Estructura y funcionamiento neuronal Profesor: Daniel D

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Estructura y funcionamiento neuronal Profesor
Daniel Díaz Pasmiño

• Estructura neuronal
• Potencial de reposo
• Potencial de acción
• Impulso nervioso
• Sinapsis

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Introducción

• El sistema nervioso está formado por células
  nerviosas, entre las que se encuentran
• Las Neuronas
• Las células de sostén , de relleno , nutricias y
  protectoras (glía o células gliales)
• Función enviar señales químicas a gran
  velocidad produciendo la correlación y
  coordinación funcional de todos órganos y tejidos
  corporales.

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Las neuronas

• La unidad funcional del sistema nervioso es la
  neurona.
• Son células eucarióticas muy especializadas en la
  excitabilidad y en la conducción de impulsos
  nerviosos.
• Una neurona posee un cuerpo celular o soma y
  prolongaciones como ser un axòn y
  frecuentemente muchas dendritas.

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Estructura de una neurona
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Las células gliales, son acompañantes de las
neuronas y no participan directamente en la
producción ni en la transmisión de los impulsos
nerviosos.Proporcionan la vaina de mielina que
acelera la transmisión de las señales a través de
las neuronas, actúan como tejido de sostén,
facilitan la nutrición de las neuronas y la
remoción de sus desechos metabólicos y sirven
como guías para el desarrollo neuronal
Las neuronas están rodeadas y aisladas por
células gliales llamadas comúnmente neuroglia en
el sistema nervioso central y células de Schwann
en el sistema nervioso periférico.
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Acción de las células de schwann
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Soma neuronal

• El soma o cuerpo neuronal es la estructura de
  control Neuronal
• Contiene el núcleo como estructura principal,
  reguladora de todas sus funciones.
• Contiene la mayoría de los organelos típicos de
  una célula eucariótica.
• Se incluyen además , en las neuronas los cuerpos
  de nissl que corresponden al RER y las
  neurofibrillas que recorren el soma.
• Carecen de centriolos y derivados de ellos.

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Funciones del soma

• Mantener la integridad anatómica y funcional de
  la neurona ( por tener el centro de control de
  todas sus actividades celulares).
• Generar las prolongaciones neuronales ( las
  dendritas y el axón )
• Sintetizar los mediadores químicos o
  neurotransmisores que permiten la comunicación
  neuronal

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Prolongaciones neuronales

• A) Las dendritas
• Son las prolongaciones cortas de las neuronas.
• Conducen siempre información hacia el soma
  neuronal.
• Pueden ser muchas o pueden no existir en la
  neurona

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Axón o cilindro eje

• Es la prolongación más larga y única de toda
  neurona.
• Su misión es conducir impulsos que se alejan del
  soma neuronal en dirección a otra neurona.
• En la mayoría de las neuronas se cubre por una
  capa de lípidos llamada vaina de mielina.
• La vaina de mielina no es contínua y se encuentra
  separada por los nódulos de Ranvier.

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(No Transcript)
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• Todo axón termina en la arborización terminal
  al inicio de una sinapsis.
• En el extremo de la arborización terminal se
  encuentran los botones sinápticos o vesículas
  sinápticas.
• Los botones sinápticos almacenan temporalmente
  las sustancias químicas llamadas
  neurotransmisores.
• Los neurotransmisores son los mediadores de
  comunicación entre una neurona y otra.

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(No Transcript)
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Tipos de neuronas

• Las neuronas se clasifican según varios
  criterios
• Neuronas unipolares, bipolares y multipolares.
• Neuronas sensitivas, de asociación y motoras.
• Neuronas mielínicas y amielínicas
• Neuronas alfa, beta y gamma

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Tipos de neuronas
Multipolar
Bipolar
Unipolar
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Fibras nerviosas

• Cuando los axones de las neuronas se rodean de
  membranas se denominan fibras nerviosas.
• La vaina de mielina es una capa inerte que rodea
  el axón de muchas neuronas ayudando a su
  velocidad de conducción de impulsos nerviosos
• La vaina de Schwann o neurilema es una capa de
  células de la glía que rodea los axones y permite
  su protección y reparación, no se encuentra en
  neuronas de SNC.

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Comunicación neuronal los impulsos nerviosos

• Un impulso nervioso es una onda electroquímica
  que se desplaza a lo largo del axón de una
  neurona
• La teoría de la membrana es la que permite
  explicar en mejor forma la naturaleza de los
  impulsos nerviosos.
• Todas las células, en especial las neuronas
  presentan su LIC eléctricamente negativo y en su
  LEC eléctricamente positivo.
• Esto anterior corresponde al estado de reposo o
  potencial de reposo. ( equilibrio de Donnan)
• Este potencial de reposo cambia cuando la neurona
  es excitada por un determinado estímulo.

