Organización del sistema nervioso humano

Psicobiología. Células nerviosas. Neuronas. Dendritas. Axón. Glía. Divisiones nervios. Meninges

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TEMA 6

ORGANIZACIÓN GENERAL DEL SITEMA NERVIOSO

CELULAS DEL SISTEMA NERVIOSO: Existen dos tipos de células en el sistema nervioso: Las neuronas y las células gliales o glia.

LAS NEURONAS: Se encargan del procesamiento de la información, para ello poseen una membrana externa que posibilita la conducción de impulsos nerviosos y tienen la capacidad de transmitir información de una neurona a otra, esto recibe el nombre de transmisión sináptica.

Santiago Ramón y Cajal estableció:

  • El principio de polarización dinámica

  • El principio de especificidad de las conexiones

CARACTERÍSTICAS ESTRUCTRALES Y FUNCIONALES DE LA NEURONA:

Se pueden distinguir en la mayoría de las neuronas tres zonas diferenciadas: el cuerpo celular, las dendritas y el axón.

EL CUERPO CELULAR o SOMA es el centro metabólico, donde se fabrican las moléculas y se realizan las actividades fundamentales.

Aquí se encuentra el núcleo y los órganos citoplasmáticos.

En el núcleo se localiza el material genético. La información que se codifica en el ADN de los cromosomas, puede ser procesada de dos formas:

  • La información genética pasa de la célula madre a las cedulas hijas durante la división celular ( Herencia.

  • Es transcrita a ARN y traducida a proteínas ( Expresión Génica.

Las neuronas maduras no pueden dividirse, por lo que la función de los cromosomas se circunscribe a la expresión génica.

Las neuronas tienen la capacidad de generar fenómenos eléctricos, siendo esta propiedad la que sustenta el procesamiento de la información que realiza el Sistema Nerviosos. Se genera por los cambios rápidos de potencial eléctrico, generado a través de su membrana por el flujo de iones que se produce en ambas direcciones.

Las neuronas también se comunican por señales químicas llamadas neurotransmisores, que son moléculas en cuya síntesis, distribución y acción intervienen gran número de proteínas. Para sintetizar estas proteínas, el soma neuronal cuenta con un elevado número de ribosomas y un complejo sistema de membranas formado por la continuación de la membrana nuclear con los tubos del retículo endoplasmatico. Una zona de este sistema de membrana es el retículo endoplasmatico rugoso, las neuronas presentan gran cantidad de retículo endoplasmatico acumulado, se denomina sustancia Nissl.

Tras ser sintetizada en el soma neuronal, estas proteínas son transportadas a las prolongaciones de las neuronas por el flujo axoplasmatico.

En el citoplasma de la neurona se localizan las estructuras que constituyen el citoesqueleto, estas son: microtúbulos, neurofilamentos y microfilamentos. Forman una matriz intra celular que determina la forma de la neurona, le da consistencia y proporciona un mecanismo de transporte en su interior.

Los neurofilamentos o neurofibrillas son los elementos del citoesqueleto que más abundan en las neuronas y están formados por hebras que constan de largas moléculas proteicas individuales.

Las DENDRITAS son prolongaciones de soma neuronal con forma de árbol y constituyen las principales áreas receptoras de la información que llega a la neurona.

La zona de transferencia de información de una neurona a otra es la sinapsis esta tiene dos componentes:

  • El presináptico

  • El postsinaptico

Estos señalan la dirección habitual del flujo de la información que se produce desde la zona presináptica hasta la zona postsinaptica. La membrana de las dentritas va a constituir el componente postsinaptico, esta cuenta con un elevado número de receptores, siendo su función captar los neurotransmisores que llegan desde otras neuronas.

Las dentritas captan los mensajes y los conducen al cuerpo neuronal. Algunas sinapsis se producen sobre pequeñas protuberancias de las dentritas denominadas espinas dentríticas.

EL AXON es una prolongación del soma neuronal, más delgado y largo que las dentritas, es la vía a través de la cual la información se propaga hacia otras células. Esta porción de la neurona también se denomina fibra nerviosa y su longitud varia entre algunas micras y varios metros.

En el axón se puede distinguir diferentes zonas:

  • Un segmento inicial próximo al soma denominado cono axónico, el cual desarrolla una función integradora de la información que recibe la neurona.

