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1 Educación Secundaria ¿Cómo está organizado el sistema nervioso humano? El sistema nervioso está formado por diferentes órganos y estructuras que están conectadas anatómica y funcionalmente entre sí, y con los demás órganos y tejidos del cuerpo. Para facilitar su estudio, el sistema nervioso humano se divide en sistema nervioso central (SNC) y sistema nervioso periférico (SNP), los que funcionan conjuntamente como una unidad.1 Sistema nervioso central (SNC) El sistema nervioso central analiza la información y emite respuestas, está formado por un gran número de neuronas. Los cuerpos de estas son de color gris y sus axones son blanquecinos, debido a la mielina que los recubre. Por ello, las zonas donde se acumulan cuerpos neuronales se denominan sustancia gris y las zonas con haces de axones, sustancia blanca. En el sistema nervioso central se distinguen dos grandes centros nerviosos: el encéfalo y la médula espinal. • El encéfalo está en el interior del cráneo, comprende al cerebro, al cerebelo y al tronco encefálico. • La médula espinal se encuentra en el interior de la columna vertebral. Esta es la vía de conexión entre el encéfalo y el resto del cuerpo. Todo el sistema nervioso central está recubierto por tres membranas, denominadas meninges, separadas entre sí por el líquido cefalorraquídeo. La función de las meninges y del líquido cefalorraquídeo es proteger el sistema nervioso central, amortiguando los efectos que pueden causar los movimientos bruscos del cuerpo.2 SEMANA 23 Sistema nervioso, coordinación y adaptación 2.° grado: Ciencia y Tecnología María estaba arreglando su jardín y, sin darse cuenta, tocó un cactus con espinas. ¿Cómo respondió el cuerpo de María al tocar las espinas de un cactus con uno de sus dedos? 1 Orellana, E. C. (2018). Biología 2° Medio- Texto del Estudiante. Obtenido de https://issuu.com/elbasurita/docs/biolog_a_2__medio_-_texto_del_ estud 2 Miño, P. H. (2016). Biología 3 BGU. Obtenido de https://www.studocu.com/ec/document/universidad-de-cuenca/biologia/otros/biologia-3-bgu- libro/8069124/view Sistema nervioso, coordinación y adaptación EDUCACIÓN SECUNDARIA 2.° grado: Ciencia y Tecnología 2 Principales componentes del sistema nervioso central 3 Miño, P. H. (2016). Biología 3 BGU. Obtenido de https://www.studocu.com/ec/document/universidad-de-cuenca/biologia/otros/biologia-3-bgu-li- bro/8069124/view Sistema nervioso periférico (SNP) Gracias a nuestros órganos de los sentidos, podemos captar diferentes estímulos del medio; por ejemplo, al oler una flor percibimos los aromas de esta. Ahora bien, ¿cómo llega esa información hasta nuestro cerebro? Pues a través del sistema nervioso periférico (SNP). El SNP está formado por agrupaciones de neuronas que están localizadas fuera del SNC pero conectadas a este, y que permiten que el encéfalo y la médula espinal se comuniquen con el resto del cuerpo. Las neuronas son las células del sistema nervioso que reciben, conducen y transmiten información nerviosa. El SNP presenta una división sensorial que transmite información hacia el SNC, y una división efectora que conduce información desde este hacia los músculos y las glándulas. La división efectora está compuesta por el sistema nervioso somático (SNS) y el sistema nervioso autónomo (SNA). El primero controla los movimientos voluntarios, es decir, de los músculos esqueléticos, mientras que el segundo regula las respuestas involuntarias, es decir, del corazón, de la musculatura lisa y de las glándulas. El SNA está conformado por el sistema nervioso simpático y parasimpático. En este esquema se detallan algunos de sus efectos3. Cerebro Cerebelo Diencéfalo Tronco encefálico Médula espinal Tálamo Es la estructura más grande del encéfalo y actúa como el centro de control del organismo: regula los movimientos voluntarios e interviene en el aprendizaje, el pensamiento y la memoria, entre otras funciones. Situado debajo del cerebro, en la parte posterior, es la segunda estructura más grande del encéfalo. Entre sus funciones está participar en la coordinación de los movimientos musculares y en la mantención de la postura corporal. Recibe la mayor parte de los impulsos nerviosos provenientes de otras estructuras del SNC y los distribuye a zonas específicas del cerebro. Hipotálamo Participa en la regulación de la temperatura corporal y en el control de las sensaciones de hambre y de sed. Contribuye a mantener los estados de vigilia y los patrones de sueño, y regula la secreción de diversas glándulas. Se ubica en la base del cerebro y está compuesto por el tálamo y el hipotálamo. Conecta el encéfalo con la médula espinal y está compuesto por el mesencéfalo, la protuberancia anular y el bulbo raquídeo. El tronco encefálico participa en el control de la deglución, la tos y el hipo; y en la regulación de la presión arterial, de las frecuencias respiratorias y cardíacas, entre otras funciones. Cordón nervioso que comienza en el bulbo raquídeo. Constituye la principal vía de comunicación entre el encéfalo y el resto del cuerpo, conduce impulsos nerviosos desde y hacia el encéfalo; además participa en las respuestas reflejas que estudiaremos más adelante. 