Organización del Sistema Nervioso

Organización del
Sistema Nervioso
Héctor L. Santiago, Ph.D.
INPE 6998
REGULACION
NEUROQUIMICA
Organización del Sistema Nervioso
„
Sistema Nervioso Central (CNS)
…
…
„
Cerebro
Médula Espinal
Sistema Nervioso Periferal (PNS)
…
Sistema Nervioso Somático
„ Nervios Craneales
„ Nervios Espinales
… Sistema Nervioso Autonómico (ANS)
„ Sistema Nervioso Simpatético
„ Sistema Nervioso Parasimpatético
„
Sistema Nervioso Entérico
…
Sistema Digestivo
Sistema Nervioso
Tipos de Neuronas
„
Neuronas aferentes
… Transmiten
señales de receptores vía los nervios
craneales y espinales al CNS
„
Neuronas eferentes
… Transmiten
señales del CNS a través de los nervios
craneales y espinales a tejidos o órganos efectores
(músculos y glándulas)
Sistema Nervioso
„
(A) CNS
…
(1) Corteza Cerebral
… (2) Tronco Encefálico
… (3) Cerebelo
… (4) Médula Espinal
„
(B) PNS
…
(B1) SNS
… (B2) ANS
Sistema Nervioso Central (CNS)
Corteza Cerebral
„
„
„
„
„
Contiene ~ 100 billones de neuronas
Área de ¼ M2
Ciertas funciones de la corteza cerebral han sido
identificadas observando los efectos de lesiones
y por estimulación eléctrica durante cirugía
Carece de receptores de dolor
Posee un largo número de neuronas destinadas
a regiones del cuerpo con funciones altamente
especializadas como la boca y manos.
Corteza Cerebral
„
Funcionalmente dividida en 3 áreas:
… Sensoriales
„
„
Recibir información sensorial
Recibe señales de receptores sensoriales en la piel y
de receptores gustativos en la boca
… Motoras
„
„
Control movimiento voluntario
Inicia señales motoras a los músculos esquelétales
… Asociación
„
„
Enlace entre las áreas motoras y sensoriales
Pensamiento, aprendizaje, lenguaje, memoria, juzgar,
personalidad
Corteza Cerebral
„
Áreas o Lóbulos:
… Frontal
„ Motora
… Parietal
„ Sensorial
… Temporal
„ Auditiva
… Occipital
„ Visión
Fisuras
„
„
Dividen el cerebro en 2
hemisferios y cada hemisferio
en lóbulos
Fisura longitudinal
…
Separa los 2 hemisferios
cerebrales
Fisuras
„
Fisura Central
…
…
„
Fisura ParietoOccipital
…
„
Separa el lóbulo
frontal y parietal
Área primaria
motora -Corteza
primaria sensorial
Separa el lóbulo
occipital y parietal
Fisura Lateral
…
Separa el lóbulo
frontal y temporal
Motor Homonculus
„
„
Refleja la cantidad de
corteza cerebral
designadas para
controlar cada parte del
cuerpo
Mayor cantidad de la
corteza cerebral
dedicada a actividades
complejas, de fino
movimiento y de alta
destreza
Cordón Espinal
„
„
„
„
„
Se extiende desde la base del cerebro hasta la
primera vértebra lumbar
Transmite impulsos desde y hacia el cerebro
Recibe información sensorial de la piel,
articulaciones y músculos del tronco y
apéndices
Recibe información de los órganos internos y
controla la mayoría de la funciones de las
vísceras
Controla reflejos
Anatomía del cordón espinal
„
Raíz Dorsal (Aferente)
… Neuronas
sensoriales entran al cordón espinal hacia
el cerebro
„
Raíz Ventral (Eferente)
… Neuronas
„
Ganglio de la Raíz Dorsal
… Agregado
„
motoras salen del cordón espinal
de células de neuronas sensoriales
Nervio Espinal
… Unión
de la raíz dorsal y ventral
Sistema Nervioso Periferal (PNS)
„
Sistema Nervioso Somático
… Enerva
músculos lisos y estriados
… Control voluntario
„
Sistema Nervioso Autonómico
… Enerva
músculo liso
… Opera bajo el nivel de conciencia
… Control involuntario
… Mantiene la homeostasis
… División Simpatética y Parasimpatética
… Efecto Recíproco
„
„
„
Cada tejido o órgano tiene enervación dual
SNS – SNPS
Inhibe - Estimula
Nervios Craneales
„
„
„
12 pares de nervios craneales
Se originan en el cerebro e inervan los órganos
sensoriales, músculos y glándulas de la cabeza
como también la mayoría de los órganos
internos
Se clasifican en sensoriales, motores y mixtos
Nervio
Tipo
Funciones
(I) Olfatorio
Sensitivo
„
Olfato
(II) Óptico
Sensitivo
„
Visión
(III) Oculomotor
Motor
„
(IV) Trochlear
Motor
