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16.6: Sistema Nervioso

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    Al leer esto, su sistema nervioso está realizando varias funciones simultáneamente. El sistema visual está procesando lo que se ve en la página; el sistema motor controla tus movimientos oculares y el giro de las páginas (o clic del ratón); la corteza prefrontal mantiene la atención. Incluso las funciones fundamentales, como la respiración y la regulación de la temperatura corporal, están controladas por el sistema nervioso. El sistema nervioso es uno de los dos sistemas que ejercen control sobre todos los sistemas de órganos del cuerpo; el otro es el sistema endocrino. El control del sistema nervioso es mucho más específico y rápido que el sistema hormonal. Comunica señales a través de las células y los diminutos huecos entre ellas en lugar de a través del sistema circulatorio como en el sistema endocrino. Utiliza una combinación de señales químicas y electroquímicas, en lugar de señales puramente químicas utilizadas por el sistema endocrino para cubrir largas distancias rápidamente. El sistema nervioso adquiere información de los órganos sensoriales, la procesa y luego puede iniciar una respuesta ya sea a través de la función motora, conduciendo al movimiento, o en un cambio en el estado fisiológico del organismo.

    Los sistemas nerviosos en todo el reino animal varían en estructura y complejidad. Algunos organismos, como las esponjas marinas, carecen de un verdadero sistema nervioso. Otros, como las medusas, carecen de un cerebro verdadero y en cambio tienen un sistema de células nerviosas (neuronas) separadas pero conectadas llamadas “red nerviosa”. Los gusanos planos tienen tanto un sistema nervioso central (SNC), compuesto por un ganglio (grupos de neuronas conectadas) y dos cordones nerviosos, como un sistema nervioso periférico (SNP) que contiene un sistema de nervios que se extienden por todo el cuerpo. El sistema nervioso de los insectos es más complejo pero también bastante descentralizado. Contiene cerebro, cordón nervioso ventral y ganglios. Estos ganglios pueden controlar movimientos y comportamientos sin aportes del cerebro.

    En comparación con los invertebrados, los sistemas nerviosos vertebrados son más complejos, centralizados y especializados. Si bien existe una gran diversidad entre los diferentes sistemas nerviosos vertebrados, todos comparten una estructura básica: un SNC que contiene un cerebro y médula espinal y un SNP compuesto por nervios periféricos sensoriales y motores. Una diferencia interesante entre los sistemas nerviosos de invertebrados y vertebrados es que las cuerdas nerviosas de muchos invertebrados se localizan ventralmente (hacia el estómago) mientras que las médulas espinales de los vertebrados se localizan dorsalmente (hacia la espalda). Existe un debate entre los biólogos evolutivos sobre si estos diferentes planes del sistema nervioso evolucionaron por separado o si el arreglo del plan corporal de invertebrados de alguna manera “volteó” durante la evolución de los vertebrados.

    El sistema nervioso está formado por neuronas, células especializadas que pueden recibir y transmitir señales químicas o eléctricas, y glía, células que proporcionan funciones de apoyo a las neuronas. Existe una gran diversidad en los tipos de neuronas y glía que están presentes en diferentes partes del sistema nervioso.

    Neuronas y Células Gliales

    El sistema nervioso de la mosca común de laboratorio, Drosophila melanogaster, contiene alrededor de 100 mil neuronas, el mismo número que una langosta. Este número se compara con 75 millones en el ratón y 300 millones en el pulpo. Un cerebro humano contiene alrededor de 86 mil millones de neuronas. A pesar de estos números muy diferentes, los sistemas nerviosos de estos animales controlan muchos de los mismos comportamientos, desde reflejos básicos hasta comportamientos más complicados como encontrar comida y cortejar compañeros. La capacidad de las neuronas para comunicarse entre sí, así como con otros tipos de células, subyace a todos estos comportamientos.

    La mayoría de las neuronas comparten los mismos componentes celulares. Pero las neuronas también están altamente especializadas: diferentes tipos de neuronas tienen diferentes tamaños y formas que se relacionan con sus roles funcionales.

    Al igual que otras células, cada neurona tiene un cuerpo celular (o soma) que contiene un núcleo, retículo endoplásmico liso y rugoso, aparato de Golgi, mitocondrias y otros componentes celulares. Las neuronas también contienen estructuras únicas para recibir y enviar las señales eléctricas que hacen posible la comunicación entre neuronas (Figura\(\PageIndex{1}\)). Las dendritas son estructuras arbóreas que se extienden lejos del cuerpo celular para recibir mensajes de otras neuronas en uniones especializadas llamadas sinapsis. Aunque algunas neuronas no tienen ninguna dendrita, la mayoría tiene una o muchas dendritas.

