez la misma área puede ser distinta en otros animales Aquí se muestran cortes de la corteza visual primaria. En el humano, que usamos la vista como sentido principal, la capa IV, (entradas sensoriales), es muy grande, mientras que en la rata, un animal nocturno, con el olfato como sentido principal, esta capa es muy pequeña. Si bien la corteza humana es un poco más espesa que la de otros mamíferos, lo que hace la diferencia en cuanto a la capacidad de procesamiento es el número total de columnas, o sea la superficie de la corteza, que es mucho mayor en el ser humano.Las neuronas humanas tienen un árbol dendrítico más complejo y con mayor cantidad y más grandes espinas dendríticas. Esto hace que la neurona pueda recibir más conexiones Funcionamiento de la corteza cerebral En general, cada hemisferio cerebral controla (recibe info sensorial de la periferia y envía instrucciones motoras) la otra parte del cuerpo (CONTRALATERAL) Algunas funciones se controlan desde el hemisferio del mismo lado (homolateral o ipsilateral) Paul Broca y Carl Wernicke estudiaron pacientes con afasias Afasias: trastornos del lenguaje. El estudio de las afasias enseñó mucho sobre la organización de la corteza y su funcionamiento, las bases biológicas de comportamientos complejos Broca descubrió que pacientes que no podían hablar, aunque comprendían el lenguaje, tenían lesiones en la región posterior del lóbulo frontal del hemisferio izquierdo (área de Broca). “¡Hablamos con el hemisferio izquierdo!” Cerebro de paciente con infarto cerebral en área de Broca Afasia de Broca: habla con palabras sueltas, sin gramática, le cuesta mucho esfuerzo hablar. Puede comprender el lenguaje y es consciente de su problema. Se llama afasia motora porque afecta a la producción del lenguaje hablado y escrito. Carl Wernicke describió un nuevo tipo de afasia, que afectaba la comprensión del lenguaje y no la producción. El paciente podía hablar, pero no entender, ni siquiera sus propias palabras. Afasia de Wernicke: el paciente puede hablar pero no comprender el lenguaje, no reconoce palabras aunque oye bien, habla mucho, con palabras sin sentido, y no puede responder a lo que se le pregunta. Afasia sensorial, está afectada la percepción. Tenian una lesión en el área de Wernicke ubicada en la parte posterior del lóbulo temporal izquierdo El área de Broca está cerca de las áreas motoras que controlan los movimientos de boca y lengua, y el área de Wernicke está cerca de la corteza auditiva. Y a su vez están conectadas entre sí. Afasia de conducción: se produce por lesión en el fascículo arqueado que conecta ambas áreas. No pueden repetir palabras. Pueden comprender el lenguaje, pero no encuentran las palabras correctas para hablar. Presentan alteración de lectura en voz alta y escritura, pero no de la comprensión lectora. Lateralización cerebral - Los hemisferios cerebrales no son simétricos, ni en estructura ni en función. – Algunas funciones de la corteza cerebral se controlan más con un hemisferio que con el otro - La lateralización no es absoluta, no hay una función exclusiva de un hemisferio - El lenguaje es la función más lateralizada, (principalmente hemisferio izquierdo), aunque hay algunos elementos de procesamiento del lenguaje, sobre todo la parte emocional, que se procesa en el hemisferio derecho. El doctor Wilder Penfield, utilizó la estimulación eléctrica de ciertas partes de la corteza durante cirugías de epilepsia entre 1940 y 1950. En ese tiempo no se usaba anestesia general para cirugías cerebrales. Identificó áreas sensoriales y motoras, y construyó una especie de mapa del cuerpo en el cerebro que determina cuales musculos estimula cada zona de la corteza. Se le llamó el homúnculo de Penfield. Hay uno sensorial y otro motor Se identificaron dos áreas claves en la corteza cerebral - la corteza motora primaria (verde) - corteza somatosensorial primaria (naranja) Organización somatotópica , las neuronas que reciben información de las manos se encuentran todas juntas A partir de los descubrimientos de Penfield, se sabe que la corteza motora primaria y la corteza somatosensorial primaria tienen organización somatotópica. - La representación en la corteza motora de cada parte del cuerpo es proporcional a la complejidad de sus movimientos. Ejemplo, la mano tiene mayor superficie cortical motora que el pie. No tiene que ver con el tamaño de la zona, sino la