Inerva el músculo oblicuo superior
„ Mueve el ojo hacia abajo y
lateralmente
(V) Trigémino
Mixto
Sensación de la piel, músculos y
articulaciones de la cara y boca
„ Innervación de dientes
„ Masticación
(VI) Abducens
Motor
„
(VII) Facial
Mixto
Controla la mayoría de las
expresiones faciales
„Secreción de lagrimas y saliva
„ Gusto
Movimiento del párpado y ojo
„ Constricción pupilar
„
„
„
Movimiento lateral del ojo
(VIII) Auditivo
Sensitivo
„
Audición
„ Equilibrio
„ Sentido de movimiento
(IX) Glosofaríngeo
Mixto
„
(X) Vago
Mixto
Inerva músculos liso y estriado de
los sistemas respiratorio,
cardiovascular y digestivo
„ Presión sanguínea de la aorta
(XI) Accesorio
Motor
Controla la deglución
„ Inerva el trapecio y
esternocleidomastoideo (músculos
del cuello)
(XII) Hipogloso
Motor
„
Gusto lengua
„ Sensación del paladar
„ Carótidas
„ Inerva la glándula parótida
„
„
Inerva los músculos de la lengua
„
División Parasimpatética
…
…
…
…
…
…
…
Origina en las regiones altas y
bajas del cuerpo
Craneo – Sacral
Envuelto en estados de calma o
inactividad
El nervio vago es la enervación
mas importante del sistema
parasimpatético
Axones Preganglionicos Largos
Axones Postganglionicos
Cortos
Los axones viajan distancias
considerables hasta llegar a los
gangliones terminales, los
cuales están situados dentro o
bien cerca de los órganos
enervados
„
Division Simpatética
…
…
…
…
…
…
…
Origina en la región
media del cuerpo
Toraco –Lumbar
Enerva las partes altas y
bajas del cuerpo
Envuelto en situaciones
de estrés y ejercicio
Glándulas adrelanes
forman parte del SNS
Axones Preganglionicos
Cortos
Axones
Postganglionicos Largos
„
Teoría Neuronal
…
„
Establece que las células nerviosas son la unidad básica de
señal del sistema nervioso.
Principio de la polarización dinámica.
…
Establece que la información fluye en una dirección predecible
y consistente dentro de cada célula nerviosa.
… Afirma que en una neurona la información viaja en una sola
dirección
„
Principios de la especificidad de conexión:
…
No existen conexiones citoplásmicas entre neuronas.
… Las neuronas no se conectan indiscriminadamente entre si para
formar redes al azar.
… Cada célula establece conexiones especificas en puntos de
contacto sináptico precisos y especializados.
„
„
„
La habilidad del sistema nervioso en
controlar todo el cuerpo depende de la
función integrada de muchas neuronas
Billones de neuronas de diferentes tipos
No por diferencias anatómicas sino por
células similares que ejercen diferentes
funciones y dependiendo como estas estén
conectadas
Tejido Nervioso
„
Células nerviosas
…
Células gliales (glía)
„ Neuroglia “Glia–glue”
„ Pegaban o unían neuronas
„ No participan directamente en la transmisión eléctrica
„ Proveen soporte o sostén al sistema nervioso
„ Forman la mayoría del volumen del CNS
„ Cerebro (10:1) células gliales: neuronas
„ Retienen la habilidad de dividirse
„ Son altamente activas metabólicamente
„ Contienen cantidades significativas de Mitocondria,
Retículo endoplásmico, Ribosomas y Lisosomas
… Neuronas
„ Transmiten señales
Tipos de Células Gliales
„
Dentro del CNS
…
Astrocitos
… Oligodendrocitos
… Ependymal cells
… Microglía
„
Fuera del CNS (PNS)
…
Células de Schwann
… Células satélite
Astrocitos
„
„
„
„
„
„
Crean procesos citoplásmicos
Forman uniones entre neuronas y capilares
Están unidas por “gap junctions” que permiten el
fácil paso de pequeñas moléculas
Fagocíticas
Inician respuestas inmunológicas
Ayudan en la síntesis y destrucción de NT
„
Oligodendrocitos
…
…
„
Ependymal Cells
…
…
„
Forman capas que cubren cavidades en el cerebro y cordón espinal
Juegan un papel importante en la formación del CSF
Microglia
…
…
…
„
Responsables de formar capas de mielina alrededor de los axones de
neuronas dentro del CNS
Aumenta la velocidad de conducción
Protección
Células fagocíticas que migran a lugares de daño en el CNS causadas por
infecciones o enfermedad.