    La membrana lipídica bicapa que rodea a una neurona es impermeable a los iones. Para entrar o salir de la neurona, los iones deben pasar a través de canales iónicos que abarcan la membrana. Algunos canales iónicos necesitan ser activados para abrirse y permitir que los iones pasen dentro o fuera de la célula. Estos canales iónicos son sensibles al medio ambiente y pueden cambiar su forma en consecuencia. Los canales iónicos que cambian su estructura en respuesta a los cambios de voltaje se denominan canales iónicos regulados por voltaje. La diferencia en la carga total entre el interior y el exterior de la célula se denomina potencial de membrana.

    Una neurona en reposo está cargada negativamente: el interior de una célula es aproximadamente 70 milivoltios más negativo que el exterior (—70 mV). Este voltaje se denomina potencial de membrana en reposo; es causado por diferencias en las concentraciones de iones dentro y fuera de la célula y la permeabilidad selectiva creada por los canales iónicos. Las bombas de sodio-potasio en la membrana producen las diferentes concentraciones de iones dentro y fuera de la célula al incorporar dos iones K + y eliminar tres iones Na +. Las acciones de esta bomba son costosas: una molécula de ATP se agota por cada giro. Hasta el 50 por ciento del ATP de una neurona se usa para mantener su potencial de reposo de membrana. Los iones de potasio (K +), que son más altos dentro de la célula, se mueven con bastante libertad fuera de la neurona a través de los canales de potasio; esta pérdida de carga positiva produce una carga neta negativa dentro de la célula. Los iones de sodio (Na +), que son bajos en su interior, tienen una fuerza impulsora para entrar pero se mueven con menos libertad. Sus canales dependen del voltaje y se abrirán cuando un ligero cambio en el potencial de la membrana los active.

    Una neurona puede recibir entrada de otras neuronas y, si esta entrada es lo suficientemente fuerte, enviar la señal a las neuronas aguas abajo. La transmisión de una señal entre neuronas generalmente es transportada por un químico, llamado neurotransmisor, que se difunde desde el axón de una neurona hasta la dendrita de una segunda neurona. Cuando las moléculas de neurotransmisores se unen a receptores ubicados en las dendritas de una neurona, el neurotransmisor abre canales iónicos en la membrana plasmática de la dendrita. Esta abertura permite que los iones de sodio ingresen a la neurona y da como resultado la despolarización de la membrana, una disminución en el voltaje a través de la membrana de la neurona. Una vez que una señal es recibida por la dendrita, entonces viaja pasivamente al cuerpo celular. Una señal lo suficientemente grande de los neurotransmisores llegará al axón. Si es lo suficientemente fuerte (es decir, si el umbral de excitación, se alcanza una despolarización a alrededor de —60mV), entonces la despolarización crea un bucle de retroalimentación positiva: a medida que más iones Na + ingresan a la célula, el axón se despolariza aún más, abriendo aún más canales de sodio a mayores distancias del cuerpo celular. Esto hará que los canales de Na + dependientes del voltaje más abajo del axón se abran y entren más iones positivos en la celda. En el axón, esta “señal” se convertirá en una breve inversión autopropagante del potencial de membrana en reposo llamada potencial de acción.

    Un potencial de acción es un evento de todo o nada; o sucede o no sucede. Se debe alcanzar el umbral de excitación para que la neurona “dispare” un potencial de acción. A medida que los iones de sodio se precipitan hacia la célula, la despolarización en realidad invierte la carga a través de la membrana de -70mv a +30mV. Este cambio en el potencial de membrana hace que se abran canales K + regulados por voltaje, y K + comienza a salir de la celda, repolarizándola. Al mismo tiempo, los canales de Na + se inactivan por lo que no más Na + ingresa a la celda. Los iones K + continúan saliendo de la célula y el potencial de membrana vuelve al potencial de reposo. En el potencial de reposo, los canales K + se cierran y los canales Na + se reinician. La despolarización de la membrana procede en una onda a lo largo del axón. Se desplaza en una sola dirección debido a que los canales de sodio se han inactivado y no están disponibles hasta que el potencial de membrana está cerca del potencial de reposo nuevamente; en este punto se restablecen a cerrados y se pueden abrir nuevamente.

    Un axón es una estructura similar a un tubo que propaga la señal desde el cuerpo celular a terminaciones especializadas llamadas terminales axónicas. Estos terminales a su vez luego sinapsis con otras neuronas, músculos u órganos diana. Cuando el potencial de acción alcanza el axón terminal, esto provoca la liberación de neurotransmisor sobre la dendrita de otra neurona. Los neurotransmisores liberados en los terminales axónicos permiten que las señales se comuniquen a estas otras células, y el proceso comienza de nuevo. Las neuronas suelen tener uno o dos axones, pero algunas neuronas no contienen ningún axón.

