Patologías del Aparato Nervioso

Transcripción

1 Patologías del Aparato Nervioso 1

2 1 SISTEMA NERVIOSO El sistema nervioso se encarga, junto con el sistema endocrino, de coordinar las funciones de todos los sistemas y aparatos del organismo para mantener así el equilibrio del mismo. Esta función la lleva a cabo mediante respuestas rápidas (impulsos nerviosos) que son conducidos por los axones neuronales y producen la liberación de sustancias neurotransmisoras o moléculas mediadoras a nivel de las sinapsis. Los efectos así producidos son de aparición rápida, pero la duración de los mismos es generalmente de breve duración. 1.1 ANATOMÍA FUNCIONAL DEL SISTEMA NERVIOSO ESTRUCTURA Y FUNCIONES DEL SISTEMA NERVIOSO Las estructuras que forman el sistema nervioso son: el encéfalo, los nervios o pares craneales y sus ramas, la médula espinal, los nervios raquídeos o espinales y sus ramas, los ganglios, los plexos entéricos y los receptores sensoriales. El encéfalo se encuentra en el cráneo y conecta con la médula espinal a través del agujero occipital del cráneo. De la base del encéfalo nacen los doce pares de nervios craneales. La médula espinal está rodeada por los huesos de la columna vertebral y de ella emergen los nervios raquídeos que se distribuyen por una región específica de las mitades derecha e izquierda del cuerpo. Los nervios son haces formados por miles de axones (cilindroejes de las neuronas), tejido conectivo y vasos sanguíneos. Los ganglios son estructuras nerviosas formadas sobre todo por cuerpos de neuronas. Se localizan fuera del encéfalo y de la médula espinal y están intimamente relacionados con los nervios raquídeos y craneales. Los plexos entéricos constituyen una red de neuronas localizadas en los órganos del aparato digestivo, que regulan el funcionamiento del mismo. Los receptores sensoriales son dendritas (prolongaciones neuronales) de neuronas sensoriales o células especializadas que detectan los cambios en el medio inerno o en el exterior del organismo. Un núcleo es un grupo de cuerpos celulares neuronales en el SNC. Se encuentan en la sustancia gris del encéfalo. La función del sistema nervioso consiste en recibir la información, tanto del exterior como del interior del organismo, procesarla y responder a ella. 1.- Función sensorial: los receptores sensoriales captan los estímulos internos (por ejemplo disminución de la presión de oxígeno) o externos (pinchazo en un dedo) y a través de las neuronas aferentes o sensoriales envían información al encéfalo o a la médula espinal. 2

3 2.- Función de integración: la información que llega al encéfalo o a la médula espinal es analizada, almacenada en parte, y se decide la respuesta adecuada. Esto tiene lugar en las neuronas de asociación o iterneuronas. 3.- Función motora: la respuesta adecuada al estímulo que la desencadenó es transmitida por las neuronas eferentes o motoras hasta los órganos o células efectores encargados de responder (por ejemplo fibras musculares, células ganglionares, etc) ORGANIZACIÓN DEL SISTEMA NERVIOSO El sistema nervioso se puede dividir en dos subsistemas: El sistema nervioso central y el sistema nervioso periférico. El sistema nervioso central (SNC) está compuesto por el encéfalo y la médula espinal, y se encarga de integrar y correlacionar muchos tipos distintos de información sensorial que les llega. La mayoría de los impulsos nerviosos que estimulan la contracción muscular o las secreciones glandulares se originan en el SNC. Es también la fuente de pensamientos, recuerdos y emociones. El sistema nervioso periférico (SNP) incluye los nervios craneales y sus ramas, los nervios raquídeos y sus ramas, los ganglios y los receptores sensoriales. Se subdivide a su vez en: 1.- sistema nervioso somático (SNS). Está formado por dos tipos de neuronas: neuronas sensoriales que transmiten información al SNC desde los receptores de los sentidos especiales y somáticos, localizados principalmente en cabeza, extremidades y pared corporal, y neuronas motoras con origen en el SNC que conducen impulsos a los músculos esqueléticos. Estas respuestas motoras se pueden regular de forma consciente, por lo que esta acción es voluntaria. 2.- sistema nervioso autónomo (SNA). Formado por neuronas sensoriales que transmiten información al SNC de los receptores sensoriales autónomos situados sobre todo en las vísceras, y por neuronas motoras del SNC que conducen impulsos nerviosos al músculo liso, miocardio, glándulas y tejido adiposo.gran parte de estas respuestas motoras no tiene regulación consciente, por lo que la acción del SNA es involuntaria. La porción motora del SNA consta de dos partes: sistema nervioso simpático y parasimpático. Salvo algunas excepciones, los efectores reciben inervación tanto simpática como parasimpática, que generalmente tienen acciones opuestas. 3.- sistema nervioso entérico (SNE). Se le considera el cerebro del intestino, y actúa de forma involuntaria. Está constituido por casi 100 millones de neuronas que forman los plexos entéricos distribuidos por el tubo digestivo. Muchas de estas neuronas actúan con independencia del SNA y SNC; aunque comunican con el SNC por medio de neuronas simpáticas y parasimpáticas. Las neuronas sensoriales del SNE vigilan los cambios químicos en el tubo digestivo, y el estiramiento de las paredes del mismo. Las neuronas motoras del SNE regulan la contracción del músculo liso digestivo, las secreciones digestivas y la actividad endocrina de este aparato digestivo. 3