Activadas
„ Trauma
„ Ataques epilépticos
„ Esclerosis múltiple
„ Demencia (SIDA)
„ Parkinson
„ Alzheimer
Células Satélite
…
Proveen soporte para agregados de cuerpos de neuronas
Células Gliales
Células de Schawnn
„
„
„
Forman capas de mielina en axones de neuronas del PNS fuera del CNS
Ayudan en la conducción de impulsos
Nódulos de Ranvier – Espacios no mielinados en el axon
Capas de mielina alrededor de los axones
Estructura de una neurona
„
Dendritas
…
„
Soma
…
…
…
„
„
Cuerpo celular
Citoplasma
Organelos
„ Mitocondria, Núcleo, Nucleolo,
y Gránulos de nissl (Retículo
endoplásmico y Ribosomas)
Montículo del axon
…
…
„
Reciben señales de otras
neuronas y envían información
hacia el soma
“Axon Hillock”
Lugar de inicio del potencial de
acción
Axon
Sinapsis
…
…
…
Neurona pre-sináptica
Hendidura sináptica
Neurona post-sináptica
(a) Motora
(b) Sensorial
Clasificación de las neuronas
„
Basado en el número y forma de las prolongaciones
…
…
Unipolares
Bipolares
„
…
„
Multipolares
Basado en la conexión
…
Neuronas sensoriales o aferentes
„
…
…
„
Transmisión o proyección
Locales
Basado en el largo del axon
Basado en el NT
…
…
…
…
„
Movimiento y secreción
Interneuronas o neuronas de asociación
„
„
Percepción y coordinación
Neuronas motoras o eferentes
„
„
Pseudounipolar
ACH – Colinergicas
EPi – Adrenergicas
NEPI – Noradenergicas
DOPA – Dopaminergicas
Basadas en circuitos
…
…
Monosinápticas
Multisinápticas
Variabilidad de dendritas
Sinapsis
„
„
„
„
Zona de contacto especializada donde ocurre
la comunicación entre neuronas
Lugar de transmisión de impulsos entre
neuronas
Espacio entre la neurona Pre-sináptica y
Post-sináptica
Tipos de transmisión en las Sinapses:
… Transmisión
Química
„ Mediante mediador químico (NT)
… Transmisión Eléctrica
„ Mediante paso de iones
Sinapses Eléctricas
„
„
„
Espacio extracelular: 2 nm
Existe continuidad citoplásmica entre las células pre
y post sinápticas
Agente mediador
…
„
„
„
Corriente iónica
Poco o ningún retraso sináptico
La transmisión está limitada únicamente por la
velocidad de transmisión electrotónica a través de la
corta distancia que separa la los elementos pre y
post sinápticos
Típicamente son bi-direccionales
Sinapses Químicas
„
„
„
„
„
„
No existe contacto real o anatómico entre neuronas
No hay continuidad citoplásmica entre las células pre y post
sinápticas
Espacio extracelular: 30 – 50 nm
Agente mediador: Mensajero químico
Existe un retraso sináptico significativo de por lo menos 0.3 msec y
en general de 1 – 5 msec o mas.
Parte del retraso es causado por el tiempo necesario:
…
…
…
„
Para abrir los canales de Ca++ y el proceso de secreción en los
terminales pre-sinápticos
Para que los NT difundan a través de la hendidura sináptica, se enlace
con receptores y inicie un potencial sináptico
Mayor tiempo es necesario en células donde la acción de segundos
mensajeros es requerida para activar los canales de iones
Unidireccionales
Sinapses Químicas y Eléctricas
Sinapsis Química
Transmisión Sináptica Química
Sinapsis Eléctrica
„
„
„
El canal se abre o cierra debido a la rotación de las conexinas.
Mecanismo de apertura y cierre ocurre a través de un cambio
en conformación en respuesta a niveles citoplásmicos de pH y
Ca++
Cierre del canal en respuesta a:
…
…
↓pH ↔↑ [H+]
↑ Ca++
„
„
„
„
„
Activación rápida y simultanea de las células
interconectadas
Flujo directo de corriente
Células acopladas eléctricamente tienden a
lanzar potenciales de acción de forma
sincrónica
Desencadena potenciales de acción de manera
explosiva
La velocidad de conducción es importante en
algunas respuestas de huida
Otras Funciones
„
„
„
„
Conexones también transmiten señales
metabólicas entre células
Canales son relativamente grandes y no
selectivos
Permiten el fácil paso de cationes e iones
inorgánicos
Compuestos orgánicos de MW moderado como:
… Segundos
„
„
mensajeros
Inositol Triphosphate (IP3)
Cyclic AMP (cAMP)
… Péptidos