    Algunos axones están cubiertos con una estructura especial llamada vaina de mielina, que actúa como aislante para evitar que la señal eléctrica se disipe a medida que viaja por el axón. Este aislamiento es importante, ya que el axón de una neurona motora humana puede ser tan largo como un metro (3.2 pies) —desde la base de la columna vertebral hasta los dedos de los pies. La vaina de mielina es producida por células gliales. A lo largo del axón hay huecos periódicos en la vaina de mielina. Estas brechas se denominan nodos de Ranvier y son sitios donde la señal se “recarga” a medida que viaja a lo largo del axón.

    Es importante señalar que una sola neurona no actúa sola; la comunicación neuronal depende de las conexiones que las neuronas hagan entre sí (así como con otras células, como las células musculares). Las dendritas de una sola neurona pueden recibir contacto sináptico de muchas otras neuronas. Por ejemplo, se cree que las dendritas de una célula de Purkinje en el cerebelo reciben contacto de hasta 200,000 otras neuronas.

    La ilustración muestra una neurona. La parte principal del cuerpo celular, llamada soma, contiene el núcleo. Las dendritas similares a ramas se proyectan desde tres lados del soma. Un axón largo y delgado sobresale desde el cuarto lado. El axón se ramifica al final. La punta del axón está muy cerca de las dendritas de una célula nerviosa adyacente. El estrecho espacio entre el axón y las dendritas se llama sinapsis. Las células llamadas oligodendrocitos se localizan junto al axón. Las proyecciones de los oligodendrocitos se envuelven alrededor del axón, formando una vaina de mielina. La vaina de mielina no es continua, y los huecos donde se expone el axón se denominan nodos de Ranvier.
    Figura\(\PageIndex{1}\): Las neuronas contienen orgánulos comunes a otras células, como un núcleo y mitocondrias. También tienen estructuras más especializadas, incluyendo dendritas y axones.

    BIOLOGÍA EN ACCIÓN: Neurogénesis

    En un momento, los científicos creían que las personas nacieron con todas las neuronas que alguna vez tendrían. Investigaciones realizadas durante las últimas décadas indican que la neurogénesis, el nacimiento de nuevas neuronas, continúa hasta la edad adulta. La neurogénesis se descubrió por primera vez en pájaros cantores que producen nuevas neuronas mientras aprenden canciones. Para los mamíferos, las nuevas neuronas también juegan un papel importante en el aprendizaje: alrededor de 1,000 nuevas neuronas se desarrollan en el hipocampo (una estructura cerebral involucrada en el aprendizaje y la memoria) cada día. Si bien la mayoría de las nuevas neuronas morirán, los investigadores encontraron que un aumento en el número de nuevas neuronas supervivientes en el hipocampo se correlacionaba con lo bien que las ratas aprendieron una nueva tarea. Curiosamente, tanto el ejercicio como algunos medicamentos antidepresivos también promueven la neurogénesis en el hipocampo. El estrés tiene el efecto contrario. Si bien la neurogénesis es bastante limitada en comparación con la regeneración en otros tejidos, la investigación en esta área puede conducir a nuevos tratamientos para trastornos como el Alzheimer, el accidente cerebrovascular y la epilepsia.

    ¿Cómo identifican los científicos nuevas neuronas? Un investigador puede inyectar un compuesto llamado bromodeoxiuridina (BrdU) en el cerebro de un animal. Si bien todas las células estarán expuestas a BrdU, BrdU solo se incorporará al ADN de células recién generadas que se encuentran en fase S. Se puede utilizar una técnica llamada inmunohistoquímica para unir un marcador fluorescente al BrdU incorporado, y un investigador puede utilizar la microscopía fluorescente para visualizar la presencia de BrdU, y así nuevas neuronas, en el tejido cerebral (Figura\(\PageIndex{2}\)).

    En la micrografía, varias células están marcadas fluorescentemente solo en verde. Tres células están marcadas solo de rojo, y cuatro células están marcadas con verde y rojo. Las células marcadas de verde y rojo son astrocitos, y las células marcadas de rojo son neuronas. Las neuronas son ovales y tienen una longitud aproximada de diez micrones. Los astrocitos son ligeramente más grandes y de forma irregular.
    Figura\(\PageIndex{2}\): Esta imagen muestra nuevas neuronas en un hipocampo de rata. Nuevas neuronas etiquetadas con BrdU brillan en rojo en esta micrografía. (crédito: modificación de obra por la Dra. Maryam Faiz, Universidad de Barcelona)

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    Visita este enlace laboratorio interactivo para ver más información sobre la neurogénesis, incluyendo una simulación interactiva de laboratorio y un video que explica cómo BrdU etiqueta nuevas células.

