¿Cómo se relacionan los procesos eléctricos del impulso nervioso
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Grado 10 Ciencias naturales Unidad 2 ¿De qué está hecho todo lo que nos rodea? Tema ¿Cómo se relacionan los procesos eléctricos del impulso nervioso con los procesos de intercambio iónico? Nombre: Curso: Receptores sensoriales El ser humano desde antes de nacer establece relación con su medio a través del sistema sensorial (receptores sensoriales). Dicha relación le ha permitido construir una serie de conocimientos, los cuales le brindan la posibilidad de darle sentido a los fenómenos naturales, además de realizar predicciones para adaptarse a su medio. En este sentido, los receptores sensoriales son considerados terminaciones nerviosas, ubicadas dentro de órganos sensoriales como: lengua, piel, nariz, ojos y oído. En cada uno de estos órganos se concentran células especializadas en determinadas funciones las cuales son activadas por medio de estímulos mecánicos, químicos o eléctricos. Con las siguientes actividades caerás en cuenta de la enorme cantidad de información que te suministran las estructuras sensoriales sobre las características del medio que te rodea, y qué información filtra tu cerebro para tu bienestar personal, social y cultural. »» Explicar el funcionamiento de neuronas a partir de modelos químicos y eléctricos. »» Comprender el proceso de percepción de las condiciones de nuestro medio externo a partir del funcionamiento de las neuronas y de los procesos químicos y eléctricos que componen la sinapsis. »» Reconocer las estructuras fisiológicas que componen los receptores sensoriales de nuestro sistema nervioso. 1 ¿Cómo se relacionan los procesos eléctricos del impulso nervioso con los procesos de intercambio iónico? Actividad 1: El hipnotizador Pide a uno de tus compañeros que te lea el siguiente texto, sigue las instrucciones que te lee tu compañero y responde las preguntas al final de la actividad. Hola, vamos a realizar un ejercicio de autohipnosis, así que presta mucha atención a cada detalle de la información. Este texto lo elaboré basándome en muchos años de experiencia en el campo de la hipnosis. Me conocen como el Hipnotizador. (Figura 1) Después de escuchar lo que tengo para decirte ya no serás la misma persona, serás alguien más valeroso, más inteligente, y entenderás que por medio de receptores sensoriales nuestro sistema nervioso detecta información acerca de cambios en el medio interno y externo de nuestro cuerpo. Figura 1 Hipnotizador Ahora siéntate cómodamente, relájate, si te es más cómodo acuéstate. Pon tu cabeza sobre tus brazos, recuéstate en ellos, cierra los ojos, procura hacer el menor ruido posible. Respira profundo, toma aire por tu nariz y exhálalo por tu boca, toma la mayor cantidad de aire que puedas tomar, y exhala hasta que creas que ya no hay aire para exhalar. Vamos a contar regresivamente desde 10 hasta cero. 10,9,8,los músculos de tu rostro se empiezan a relajar, igual que los músculos de tu cuello 7,6,5,4, sientes cómo los músculos de tus brazos se relajan 3,2, tus piernas y todo tu cuerpo está relajado 1,0… Desde el primer momento que escuchaste esto comenzaste una etapa de cambio, un cambio lento pero de resultados increíbles por esto debes convencerte y creer en ti. Vamos a recordar momentos agradables de nuestra vida, momentos felices, la cena navideña preparada por nuestros padres, el olor de nuestro plato, torta o platillo favorito, el olor de la persona que te gusta, la vez aquella que recibiste reconocimiento al mérito deportivo o académico, etc. Todos esos hermosos recuerdos… Seguiremos intentando recordar. ¿Recuerdas tus vacaciones junto al mar, el rio, o una piscina? Ahora imaginemos que en medio de esos buenos recuerdos, aparece una caja fuerte, de la cual no nos sabemos la clave. Estos recuerdos agradables vamos a guardarlos, en una caja fuerte y la vamos a cerrar para que así queden en nuestras vidas para siempre. 2 ¿Cómo se relacionan los procesos eléctricos del impulso nervioso con los procesos de intercambio iónico? Ahora vamos a recordar algún momento desagradable de nuestras vidas, algo que nos haya dolido mucho, algo que deseamos no haya sucedido. Vamos a imaginarnos una llama, una llama en medio de nuestra mente, es la llama de la nueva vida, de la esperanza, vamos a quemar todos esos recuerdos desagradables, vamos a quemar los rencores que tenemos con algún allegado, algún compañero o amigo que sin querer nos hizo daño. Así esos recuerdos desagradables saldrán de nuestra mente y dejarán entrar el perdón, la tranquilidad, la relajación. Por último, todos nos vamos a imaginar que estamos en una gigantesca montaña rusa, la más grande del mundo y vamos a ir subiéndola lentamente. Mientras vamos subiendo, vamos pensando en aquello que nos da mucho miedo, en aquello que nos causa pavor, que no nos deja dormir. Y ahora cuando estemos en la cima, vamos a tirar por la borda todo aquello que nos da miedo, vamos a dejarlo caer, vamos a ser personas sin miedo y vamos a disfrutar de este paseo por la montaña rusa. No importa que griten, son libres, no les de miedo gritar o llorar, vamos a disfrutar de esta atracción mecánica. Ahora vamos de nuevo a respirar profundamente y en conteo regresivo ir de 10 hasta cero, al contar cero seremos más inteligentes, más estudiosos, más dedicados y sobretodo, más tranquilos. 10,9,8,7,6,5,4,3,2,1,0…despierten… un aplauso para todos, así termina esta sesión de hipnosis espero les haya gustado… 1. Menciona cada uno de los órganos sensoriales que utilizaste siguiendo las instrucciones del audio y describe la forma en que funcionaron. 