Ejercicio 1Sección 7. Biología de los animales
AUTOEVALUACIÓN - Capítulo 47. Integración y control II: el sistema nervioso
Cuestionario:
- Distinga entre los siguientes términos: neurona/ nervio/tracto; ganglios/núcleos; sistema nervioso central/sistema nervioso periférico; materia gris/materia blanca; aferente/eferente; preganglionar/posganglionar; potencial de reposo/potencial de acción/impulso nervioso; presináptico/postsináptico; neurotransmisor/neuromodulador; adrenalina/noradrenalina/acetilcolina.
- ¿Cuáles son tres diferencias significativas entre los sistemas nerviosos somático y autónomo?
- ¿Cuáles son cuatro diferencias significativas entre las divisiones simpática y parasimpática del sistema nervioso autónomo?
- Si se coloca una neurona en un medio donde las concentraciones iónicas son iguales a la de su propio citoplasma, ¿qué efecto tendrá esto sobre el potencial de reposo?
- Describa la forma en que se propaga el impulso nervioso. Haga un dibujo de este proceso.
- Suponga que existen tres neuronas presinápticas, A, B y C, que establecen sinapsis contiguas en la misma neurona postsináptica D. No se inicia ningún impulso nervioso en la neurona postsináptica como resultado de impulsos nerviosos individuales en A, B o C, ni tampoco si los impulsos llegan simultáneamente a las tres, a A y B o a A y C. Solamente si llegan juntas los impulsos a las sinapsis de B y C, D disparará un impulso. Explique estos resultados en términos de los neurotransmisores excitadores e inhibidores y de sus efectos en el potencial S de membrana de la célula postsináptica.
- Si se mira con atención la figura 41-20 del libro, se notará que una neurona tiene sólo dendritas muy cortas y no tiene ningún axón. Las terminales axónicas de las otras neuronas forman sinapsis sobre su cuerpo celular, pero éste no forma sinapsis axónicas con otras células. Estas neuronas, que están localizadas primariamente en el cerebro, son incapaces de iniciar un potencial de acción y por lo tanto se conocen como "no disparadoras". Sin embargo afectan la velocidad de descarga de otras neuronas. ¿Cómo piensa que pueden llevar a cabo esto? ¿Qué axones serán supérfluos para estas neuronas?
Respuestas:
1.Distinga entre los siguientes términos: neurona/ nervio/tracto; ganglios/núcleos; sistema nervioso central/sistema nervioso periférico; materia gris/materia blanca; aferente/eferente; preganglionar/posganglionar; potencial de reposo/potencial de acción/impulso nervioso; presináptico/postsináptico; neurotransmisor/neuromodulador; adrenalina/noradrenalina/acetilcolina.
Una neurona es una célula nerviosa que consiste típicamente de: un cuerpo celular que contiene al núcleo y demás maquinarias metabólicas, y que, además, recibe y procesa las señales; las dendritas, que también reciben señales y las transmiten al cuerpo celular; y el axón o fibra nerviosa, una única y larga prolongación del citoplasma que rápidamente puede conducir señales a largas distancias. Un nervio es un grupo de fibras nerviosas (axones) junto con el tejido conectivo acompañante que se ubica dentro del sistema nervioso periférico. Estos haces se denominan tractos cuando se encuentran en el sistema nervioso central.
Los ganglios son agrupamientos formados por los cuerpos celulares de las neuronas, ubicados afuera del sistema nervioso central, mientras que los núcleos son agrupamientos de cuerpos celulares de neuronas ubicados adentro del sistema nervioso central.
El sistema nervioso central consiste en el cerebro y la médula espinal. El sistema nervioso periférico está formado por las neuronas y las fibras ubicadas afuera del sistema nervioso central; está constituido por el sistema nervioso somático y el sistema nervioso autónomo. El sistema nervioso autónomo, a su vez, puede diferenciarse en dos: el sistema simpático y el parasimpático.
La materia gris es parte del tejido del sistema nervioso central. Contiene interneuronas, neuroglía, y, en el tallo cerebral y en la médula espinal, también los cuerpos celulares de las células motoras. La materia blanca contiene fibras nerviosas (axones) que transmiten información entre varias regiones del cuerpo, el cerebro y la médula espinal. Su blancura se debe a las capas de grasa de las vainas de mielina.
