Células nerviosas y sus personalidades Ing. Alvaro Rios ABIOIN - GBBA Estructura Básica z Una neurona la podemos dividir en tres regiones. Por una parte tenemos el cuerpo celular o soma que es el centro que contiene el nucleo, las dendritas, que son unas ramificaciones de 1mm de longitud aproximadamente y que sirven como aparato receptor de las señales procedentes de otras neuronas y por último el axón, que es una prolongación tubular, que se encarga de transmitir las señales eléctricas a otras células. Neurona z Las neuronas o células nerviosas constituyen una extraordinaria especialización de las células eucarióticas a partir de la cual las asambleas celulares desarrollaron una “computación” natural. Neurona Neurona z z Una vez evolucionadas, las neuronas constituyeron la estructura central de todos los cerebros en todas las formas animales: transmiten información, construyen, soportan y memorizan el mundo interno un mundo compuesto de neuronas que simula la realidad externa apropiándose de sus prin-cipios operativos, para después volver a introducir en el mundo exterior el producto de la cognición por medio de los movimien-tos que denominamos la conducta. Las neuronas emergieron con el fin de facilitar y organizar la complejidad creciente de las transformaciones sensomotoras. Potencial de membrana z Una neurona es entre otras cosas una pila eléctrica y, como tal, genera un voltaje conocido como el “potencial de membrana”. La separación de especies iónicas (átomos con cargas positivas y negativas, como el sodio y el potasio, así como grandes moléculas impermeables con carga eléctrica) entre el interior y en el exterior de la neurona determina y mantiene la diferencia de voltaje. Potencial de membrana z El voltaje de la membrana se debe a la separación de cargas por una membrana semipermeable con canales selectivos que sólo permiten el paso de ciertos iones en la presen-cia de gradientes electroquímicos. Canales iónicos z Cuando el canal iónico de la membrana celular se “abre”, se da va libre al paso de determinados iones. Se dice que este canal es “permeable” a cierto tipo o tipos de iones (las especies iónicas difieren en tamaño y carga, de modo que un canal de sodio abierto no permitirá el paso de iones de potasio, ligeramente mayores); un canal cerrado es impermeable a todos los iones. Velocidad z z La magnitud de la corriente de membrana se determina pues por la velocidad del movimiento de los iones a través de su respectivo canal (número de iones por unidad de tiempo). Esta velocidad depende de tres variables: primera, que el canal respectivo se abra; segunda, que la especie iónica apropiada para dicho canal esté presente (esto se conoce como selectividad de canal); y tercero, que exista una fuerza impulsora sobre los iones que se moverán en la dirección de su gradiente electroquímico. Sin la fuerza impulsora que mueve los iones a través de la membrana hacía el interior o el exterior de la célula, no habrá movimiento neto de cargas y por tanto no habrá conducción de corriente. Bomba Na-K z La membrana contiene otras proteínas conductoras (enzimas) que bombean activamente algunos iones hacía dentro y otros hacía fuera (proceso que difiere del primero ya que ocurre contra el gradiente electroquímico de la célula y, por lo tanto, requiere energía). Potencial de reposo z En una célula no activada este voltaje se denomina “potencial de reposo” y es del orden de -70 milivoltios (mV) con respecto al exterior de la célula, el cual se fija arbitrariamente en 0 mV. Voltaje de Umbral z Aproximadamente alrededor de los -55 mV, en el cual ciertos canales voltaje dependientes incrustados en la membrana celular se abren durante muy corto tiempo. Al abrirse, estos canales permiten que aumente la entrada de corriente positiva al interior (reacción en cadena), lo que genera un potencial de acción: una onda de despolarización muy corta (un milésimo de segundo), cuya amplitud aumenta rápidamente hasta un máximo que se alcanza cuando la fuerza impulsora del movimiento iónico se agota. La amplitud del potencial de acción es de unos 100 mV (desde -70 mV hasta un potencial positivo de aproximadamente +30 mV con respecto al exterior) y viaja a través del axón en forma auto-rdegenerante. Potencial