3 ¿Cómo se relacionan los procesos eléctricos del impulso nervioso con los procesos de intercambio iónico? 2. Describe cómo el cerebro pudo almacenar y recuperar esa información de nuestros recuerdos y cuál es el papel de nuestros órganos sensoriales en el almacenamiento de todo este tipo de información. 3. Durante todo el día, nuestros sistemas sensoriales nos envían información sobre todo lo que está a nuestro alrededor, pero no toda esa información es relevante para nosotros en ese preciso momento ¿a qué se debe ese proceso? 4 ¿Cómo se relacionan los procesos eléctricos del impulso nervioso con los procesos de intercambio iónico? Actividad 2: Tipos de neuronas y sinapsis La neurona (Figura 2) es la célula fundamental y básica del sistema nervioso. Es una célula alargada, especializada en conducir impulsos nerviosos. La ramificación del soma o del axón de las neuronas se denomina neurita. Características como: el número, la longitud y la forma de las neuritas son utilizadas como caracteres morfológicos para clasificar a las neuronas. El tamaño de las neuronas es muy variado, algunas miden solo unos cuantos milímetros, mientras que otras, por ejemplo las que van desde la médula espinal hasta los dedos del pie pueden medir más de un metro. Figura 2 Neurona Morfológica y funcionalmente las neuronas se pueden clasificar de la siguiente manera: Clasificación de las Neuronas Según Se clasifican en: El tamaño de sus prolongaciones El número y forma de sus prolongaciones La función El mediador químico • Poliédricas • Unipolares: • Motoras • Colinérgicas • Fusiformes • Bipolares • Sensoriales • Noradrenérgicas • Estrelladas • Multipolares • Interneuronas • Dopaminérgicas • Esféricas • Pseudounipolares (monopolares) • Piramidales • Anaxónicas • Serotoninérgicas • GABAérgicas Tabla 1. Clasificación de las neuronas según su Morfología y función 5 ¿Cómo se relacionan los procesos eléctricos del impulso nervioso con los procesos de intercambio iónico? Neurona bipolar (Figura 3): Neurona multipolar (Figura 4): Este tipo de neurona cuenta con un axón que transmite señales desde el cuerpo de la célula hacia el cerebro y la médula espinal, y dendritas que envían señales desde los órganos del cuerpo hacia el cuerpo de la célula (Figura 3). Este tipo de neuronas usualmente se encuentran en los órganos sensoriales como los oídos, ojos, nariz. Es la que más predomina en los vertebrados. Está conformada por un cuerpo celular o soma, un axón largo y dendritas cortas. Permite la integración de información proveniente de otras neuronas. Figura 4 Neurona Multipolar Figura 3 Neurona Bipolar Neurona unipolar o pesudounipolar (Figura 5): Neurona piramidal (Figura 6): Este tipo de neuronas cuenta con un axón, pero no posee dendritas verdaderas. Se trata de una variación de la neurona bipolar, pero el axón único unido al cuerpo celular tiene dos polos opuestos o direcciones opuestas, una hacia el músculo, articulaciones y piel y la otra hacia la médula espinal. Como su nombre lo indica, el cuerpo de este tipo de neurona tiene una forma triangular y además posee largas dendritas ramificadas. Este tipo de neuronas se encuentran en la corteza cerebral, más precisamente en el córtex prefrontal, el hipocampo y la amígdala. Las neuronas ubicadas en el córtex prefrontal están relacionadas con las habilidades cognitivas. Figura 5 Neurona Unipolar Figura 6 Neurona Piramidal 6 ¿Cómo se relacionan los procesos eléctricos del impulso nervioso con los procesos de intercambio iónico? Tomando como referencia la descripción anterior, une las tres secciones siguientes, al final redacta cinco preguntas e intercámbialas con tus compañeros. Neurona unipolar o pesudounipolar Son responsables del sentido del tacto, el dolor y la presión. Neurona multipolar Comúnmente se encuentran en órganos sensoriales oídos ojos y nariz Neurona Bipolar Neurona piramidal 7 Se encuentran en la corteza cerebral y están relacionadas con las habilidades cognitivas. Es la que más predomina en los vertebrados. ¿Cómo se relacionan los procesos eléctricos del impulso nervioso con los procesos de intercambio iónico? 8 ¿Cómo se relacionan los procesos eléctricos del impulso nervioso con los procesos de intercambio iónico? Responde los siguientes interrogantes de acuerdo a la información que encontraste en el anterior ejercicio. a. ¿Qué características diferencian a las neuronas de otros tipos de células? b. ¿A qué se debe la forma que tienen las neuronas? Responde los siguientes interrogantes de acuerdo a la información que encontraste en el anterior ejercicio. Lectura Potencial de acción Buena parte de lo que sabemos sobre el trabajo de las neuronas proviene de experimentos realizados con el axón gigante del calamar (Figura 7); el cual se extiende desde la cabeza del calamar hasta su cola y sirve precisamente para mover esta última. ¿Qué tan grande es este axón? Puede tener hasta 1 mm de diámetro (se puede ver a simple vista). Axón Figura 7 Axón de Calamar 9 ¿Cómo se relacionan los procesos eléctricos del impulso nervioso con los procesos de intercambio iónico? Las neuronas envían mensajes mediante un proceso electroquímico. Esto significa que las sustancias químicas se convierten en señales eléctricas. Algunas sustancias químicas del cuerpo están “eléctricamente cargadas”, y por ello son llamadas “iones”. Los iones más importantes para el sistema nervioso son sodio y potasio (ambos con 1 carga