    Si bien las células gliales a menudo se consideran el yeso de soporte del sistema nervioso, el número de células gliales en el cerebro en realidad supera en número al número de neuronas en un factor de 10. Las neuronas serían incapaces de funcionar sin los papeles vitales que cumplen estas células gliales. La glía guía a las neuronas en desarrollo hacia sus destinos, amortiguaba iones y sustancias químicas que de otro modo dañarían las neuronas y proporcionan vainas de mielina alrededor de los axones. Cuando la glía no funciona correctamente, el resultado puede ser desastroso, la mayoría de los tumores cerebrales son causados por mutaciones en la glía.

    Cómo se comunican las neuronas

    Todas las funciones que realiza el sistema nervioso, desde un simple reflejo motor hasta funciones más avanzadas como hacer una memoria o una decisión, requieren que las neuronas se comuniquen entre sí. Las neuronas se comunican entre el axón de una neurona y las dendritas, y a veces el cuerpo celular, de otra neurona a través de la brecha entre ellas, conocida como la hendidura sináptica. Cuando un potencial de acción alcanza el final de un axón, estimula la liberación de moléculas neurotransmisoras en la hendidura sináptica entre el botón sináptico del axón y la membrana possináptica de la dendrita o soma de la siguiente célula. El neurotransmisor se libera a través de la exocitosis de vesículas que contienen las moléculas neurotransmisoras. El neurotransmisor se difunde a través de la hendidura sináptica y se une a los receptores en la membrana possináptica. Estas moléculas receptoras son canales iónicos regulados químicamente y se abrirán, permitiendo que el sodio ingrese a la célula. Si se ha liberado suficiente neurotransmisor, se puede iniciar un potencial de acción en la siguiente célula, pero esto no está garantizado. Si se libera un neurotransmisor insuficiente la señal nerviosa morirá en este punto. Hay una serie de diferentes neurotransmisores que son específicos de los tipos de neuronas que tienen funciones específicas.

    El Sistema Nervioso Central

    El sistema nervioso central (SNC) está formado por el cerebro y la médula espinal y está cubierto con tres capas de cubiertas protectoras llamadas meninges (“meninges” se deriva del griego y significa “membranas”) (Figura\(\PageIndex{3}\)). La capa más externa es la duramadre, la capa media es la materia aracnoidea similar a una banda, y la capa interna es la pia mater, que contacta y cubre directamente el cerebro y la médula espinal. El espacio entre el aracnoideo y la piamadre se llena de líquido cefalorraquídeo (LCR). El cerebro flota en el LCR, que actúa como cojín y amortiguador.

    La ilustración muestra las tres meninges que protegen el cerebro. La capa más externa, justo debajo del cráneo, es la duramadre. La duramadre es la meninge más gruesa, y los vasos sanguíneos la atraviesan. Debajo de la duramadre está la aracnoidea mater, y debajo de esta está la pia mater.
    Figura\(\PageIndex{3}\): La corteza cerebral está cubierta por tres capas de meninges: la duramadre, la aracnoidea y la piamadre. (crédito: modificación de obra por Grey's Anatomy)

    El Cerebro

    El cerebro es la parte del sistema nervioso central que está contenida en la cavidad craneal del cráneo. Incluye la corteza cerebral, el sistema límbico, los ganglios basales, el tálamo, el hipotálamo, el cerebelo, el tronco encefálico y las retinas. La parte más externa del cerebro es un grueso trozo de tejido del sistema nervioso llamado corteza cerebral. La corteza cerebral, el sistema límbico y los ganglios basales conforman los dos hemisferios cerebrales. Un haz grueso de fibras llamado cuerpo calloso (corpus = “cuerpo”; calloso = “duro”) conecta los dos hemisferios. Si bien hay algunas funciones cerebrales que se localizan más en un hemisferio que en el otro, las funciones de los dos hemisferios son en gran parte redundantes. De hecho, a veces (muy raramente) se extirpa un hemisferio completo para tratar la epilepsia grave. Si bien los pacientes sí sufren algunos déficits después de la cirugía, pueden tener sorprendentemente pocos problemas, especialmente cuando la cirugía se realiza en niños que tienen sistemas nerviosos muy inmaduros.

    En otras cirugías para tratar la epilepsia severa, se corta el cuerpo calloso en lugar de extirpar todo un hemisferio. Esto provoca una condición llamada cerebro dividido, que da una idea de las funciones únicas de los dos hemisferios. Por ejemplo, cuando un objeto se presenta al campo visual izquierdo de los pacientes, es posible que no puedan nombrar verbalmente el objeto (y pueden afirmar que no han visto un objeto en absoluto). Esto se debe a que la entrada visual del campo visual izquierdo cruza y entra en el hemisferio derecho y no puede entonces señalar al centro del habla, que generalmente se encuentra en el lado izquierdo del cerebro. Sorprendentemente, si se le pide a un paciente de cerebro dividido que recoja un objeto específico de un grupo de objetos con la mano izquierda, el paciente podrá hacerlo pero aún así será incapaz de identificarlo verbalmente.