Una neurona aferente es una neurona sensorial que actúa como receptora de estímulos sensoriales o que se conecta a receptores. Lleva impulsos al sistema nervioso central. Una neurona eferente es una neurona motora que lleva impulsos fuera del sistema nervioso central hacia los efectores (glándulas o músculos).
Anatómicamente, las neuronas motoras del sistema somático son distintas y están separadas de las del sistema nervioso autónomo, aunque los axones de ambos tipos pueden ser llevados dentro del mismo nervio. Los cuerpos celulares de las neuronas motoras del sistema somático están localizados dentro del sistema nervioso central, y los largos axones corren sin interrupción hacia los músculos esqueléticos. Las vías del sistema nervioso autónomo también incluyen axones que se originan en cuerpos celulares que están dentro del sistema nervioso central, pero estos axones habitualmente no hacen todo el recorrido hasta los órganos blanco o efectores. En lugar de ello, hacen sinapsis por fuera del sistema nervioso central con neuronas motoras, que luego inervan los efectores. Estas sinapsis ocurren dentro de ganglios. Así, las neuronas cuyos axones emergen del sistema nervioso central y terminan en los ganglios son conocidas como preganglionares, mientras que aquellas cuyos axones emergen de los ganglios y terminan en los efectores son conocidas como postganglionares.
El potencial de reposo de la membrana de un axón es la diferencia de potencial entre el interior y el exterior del axón (cargados (+) y (-), respectivamente) cuando está en reposo. Es aproximadamente de 70 milivoltios. El potencial de acción es la reversión de la polaridad cuando el axón es estimulado. Es decir: el interior del axón se transforma en positivo con relación al exterior. Un impulso nervioso es un potencial de acción que viaja a lo largo de un axón.
En una sinapsis, la neurona que está transmitiendo información se dice que es presináptica, y la neurona que está recibiendo información recibe el nombre de postsináptica.
En una sinapsis química, la neurona presináptica libera moléculas de neurotransmisores que difunden a través del espacio sináptico y se unen a receptores en la membrana de la célula postsináptica. Un neurotransmisor es una sustancia que se libera desde el axón terminal de una neurona presináptica, difunde a través del espacio sináptico hacia la neurona postsináptica, en donde inicia cambios en el grado de polarización de la célula. Un neuromodulador, que puede ser liberado por el mismo axón terminal (como un neurotransmisor o desde otras células) puede también viajar a través del espacio sináptico y unirse a la neurona postsináptica. Además, las moléculas de neuromodulador pueden difundir a través de una región local del sistema nervioso central, uniéndose y afectando a numerosas neuronas.
2.¿Cuáles son tres diferencias significativas entre los sistemas nerviosos somático y autónomo?
a) El sistema nervioso somático controla los músculos esqueléticos, mientras que el sistema nervioso autónomo controla los músculos cardíacos, las glándulas y los músculos lisos, b) los cuerpos celulares de las neuronas motoras del sistema somático están ubicados dentro del sistema nervioso central, con largos axones corriendo sin interrupción hasta los músculos esqueléticos. Las vías del sistema nervioso autónomo también incluyen los axones que se originan en los cuerpos celulares en el sistema nervioso central, pero estos axones realizan sinapsis fuera del cerebro o de la médula espinal con neuronas motoras, las cuales enervan los músculos o las glándulas. c) En los vertebrados, el sistema somático puede solamente estimular o no estimular a sus efectores, mientras que el sistema nervioso autónomo puede estimular o inhibir la actividad de un órgano blanco.
3.¿Cuáles son cuatro diferencias significativas entre las divisiones simpática y parasimpática del sistema nervioso autónomo?
a) La división simpática se origina en las regiones torácica y lumbar de la médula espinal, mientras que la división parasimpática emerge a través de los nervios craneales o desde la región sacra de la médula espinal. b) En la división simpática, la sinapsis entre dos neuronas está cerca del sistema nervioso central, mientras que en la división parasimpática la sinapsis está cerca o está incluida en el órgano blanco. c) Las terminaciones nerviosas simpáticas preganglionares liberan acetilcolina, y las terminaciones nerviosas simpáticas postganglionares liberan noradrenalina. Todos las terminaciones nerviosas parasimpáticas liberan acetilcolina. d) La división simpática es responsable de la movilización para la acción, como en las respuestas “lucha o huida”. Por su parte, la división parasimpática controla actividades de recuperación, tales como la digestión o el descanso.