positiva, +), calcio (2 cargas positivas, ++) y cloro (1 carga negativa, -). También hay algunas moléculas proteícas cargadas negativamente. Es importante recordar que las neuronas están rodeadas por una membrana que permite el paso de algunos iones, a la vez que impide el paso de otros. Este tipo de membrana es llamada semipermeable (Universidad de Antioquia, 2015) Potencial de la Membrana en Reposo Cuando una neurona no esté excitada, se dice que está en “reposo”. Al estar en reposo, su interior tiene una carga negativa con relación al exterior. Aunque las concentraciones de los diferentes iones tratan de balancearse a ambos lados de la membrana, no lo logran debido a que la membrana celular sólo deja pasar algunos iones a través de sus canales (canales iónicos) (Figura 8). En el estado de reposo, los iones de potasio (K+) pueden atravesar fácilmente la membrana, mientras que para los iones de cloro (Cl-) y de sodio (Na+) es más difícil pasar. Figura 8 Potencial de la Membrana en Reposo Las moléculas proteicas, cargadas negativamente, en el interior de la neurona no pueden atravesar la membrana. Además de estos canales selectivos, existe una bomba que utiliza energía para sacar 3 iones de sodio por cada 2 iones de potasio que bombea al interior de la neurona. Finalmente, cuando estas fuerzas se balancean, y se mide la diferencia entre el voltaje del interior y el del exterior de la célula, se obtiene el potencial de reposo. El potencial de la membrana en reposo de una neurona es de aproximadamente -70 mV (mV=milivoltio), es decir que el interior de la neurona tiene 70 mV menos que el exterior. En el estado de reposo hay relativamente más iones de sodio en el exterior de la neurona y más iones de potasio en su interior (Universidad de Antioquia, 2015). Potencial de Acción Si el potencial en reposo indica lo que sucede con la neurona en reposo, el potencial de acción señala lo que pasa cuando la neurona transmite información por el axón, lejos del soma (cuerpo celular). Los neurocientíficos emplean otras palabras, como “espiga” o “impulso” para describir el potencial de acción. El potencial de acción es una explosión de actividad eléctrica creado por una corriente despolarizadora. Esto significa que un evento (estímulo) hace que el potencial de reposo llegue a 0 mV. Cuando la despolarización alcanza cerca de -55 mV la neurona lanza un potencial de acción. Este es el umbral. Figura 9 Potencial de Acción 10 ¿Cómo se relacionan los procesos eléctricos del impulso nervioso con los procesos de intercambio iónico? Si la neurona no alcanza este umbral crítico, no se producirá el potencial de acción. De igual forma, cuando se alcanza el umbral siempre se produce un potencial de acción estándar, para cualquier neurona dada el potencial de acción es siempre el mismo. No existen potenciales grandes o pequeños en una neurona, todos los potenciales son iguales. Por lo tanto, la neurona o no alcanza el umbral o se produce un potencial de acción completo; este es el principio del “TODO O NADA” (Universidad de Antioquia, 2015). La “causa” del potencial de acción es el intercambio de iones a través de la membrana celular. Primero, un estímulo abre los canales de sodio (Figura 9). Dado que hay algunos iones de sodio en el exterior, y el interior de la neurona es negativo con relación al exterior, los iones de sodio entran rápidamente a la neurona. Recuerda que el sodio tiene una carga positiva, así que la neurona se vuelve más positiva y empieza a despolarizarse. Los canales de potasio se demoran un poco más en abrirse; una vez abiertos el potasio sale rápidamente de la célula, revirtiendo la despolarización. Más o menos en este momento, los canales de sodio empiezan a cerrarse, logrando que el potencial de acción vuelva a -70 mV (repolarización). En realidad el potencial de acción va más allá de -70 mV (hiperpolarización), debido a que los canales de potasio se quedan abiertos un poco más. Gradualmente las concentraciones de iones regresan a los niveles de reposo y la célula vuelve a -70 mV (Universidad de Antioquia, 2015). Y ahí está … el Potencial de Acción. NEUROTRANSMISORES Son un grupo de sustancias químicas presentes en nuestro cuerpo cuya descarga, a partir de vesículas existentes en las neuronas pre-sinápticas, hacia la brecha sináptica, produce un cambio en el potencial de acción de la neurona post-sináptica (Figura 10). Son numerosos los ya descubiertos y poseen una naturaleza química muy distinta entre unos y otros. Los primeros conocidos fueron la adrenalina y la acetilcolina. El neurotransmisor es el que permite el paso del impulso nervioso a través de la sinapsis. Algunos neurotransmisores se sintetizan directamente en las terminaciones nerviosas por acción de las enzimas que se han sintetizado en el soma y se han transportado a las terminaciones nerviosas. En función de la naturaleza del neurotransmisor este se puede producir ya sea en el soma o en las terminaciones nerviosas (Javeriana, 2015). Neurotransmisor Vesícula sináptica Bomba de recaptación Canal de Ca2+ dependiente de voltaje Densidad postsináptica Receptor Axón terminal Espacio sináptico Botón dendrítico Figura 10 Neurotransmisores En el siguiente texto se aborda la secuencia de pasos para la percepción y procesamiento de estímulos. Realiza una lectura comprensiva donde determines los siguientes aspectos: idea principal por cada uno de los párrafos; y significados de los tecnicismos propios de este tema. Seguidamente, describe algunas situaciones relacionadas con el potencial de membrana y los tipos de membrana y elabora varios esquemas que los ilustren. 