  • El axón.

  • EL botón terminal, también denominado terminal del axón o terminal presináptico, conforman el elemento presináptico de la sinapsis, a través de ellos la neurona establece contacto con las dendritas o el soma de otra neurona para transmitir información. Contienen vesículas sinápticas con neurotransmisores que son liberados en la hendidura sináptica.

En el axón no se puede producir la síntesis de proteínas por lo cual estas moléculas han de ser suministradas desde el soma neuronal y transportadas a través del axón.

Cuando en el axón se realiza el transporte desde el soma hasta el terminal se denomina ortógrado o anterógrado, siendo retrogrado cuando va desde el terminal sináptico hasta el cuerpo celular. Existen dos tipos de transporte anterógrado:

- un transporte axónico rápido ( 400mm/día)

- un transporte lento ( 14mm/día)

La membrana neuronal es la encargada de separar el interior del exterior de la célula.

CLASIFICACIONES DE LAS NEURONAS:

El tamaño y forma del soma ha dado lugar a diversas clasificaciones: granulares, fusiformes, en cesta, piramidales, etc.

Pero nos centraremos en el número y disposición de sus prolongaciones:

  • La neurona multipolar, un axon varias ramificaciones.

  • La neurona bipolar posee dos prolongaciones ( axón y una dentrita).

  • La neurona unipolar posee una sola prolongación que sale del soma. Algunas veces esta prolongación se divide en una porción dendrítica y otra axónica, denominadas a este tipo pseudounipolar.

Funcionalmente las neuronas pueden ser clasificadas en tres grupos: sensoriales, motoras e interneuronas. Las neuronas sensoriales llevan información desde la periferia hacia el SNC, mientras que en las motoras la dirección en la que se produce la comunicación es la opuesta. Las interneurona constituyen el grupo más numeroso y esta formado por todas aquellas neuronas que no motoras o sensoriales. Estas neuronas procesan información o la transmites de un lugar a otro del SNC.

LA GLIA: CARACTERÍSTICAS Y TIPOS

Las células gliales son las que proporcionan soporte estructural y metabólico, estas podrán seguir dividiéndose en el SN adulto.

En el SNC existen tres tipos de células gliales: astrocitos, oligodendrocitos y microglía.

Mientras que en SNP están las células de Schwann.

LOS ASTROCITOS:

Son las más numerosas. Los astrocitos se presentan en dos formas principales: los astrositos fibrosos, que se encuentran en la sustancia blanca ( constituida por haces de fibras nerviosas mielinizadas) y los astrocitos protoplasmáticos localizados en la materia gris, que es el tejido nervioso formado por cuerpos celulares.

Sus funciones son:

  • Soporte estructural.

  • Separación y aislamiento de las neuronas.

  • Captación de transmisores químicos.

  • Reparación y regeneración.

  • Suministro de nutrientes a las neuronas.

  • LOS OLIGODENDROCITOS Y LAS CÉLULAS DE SCHWANN:

    Los oligodendrocitos son pequeñas células gliales que emiten prolongaciones que se enredan alrededor de los axónes formando una densa capa de membranas que los en vuelve denominada mielina, esta capa no es continua sino que cada micra queda interrumpida donde el axón queda al descubierto, estas zonas se llaman nódulos de Ranvier.

    La oligodendroglía también ejerce una función protectora sobre los axónes no mielinizados al ser envueltos y mantenidos fijos por surcos formados por el soma de las células gliales.

    En el SNP, las células de Schwann realizan las mismas funciones que las distintas células gliales en el SNC: se sitúan en los espacios interneural entre los somas neuronales, así como fagocitan los desechos en caso de daño de los nervios periféricos. Una de sus principales funciones es formar la mielina alrededor de los axónes del SNP.

    A la par que se produce el crecimiento de los axónes, las células Schwann asociadas a ellos proliferan mediante división mitótica para mantener cubierto al axón donde se alinean a lo largo de toda su extensión.

    El proceso de mielinización se produce en varias fases, iniciándose en la etapa prenatal aunque el periodo más intenso se produce tras el nacimiento.

    LA MICROGLÍA:

    Son células pequeñas esparcidas por todo el SN que se mueven entre las neuronas y otros tipos de glia. Su función se activa cuando se produce una lesión o inflamación en el tejido nervioso, fagocitando los restos celulares, fragmentos de mielina o neuronas dañadas.