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    Visita el siguiente sitio web para conocer más sobre los pacientes con cerebro dividido y jugar un juego en el que puedas modelar experimentos de cerebro dividido tú mismo.

    Cada hemisferio contiene regiones llamadas lóbulos que están involucradas en diferentes funciones. Cada hemisferio de la corteza cerebral de los mamíferos puede dividirse en cuatro lóbulos definidos funcional y espacialmente: frontal, parietal, temporal y occipital (Figura\(\PageIndex{4}\)).

    Sagittal, o vista lateral del cerebro humano muestra los diferentes lóbulos de la corteza cerebral. El lóbulo frontal se encuentra en el centro frontal del cerebro. El lóbulo parietal se encuentra en la parte superior posterior del cerebro. El lóbulo occipital está en la parte posterior del cerebro, y el lóbulo temporal está en el centro inferior del cerebro. La corteza motora es la parte posterior del lóbulo frontal, y el bulbo olfativo es la parte inferior. La corteza somatosensorial es la parte frontal del lóbulo parietal. El tronco encefálico está debajo del lóbulo temporal y el cerebelo está debajo del lóbulo occipital.
    Figura\(\PageIndex{4}\): La corteza cerebral humana incluye los lóbulos frontal, parietal, temporal y occipital.

    El lóbulo frontal se encuentra en la parte frontal del cerebro, sobre los ojos. Este lóbulo contiene el bulbo olfativo, que procesa los olores. El lóbulo frontal también contiene la corteza motora, lo cual es importante para planificar e implementar el movimiento. Las áreas dentro de la corteza motora mapean a diferentes grupos musculares. Las neuronas en el lóbulo frontal también controlan funciones cognitivas como mantener la atención, el habla y la toma de decisiones. Los estudios de humanos que han dañado sus lóbulos frontales muestran que partes de esta área están involucradas en la personalidad, la socialización y la evaluación del riesgo. El lóbulo parietal se encuentra en la parte superior del cerebro. Las neuronas en el lóbulo parietal están involucradas en el habla y también en la lectura. Dos de las principales funciones del lóbulo parietal son procesar la somatosensación, sensaciones táctiles como presión, dolor, calor, frío, y procesar la propiocepción, el sentido de cómo se orientan las partes del cuerpo en el espacio. El lóbulo parietal contiene un mapa somatosensorial del cuerpo similar a la corteza motora. El lóbulo occipital se encuentra en la parte posterior del cerebro. Se involucra principalmente en la visión: ver, reconocer e identificar el mundo visual. El lóbulo temporal se localiza en la base del cerebro y participa principalmente en el procesamiento e interpretación de sonidos. También contiene el hipocampo (llamado del griego por “caballito de mar”, al que se asemeja en forma) una estructura que procesa la formación de la memoria. El papel del hipocampo en la memoria se determinó parcialmente al estudiar a un famoso paciente epiléptico, HM, al que le extirparon ambos lados del hipocampo en un intento de curar su epilepsia. Sus convulsiones desaparecieron, pero ya no pudo formar nuevos recuerdos (aunque podía recordar algunos hechos de antes de su cirugía y podría aprender nuevas tareas motoras).

    Las áreas cerebrales interconectadas llamadas ganglios basales juegan un papel importante en el control del movimiento y la postura. Los ganglios basales también regulan la motivación.

    El tálamo actúa como puerta de entrada y salida de la corteza. Recibe entradas sensoriales y motoras del cuerpo y también recibe retroalimentación de la corteza. Este mecanismo de retroalimentación puede modular la conciencia consciente de las entradas sensoriales y motoras dependiendo del estado de atención y excitación del animal. El tálamo ayuda a regular los estados de conciencia, excitación y sueño.

    Debajo del tálamo se encuentra el hipotálamo. El hipotálamo controla el sistema endocrino enviando señales a la glándula pituitaria. Entre otras funciones, el hipotálamo es el termostato del cuerpo, asegura que la temperatura corporal se mantenga en los niveles adecuados. Las neuronas dentro del hipotálamo también regulan los ritmos circadianos, a veces llamados ciclos de sueño.

    El sistema límbico es un conjunto conectado de estructuras que regulan la emoción, así como comportamientos relacionados con el miedo y la motivación. Desempeña un papel en la formación de la memoria e incluye partes del tálamo y del hipotálamo, así como del hipocampo. Una estructura importante dentro del sistema límbico es una estructura lóbulo temporal llamada amígdala. Las dos amígdalas (una a cada lado) son importantes tanto por la sensación de miedo como para reconocer rostros temerosos.