11 ¿Cómo se relacionan los procesos eléctricos del impulso nervioso con los procesos de intercambio iónico? La sinapsis Cuando el potencial de acción llega al extremo de la fibra, debe pasar a la siguiente neurona. Inicialmente se pensaba que las fibras de unas neuronas se continuaban con las fibras de otras, de manera que la señal podía pasar directamente de la una a la otra. Pero cuando el sistema nervioso se estudió con más detalle, se vio que el final de una fibra estaba separado de la siguiente por un pequeño espacio, así que era preciso algún mecanismo para que la señal “saltara” ese espacio y pasara a la siguiente neurona. Hoy sabemos que las señales “saltan” el espacio mediante una señal química. Cuando el potencial de acción llega al extremo de la fibra, hace que esta libere una sustancia química, que se denomina neurotransmisor, el neurotransmisor se une a la membrana de la siguiente neurona, y puede hacer que se produzca un potencial de acción en la siguiente neurona. Esta conexión entre una neurona y otra mediante la liberación de un neurotransmisor, se denomina sinapsis (UAM, 2015). En la terminal de la fibra existen vesículas que contienen moléculas del neurotransmisor. Cuando el potencial de acción llega al terminal, hace que las vesículas se fusionen con la membrana plasmática y se libere el neurotransmisor al exterior. Este se une a receptores, que son moléculas en la membrana de la siguiente neurona. Al unirse el neurotransmisor con su receptor produce cambios, que pueden ser por ejemplo, que se abra un canal para el paso de iones. Esto puede hacer que se produzca otro potencial de acción en la siguiente neurona. En otros casos, sin embargo la unión del neurotransmisor puede producir otros efectos, por ejemplo, dificultar que se produzca el potencial de acción (UAM, 2015). El receptor tiene en su superficie un lugar donde se une la molécula del neurotransmisor, de manera que solo el neurotransmisor para el que está diseñado se une a ese receptor, porque otros neurotransmisores no “encajan” en el lugar de unión. El resultado es que cada neurotrasnsmisor produce unos efectos determinados, dependiendo de a qué receptores se una. Tras activar el receptor, el neurotransmisor se separa del mismo y es eliminado rápidamente, para evitar que siga haciendo efecto durante demasiado tiempo. En algunos casos el neurotransmisor es destruido por enzimas, otras veces es vuelto a captar por la terminación de la fibra nerviosa y encerrado en vesículas para ser utilizado de nuevo (UAM, 2015). Describe algunas situaciones relacionadas con el potencial de membrana y elabora varios esquemas que los ilustren. 12 ¿Cómo se relacionan los procesos eléctricos del impulso nervioso con los procesos de intercambio iónico? Actividad 3: Neurotransmisores la química del amor y la química del sueño En nuestro diario vivir hay una química oculta que en ocasiones sin darnos cuenta nos hace comportar de manera distinta a la habitual. Con el siguiente texto podrás entender cómo reacciona tu cuerpo a todas esas variaciones hormonales y neuroquímicas, en especial en los procesos del sueño y de amor. El amor Puede parecer extraño hablar de amor, a menudo considerado como un fenómeno espiritual, a veces sólo físico, pero rara vez es visto como un resultado de algunas sustancias químicas sobre nuestro cerebro (Figura 11). Figura 11 Muestras de amor 13 ¿Cómo se relacionan los procesos eléctricos del impulso nervioso con los procesos de intercambio iónico? Sin querer disminuir tan noble sentimiento, la verdad es que el amor es un complejo fenómeno neurobiológico basado en la actividad cerebral que incluye el deseo, la confianza, el placer, la recompensa, y que implica la acción de un gran número elevado de mensajeros químicos. Cuando dos personas están enamoradas, en realidad hay química entre ellas. Los científicos han encontrado muchas relaciones directas entre los compuestos químicos que circulan en la sangre y actúan sobre nuestro cerebro, y nuestro comportamiento en las distintas fases del amor. En una primera fase, el deseo sexual es provocado por la circulación de las hormonas sexuales, que comienza en la adolescencia: testosterona en los hombres y el estrógeno en las mujeres. La segunda fase es la fase de la pasión. Perdemos nuestro apetito, no podemos dormir, y todos nuestros pensamientos giran en torno de la persona amada. Todo esto sucede por la acción de otro conjunto de compuestos químicos que actúan sobre el cerebro: los neurotransmisores: noradrenalina, que acelera el latir del corazón, la serotonina que nos hace obsesionar con el objeto de nuestra pasión y la dopamina, que nos hace sentir felices e incluso un poco tontos sólo con una sonrisa o una mirada. Como nadie puede quedarse eternamente en ese estado de euforia pasamos a la tercera fase del amor, la fase de conexión, garantizada por la presencia de dos hormonas que se liberan durante el acto sexual: oxitocina, la llamada hormona del amor, y la vasopresina, cuya presencia es aparentemente esencial para asegurar la fidelidad de sus parejas sexuales. Estudios recientes también proporcionan pistas sobre cómo pueden los hombres aumentar el interés de sus parejas. Pero eso es algo que no se revelará aquí. El sueño Todos sabemos la importancia de una buena noche de sueño. Lo que tal vez no se sabe es que la diferencia entre el sueño y la vigilia es el resultado de la acción combinada de diversas sustancias