4 1.1.3 HISTOLOGÍA DEL TEJIDO NERVIOSO El tejido nervioso está formado por dos tipos de células: las neuronas y las células de la glía. Las primeras realizan funciones especiales que se atribuyen al sistema nervioso como actividad muscular controlada, regulación de secreciones glandulares, pensamiento, sensaciones, recuerdo, etc. Las células gliales sirven de sostén, nutrición, protección de las neuronas y mantienen la homeostasis del líquido intersticial en el que se encuentran las neuronas Neuronas Son células que tienen la propiedad de generar y propagar potenciales de acción o impulsos: excitabilidad eléctrica. La neurona consta de tres partes: el cuerpo celular, y dos tipos de prolongaciones, el axón o neurita, y las dendritas. El cuerpo celular contiene el núcleo, rodeado por el citoplasma en el que se encuentran las organelas características (lisosomas, mitocondrias, complejo de Golgi, etc.). Algunas neuronas contienen un pigmento pardo amarillento, la lipofuscina, que se acumula en el citoplasma en forma de gránulos a medida que envejece la neurona, y que parece no producir daño a la misma. En el cuerpo de la neurona se encuentran también los cuerpos de Nissl, que son grupos de retículo endoplásmico rugoso que sintetizan proteínas que se van a utilizar para reponer componentes de la célula, regenerar axones dañados o como material de crecimiento para las neuronas. Existen neurofibrillas que sirven de sostén a la célula, y microtúbulos que ayudan a movilizar materiales entre el cuerpo celular y el axón. El cuerpo celular es el sitio donde la neurona sintetiza sus productos o recicla los existentes. Existen dos tipos de sistemas de transporte de materiales entre el cuerpo celular y las terminaciones axónicas: 1.- transporte axónico lento, desplaza las sustancias desde el cuerpo celular hasta las terminales axónicas para nutrir el axoplasma o para el desarrollo o regeneración de los axones. Este transporte mueve los materiales a una velocidad de 1 a 5 mm por día. 2.- transporte axónico rápido: utiliza proteínas para el transporte bidireccional de materiales que forman la membrana del axolema, los bulbos terminales y las vesículas sinápticas. Algunos materiales vuelven al cuerpo celular donde se reciclan o degradan, y otros intervienen en el crecimiento. Las dendritas son prolongaciones del cuerpo neuronal, generalmente cortas, ramificadas, con forma de huso, que reciben los impulsos nerviosos. No suelen estar mielinizadas. El citoplasma contiene lisosomas, cuerpos de Nissl, mitocondrias y otras organelas. 4

5 El axón, cilindroeje o neurita es una prolongación cilíndrica, delgada y larga que está unida al cuerpo neuronal por una zona elevada, la eminencia axónica. Transmite el impulso nervioso hacia otras neuronas, células glandulares o fibras musculares. En la mayoría de las neuronas el impulso nervioso se origina en lo que se denomina zona de activación (unión de la eminencia axónica con la primera porción del axón), y luego es conducido a lo largo del axón. Este, contiene mitocondrias, neurofibrillas y microtúbulos, pero carece de retículo endoplásmico rugoso, por lo que no puede sistetizar proteínas. El citoplasma axónico (axoplasma), está envuelto por la membrana plasmática (axolema). El axón emite unas prolongaciones laterales, colaterales axónicos, y termina dividiéndose en muchas prolongaciones finas o terminales axónicas que pueden tener forma tuberosa o de bulbo, o bien forman unas protuberancias o varicosidades. Ambos tipos de estructuras terminales contienen unas vesículas que almacenan en su interior los neurotransmisores químicos. El sitio de comunicación entre dos neuronas o entre neurona y célula efectora es la sinapsis. El tamaño y forma de las neuronas es muy variable. Así, el diámetro del cuerpo puede oscilar entre 5µm y 135µm. La ramificación de las dendritas es también variable y diferente según las distintas partes del sistema nervioso. El tamaño del axón varía entre un metro o más de largo, a los más pequeños, de escasos milímetros. Según el número de prolongaciones que emergen del cuerpo neuronal, se pueden clasificar las neuronas en tres tipos distintos: 1.- neuronas multipolares: tienen varias dendritas y un axón. Este tipo de neuronas se encuentran en el encéfalo y la médula espinal. 2.- neuronas bipolares: tienen una dendrita principal y un axón. Se encuentran en oído interno, retina y área olfatoria del cerebro. 3.- neuronas unipolares: tienen una única prolongación que parte del cuerpo celular y se ramifica en una prolongación central que se dirige hacia el SNC y otra periférica que se aleja del SNC. Estas dos prolongaciones forman en conjunto un axón que conduce impulsos lejos de las dendritas que se hallan en el extremo distal de la prolongación periférica. Estas neuronas son sensitivas y llevan información al SNC. Desde el punto de vista funcional se pueden clasificar las neuronas, según el sentido en que conducen los impulsos en tres tipos: - Neuronas aferentes o sensitivas: conducen los impulsos hasta el encéfalo o la médula espinal. - Neuronas eferentes o motoras: conducen los impulsos desde el encéfalo o la médula espinal hasta los músculos y las glándulas. 5