    ORGANIZACIÓN MACROSCÓPICA DEL SISTEMA NERVIOSO:

    En este apartado se presenta la organización macroscópica del SN. El SN tiene dos componentes principales separados anatómicamente: el sistema nervioso central (SNC) y el sistema nervioso periférico (SNP), aunque funcionalmente están relacionados. El SNC incluye el encéfalo y la médula espinal, las partes del SN que se localizan respectivamente dentro del cráneo y de la columna vertebral. El SNP está formado por los nervios y ganglios que comunican el SNC con el resto de nuestro organismo.

    EJES Y PLANOS DE REFENCIA:

    Los anatomistas utilizan una serie de referencias anatómicas para describir la localización de las distintas estructuras del SN. El conjunto del encéfalo y la médula espinal está organizado a lo largo de los ejes rostro-caudal y dorso-ventral del cuerpo.

    El eje rostro-caudal se le conoce como neuroeje y constituye una línea imaginaria trazada desde la parte frontal del encéfalo hasta el final de la medula espinal (Cabeza-Cola). Perpendicular al neuroeje se encuentra el eje dorso-ventral que va desde la espalda hasta el abdomen (Espalda-Pecho). Las estructuras que se encuentran próximas a la línea media se les denomina mediales y las que se sitúan hacia fuera, hacia los lados, son las laterales.

    Rostral significa hacia la nariz, caudal hacia la parte de atrás de la cabeza, ventral hacia la mandíbula y dorsal hacia la parte superior del cráneo.

    Para estudiar el SN es necesario dividirlo, suele seccionarse entres planos principales que proporcionan una visión bidimendional:

  • El corte medio sagital se realiza en plano vertical a lo largo de la línea media y divide al SN en dos mitades simétricas, derecha e izquierda. Los cortes paralelos a esté se denominan parasagitales.

  • El corte horizontal se realiza en el plano paralelo al suelo y divide al encéfalo en parte superior e inferior.

  • El corte frontal, coronal o transversal divide el SN en las partes rostral y caudal.

  • Las vías del SN también pueden ser clasificadas en función de la dirección en la que dirigen la información. Las vías aferente que son las fibras ( conjunto de axónes) que llevan información hasta el SNC y las vías eferentes las que se dirigen desde el SNC hacia áreas periféricas.

    Destacan las interrelaciones que existen entre los lados derecho e izquierdo del cuerpo. Ipsilateral designa a las estructuras del mismo lado del cuerpo y, por tanto, se habla de estas vías cuando conectan zonas del mismo lado del cuerpo. ÉL termino contralateral hace referencia a las estructuras situadas en lados contrarios del cuerpo, estas vías comienzan en un lado del cuerpo y terminan en el otro.

    DIVISIONES DEL SISTEMA NERVIOSO:

    El SN tiene dos componentes principales separados anatómicamente: el sistema nervioso central (SNC) que incluye el encéfalo y la medula espinal así como las parte s que se encuentran dentro del cráneo y del canal vertebral. También esta el sistema nervioso periférico (SNP) que lo constituyen los nervios y ganglios situados en el exterior del SNC y que le ponen en contacto con los órganos sensoriales, los músculos y las glándulas.

    DIVISONES DEL ENCÉFALO:

    El encéfalo se forma como un tubo cuyas paredes se convertirán en el tejido nervioso y el interior en los ventrículos. En las etapas tempranas, el tubo neuronal es una estructura recta, pero aparecerán tres prominencias primarias: el prosencéfalo ( cerebro anterior) el mesencéfalo ( cerebro medio) y el rombencéfalo ( o cerebro posterior.

    Más adelante el prosencéfalo de dividirá en dos partes: el telencéfalo que dará lugar a los hemisferios cerebrales el diencéfalo.

    En el rombencéfalo se dividen en dos estructuras: el metencéfalo que dará lugar al puente (o protuberancia) y el cerebelo, y el mielencéfalo que es el origen del bulbo raquídeo.

    El bulbo raquídeo, la protuberancia ( o puente) y el mesencéfalo forman una estructura denominada tronco del encéfalo.

    SISTEMA NERVIOSO PERIFÉRICO:

    El SNP consta de dos componentes: autónomo y somático. Pues bien, los nervios que llegan a las vísceras, musculatura lisa y glándulas para recoger información sobre su estado y producir respuestas relativamente involuntarias y automáticas constituyen el sistema nervioso autónomo o Visceral.