3 Sistema nervioso, coordinación y adaptación EDUCACIÓN SECUNDARIA 2.° grado: Ciencia y Tecnología Tanto el sistema nervioso simpático como el parasimpático ejercen su acción prácticamente sobre los mismos órganos, pero sus efectos en ellos son contrarios. Por ejemplo, cuando atraviesas una situación de estrés se incrementa tu frecuencia cardíaca por acción del sistema nervioso simpático. Posteriormente, cuando la situación estresante ha pasado, tu frecuencia cardíaca disminuye por acción del sistema nervioso parasimpático. El control del sistema nervioso autónomo está a cargo del hipotálamo. ¿Qué son los reflejos? Son la respuesta motora más elemental que el sistema nervioso puede efectuar. Los reflejos se desencadenan por señales sensoriales sin la participación previa de estructuras superiores, y provocan un tipo de respuesta inmediata.4 Imagina que accidentalmente agarras una superficie caliente; seguramente retirarías la mano sin ni siquiera pensarlo. Este caso es un ejemplo de una respuesta refleja o acto reflejo. Para comenzar a estudiar este fenómeno, desarrolla la siguiente actividad: 4 Cardinali, D. P. (marzo de 2007). Neurociencia Aplicada. Obtenido de https://books.google.com.pe/books?id=3NcgrcIhQlAC&pg=PA224&dq=Que+- son+los+reflejos&hl=es-419&sa=X&ved=2ahUKEwjmwv_V66jrAhUCT98KHXFSAP4Q6wEwA3oECAEQAQ#v=onepage&q=Que%20son%20los%20re- flejos&f=false Sistema parasimpático Sistema simpático Región cervical Contrae la pupila. Estimula la salivación. Contrae los bronquios. Dilata la pupila. Inhibie la salivación. Relaja los bronquios. Acelera el impulso cardiaco. Inhibe la actividad digestiva. Estimula la liberación de glucosa por el hígado. Inhibe la actividad de los intestinos. Secreción de adrenalina y norepinefrina por el riñón. Relaja la vejiga. Reduce el latido cardiaco. Estimula la actividad digestiva. Estimula la vesícula biliar. Estimula la actividad de los intestinos. Contrae la vejiga. Ganglio simpático Región torácica Región lumbar Actividad colaborativa en casa Analiza evidencias relacionadas con los reflejos. Reúnete con un familiar o alguien que viva contigo en casa. Luego, realicen el procedimiento y contesten las preguntas propuestas. 1. Solicítale a tu familiar que se siente sobre una mesa con una pierna flexionada sobre la otra, de tal forma que el pie no toque el piso. 2. Ubícate frente a tu familiar y, con el canto de tu mano en posición rígida y muy estirada, golpea suavemente debajo de su rodilla. 3. Observen lo que sucede. Luego, intercambien roles y repitan el procedimiento. ¿Cuál fue el estímulo aplicado? Explica dónde se localiza la estructuraque capta dicho estímulo? ¿Cuál fue la respuesta o reacción ejecutada? Fundamenta qué estructura creen que la ejecuta. ¿Se les ocurre alguna otra actividad con la que puedan estudiar un fenómeno similar al que evidenciaron? 4 Sistema nervioso, coordinación y adaptación EDUCACIÓN SECUNDARIA 2.° grado: Ciencia y Tecnología Lo que acabas de evidenciar es un reflejo, es decir, una respuesta rápida e involuntaria surgida ante la recepción de un estímulo, en la cual intervienen componentes del SNC y del SNP. El conjunto de estructuras que participan en un reflejo se denomina arco reflejo y se describe a continuación: 5 Academy, K. (s.f.). Función y estructura de la neurona. Obtenido de https://es.khanacademy.org/science/biology/human-biology/neuron-ner- vous-system/a/overview-of-neuron-structure-and-function Neuronas, células nerviosas altamente especializadas Las neuronas son las unidades funcionales básicas del sistema nervioso y generan señales eléctricas llamadas potenciales de acción que les permiten transmitir información rápidamente a largas distancias.5 Resulta asombroso saber que, en una acción que para algunos puede ser simple, como tomar un lápiz, participe una gran cantidad de células especializadas llamadas neuronas. Estas almacenan y transmiten información entre los componentes del sistema nervioso y otras estructuras corporales mediante señales eléctricas llamadas impulsos nerviosos. La mayoría de las neuronas presentan tres componentes principales, los que se representan y explican en el siguiente esquema: Tipos de neuronas Según su número de prolongaciones Según su función Unipolar. Tiene solo una prolongación que nace desde el soma y luego se divide en dos. Aferentes. Conducen impulsos nerviosos desde los receptores hacia el sistema nervioso central. Bipolares. Tienen dos prolongaciones que nacen desde el soma, una dendrítica y otra axónica. Eferentes. Conducen