químicas en nuestro cerebro (Figura 12). Entre las más importantes están la adenosina y la melatonina, dos sustancias con un papel muy activo en la regulación del sueño. La adenosina es un subproducto del consumo de energía por el cuerpo: los científicos creen que se va acumulando en el cuerpo a lo largo del día, generando una sensación de cansancio y somnolencia que marca el inicio del proceso de sueño. Siendo después removida en cuanto dormimos para despertarnos frescos como una rosa. Es por eso que nos quedamos dormidos fácilmente después de un día agotador y nos sentimos cansados cuando no dormimos lo suficiente. Una de las evidencias más fuertes del papel de la adenosina en el sueño es su competencia con la cafeína. La cafeína se une a los mismos receptores cerebrales de la adenosina impidiéndole actuar, lo que explica por qué la cafeína nos impide dormir. 14 Figura 12 Sueño ¿Cómo se relacionan los procesos eléctricos del impulso nervioso con los procesos de intercambio iónico? La melatonina, a su vez, es una hormona producida por la glándula pineal, una estructura en el interior del cerebro. La presencia de la melatonina en el cerebro inhibe el estado de alerta y contribuye para que el sueño se produzca. La producción de la melatonina es extremadamente sensible a la luz, se estimula con la proximidad de la noche, y se inhibe cuando la retina detecta luz. La cantidad más pequeña de luz reduce la producción de melatonina, es por ello que empezamos a despertar cuando sale el sol, o que algunas personas solo pueden dormir en completa oscuridad. Después de la anterior lectura resuelve los problemas relacionados con los neurotransmisores involucrados en el sueño y el amor. a. La norepinefrina o noradrenalina se libera en respuesta a situaciones novedosas y distintas formas de stress, ayudando a organizar la respuesta del individuo frente a estas situaciones. Este compuesto puede actuar como hormona y como neurotransmisor, tiene un efecto parecido a la epinefrina también llamada adrenalina, pero en un grado menor. La epinefrina es usada para tratar una serie de afecciones como el paro cardiorrespiratorio. En relación con la lectura anterior sobre el amor, ¿Cómo podemos saber que la noradrenalina nos está ocasionando un cambio fisiológico durante un evento amoroso? Explica. b.La Dopamina tiene varias variantes como la dopamina D1 y la D2, la primera tiene efecto activador y la segunda efecto inhibidor. Este neurotransmisor cerebral se relaciona con las funciones motrices, las emociones y los sentimientos de placer, su función es muy importante en la vida emocional de las personas y su mal funcionamiento es característico en algunos tipos de psicosis. Explica desde el punto de vista neurobiológico la siguiente frase: usted me tiene dopado, atontado, embrujado. 15 ¿Cómo se relacionan los procesos eléctricos del impulso nervioso con los procesos de intercambio iónico? c. Serotonina: Se cree que la serotonina representa un papel importante como neurotransmisor, en la inhibición de: la ira, la agresión, la temperatura corporal, el humor, el sueño, el vómito, la sexualidad, y el apetito. Estas inhibiciones están relacionadas directamente con síntomas de depresión. ¿Qué actitudes relacionadas con el enamoramiento podemos asociar a la acción de la serotonina? Argumenta. 16 ¿Cómo se relacionan los procesos eléctricos del impulso nervioso con los procesos de intercambio iónico? 3.1. Lee el siguiente texto y responde el siguiente interrogante: ¿Por qué las personas adictas terminan olvidándose del alimento y de su vida amorosa? Efecto de los neurotransmisores y las drogas sobre el sistema nervioso La mayoría de las sustancias psicoactivas afectan la normal captación o producción de serotonina hacia la brecha sináptica afectando así directamente la transmisión del impulso nervioso La serotonina es un neurotransmisor relacionado con el humor, el estado mental y la conciencia. Entre sus principales funciones se encuentran: regular el apetito mediante la saciedad, equilibrar el deseo sexual, controlar la temperatura corporal, la actividad motora y las funciones perceptivas y cognitivas. La serotonina interviene en otros conocidos neurotransmisores como la dopamina y la noradrenalina, que están relacionados con la angustia, ansiedad, miedo, agresividad, así como los problemas alimenticios. Figura 13 Efecto de las drogas Evolutivamente la serotonina ha colaborado en la preservación de la especie humana generando placer al alimentarse y reproducirse. Las drogas generan efectos muy similares a estas dos acciones anteriores, situación que hace que estas sustancias sean altamente adictivas (Figura 13). 17 ¿Cómo se relacionan los procesos eléctricos del impulso nervioso con los procesos de intercambio iónico? 3.2. El sueño a. Realiza una gráfica en donde representes las siguientes relaciones. Al lado del dibujo escribe un texto en donde se explique la coherencia del dibujo y la relación existente entre las dos palabras. Adenosina – cansancio Melatonina - luz Melatonina - sueño 18 ¿Cómo se relacionan los procesos eléctricos del impulso nervioso con los procesos de intercambio iónico? b. Has una lectura comprensiva del siguiente texto donde determines los siguientes aspectos: idea principal por cada uno de los párrafos; y significados de los tecnicismos propios de este tema. Seguidamente, responde los interrogantes finales. 