    Por otro lado los nervios que llevan información al SNC de los estímulos del medio ambiente externo al organismo que son captados por los receptores sensoriales, del estado muscular y de la posición de las extremidades, así como los músculos esqueléticos constituyen el sistema nervioso somático.

    El SNP somático nos permite interaccionar con el mundo que nos rodea. Las fibras aferentes llevan información al SNC de los cambios que detectan los receptores localizados en la piel, los músculos esqueléticos y los órganos de los sentidos. Las fibras eferentes se dirigen desde el SNC a la musculatura esquelética para controlar su movimiento. El sistema nervioso autónomo (SNA) participa en la regulación del ambiente interno del organismo ajustando la respuesta de las glándulas, vasos sanguíneos y órganos internos en función de las condiciones a las que el organismo está sometido. Incluye fibras aferentes que llevan información al SNC del estado de los órganos internos y fibras eferentes que ejercen el control motor de la musculatura lisa, del músculo cardíaco y de diferentes glándulas para de esta manera regular funciones fisiológicas fundamentales como son, por ejemplo, la actividad de los sistemas vascular y digestivo.

    Los nervios craneales son los nervios periféricos que nacen en el encéfalo e inervan principalmente la región cefálica. El resto de los nervios periféricos parten de la medula espinal, son los nervios espinales.

    La fibras que componen estos nervios pueden ser aferentes o eferentes y llevar a cabo la inervación de estructuras somáticas o de estructuras viscerales.

    NERVIOS CRANEALES: Son los nervios periféricos del encéfalo. Existen doce pares de nervios craneales. Algunos pertenecen al SN somático y otros incluyen componentes del SN autónomo. También son motores, sensoriales y mixtos. La mayoría de los nervios craneales parten del tronco del encéfalo y llegan a estructuras de la cabeza y cuello a las que proporcionan innervación sensorial y motora. Existen doce pares de nervios craneales, numerados por el orden de su origen en la base del encéfalo.

    NERVIOS ESPINALES: Son los que parten de la medula espinal distribuyéndose desde aquí por todo el cuerpo.

    La medula espinal tiene un patrón claro de segmentación. Contiene 31 pares de nervios espinales que salen de la medula a través de los agujeros intervertebrales existentes entre dos vértebras sucesivas. Existe un par de nervios, uno a cada lado, para cada segmento vertebral de la medula. Los ocho primeros pares de nervios espinales, se denominan cervicales, los doce siguientes torácicos, los diez siguientes se dividen por igual entre lumbares y sacros y por último hay un par de nervios cocígeos.

    Los axónes ( o fibras) entran o salen de la medula espinal a través de las raíces dorsales y ventrales, respectivamente. La raíces ventrales de la medula espinal están formadas por los axones motores que controlan la actividad de los músculos esqueléticos y por los axónes de las divisiones simpática y parasimpático del sistema nervioso autónomo.

    Las raíces dorsales esta constituidas por los axónes que llevan información de entrada desde los receptores sensoriales de músculos, piel y vísceras hasta la medula espinal..

    La raíz dorsal es un nervio sensorial y la ventral un nervio motor, pero cuando se unen para formar el nervio espinal este contiene tantos axónes sensoriales( aferentes) como motores ( eferentes. Los nervios periféricos no solo son mixtos sino, además, contienen axones de diferentes nervios espinales.

    SISTEMA NERVIOSO AUTÓNOMO:

    El SNA es la división del SNP que participa en la regulación del ambiente interno del organismo. Incluye fibras aferentes que llevan información sensorial al SNC del estado de los órganos internos, pero el SNA es principalmente un sistema eferente. Las fibras eferentes del SNA ejercen el control de la musculatura lisa, del músculo cardiaco y de las glándulas para de esta manera regular varias funciones fisiológicas fundamentales.

    El SNA tiene dos divisiones principales: el SN simpático y el SN parasimpático.

    LAS MENINGES:

    El SNC está cubierto por tres membranas, flota en un líquido y es la única parte del cuerpo protegida por estructuras óseas. Una serie de tres laminas de tejido conjuntivo protegen al SNC y evitan que esté en contacto directo con el hueso. La más externa es una envoltura de tejido conectivo grueso y resistente que se denomina duramadre o paquimeninge.