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Potencial de reposo o potencial de membrana

• Diferencia de potencial entre el lado interno
• ( LIC) de -70 mv y el lado externo ( LEC) de
• 60 mv. de la membrana plasmática o membrana
  celular.
• La membrana celular cumple un papel fundamental
  en esta diferencia de polaridad.
• Origen El interior se hace negativo por
• La bomba de Na/K es electrogénica introduce
  2K y saca 3Na.
• La membrana en reposo es impermeable al Na pero
  deja pasar K.
• Existe abundancia de aniones proteicos en el
  interior de la célula ( citoplasma),los que jamás
  abandonan la célula

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Movimientos iónicos a través de las proteínas
canal
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(No Transcript)
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POTENCIAL DE REPOSO -70 mV
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POTENCIAL DE REPOSO -70 mV
K
K
K
K
K
K
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POTENCIAL DE REPOSO -70 mV
Na
K
K
K
K
K
K
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(No Transcript)
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Despolarización inicio de un impulso nervioso

• Cuando un estímulo es aplicado sobre una neurona
  ésta responde de la siguiente forma
• Los canales de sodio que permanecían cerrados en
  estado de reposo se abren permitiendo su ingreso.
• El sodio al ingresar no solo neutraliza el
  potencial eléctrico sino que lo invierte.
• Como resultado se produce una inversión de
  polaridad denominada despolarización.

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• La despolarización marca el inicio de un
  potencial de acción o impulso nervioso que se
  propagará a lo largo de una neurona.
• La neurona al cambiar de polos el potasio es
  expulsado del interior por igualdad de cargas,
  haciendo cada vez más el interior positivo.
• Un impulso nervioso es una onda propagable que
  recorre el axón neuronal

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DEPOLARIZACIÓN
K
K
K
K
K
K
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DEPOLARIZACIÓN
K
K
K
K
K
K
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DEPOLARIZACIÓN
K
Na
K
K
K
K
K
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DEPOLARIZACIÓN
K
Na
K
K
K
K
K
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DEPOLARIZACIÓN
K
Na
Na
K
K
K
K
K
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Cambios en el potencial de acción neuronal

• Potencial de acción
• Se propaga por el axón neuronal en dirección a la
  neurona vecina, su velocidad e intensidad es
  siempre igual (todo o nada)
• Es un proceso Activo que requiere energía.
• Se propaga sin cambios y siempre es una onda
  electroquímica

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Modificaciones electroquímicas en la neurona
Hiperpolarización
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La onda de depolarización es propagable
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POTENCIAL DE ACCIÓN
1 ms
0 mV
POTENCIAL ELÉCTRICO
-70 mV
TIEMPO
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Canales dependientes de voltaje

• Se abren cuando el potencial de reposo o de
  membrana se hace menos negativo (depolarización)
• De sodio
• Muy rápidos
• Provocan más depolarización
• Se inactivan
• De potasio
• Menos rápidos
• Revierten la depolarización.

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PROPAGACIÓN DEL POTENCIAL DE ACCIÓN
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PROPAGACIÓN DEL POTENCIAL DE ACCIÓN
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PROPAGACIÓN DEL POTENCIAL DE ACCIÓN
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PROPAGACIÓN DEL POTENCIAL DE ACCIÓN
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PROPAGACIÓN DEL POTENCIAL DE ACCIÓN
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Velocidad de conducción de los impulsos nerviosos

• Depende de 2 factores
• Diámetro del axón ( con un determinado grosor de
  la mielina)
• Presencia de nódulos de ranvier ( conducción
  saltatoria).

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Velocidad de conducción
Na
Na
Na
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• En una fibra nerviosa sin vaina de mielina, toda
  la membrana del axón está en contacto con el
  líquido intersticial ( LEC)
• El flujo de iones puede verse alterado
  disminuyendo su tránsito por la membrana del
  axón.
• En una fibra mielinizada, solo están en contacto
  con el líquido intersticial ( LEC) las zonas de
  la membrana axónica correspondientes a los nodos
  de Ranvier.
• Por lo general, todos los canales iónicos y
  bombas de sodio-potasio se concentran en estas
  zonas.
• Así, los potenciales de acción se pueden generar
  solo en los nodos y el impulso nervioso salta de
  nodo en nodo, acelerándose la conducción.
• La neurona siempre responde a la ley del todo o
  nada cuya transmisión viaja con igual velocidad
  siempre que se alcance el nivel umbral

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Cómo una célula excitada recupera su potencial
de reposo?

• El sodio que se encuentra en el interior y
  causante de la despolarización es bombeado
  fuera de la célula por la
• bomba de sodio y potasio
• La bomba de sodio y potasio está presente en
  todas las membranas de las células y su finalidad
  es expulsar el sodio fuera de la célula e
  incorporar a la vez el potasio que está siendo
  expulsado por igualdad de cargas que el sodio

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• La bomba de Na y K, gasta energía en forma de ATP
  para realizarse.
• Posee la responsabilidad de la repolarización
  celular, es decir, el regreso a la polaridad
  inicial o potencial de reposo o de membrana.
• Cuando la neurona o la célula recupera su
  potencial de reposo, recién estará en condiciones
  de responder ante un nuevo estímulo
  despolarizándose nuevamente.
• El tiempo en que la neurona no responde a
  estímulos por estar excitada se denomina
  periodo refractario que dura 2 ms.