complejidad de los movimientos que realiza - La representación en la corteza sensorial de cada parte del cuerpo es proporcional a su sensibilidad. Ejemplo, los labios tienen mayor superficie sensorial que el tronco. Áreas funcionales de la corteza Áreas primarias se dividen en: - Sensoriales: Son las primeras en recibir información sensorial a la corteza proveniente de las vías sensoriales - Motoras primarias Es de donde salen las ordenes que van a recibir los musculos a través de las motoneuronas de la medula espinal Área secundaria: Áreas adyacentes a las primarias que se procesan otras características del estimulo que llegan a la corteza primaria - Sensoriales: Visual, auditiva y somatosensorial: adyacentes a las áreas primarias respectivas. Procesan información sensorial adicional Son áreas de asociación unimodal (único tipo de información sensorial) - Motoras Cortezas premotoras: proyectan a la corteza motora primaria. Están en el lóbulo frontal, cerca de la corteza motora primaria. Áreas de asociación: Se dividen en tres grandes áreas: - Prefrontal - Temporal inferior - Parieto-témporo-occipital Integran información de varias modalidades sensoriales,información sensorial con memorias y permiten planificar conductas, proyectarse al futuro, medir las consecuencias de los actos, entre otras funciones. La historia de Phineas Gage (1823-1861) ayudo a comprender qué tipo de funciones hay en la corteza prefontal. Phineas Gage tuvo un accidente en las vías del ferrecorril que ocasiono que una barra de metal le atravesara el cráneo y una parte del cerebro. Después del accidente se volvió irresponsable, infantil, no le importaban los demás. Era incapaz de hacer planes y sus acciones eran caprichosas. Se volvió agresivo, incapaz de organizar su vida y su trabajo; y sus familiares decían que “Gage ya no era Gage”. Integración de la información en el cerebro Ejemplo: una persona sale a la calle y percibe que está lloviendo. Primero entra información sensorial a la corteza, por las áreas sensoriales primarias (vista, tacto, oído). La corteza secundaria y la corteza de asociación integran esta información y la interpretan, la información integrada llega a la corteza prefontal y se toma una decisión. En este ejemplo se toma la decisión de no mojarse. Esta decisión pasa a la corteza premotora y se planifica el que hacer (abrir un paraguas), se organizan los movimientos que va a hacer la persona, de la corteza motora primaria las órdenes van directo a las motoneuronas de la medula espinal que terminan en los músculos haciendo que la persona abra el paraguas. Se organizan el conjunto de músculos que tienen que moverse para conseguir el objetivo Se integra la información con otras modalidades sensoriales y se interpreta Se planifican los movimientos También envían información sensorial para saber que estamos haciendo los movimientos correctos Mapas funcionales de la corteza cerebral Los mapas funcionales de la corteza cerebral han ido mejorando siendo más precisos y detallados con el tiempo ya que distintos investigadores fueron aportando más información para poder mapear la corteza cerebral a medida que las técnicas se perfeccionaron. Korbinian Broadman En 1909 Broadman publico un mapa de la corteza cerebral identificando 47 áreas en base a su citoarquitectura (disposición de los somas en cada región). En cada color se ven representadas las funciones que se han identificado para cada área. Mapa más reciente, 2016. Se realizo con la técnica de resonancia magnética funcional con 210 participantes voluntarios Se identificaron 97 áreas nuevas, y en total 190 áreas. UNIDAD 5: SENSORIAL PercepciónUn estimulo sensorial como una rosa presenta estimulo visual, olfativo y táctil. Esta información sensorial llega a los órganos sensoriales que tienen adaptaciones para captar los distintos tipo de energía que trae el estimulo. Dentro de los órganos sensoriales existen células receptoras sensoriales que van a realizar el proceso de transducción (conversión de energía del estimulo en cambio de potencial de membrana) este proceso modifica la liberación de neurotransmisores de la célula y altera el funcionamiento de las neuronas de las vías sensoriales que, al recibir distinta cantidad de neurotransmisores modifican su producción de potenciales de acción, la información se transmite por un código de potenciales de acción. A lo largo de la vía sensorial