3.3. El Insomnio Tecnológico La irrupción de la telefonía móvil en la vida de las personas ha conllevado grandes beneficios. Pero también aspectos negativos. Los expertos llevan desde hace años advirtiendo de los problemas generados por el uso excesivo de dispositivos móviles como tabletas y celulares antes de irse a dormir, un hábito creciente entre los adolescentes. La evolución tecnológica de la sociedad actual ha provocado que mucha gente utilice dispositivos electrónicos continuamente y esté en contacto de forma constante con pantallas de todo tipo. Las facilidades que proporcionan estos aparatos han hecho que su consumo se extienda en el tiempo. Según una encuesta de la National Sleep Foundation de EE.UU. los dispositivos tecnológicos suelen utilizar pantallas retroiluminadas que impiden el conciliar el sueño. También, según recoge Europa Press, puede provocar que los jóvenes tengan un bajo rendimiento en sus estudios al no poder descansar lo necesario y a generar problemas de atención. Otra consecuencia de la que advierten los expertos es aumentar la hiperactividad. Los expertos y neurólogos consideran que los usuarios de este tipo de aparatos («smartphones» o tabletas) prescindan de su uso al menos una hora antes de irse a la cama. (Tecnología, 2015) • Desde el punto de vista bioquímico, ¿qué explicación tendría el Insomnio tecnológico y el resplandor de las pantallas de los dispositivos móviles? • Si te vieras afectado por este trastorno del sueño, qué estrategia utilizarías como cura a este padecimiento. 19 ¿Cómo se relacionan los procesos eléctricos del impulso nervioso con los procesos de intercambio iónico? Actividad 4: Video FUGU Tentaciones Mortales Realiza una lectura comprensiva del siguiente texto y resuelve al final los ejercicios. La última cena historias de vida y muerte 14 de Enero de 1975 Kioto. El famoso actor de teatro Kabuki: Mitsugoro Bando, quien llegó a ser considerado Tesoro Nacional en el Japón, decidió ir con sus amigos a comer “fugu kimo”, un plato preparado a base de hígado de fugu. “Fugu” es la palabra japonesa utilizada para denominar al pez globo y al plato preparado a partir de su carne. Es un platillo exquisito pero puede resultar mortal si se cocina de modo incorrecto, por eso, para obtener la licencia de cocinero de fugu se necesitan cinco años de aprendizaje. En la época que ocurrieron estos hechos no había tanto control del parte del gobierno, hoy en día, las muertes por consumo de FUGU son muy ocasionales. Figura 14 Fugu A Mitsugoro Bando le gustaba la sensación de hormigueo que el fugu le producía en la lengua y los labios, y afirmando que podría sobrevivir al veneno del pez, se comió los hígados y murió, después de siete horas de parálisis y convulsiones. Pero ¿Qué fue lo que le pasó? La carne de fugu contiene un secreto fatal, más peligroso que el cianuro. El horror tiene un nombre: tetradotoxina o TTX, uno de los neurotóxicos más potentes del mundo, bloquea la entrada de iones de sodio en las neuronas e impide la correcta circulación de los impulsos nerviosos. El potencial de reposo es la diferencia de potencial que existe entre el interior y el exterior de una célula. En este caso, las neuronas. Lo que mantiene a este potencial en reposo es la concentración del ion potasio. Este potencial de reposo se debe a que la membrana celular se comporta como una barrera semipermeable selectiva, o sea que permite a través de ella pasen determinadas moléculas y otras no. Imaginen las vías nerviosas situadas unas al lado de otras. Cada vía nerviosa tiene un canal para el sodio. Cuando entra aquí el sodio, se dispara un impulso eléctrico que sigue hasta el final del nervio. Luego a través del canal del sodio, pasa al nervio siguiente. Así es como se transmiten los impulsos nerviosos. Pero si entra tetradotoxina en la sangre, se bloquea el canal del sodio. El sodio no puede entrar en el canal, y el estímulo no se puede transmitir. Esto es lo que se conoce como inhibidor de la actividad neuronal y es el efecto del fugu. Si la cantidad de veneno es lo bastante grande, los efectos comienzan a los treinta minutos. Primero se adormecen las manos y poco a poco se va paralizando todo el cuerpo. Al final, le persona muere… por asfixia. 20 ¿Cómo se relacionan los procesos eléctricos del impulso nervioso con los procesos de intercambio iónico? 1. Cuando alguien consume alcohol, el etanol que también es una neurotóxica hace más lenta la comunicación entre neuronas, razón por la cual los reflejos se hacen más lentos y torpes, lo mismo pasa con las drogas solo que en el caso de la TTX la inhibición es 160.000 veces más potente que la cocaína. Describe el fenómeno a nivel neuronal y bioquímico que ocurre cuando una persona consume licor o drogas. 2. ¿Cuáles pueden ser los síntomas de una persona que se ha intoxicado con TTX? 3. Investiga sobre algunas enfermedades que al igual que la TTX, y las drogas afecten la trasmisión de un impulso nervioso. 21 ¿Cómo se relacionan los procesos eléctricos del impulso nervioso con los procesos de intercambio iónico? 