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(No Transcript)
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Sinapsis

• Las señales o impulsos nerviosos viajan de una
  neurona a otra a lo largo de la unión
  especializada llamada sinapsis.
• La sinapsis es un pequeño espacio de 200 A que
  separa a una neurona de otra.
• Pueden ser de naturaleza química o eléctrica, son
  más comunes las primeras.

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• Esta sinapsis es de tipo química puesto que la
  neurona presináptica debe emitir una sustancia
  química (neurotransmisor) para estimular o
  inhibir a la neurona postsináptica

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SINAPSIS
AXÓN
DENDRITA
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SINAPSIS EXCITADORA
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SINAPSIS EXCITADORA
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SINAPSIS EXCITADORA
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SINAPSIS INHIBIDORA
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SINAPSIS INHIBIDORA
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SINAPSIS INHIBIDORA
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SINAPSIS INHIBIDORA
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Estructura microscópica de la sinapsis
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Mecanismo de transmisión del Impulso Nervioso por
la sinapsis.

• Llegada de la onda despolarizante o impulso
  nervioso al botón sináptico o vesícula sináptica
  la que provoca la apertura de los canales iónicos
  al Calcio.
• Este ión calcio penetra al interior del botón
  sináptico, produciendo o desencadenando la
  exocitosis de la vesícula sináptica.

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• Se liberan los neurotransmisores al espacio
  sináptico y se unen a receptores específicos de
  la membrana celular de la neurona postsináptica.
• La unión de neurotransmisor y sus receptores
  pueden provocar potenciales posinápticos
  exitadores o inhibidores según sea el caso.

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Potenciales excitatorios ( PPSE)

• Se produce por una despolarización de la membrana
  celular de neurona post sináptica.
• El neurotransmisor permite la excitación de la
  membrana y la apertura de los canales para el
  sodio.
• Las despolarizaciones producida por cada botón
  tienen un efecto sumatorio con lo que se puede
  despolarizar el total de la Membrana celular.
• Una vez provocada la excitación, el
  neurotransmisor es degradado por enzimas y la
  neurona post sináptica ,una vez conducido el
  impulso nervioso, se dispone a repolarizarse,
  para salir de su periodo refractario.

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Potenciales Inhibitorios ( PPSI)

• Son generados por una hiperpolarización de la
  membrana celular de la neurona postsináptica.
• La unión del neurotransmisor con sus receptores
  celulares provoca la apertura de los canales
  iónicos para el Cl y no para el sodio, los que se
  hermetizan, con lo que el medio interno celular
  queda mas negativo.
• También la hiperpolarización puede deberse a la
  apertura de los canales iónicos al K el que sale
  en demasía de la célula dejando mas negativo el
  medio interno celular

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Eventos de la sinapsis
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• Una vez que los neurotransmisores cumplieron su
  función enzimas específicas los degradan para
  evitar una sobre estimulación.
• Los subproductos de la destrucción enzimática de
  los neurotransmisores son reciclados.
• Las propiedades de los neurotransmisores y de
  sus receptores específicos determinan que un
  mismo neurotransmisor pueda actuar como excitador
  o inhibidor. (acetilcolina es inhibidor en el
  corazón y excitador en musculatura esquelética.

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Pasos en la transmisión sináptica

• Llegada de un impulso nervioso al terminal
  axónico.
• Se desprende Ca que provoca el movimiento de
  los botones sinápticos y la exocitosis de sus
  neurotransmisores.
• Descarga de neurotransmisores en el espacio
  sináptico
• Captación de los neurotransmisores por parte de
  los receptores de membrana ( post sináptica)

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• Apertura de los canales de sodio que permiten la
  entrada del Na al interior de la neurona post
  sináptica.
• Cambio de potencial e inicio de un impulso
  nervioso en la neurona PS
• Liberación de enzimas degradadoras por parte de
  neurona post sináptica,
• Degradación enzimática de los neurotransmisores.
• Recuperación del potencial de reposo utilizando
  la bomba de Na y K.
• El estado de reposo se logra cuando se recupera
  el potencial negativo interior y positivo en el
  exterior

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Características de la transmisión sináptica

• Existen varias características que resaltan en la
  conducción de impulsos a nivel de las sinapsis
• Es unidireccional
• Es bloqueada o inhibida por sustancias químicas
  competidoras o estimulantes
• Se puede producir fatiga sináptica

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• 4) Existe retardo sináptico
• 5) Puede producirse sumación temporal
• 6) Se pueden producir PPSE y/o PPSI
• 7) Pueden existir redes de convergencia y de
  divergencia

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REFLEJO DE FLEXIÓN O DE DEFENSA