encontramos estaciones de relevo y procesamiento (núcleos/conjuntos de somas de neuronas) donde se procesa información a lo largo de la corteza cerebral. La información sensorial entra a la corteza cerebral por las áreas sensoriales primarias, se procesa de estas áreas a las áreas sensoriales secundarias y luego a las áreas de asociación donde se integra la información proveniente de las vías sensoriales y se junta con nuestros conocimientos previos (memorias, emociones) y se realiza la percepción. La percepción no es solamente la incorporación de la información externa, sino que también le agregamos cosas a esos estímulos. Transducción Los receptores sensoriales son células especializadas para captar determinado tipo de estimulo. Cuando llega el estimulo, el potencial de membrana de la célula receptora cambia, a este proceso se le llama transducción El potencial generado por el estimulo en la célula receptora es proporcional a la intensidad del estimulo y se llama potencial receptor El potencial receptor puede alcanzar el umbral y producir potenciales de acción en la zona de disparo del axón de la célula. Si la célula receptora no tiene axón, el potencial receptor modifica la liberación de neurotransmisores de la célula receptora La siguiente neurona de la vía va a ver modificada su actividad (potenciales de acción) por el cambio en los neurotransmisores que recibe. Órgano sensorial y receptor sensorial (célula especializada que realiza la transducción) Órgano: ojo Receptor sensorial: fotorreceptor de la retina Órgano: nariz Receptor sensorial: en epitelios se encuentran las células que captan los estímulos químicos Órgano: lengua Receptor sensorial: botones gustativos Órgano: piel Receptor sensorial: varios receptores generalmente mecanorreceptores, pero también tenemos receptores para la temperatura y el dolor Órgano: Oído Receptor sensorial: célula ciliada Órgano: oído interno Receptor sensorial: célula ciliada del sistema vestibular Receptor sensorial: se encuentran en los músculos y las articulaciones de nuestro cuerpo Código Un código es un sistema de símbolos o señales que representan información. Cuando se conoce el código se puede descifrar el mensaje sin perder información. El sistema nervioso maneja dos tipos de códigos para llevar la información desde los órganos sensoriales hasta los centros superiores Código anatómico o de línea marcada: Según de que vía sensorial venga es según como nuestro cerebro interpreta la información. Codifica la modalidad Cada modalidad sensorial codifica un tipo de estimulo, el cerebro "sabe" que si viene del nervio óptico es luz. Si nos frotamos los ojos vemos luz aunque sea un estimulo mecánico. Si se estimula el nervio auditivo con electricidad, lo percibimos como sonido. Código temporal: Patrón de actividad en relación con el tiempo. Puede ser por frecuencia: mayor o menor frecuencia de potenciales según la intensidad del estimulo o por inicio y/o duración del estimulo Se codifica produciendo potencial de acción cuando comienza y cuando termina el estimulo, mientras dura el estimulo, en una fibra que ya viene descargando potenciales de acción y cuando llega el estimulo interrumpe la producción de potenciales de acción o mediante frecuencia de potenciales de acción para marcar la intensidad de un estimulo mientras este dure (mayor frecuencia, mayor estimulo) Estimulo y sensación La amplitud del estimulo se correlaciona con la respuesta de la neurona la cantidad de potenciales de acción que produce la neurona está relacionado directamente con la sensación que nos produce ese estímulo. Por ejemplo, mayor indentacion de la piel produce más potenciales de acción y se percibe una mayor sensación Mínima diferencia notable (jnd) Es el menor cambio en la magnitud de un estimulo que una persona puede detectar. Es directamente proporcional a la intensidad del estimulo (cuanto más se la intensidad del estimulo, se necesita más diferencia para distinguirlos) La relación entre la intensidad del estimulo y la mima diferencia varia con la modalidad sensorial – Principio de Weber Umbral absoluto de detección Es la mínima intensidad que tiene que tener un estimulo para ser detectado, es variable persona, modalidad sensorial y también varia con la circunstancia, por esto, es un umbral subjetivo Se diferencia del umbral de sistema de detección ya que un estimulo puede ser detectado por el sistema