impulsos nerviosos desde el sistema nervioso central hacia los efectores. Multipolares. Presentan un axón único y varias dendritas que emergen desde el soma. De asociación o interneuronas. Presentes en el sistema nervioso central, transmiten el impulso nervioso entre las neuronas aferentes y eferentes. Estructura de una neurona Soma o cuerpo celular Axón o fibra nerviosa Vaina de mielina Dentritas Nodos de Ranvier Terminal axónica o sináptica Estructura que contiene gran parte del citoplasma. En ella se encuentra el núcleo y otros organelos, y ocurre la mayor parte de la actividad metabólica de la neurona. Las agrupaciones de somas ubicadas en el SNP se denominan ganglios. Prolongaciones ramificadas del soma, que reciben señales de otras neuronas por medio de unas estructuras llamadas botones sinápticos. Prolongación del soma, más larga que las dendritas, cuya función es transmitir el impulso nervioso. Las agrupaciones de axones de diferentes neuronas, ubicados en el SNP, forman estructuras denominadas nervios. Conjunto de ramificaciones terminales del axón, cada una de las cuales termina en protuberancias llamadas botones sinápticos, que transmiten señales a otras neuronas o células. Segmentos del axón en los que se interrumpe la vaina de mielina. En estos, el axón puede intercambiar sustancias con el líquido que rodea a la neurona. Capa aislante que rodea entrecortadamente al axón de muchas neuronas y que aumenta la velocidad de la conducción del impulso nervioso. 5 Sistema nervioso, coordinación y adaptación EDUCACIÓN SECUNDARIA 2.° grado: Ciencia y Tecnología Potencial de membrana de una neurona6 Cuando las neuronas no están transmitiendo una señal nerviosa, se dice que están en “reposo”; sin embargo, estas células no se encuentran inactivas, sino que están transportando iones a través de su membrana. Esto permite que estas células mantengan una diferencia de cargas entre el citoplasma y el medio extracelular. Para comenzar a estudiar este fenómeno, desarrolla la siguiente actividad: Interpreta el potencial electroquímico de la neurona Observa la imagen que representa la membrana plasmática de una neurona en reposo. Potencial de membrana de una neurona Ion calcio (Ca2+) Ion sodio (Na+) Ion cloro (Cl-) Bicapa lipídica Proteínas con carga negativa Bomba de Na+/K+ ATP ADP + Pi Canal de Na+ Ion potasio (K+) Canal de K+ Medio intracelular o citoplasma Medio extracelular 6 Academy, K. (s.f.). Función y estructura de la neurona. Obtenido de https://es.khanacademy.org/science/biology/human-biology/neuron-ner- vous-system/a/overview-of-neuron-structure-and-function El sistema nervioso también cuenta con otro tipo de células denominadas células gliales, que cumplen funciones como la nutrición, el sostén, la protección y la eliminación de desechos en las neuronas. Un ejemplo son las células de Schwann, presentes en el SNP; estas participan principalmente en la formación de la vaina de mielina alrededor de los axones de mayor diámetro, denominados fibras mielínicas. Unipolar Son típicas en los invertebrados y la retina (vista). Bipolar Vista, olfato, sentido del equilibrio. Multipolar Las más numerosas de los vertebrados. Tacto y movimiento. 6 El contenido del presente documento tiene finalidad educativa y pedagógica, y forma parte de la estrategia de educación a distancia y gratuita que imparte el Ministerio de Educación. Sistema nervioso, coordinación y adaptación EDUCACIÓN SECUNDARIA 2.° grado: Ciencia y Tecnología Responde. Infiere. ¿Cuán ventajoso para una neurona crees que podría ser tener un mayor número de dendritas? Comenta con tu familia. Elabora un recurso gráfico que posibilite explicar la estructura y función del sistema nervioso para que sea publicado en tu periódico mural. Ahora, contesta las preguntas propuestas. a. ¿Qué función cumplirán los canales de Na+ y K+, y la bomba de Na+/K+? Explica. b. ¿Dónde se concentran las cargas negativas: en el citoplasma o en el medio extracelular? c. ¿Qué inquietudes te surgen respecto a este fenómeno? Plantéalas. Como acabas de comprobar, en una neurona en reposo los mecanismos de transporte pasivo, a través de canales iónicos, y de transporte activo, mediante la bomba de sodio- potasio, determinan que las concentraciones de iones de los medios intra y extracelular sean distintas. Así, la concentración de sodio en el medio extracelular es mayor que en el intracelular, y la de iones potasio es mayor en el citoplasma. Esto, sumado a la presencia de moléculas con carga negativa en el citoplasma, como proteínas, determina que el interior de la célula sea negativo con respecto al medio extracelular. De esta manera, la neurona en reposo se encuentra eléctricamente polarizada producto de una diferencia de cargas denominada potencial de reposo, entre el citoplasma y el medio extracelular.
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