de Acción z z El potencial de acción es “todo o nada” porque, como toda explosión, o sucede o no sucede. Una vez activado, el potencial de acción viaja a lo largo del axón sin cambios en su magnitud, y una vez iniciado, es difícil de detener. Bioquimica del potencial de Acción TRANSMISION NEURONAL Sinapsis - Definición General z z z AL SITIO DE COMUNICACIÓN entre dos neuronas se le conoce como sinapsis. No se trata de un contacto directo, Existe separación infinitesimal entre las dos células. Punto en el que las dos células muestran, con el microscopio electrónico, áreas especializadas identificables tanto a nivel de la membrana celular como del interior y donde ocurre la transferencia de información entre dos células nerviosas. Sinapsis z En el caso de la cé ). célula que "enví "envía" la señ señal, nos referimos a la terminació terminación presiná presináptica (axonal (axonal). La neurona que recibe esa informació información representa la porció porción postsiná postsináptica (dendrí (dendrítica). La parte distal del axó axón muestra un engrosamiento en forma de botó botón, en cuyo interior podemos encontrar mitocondrias (para el aporte de energí energía) y pequeñ pequeñas vesí vesículas que contienen molé moléculas de neurotransmisor (que discutiremos má más adelante). Potencial sinaptico z z Al contrario del potencial de acción, la magnitud de los poténciales sinápticos, también denominados potenciales graduados, varian de fracciones de milivoltio a decenas de milivoltios. Estos pequeños transciendes de voltaje son producidos por la liberación pequeñas cantidades de neurotransmisor (cuantos) contenido en el interior de Las “vesículas sinápticas” residentes en el interior de las neuronas en La vecindad de Las sinapsis. Tales transcienden de voltaje se llaman potenciales miniatura. Vesiculas Sinapticas Suma de potenciales sinapticos z A pesar de La amplitud reducida de los potenciales sinápticos individuales, éstos se suman y producen potenciales más amplios. Si en un breve periodo se dan suficientes eventos de esta naturaleza, pueden despolarizar la célula a -55 mV, desencadenando entonces el potencial de acción de La celula receptora Potencial sinaptico z z La suma de un gran número de potenciales miniatura conforman los potenciales sinápticos, que decaen a lo largo de la membrana postsináptica, ya que no se observan a cierta distancia de La unión sináptica Son eventos locales capaces de desencadenar reacciones en cadena, aun careciendo ellos de tales propiedades. Acople Electro - Quimico z En su comienzo, el potencial de acción se transfiere eléctricamente, posteriormente, durante la transmisión sináptica, la transferencia es química y vuelve a ser eléctrica cuando se genera el siguiente potencial de acción. Por esto, la comunicación neuronal se denomina “acople electroquímico” o “Señalización electroquímica”. Acople electrónico z En total contraste con la sinapsis química, en La cual el espacio de difusión entre las neuronas o hendidura sináptica es del orden de 20 nanómetros, las neuronas que establecen conexiones electrónicas están unidas mucho más íntimamente y generan puentes entre ellas. Tales puentes eléctricos conductivos se conocen como uniones comunicantes (Bennett 1997, 2000), y son capaces de establecer uniones eléctricas directas entre dos o más neuronas. Estas uniones puente consisten de canales iónicos trans-celulares. z z Como el flujo electrónico no involucra neurotransmisores, casi no hay retraso en los cambios de voltaje provocados por el paso de electricidad entre células. El proceso electroquímico de señalización conlleva un breve retraso debido a los pasos implicados en la liberación del transmisor, al tiempo de difusión a través de la hendidura, al pos-terior acople del transmisor y finalmente a la activación de los Ca-nales iónicos del área local de la membrana que permite el flujo de corriente hacía dentro y hacía fuera. Retraso en la comunicación Importancia El acople electrónico desempeña un papel importante en los procesos de desarrollo. z la señalización simultánea en el estadio biogénico permite que la motricidad rítmica de los músculos se interiorice en una función de resonan-cia oscilatoria intrínseca al cerebro. z