4. ¿Comerías Fugu? Explica tu respuesta. Actividad 5 : Las drogas son una enfermedad Lee con cuidado el siguiente texto y al final realiza la actividad propuesta. La enfermedad En cierta ocasión, cansado de la drogadicción de su hijo, un hombre le pide consejo a su amigo, pues la tranquilidad de su casa estaba en riesgo. La respuesta de su amigo fue: -Si tu hijo tuviera cáncer y supieras que tiene cura, ¿qué harías para curarlo? La respuesta fue que ayudaría a su hijo, pues él está enfermo. Hasta hace pocos años la drogadicción no era considerada como una enfermedad, gracias al avance de la ciencia se ha podido demostrar por medio de diferentes técnicas neurobiológicas que la drogadicción es una enfermedad degenerativa del cerebro, por esta razón en muchos países incluido Colombia se han establecido leyes para su prevención y tratamiento. Hoy en día la adicción se define como una enfermedad crónica y recurrente del cerebro que se caracteriza por la búsqueda y el consumo compulsivo de drogas a pesar de sus consecuencias nocivas. Se considera una enfermedad del cerebro porque las drogas modifican este órgano comprometiendo su estructura y funcionamiento de manera degenerativa. Estos cambios en el cerebro pueden ser de larga duración y pueden conducir a comportamientos peligrosos que se observan en las personas que abusan del consumo ( NIH , 2015). 2004). 22 ¿Cómo se relacionan los procesos eléctricos del impulso nervioso con los procesos de intercambio iónico? ¿Qué es la dependencia? La dependencia es un trastorno causado por el consumo de sustancias psicoactivas, que trastornan los procesos cerebrales perceptuales, emocionales y motivacionales normales. Sin embargo, como ocurre con cualquier trastorno específico de un órgano o sistema, para comprender la disfunción, antes es necesario entender su funcionamiento normal. Como el producto del cerebro es el comportamiento y el pensamiento, los trastornos cerebrales pueden producir síntomas conductuales muy complejos. El cerebro puede sufrir muchos tipos de enfermedades y traumatismos, desde trastornos neurológicos como los accidentes vasculares cerebrales y la epilepsia hasta enfermedades neurodegenerativas como las enfermedades de Parkinson y Alzheimer, además de lesiones traumáticas o infecciosas. En todos estos casos se reconoce que el producto conductual es parte del trastorno (OMS Ginebra, 2004). En la dependencia el producto conductual también es complejo, pero está relacionado principalmente con los efectos cerebrales de las sustancias a corto o a largo plazo. Los temblores de la enfermedad de Parkinson, las convulsiones de la epilepsia, e incluso la melancolía de la depresión, son generalmente reconocidos y aceptados como síntomas de un trastorno cerebral subyacente. Antes, la dependencia de sustancias no se consideraba como un trastorno cerebral, del mismo modo que las enfermedades psiquiátricas y mentales tampoco se consideraban como tal. No obstante, con los progresos recientes de la neurociencia ha quedado claro que la dependencia de sustancias es un trastorno cerebral, tanto como cualquier otra enfermedad neurológica o psiquiátrica. Las nuevas técnicas e investigaciones han proporcionado formas de visualizar y medir los cambios de la función cerebral, desde los niveles molecular y celular hasta los cambios de los procesos cognitivos complejos que se producen con el consumo de sustancias a corto y a largo plazo (OMS Ginebra, 2004). ¿Qué hacer ante las drogas? Lo mejor que se puede hacer es no probarlas, los mecanismos de aceptación de las sustancias psicoactivas en el cerebro son muy similares a los placeres que proporciona la comida y las relaciones sexuales. Piensa entonces en lo difícil que sería dejar de consumir tu plato favorito antes de probar cualquier droga. Después de leer el anterior texto, propón una campaña en contra del consumo de las drogas, ponle un slogan, un logo, y un lema. Procura que ese lema incluya información relacionada con los procesos neurobiológicos a los que se expone una persona que consume drogas. Socialización Lee el siguiente texto, es un fragmento de Diálogos de Platón en Fedro o de la belleza denominado El juicio de Thamus, en donde se presenta un dialogo entre Fedro y Platón (Platón) (Figura 15). Al final de la lectura comparte tus opiniones en un foro en donde el tema central será la utilización de dispositivos electrónicos y el ciberespacio y su relación con el futuro y evolución de la memoria. 23 ¿Cómo se relacionan los procesos eléctricos del impulso nervioso con los procesos de intercambio iónico? EL JUICIO DE THAMUS SÓCRATES.Pero nos resta examinar la conveniencia o inconveniencia que pueda haber en lo escrito. ¿No es cierto? FEDRO.Sin duda. SÓCRATES.¿Sabes cuál es el medio de hacerte más aceptable a los ojos de Dios por tus discursos escritos o hablados? FEDRO.No, ¿y tú? Figura 15 Platón SÓCRATES.Puedo referirte una tradición de los antiguos, que conocían la verdad. Si nosotros pudiésemos descubrirla por nosotros mismos, ¿nos inquietaríamos aún de que los hombres hayan pensado antes que nosotros? FEDRO.¡Donosa cuestión! Refiéreme, pues, esa antigua tradición. SÓCRATES.Me contaron que cerca de Naucratis, en Egipto, hubo un Dios, uno de los más antiguos del país, el mismo a que está consagrado el pájaro que los egipcios llaman Ibis. Este Dios se llamaba Theuth (Mercurio en la mitología griega, el “mensajero” de los Dioses). Se dice que inventó los números, el cálculo, la geometría, la astronomía, así como los juegos del ajedrez y de los dados, y, en fin, LA ESCRITURA. El rey Thamus reinaba entonces en todo aquel país, y habitaba la gran ciudad del alto Egipto, que los griegos llaman Tebas egipcia, y que está bajo la protección del Dios Theuth que ellos llaman Ammon. Theuth se presentó al rey Thamus y le manifestó las artes que había inventado y le dijo lo conveniente que era extenderlas entre los egipcios. Thamus le preguntó de qué utilidad sería cada una de ellas y Theuth le fue explicando en detalle los usos de cada una; y de acuerdo a si las explicaciones le parecían más o menos satisfactorias, Thamus aprobaba o