4.Si se coloca una neurona en un medio donde las concentraciones iónicas son iguales a la de su propio citoplasma, ¿qué efecto tendrá esto sobre el potencial de reposo?
Si una neurona fuera colocada en un medio en el que las concentraciones iónicas fuesen las mismas que aquellas de su propio citoplasma, el potencial de reposo sería nulo. Esto ocurriría porque las concentraciones iónicas serían iguales a ambos lados de la membrana. No habría un gradiente de concentración para que los iones K+ difundan a favor del gradiente (desde el interior hacia el exterior), y no se establecería un potencial eléctrico. De manera similar, si la membrana fuera estimulada de tal manera de volverse permeable a los iones Na+, no habría gradiente de concentración para que este ion se mueva a favor del gradiente y, por lo tanto, no habría ninguna entrada de iones Na+ adentro de la célula.
5.Describa la forma en que se propaga el impulso nervioso. Haga un dibujo de este proceso.
Cuando el impulso nervioso se dispara (es decir, ocurre un potencial de acción) en un determinado lugar en el axón, un pequeño segmento de la membrana se despolariza, justo adelantándose al impulso nervioso. Este es un resultado del movimiento de iones positivamente cargados a lo largo del interior de la membrana. Cuando ese segmento de la membrana se despolariza, su permeabilidad al Na+ se incrementa y estos iones entran a la célula, creando un potencial de acción en el nuevo sitio. Éste, a su vez, despolariza otro segmento de la membrana y, así, el impulso se mueve a lo largo del axón. En las fibras con mielina, el impulso salta de nodo a nodo, lo cual incremente inmensamente la velocidad de la transmisión.
6.Suponga que existen tres neuronas presinápticas, A, B y C, que establecen sinapsis contiguas en la misma neurona postsináptica D. No se inicia ningún impulso nervioso en la neurona postsináptica como resultado de impulsos nerviosos individuales en A, B o C, ni tampoco si los impulsos llegan simultáneamente a las tres, a A y B o a A y C. Solamente si llegan juntas los impulsos a las sinapsis de B y C, D disparará un impulso. Explique estos resultados en términos de los neurotransmisores excitadores e inhibidores y de sus efectos en el potencial S de membrana de la célula postsináptica.
Las neuronas B y C liberan neurotransmisores excitatorios, pero ninguna neurona por su cuenta causa una caída suficiente en el voltaje de la membrana de D como para iniciar un impulso nervioso. La neurona A libera un neurotransmisor inhibitorio que incrementa el potencial de membrana de la neurona postganglionar (D), suficiente para que tanto B como C juntas no puedan iniciar un impulso nervioso si A está liberando su sustancia inhibitoria.
7.Si se mira con atención la figura 41-20 del libro, se notará que una neurona tiene sólo dendritas muy cortas y no tiene ningún axón. Las terminales axónicas de las otras neuronas forman sinapsis sobre su cuerpo celular, pero éste no forma sinapsis axónicas con otras células. Estas neuronas, que están localizadas primariamente en el cerebro, son incapaces de iniciar un potencial de acción y por lo tanto se conocen como "no disparadoras". Sin embargo afectan la velocidad de descarga de otras neuronas. ¿Cómo piensa que pueden llevar a cabo esto? ¿Qué axones serán supérfluos para estas neuronas?
Una neurona "no disparadora" puede afectar la tasa de descarga de otras neuronas a través de la liberación de neuromoduladores (moléculas que difunden a otras neuronas dentro de una región local del sistema nervioso central). El neuromodulador se une a los receptores en la membrana celular de aquellas neuronas, donde alteran el grado de polarización e influencian su tasa de descarga. La liberación de neuromoduladores por la neurona "no disparadora" está determinada por la sumatoria de todas las señales que ésta recibe desde las neuronas que realizan sinapsis sobre ella, lo que colectivamente determina su grado de polarización. Los axones son superfluos para las neuronas "no disparadora" porque éstas no conducen señales a largas distancias sino que funcionan en la señalización de numerosas neuronas dentro de una distancia en la cual la difusión es fácil.