    El cerebelo (cerebelo = “pequeño cerebro”) se asienta en la base del cerebro en la parte superior del tronco encefálico. El cerebelo controla el equilibrio y ayuda a coordinar el movimiento y aprender nuevas tareas motoras. El cerebelo de las aves es grande en comparación con otros vertebrados debido a la coordinación que requiere el vuelo.

    El tronco encefálico conecta el resto del cerebro con la médula espinal y regula algunas de las funciones más importantes y básicas del sistema nervioso, como la respiración, la deglución, la digestión, el dormir, caminar y la integración de información sensorial y motora.

    Médula espinal

    Conectándose al tronco encefálico y extendiéndose hacia abajo por el cuerpo a través de la columna vertebral se encuentra la médula espinal. La médula espinal es un haz grueso de tejido nervioso que transporta información sobre el cuerpo al cerebro y del cerebro al cuerpo. La médula espinal está contenida dentro de las meninges y los huesos de la columna vertebral pero es capaz de comunicar señales hacia y desde el cuerpo a través de sus conexiones con los nervios espinales (parte del sistema nervioso periférico). Una sección transversal de la médula espinal parece un óvalo blanco que contiene una forma de mariposa gris (Figura\(\PageIndex{5}\)). Los axones constituyen la “materia blanca” y los cuerpos celulares neuronales y gliales (e interneuronas) conforman la “materia gris”. Los axones y cuerpos celulares en la médula espinal dorsa transmiten principalmente información sensorial del cuerpo al cerebro. Los axones y cuerpos celulares en la médula espinal transmiten principalmente señales que controlan el movimiento del cerebro al cuerpo.

    La médula espinal también controla los reflejos motores. Estos reflejos son movimientos rápidos e inconscientes, como quitar automáticamente una mano de un objeto caliente. Los reflejos son muy rápidos porque involucran conexiones sinápticas locales. Por ejemplo, el reflejo de rodilla que un médico prueba durante un examen físico de rutina está controlado por una sola sinapsis entre una neurona sensorial y una neurona motora. Si bien un reflejo solo puede requerir la afectación de una o dos sinapsis, las sinapsis con interneuronas en la columna vertebral transmiten información al cerebro para transmitir lo sucedido (la rodilla se sacudió, o la mano estaba caliente).

    En la sección transversal la materia gris forma una X dentro de la materia blanca ovalada. Las piernas de la X son más gruesas que los brazos. Cada pata se llama cuerno ventral, y cada brazo se llama cuerno dorsal.
    Figura\(\PageIndex{5}\): Una sección transversal de la médula espinal muestra la materia gris (que contiene cuerpos celulares e interneuronas) y la sustancia blanca (que contiene axones mielinizados).

    El Sistema Nervioso Periférico

    El sistema nervioso periférico (SNP) es la conexión entre el sistema nervioso central y el resto del cuerpo. El SNP se puede descomponer en el sistema nervioso autónomo, que controla las funciones corporales sin control consciente, y el sistema nervioso sensorio-somático, que transmite información sensorial desde la piel, los músculos y los órganos sensoriales al SNC y envía comandos motores desde el SNC a los músculos.

    El sistema nervioso autónomo se divide en sistemas simpático y parasimpático. En el sistema simpático, el soma de las neuronas preganglionares generalmente se localiza en la columna mientras que en el sistema parasimpático el soma suele estar en el tronco encefálico o sacro, en la parte inferior de la columna vertebral. En ambos sistemas, la neurona pregangliónica libera el neurotransmisor acetilcolina en la sinapsis. Las neuronas postganglionares del sistema simpático tienen somas en un ganglio simpático, ubicado junto a la médula espinal. Las neuronas postganglionares del sistema parasimpático tienen somas en los ganglios cercanos al órgano diana. Las neuronas postganglionares del sistema simpático liberan norepinefrina en la sinapsis, mientras que las neuronas postganglionares del sistema parasimpático liberan acetilcolina u óxido nítrico.
    Figura\(\PageIndex{6}\): En el sistema nervioso autónomo, una neurona pregangliónica (originaria del SNC) sinapsis a una neurona en un ganglio que, a su vez, sinapsis en un órgano diana. La activación del sistema nervioso simpático provoca la liberación de norepinefrina en el órgano diana. La activación del sistema nervioso parasimpático provoca la liberación de acetilcolina en el órgano diana.

    El sistema nervioso autónomo sirve como relevo entre el SNC y los órganos internos. Controla los pulmones, el corazón, el músculo liso y las glándulas exocrinas y endocrinas. El sistema nervioso autónomo controla estos órganos en gran medida sin control consciente; puede monitorear continuamente las condiciones de estos diferentes sistemas e implementar cambios según sea necesario. La señalización al tejido diana generalmente involucra dos sinapsis: una neurona pregangliónica (originada en el SNC) sinapsis a una neurona en un ganglio que, a su vez, sinapsis en el órgano diana (Figura\(\PageIndex{6}\)). Hay dos divisiones del sistema nervioso autónomo que a menudo tienen efectos opuestos: el sistema nervioso simpático y el sistema nervioso parasimpático.