pero no podemos percibirlo Umbral de diferencia: Es la mínima diferencia detectable entre dos estímulos VISION La visión es una creación del cerebro El estimulo para la percepción visual es la radiación electromagnética Con propiedades de radiación de ondas: la longitud (distancia entre dos crestas de ondas) y la frecuencia (cantidad de ondas que entran por unidad de tiempo) cuanto más péqueña es la longitud, mas ondas entran por unidad de tiempo La frecuencia es inversa a la longitud de onda: frecuencias más bajas tienen mayor longitud de onda. Las frecuencias más altas tienen menor longitud de onda. Las ondas con menos longitud de onda tienen mayor energía Solo podemos percibir la radiación electromagnética comprendida entre longitud de ondas 380 y 770 nanómetros, esto se le llama luz visible El Color que se percibe está determinado por tres dimensiones perceptuales: - Brillo (intensidad de la radiación) - Tonalidad (longitud de onda) - Saturación (pureza del color): una sola longitud de onda es un color puro, o completamente saturado. Si tiene todas las longitudes de onda, lo vemos blanco. Captamos la radiación electromagnética en los órganos sensoriales especializados para captar este tipo de estímulos: receptores de luz: los ojos Protecciones de los ojos: - Están en cavidades del cráneo: órbitas - Las cejas y las pestañas los protegen de partículas que les pueden caer - Los párpados los mantienen húmedos y limpios - Reflejo: cuando algo se acerca a la cara se cierran los ojos y se aparta la cabeza Estructura del ojo Esclerótica: es la capa externa resistente Coroides: capa un poco mas interna con abundantes vasos sanguíneos Retina: es la parte interna, donde se encuentran los fotorreceptores, las células transductoras. Cornea: ubicada en la parte anterior del ojo, es una capa resistente y transparente Humor acuoso: ubicada detrás de la córnea, es una cavidad llena de líquido Iris: que es la parte pigmentada del ojo, tiene varios músculos que regulan el diámetro de la pupila para regular la cantidad de luz que entra al ojo. Pupila: dilatación de la pupila se le llama midriasis y a la contracción de la pupila se le llama miosis Cristalino: ubicado por detrás de la pupila, es una estructura flexible que se deforma y que está suspendida por unos músculos. Puede volverse más aplanado o más redondo para permitir que la luz se enfoque sobre la retina, en el punto de la retina que se llama lafóvea. A estos movimientos se le llaman acomodación, después de los 45 años el cristalino pierde flexibilidad (presbicia) por eso necesitamos lentes. Humor vitrio: ubicado por detras del cristalino, su función es mantener la estructura del ojo. Nervio óptico: lleva la información de la retina al cerebro. En ocasiones el ojo puede tener distintas formas, por esto surgen patologías en la visión. En la miopía el ojo es mas alargado entonces la imagen se proyecta antes de la retina. En la hipermetropía, a veces el ojo es demasiado corto y la imagen se proyecta más atrás de la fóvea. En el astigmatismo hay una asimetría en la cornea y la imagen se proyecta de forma incorrecta. Músculos del ojo Hay 6 músculos que permiten los movimientos oculares que realizamos para explorar la imagen visual La retina: Los fotorreceptores se encuentran al fondo de la retina, por lo tanto la luz tiene que atravesar capas de celular para llegar a ellos Estas células no tienen axones mielinisados por lo tanto la luz pasa sin desviarse. La capa pigmentada absorbe la luz que no fue captada por los fotorreceptores para que no rebote y cause distoriciones en la imagen. Las células bipolares conectan con los fotorreceptores y con las células ganglionares Las células ganglionares son la primera célula de la vía visual que producen potenciales de acción. Los axones de estas células forman el nervio óptico. Se conectan con las células bipolares, y con las células amácrinas. Reciben información de los fotorreceptores a través de las células bipolares. Existen muchos tipos de células ganglionares (se describieron más de 30 en la retina de ratón). Las células amácrinas conectan entre sí a varias células ganglionares Las células horizontales conectan entre sí a varios fotorreceptores Fotorreceptores Los fotorreceptores son de dos tipos: conos y bastones Conos: tienen menos sensibilidad a la luz, umbral más alto, necesitan mayor cantidad de luz para provocar un cambio. Permiten