    Unida a la duramadre, pero sin estar fijada a ella se sitúa la lámina intermedia, denominada aracnoides.

    La capa más profunda, la piamadre, se encuentra firmemente adherida al encéfalo y a la medula espinal, penetrando en cada surco y en cada fisura. Entre la piamadre y la aracnoides existe un espacio ocupado por líquido cefalorraquídeo denominado espacio subaracnoideo.

    SISTEMA VENTRICULAR Y PRODUCCIÓN DE LIQUIDO CEFALORRAQUIEDEO:

    El SNC se encuentra protegido contra los traumatismos por una envoltura de fluido acuosos denominado líquido cefalorraquídeo (LCR.

    EL LCR que baña el exterior del SNC pasa a las cavidades existentes en el interior del encéfalo y al conducto central de la medula espinal. Estas cavidades son los ventrículos, hay un total de cuatro:

    • Los dos ventrículos laterales, situados cerca del plano medio en cada hemisferio cerebral.

    • El tercer ventrículo se encuentra situado en la línea media que separa ambos tálamos.

    • EL cuarto ventrículo se sitúa en el tronco de encéfalo, dorsal a la protuberancia ( puente) y el bulbo, delante del cerebro.

    Los dos agujeros interventriculares, denominados formen de Monro, conectan cada uno de los ventrículos laterales con la porción anterior del tercer ventrículo. Este a su vez conecta mediante el acueducto cerebral con el cuarto ventrículo.

    En este último ventrículo existen pequeñas aberturas( orificio medio y orificios laterales) a través de la cuales el LCR sale del sistema ventricular y entra en el espacio subaracnoideo.

    La mayor parte del LCR es secretada por los plexos coroideos situados en los ventrículos laterales, también se forman pequeñas cantidades de LCR en los espacios subaracnoideo y perivasculares.

    Una vez secretado por los plexos coroideos se produce el siguiente recorrido:

  • Desde los dos ventrículos laterales va al tercer ventrículo a través de los dos agujeros interventriculares.

  • En el tercer ventrículo aumenta su volumen por el liquido formado en el plexo coroideo de este ventrículo y pasa hacia el cuarto ventrículo a través del acueducto de Silvio.

  • Por las aberturas del cuarto ventrículo sale al espacio subaracnoideo y circula a través de este espacio.

  • Desde el espacio subaracnoideo, el LCR pasa a la sangre venosa a través de las granulaciones aracnoideas. Estas granulaciones varían en número y localización, formadas por una gran cantidad de vellosidades aracnoideas, estructuras que funcionan como válvulas unidireccionales que se abren cuando la presión del LCR es elevada.

    Si se interrumpe el flujo de LCR a través del sistema ventricular hasta el espacio subaracnoideo, hay un incremento en su producción o una absorción inadecuada, el líquido se acumulará y producirá el agrandamiento de los ventrículos. Este proceso se denomina hidrocefalia.

    CIRCULACIÓN SANGUÍNEA:

    Además de esta protección externa, el abundante flujo sanguíneo que llega al encéfalo asegura el aporte constante de glucosa y oxígeno para cubrir sus necesidades metabólicas. La sangre que accede al encéfalo lo hace por dos sistemas arteriales: las arterias carótidas internas y las arterias vertebrales, que constituyen respectivamente la circulación anterior y posterior del encéfalo.

    BARRERA HEMATOENCEFALICA:

    Los capilares que aportan sangre a los Tejidos del SN difieren de los capilares de otros órganos. Las células de estos capilares forman una pared continua que rodea las neuronas constituyendo la denominada barrera hematoencefálica cuya función es mantener al SN aislado de los cambios transitorios en la composición de la sangre, ósea manteniendo la homeostasis del medio ambiente neuronal.

    Las células endoteliales de los capilares son las que transportan selectivamente las sustancias hasta el interior del cerebro. Las membranas externas de las células se funden parcialmente formando uniones estrechas que impiden la difusión libre de las sustancias de la sangre hacia el interior del SN. Estos capilares se encuentran por completo cubiertos por las prolongaciones de los astrositos. La barrera no es completa en todas las estructuras del SNC, estas zonas se localizan cerca de la línea media se denomina órganos circunventriculares.

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