    El sistema nervioso simpático es responsable de las respuestas inmediatas que hace un animal cuando se encuentra con una situación peligrosa. Una forma de recordar esto es pensar en la respuesta de “lucha o huida” que siente una persona al encontrarse con una serpiente (“serpiente” y “simpático” ambos comienzan con “s”). Ejemplos de funciones controladas por el sistema nervioso simpático incluyen una frecuencia cardíaca acelerada y una digestión inhibida. Estas funciones ayudan a preparar el cuerpo de un organismo para la tensión física requerida para escapar de una situación potencialmente peligrosa o para defenderse de un depredador.

    La ilustración muestra los efectos de los sistemas simpático y parasimpático sobre los órganos diana, y la colocación de las neuronas preganglionares que median estos efectos. El sistema parasimpático hace que las pupilas y los bronquios se contraigan, ralentiza la frecuencia cardíaca y estimula la salivación, la digestión y la secreción biliar. Las neuronas preganglionares que median estos efectos se localizan en el tronco encefálico. Las neuronas preganglionares del sistema parasimpático que se localizan en el sacro provocan que la vejiga se contraiga. El sistema simpático hace que las pupilas y los bronquios se dilaten, aumenta la frecuencia cardíaca, inhibe la digestión, estimula la descomposición del glucógeno y la secreción de adrenalina y noradrenalina, e inhibe la contracción de la vejiga. Las neuronas preganglionares que median estos efectos se localizan en la columna vertebral.
    Figura\(\PageIndex{7}\): Los sistemas nerviosos simpático y parasimpático suelen tener efectos opuestos sobre los órganos diana.

    Si bien el sistema nervioso simpático se activa en situaciones estresantes, el sistema nervioso parasimpático permite que un animal “descanse y digiera”. Una forma de recordar esto es pensar que durante una situación de descanso como un picnic, el sistema nervioso parasimpático tiene el control (“picnic” y “parasimpático” ambos comienzan con “p”). Las neuronas preganglionares parasimpáticas tienen cuerpos celulares localizados en el tronco encefálico y en la médula espinal sacra (hacia la parte inferior) (Figura\(\PageIndex{7}\)). El sistema nervioso parasimpático restablece la función orgánica después de que se activa el sistema nervioso simpático, incluida la disminución de la frecuencia cardíaca, disminución de la presión arterial y estimulación de la digestión.

    El sistema nervioso sensorio-somático está formado por nervios craneales y espinales y contiene neuronas sensoriales y motoras. Las neuronas sensoriales transmiten información sensorial desde la piel, el músculo esquelético y los órganos sensoriales al SNC. Las neuronas motoras transmiten mensajes sobre el movimiento deseado desde el SNC a los músculos para hacerlos contraerse. Sin su sistema nervioso sensorio-somático, un animal no podría procesar ninguna información sobre su entorno (lo que ve, siente, escucha, etc.) y no podría controlar los movimientos motores. A diferencia del sistema nervioso autónomo, que suele tener dos sinapsis entre el SNC y el órgano diana, las neuronas sensoriales y motoras suelen tener solo una sinapsis: una terminación de la neurona está en el órgano y la otra contacta directamente con una neurona del SNC.

    Resumen de la Sección

    El sistema nervioso está formado por neuronas y glía. Las neuronas son células especializadas que son capaces de enviar señales eléctricas así como químicas. La mayoría de las neuronas contienen dendritas, que reciben estas señales, y axones que envían señales a otras neuronas o tejidos. Las glías son células no neuronales del sistema nervioso que apoyan el desarrollo neuronal y la señalización. Existen varios tipos de glía que cumplen diferentes funciones.

    Las neuronas tienen un potencial de reposo a través de sus membranas y cuando son estimuladas por una señal lo suficientemente fuerte de otra neurona, un potencial de acción puede llevar una señal electroquímica a lo largo de la neurona a una sinapsis con otra neurona. Los neurotransmisores transportan señales a través de las sinapsis para iniciar una respuesta en otra neurona.

    El sistema nervioso central vertebrado contiene el cerebro y la médula espinal, que están cubiertos y protegidos por tres meninges. El cerebro contiene regiones estructuralmente y funcionalmente definidas. En los mamíferos, estos incluyen la corteza (que se puede descomponer en cuatro lóbulos funcionales primarios: frontal, temporal, occipital y parietal), ganglios basales, tálamo, hipotálamo, sistema límbico, cerebelo y tronco encefálico, aunque las estructuras en algunas de estas designaciones se superponen. Si bien las funciones pueden estar localizadas principalmente en una estructura en el cerebro, las funciones más complejas, como el lenguaje y el sueño, involucran neuronas en múltiples regiones cerebrales. La médula espinal es la supercarretera de la información que conecta el cerebro con el resto del cuerpo a través de sus conexiones con los nervios periféricos. Transmite la entrada sensorial y motora y también controla los reflejos motores.