desaprobaba. Dícese que el rey Thamus alegó al inventor, en cada uno de los inventos, muchas razones en pro y en contra, que sería largo enumerar. Cuando llegaron a la escritura dijo así: «¡Oh rey Thamus!, le dijo el Dio Theuth, esta invención hará a los egipcios más sabios y servirá a su MEMORIA; he descubierto un remedio contra la dificultad de aprender y retener. —Ingenioso Theuth, respondió el rey Thamus, el genio que inventa las artes no está en el caso que la sabiduría que aprecia las ventajas y las desventajas que deben resultar de su aplicación. Padre de LA ESCRITURA y entusiasmado con tu invención, le atribuyes todo lo contrario de sus efectos verdaderos. Ella no producirá sino el OLVIDO en las almas de los que la conozcan, haciéndoles despreciar la MEMORIA; fiados en este auxilio extraño abandonarán a caracteres materiales el cuidado de conservar los recuerdos, cuyo rastro habrá perdido su espíritu. Tú no has encontrado un 24 ¿Cómo se relacionan los procesos eléctricos del impulso nervioso con los procesos de intercambio iónico? medio de cultivar la MEMORIA, sino de despertar reminiscencias; y das a tus discípulos la sombra de la ciencia y no la ciencia misma. Porque, cuando vean que pueden aprender muchas cosas sin maestros, se tendrán ya por sabios, y no serán más que ignorantes, en su mayor parte, y falsos sabios insoportables en el comercio de la vida.» FEDRO.Mi querido Sócrates, tienes especial gracia para pronunciar discursos egipcios y lo mismo lo harías de todos los países del universo, si quisieras. SÓCRATES.Amigo mío, los sacerdotes del santuario de Júpiter en Dodona, decían que los primeros oráculos salieron de una encina. Los hombres de otro tiempo, que no tenían la sabiduría de los modernos, en su sencillez consentían escuchar a una encina o a una piedra, con tal que la piedra o la encina dijesen VERDAD. Pero tú necesitas saber el nombre y el país del que habla y no te basta examinar si lo que dice es verdadero o falso. FEDRO.Tienes razón en reprenderme, y creo que es preciso juzgar la escritura como el tebano. SÓCRATES.El que piensa transmitir un arte, consignándolo en un libro, y el que cree a su vez tomarlo de éste, como si estos caracteres pudiesen darle alguna instrucción clara y sólida, me parece un gran necio y seguramente ignora el oráculo de Ammon, si piensa que un escrito pueda ser más que un medio de despertar reminiscencias en aquel que conoce ya el objeto de que en él se trata. FEDRO.Lo que acabas de decir es muy exacto. SÓCRATES.Este es, mi querido Fedro, el inconveniente, así de LA ESCRITURA como de la pintura; las producciones de este último arte parecen vivas, pero interrogadlas, y veréis que guardan un grave silencio. Lo mismo sucede con los discursos escritos; al oírlos o leerlos creéis que piensan; pero pedidles alguna explicación sobre el objeto que contienen y os responden siempre la misma cosa. Lo que una vez está escrito rueda de mano en mano, pasando de los que entienden la materia a aquellos para quienes no ha sido escrita la obra, y no sabiendo, por consiguiente, ni con quién debe hablar, ni con quién debe callarse. Si un escrito se ve insultado o despreciado injustamente, tiene siempre necesidad del socorro de su padre; porque por sí mismo es incapaz de rechazar los ataques y de defenderse. FEDRO.Tienes también razón. Partiendo de las siguientes afirmaciones redacta tu postura frente a ellas utilizando los conceptos tratados durante el desarrollo de la clase. 25 ¿Cómo se relacionan los procesos eléctricos del impulso nervioso con los procesos de intercambio iónico? 1. En todos los actos de nuestra existencia se utilizan las neuronas y por supuesto sinapsis. 2. La sinapsis es regulada por la acción de los neurotransmisores que pueden aumentar o inhibirla. 3. El alcohol y muchas otras drogas son neurotoxínas que alteran la sinapsis. 26 ¿Cómo se relacionan los procesos eléctricos del impulso nervioso con los procesos de intercambio iónico? Escoge un acto cualquiera de la vida cotidiana, por ejemplo: caminar, bailar, comer, sentir hambre, etc. Prepara una presentación en la que describas el proceso neuronal y bioquímico que tu cuerpo lleva a cabo durante ese momento. Emplea las ayudas visuales que consideres pertinentes. Lista de referencias NIH . (2015, 04 27). National Institute on Drug Abuse . 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Lista de figuras Figura 1 Hipnotizador (CIERSUR, 2015) Figura 2 Neurona (CIERSUR, 2015 ) Figura 3 Neurona Bipolar (CIERSUR, 2015) Figura 4 Neurona Multipolar (CIERSUR, 2015) Figura 5 Neurona Unipolar (CIERSUR, 2015) Figura 6 Neurona Piramidal (CIERSUR, 2015) Figura 7 Axón de Calamar (CIERSUR, 2015) Figura 8 Potencial de la Membrana en Reposo (Anton, 2011) Anton, R. (2011). Potenciales de membrana. Potencial de ação, o Impulso Nervoso - 1/3 - A Membrana em Repouso. Brasil. Retrieved abril 29, 2015, from https://www.youtube.com/watch?v=kvOkK0bNF8I Figura 9 Potencial de Acción (Anton, 2011) Anton, R. (2011). Potenciales de membrana. Potencial de ação, o Impulso Nervoso - 1/3 - A Membrana em Repouso. Brasil. Retrieved abril 29, 2015, from https://www.youtube.com/watch?v=kvOkK0bNF8I Figura 10 Neurotransmisores (CIERSUR, 2015) Figura 11 Muestras de amor (CIERSUR, 2015) Figura 12 Sueño (CIERSUR, 2015) Figura 13 Efecto de las drogas (CIERSUR, 2015) Figura 14 Fugu (CIERSUR, 2015) Figura 15 Platón http://eflodeur.com/wp-content/uploads/2015/03/mjt.jpg 28 ¿Cómo se relacionan los procesos eléctricos del impulso nervioso con los procesos de intercambio iónico?