visión en color, son de 3 tipos, según la longitud de onda a la que responden mejor: rojo (conos rojos), azul (conos azules) o verde (conos verdes). Hay 6 millones en la retina humana. Permiten la resolución temporal. Bastones: mayor sensibilidad a la luz, tienen más moléculas de fotopigmento necesitan menos luz para producir un cambio en su potencial de membrana, no permiten distinguir colores. Son de un sólo tipo. Responden mejor a longitudes de onda de 498nm. Hay 120 millones en la retina humana. Distribución de conos y bastones en la retina No es homogénea En la parte central de la retina fóvea solo tenemos conos agrupados juntos, es donde tenemos la mayor agudeza visual En las áreas cerca de las fóveas tenemos conos y bastones Y en la parte más alejada de la fóvea, en la periferia tenemos mayor cantidad de bastones que de conos Donde se juntan todos los axones de las células ganglionares no hay fotorreceptores; a este lugar se le llama disco óptico. El disco óptico es la región de la retina de donde sale el nervio óptico. No hay fotorreceptores en el disco óptico, eso produce un punto ciego en el campo visual. El cerebro lo “rellena” con la información visual de los alrededores. Los colores que nosotros vemos no sólo dependen de las propiedades físicas de los objetos sino de los fotopigmentos que tengamos en nuestros fotorreceptores La fóvea Tiene varias especializaciones. Es la única parte de la retina donde vemos nítido ya que la capa de células (bipolares y ganglionares) está desplazada, por lo tanto, la luz puede entrar más directo. Es un área de la retina donde sólo hay conos. Para poder ver en detalle, se mueve la fóvea sobre la escena visual. El 50% de la información visual viene de la fóvea, un área muy pequeña de la retina, pero la más importante. Movimientos del ojo Tres tipos de movimientos: - Vergencia: movimientos cooperativos de ambos ojos para mantener el objeto sobre las partes equivalentes de la retina de los dos ojos. - Sacádicos: movimientos muy rápidos de los ojos con los que se escanea la escena visual con la fóvea - De persecución: los ojos siguen a un objeto en movimiento, son movimientos más lentos. Niveles de procesamiento visual: - Retina - Vías - Estaciones - Corteza visual primaria y secundaria - Áreas de asociación - Rutas de identificación de objeto y posición espacial Transduccion en los fotoreceptores En el segmento externo del fotorreceptor encontramos discos de membranas y en ellos moléculas (fotopigmentos) que son sensibles a la luz, es decir que son capaces de cambiar cuando llega la luz. Durante la ausencia del estimulo (oscuridad) los canales de sodio permanecen abiertos todo el tiempo y hace que exista una corriente de entrada de iones de sodio a la célula que la mantiene despolarizada. Al estar despolarizada está constantemente liberando neurotransmisores, en este caso glutamato. Cuando llega la luz, los fotopigmentos sufren un cambio químico (se degradan o rompen) y esto pone en marcha una serie de reacciones moleculares que culmina cerrando los canales de sodio, dejando la membrana hiperpolarizada (el potencial de membrana es más negativo). Esto produce la reducción de liberación de glutamato. La célula bipolar recibe los neurotransmisores del fotorreceptor, cuando deja de recibirlos el potencial de membrana se hace más positivo en esta célula y libera neurotransmisores en su terminal (no produce potencial de acción, los potenciales graduados regular la liberación de glutamato). Cuando en la célula ganglionar aumenta la cantidad de neurotransmisores que recibe ocurre un aumento en los potenciales de acciones que produce en el cono de inicio del axón. Hay varios tipos de células ganglionares que actúan distinto. Los campos receptivos de las células ganglionares se organizan en centro y periferia, si el estimulo cae en la periferia del campo receptivo la respuesta de célula ganglionar va a ser opuesta a la que se produce cuando el estimulo cae en el centro del campo receptivo La célula ganglionar recibe información a través de la célula bipolar de los fotorreceptores La fóvea es la parte de la retina con mayor agudeza visual porque el campo receptivo de la célula ganglionar es de un sólo fotorreceptor (pixeles más chicos). Los campos receptivos de las células ganglionares se estudian registrando su actividad cuando se presentan los estímulos Concepto de campo receptivo: Campo receptivo de una neurona visual es el sector del campo visual donde tiene que llegar la luz para que esa neurona responda. Se aplica a todo lo largo de la vía visual, cada neurona de la via visual tiene su propio campo receptivo. Cuanto menor sea el campo receptivo, mayor detalle (tamaño del pixel). El campo receptivo aporta información espacial del estímulo. Este tipo de campo receptivo de las células ganglionares nos permite aumentar la percepción de los bordes, de los contrastes, de los colores, del movimiento y de la resolución espacial Codificación del color en las células ganglionares Hay dos tipos de células ganglionares que funcionan con colores opuestos: azul/amarillo y rojo/verde. Esta es una representación de los campos receptivos de las células ganglionares sensibles al color. Cuando se ilumina una zona del campo receptivo con el color representado, aumenta el número de potenciales de acción que produce la neurona. Cuando la zona se ilumina con el color complementario, la tasa de descarga (PA) de la célula disminuye. En la fóvea hay un único receptor conectado a una única célula bipolar. En la parte periférica de la retinauna única célula ganglionar puede recibir información de muchos receptores a través de muchas células bipolares. Esto permite abarcar más sectores del campo visual pero con menos precisión Alteraciones de la visión en color: Protanopía: confunde rojo con verde. Los conos rojos tienen el pigmento de los verdes. Deuteranopía: confunden rojo y verde. Los conos verdes tienen el pigmento de los rojos. Tritanopía: No tienen conos azules, ven todo en tonos de rojo y verde. Acromatía o acromatopsia: tienen alteraciones en los conos. Ven en blanco y negro. VIAS VISUALES Cada una de las dos retinas se puede dividir en Hemirretina temporal → corresponde a la parte lateral del campo visual Hemirretina nasal → se encuentra para adentro, hacia la parte de la nariz La información proveniente de las dos hemirretinas nasales (izquierda y derecha) se cruza en el quiasma óptico, a partir de ahí toda la vía recibe información de los dos ojos hasta la corteza pero de un solo campo visual. Los axones de las células ganglionares que vienen de las hemirretinas nasales se cruzan en el quiasma óptico. Del quiasma óptico llegan al núcleo geniculado lateral, formando las cintillas ópticas. El cruzamiento parcial de los axones de las ganglionares hace que toda la información de cada campo visual se procese en la corteza visual contralateral (lo que vemos en el campo visual del ojo derecho se procesa en la corteza visual primaria izquierda y viceversa). El núcleo geniculado lateral es un núcleo del tálamo que recibe información visual y proyecta a la corteza visual primaria. CORTEZA VISUAL PRIMARIA (o corteza estriada) Se conserva la Retinotopía: el campo visual está representado a lo largo de la superficie de la corteza visual. La información que viene de la fóvea tiene más representación en la corteza que la que viene de la periferia de la retina Las células de la corteza visual con propiedades funcionales similares están organizadas en columnas que van desde la sustancia blanca hasta la superficie cortical En la corteza primaria se procesa la orientación de los estímulos y se integra la información que viene de los dos ojos. Las características locales (visuales primitivas), se integran para obtener características más globales. Representación del campo visual siendo el centro lo que representa la fóvea y la parte más exterior representa la periferia de la retina. La distancia desde la fóvea hacia cada parte de la retina se llama excentricidad retinal. Representación en la corteza de cada punto del campo visual, la parte que procesa la información de la fóvea es mayor a la parte que procesa información proveniente de la retina. Se debe a que la fóvea es la parte que proviene más información. Las neuronas de la corteza estriada responden a distintas características de los estímulos, como orientación, disparidad binocular, dirección del movimiento, contraste, color. Visión de profundidad A las pequeñas diferencias entre las imágenes de las dos retinas se le llama disparidad retiniana. Esto permite ver en 3D En la corteza visual hay neuronas capaces de captar estas pequeñas diferencias. Áreas de asociación Se integran todas las características de los estímulos en conjunto a la información de otros sentidos y también