    El sistema nervioso periférico contiene tanto el sistema nervioso autónomo como el sensorio-somático. El sistema nervioso autónomo proporciona control inconsciente sobre las funciones viscerales y tiene dos divisiones: el sistema nervioso simpático y parasimpático. El sistema nervioso simpático se activa en situaciones estresantes para preparar al animal para una respuesta de “lucha o huida”. El sistema nervioso parasimpático está activo durante los períodos de descanso. El sistema nervioso sensorio-somático está formado por nervios craneales y espinales que transmiten información sensorial desde la piel y los músculos al SNC y los comandos motores desde el SNC hasta los músculos.

    Glosario

    potencial de acción
    un cambio momentáneo en el potencial eléctrico de una membrana neurona (o muscular)
    amígdala
    una estructura dentro del sistema límbico que procesa el miedo
    sistema nervioso autónomo
    la parte del sistema nervioso periférico que controla las funciones corporales
    axón
    una estructura en forma de tubo que propaga una señal desde el cuerpo celular de una neurona a los terminales axónicos
    ganglios basales
    una colección interconectada de células en el cerebro que están involucradas en el movimiento y la motivación
    tronco encefálico
    una porción del cerebro que se conecta con la médula espinal; controla las funciones básicas del sistema nervioso como respirar y tragar
    Sistema nervioso central (SNC)
    el sistema nervioso formado por el cerebro y la médula espinal; cubierto con tres capas de meninges protectoras
    cerebelo
    la estructura cerebral involucrada en la postura, la coordinación motora y el aprendizaje de nuevas acciones motoras
    corteza cerebral
    la lámina más externa del tejido cerebral; involucrada en muchas funciones de orden superior
    líquido cefalorraquídeo (LCR)
    un líquido transparente que rodea el cerebro y llena sus ventrículos y actúa como amortiguador
    cuerpo calloso
    un haz grueso de nervios que conecta los hemisferios cerebrales
    dendrita
    una estructura que se extiende lejos del cuerpo celular para recibir mensajes de otras neuronas
    despolarización
    un cambio en el potencial de membrana a un valor menos negativo
    lóbulo frontal
    la parte de la corteza cerebral que contiene la corteza motora y las áreas involucradas en la planeación, atención y lenguaje
    glia
    (también, células gliales) las células que proporcionan funciones de apoyo a las neuronas
    hipocampo
    la estructura cerebral en el lóbulo temporal involucrada en el procesamiento de memorias
    hipotálamo
    la estructura cerebral que controla la liberación de hormonas y la homeostasis corporal
    sistema límbico
    un área cerebral conectada que procesa la emoción y la motivación
    potencial de membrana
    una diferencia en el potencial eléctrico entre el interior y el exterior de una celda
    meninges
    (singular: meninge) las membranas que cubren y protegen el sistema nervioso central
    vaina de mielina
    una extensión celular que contiene una sustancia grasa producida por la glía que rodea y aísla los axones
    neurona
    una célula especializada que puede recibir y transmitir señales eléctricas y químicas
    lóbulo occipital
    la parte de la corteza cerebral que contiene la corteza visual y procesa los estímulos visuales
    sistema nervioso parasimpático
    la división del sistema nervioso autónomo que regula las funciones viscerales durante la relajación
    lóbulo parietal
    la parte de la corteza cerebral involucrada en el procesamiento del tacto y el sentido del cuerpo en el espacio
    Sistema nervioso periférico (SNP)
    el sistema nervioso que sirve de conexión entre el sistema nervioso central y el resto del cuerpo; consiste en el sistema nervioso autónomo y el sistema nervioso sensorio-somático
    sistema nervioso sensorio-somático
    el sistema de los nervios sensoriales y motores
    médula espinal
    un haz de fibras gruesas que conecta el cerebro con los nervios periféricos; transmite información sensorial y motora; contiene neuronas que controlan los reflejos motores
    sistema nervioso simpático
    la división del sistema nervioso autónomo activada durante situaciones estresantes de “lucha o huida”
    sinapsis
    una unión entre dos neuronas donde se comunican las señales neuronales
    hendidura sináptica
    un espacio entre las membranas presinápticas y postsinápticas
    lóbulo temporal
    la parte de la corteza cerebral que procesa la entrada auditiva; partes del lóbulo temporal están involucradas en el procesamiento del habla, la memoria y las emociones
    tálamo
    el área del cerebro que transmite información sensorial a la corteza
    umbral de excitación
    el nivel de despolarización necesario para un potencial de acción para disparar

    Colaboradores y Atribuciones


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