en conjunto con la información previa (memorias, emociones, etc.) para permitir una correcta interpretación de la imagen visual Procesamiento de alto nivel En las vías sensoriales hay una organización jerárquica de los niveles de procesamiento desde el procesamiento más básico de la retina hasta el procesamiento de alto nivel que se produce en las áreas de asociación. Cuando llegan los estímulos se integran hasta que en el lóbulo parietal; se produce la información de la localización en el objeto en el espacio: ruta dorsal o del ¿Dónde?, y en el lóbulo temporal a través de la ruta ventral o del ¿Qué ? se identifica el objeto que estamos viendo . Percepción visual El cerebro construye el perceptor visual a tres niveles: - bajo: atributos como contraste, orientación, color y movimiento - intermedio: distribución de la escena y propiedades de superficies y contornos, se distingue objetos del fondo. - alto: reconocimiento de objetos AUDICIÓN ESTIMULO: En el caso de la audición el estimulo son movimientos de las moléculas de aire que sucede cuando los objetos vibran en ciclos de compresión y expansión. Esto deriva en la onda sonora La onda sonora tiene tres parámetros: - Tono: frecuencia de vibración (cantidad de ciclos completos que entran por unidad de tiempo), se mide en Hertz (Hz). Va de 30 Hz a 20 Khz la que puede percibir el oído humano. Nosotros percibimos solo una parte del rango posible de la frecuencia de ls ondas, el ser humano escucha entre 20 y 30000 Hz, aunque esto varía con la edad. Más cerca de 30000 Hz se perciben como tonos agudos y más cerca de 20 como graves. Algunos animales pueden percibir otros rangos de frecuencia que los humanos. Las frecuencias que están por encima de las que nosotros percibimos se llaman ultrasonidos, y las que están por debajo se llaman infrasonidos - Volumen: intensidad, amplitud que tan diferentes son los grados de compresión y dilatación, se mide en Decibelios (Db)- potencias de 10 del umbral de detección (0 db es el mínimo umbral de detección a las frecuencias entre 1 y 4 Khz, las más sensibles). La intensidad del sonido, se percibe como volumen y se mide en decibeles, que es una escala logarítmica. La diferencia entre 0 y 10 es de 10, pero entre 0 y 20 es de 100, y entre 0 y 30 es de 1000. Por encima de 90 dB se daña el oído interno. - Timbre: forma de onda, da idea de la complejidad - duración: cuanto tiempo está el estímulo. Ej: un diapasón produce un sonido con una única frecuencia, pero otros instrumentos o la voz humana están formadas por varias frecuencias mezcladas No fusionamos las distintas frecuencias sino que la percibimos separadas. Audición humana La percepción del sonido depende de la combinación de los parámetros Lo mínimo que podemos escuchar depende de la frecuencia, a frecuencias más altas necesitamos menores volúmenes que a frecuencias más bajas Umbral El umbral de detección del sonido varía con la frecuencia y con la edad, a medida que envejecemos necesitamos más volumen para percibir las altas frecuencias. Órgano sensorial: oído Anatomía del oído El oído consta de tres partes bien definidas anatómica y funcionalmente: oído externo, oído medio y oído interno. Oído externo Está formado por el pabellón auricular (oreja) que es una estructura de piel y cartílago, capta el sonido (las ondas sonoras), lo refleja y lo enfoca al canal auditivo externo o conducto auditivo (antena) - No toda la oreja tiene las mismas propiedades para recoger el sonido ya que los pliegues tienen propiedad físicas que permiten reflejar las diferencias dependiendo de las propiedades de estas ondas y de la dirección de la que provienen. - Localización en el espacio de fuentes de sonidos Conducto auditivo externo: conduce el sonido y los pelos y la cera que produce evita que lleguen partículas externas al oído medio que lo pueda dañar - El oído externo termina en el tímpano o membrana timpánica que vibra en respuesta a las ondas sonoras que le llegan, membrana fina de 9 mm de diámetro Oído medio Aquí se encuentran los Huesecillos del oído: unidos a la membrana timpánica, amplifican y transmiten las vibraciones de ésta a la estructura llena de líquido que contiene los receptores, la cóclea. El estribo está en contacto con una membrana por debajo de la ventana oval. La membrana vibra y mueve el líquido de dentro. El líquido se mueve y
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