6 - Interneuronas o neuronas e asociación: conducen los impulsos desde las neuronas aferentes hasta las eferentes o motoras. Se encargan de la función de integración, es decir, analizar y almacenar la información recibida para elaborar la respuesta adecuada. Se encuentran dentro del SNC. Aproximadamente un 90% de las neuronas del cuerpo humano son interneuronas, de las cuales hay miles de tipos. Las interneuronas se suelen denominar por el apellido del histólogo que las describió originalmente (células de Purkinge en el cerebelo, células de Renshaw en la médula espinal), o bien por algún rasgo de su forma o aspecto (células piramidales del encéfalo) Células gliales Son células más pequeñas que las neuronas, pero su número es mucho mayor que el de aquellas. No conducen información, pero contribuyen de diversas maneras en la función neuronal. Conservan la capacidad de división y multiplicación durante toda la madurez. En caso de lesión o enfermedad, las células gliales se multiplican para llenar los espacios que ocupaban las neuronas. Hay seis tipos distintos de células gliales: astrocitos, oligodendrocitos, microglía y células ependimarias, presentes en el SNC, y células de Schwann y células satélite, que se encuentran en el SNP. Astrocitos: Son las células más abundantes de la neuroglía.tienen forma de estrella con muchas prolongaciones. Forman vainas que se ciñen alrededor de los capilares sanguíneos del encéfalo, y ayudan a formar la barrera hematoencefálica. Aportan nutrientes a las neuronas, captan el exceso de neurotransmisores y participan en su metabolismo; mantienen el equilibrio adecuado de Ca++ y K+, intervienen en la migración de neuronas durante el desarrollo encefálico y mantienen el ambiente químico apropiado para que se generen los potenciales de acción neuronales. Oligodendrocitos: son células más pequeñas que los astrocitos, tienen menos prolongaciones, y su cuerpo es redondo u ovalado. Producen la vaina de mielina que rodea a las fibras nerviosas del SNC. También forman una red de sostén alrededor de las neuronas del SNC. Microglía: son células pequeñas y generalmente estacionarias. Protege las células del SNC fagocitando y destruyendo gérmenes invasores, desechos de células, etc, para lo cual se desplazan al tejido lesionado. Células ependimarias: son células epiteliales con forma que va de cuboidea a cilíndrica. Muchas de ellas presentan cilios. Se encuentran tapizando los ventrículos del encéfalo el conducto central de la médula espinal. Producen el líquido cefalorraquídeo y ayudan a su circulación. Células de Schwann o neurolemocitos: son células aplanadas que rodean los axones en el SNP formando la vaina de mielina. Intervienen en la regeneración de los axones del SNP. Células satélite: son células aplanadas que se disponen alrededor del cuerpo celular de neuronas en los ganglios, sirviéndoles de sostén. 6

7 Mielinización La vaina de mielina es una cubierta lipoprotéica que se dispone formando varias capas alrededor de los axones de las neuronas. Esta cubierta la producen las células gliales: las células de Schwann en el SNP, y los oligodendrocitos en el SNC. La vaina de mielina aumenta la velocidad de conducción de los impulsos nerviosos y aisla eléctricamente el axón. En el SNP, cada membrana plasmática de una célula de Schwann rodea el axón neuronal formando varias capas alrededor del mismo, como una espiral, quedando el citoplasma y el núcleo de la célula de Schwann en la capa externa. La porción interna formada por hasta 100 capas de la membrana plasmática de la célula de Schwann, forma la vaina de mielina; la capa citoplasmática externa con núcleo de la célula de Schwann que envuelve la vaina de mielina, forma el neurolema o vaina de Schwann, que interviene en la regeneración del axón cuando este se lesiona: forma un tubo que guía el crecimiento del axón a la vez que estimula su crecimiento. Los nódulos de Ranvier son interrupciones de la vaina de mielina que se producen a intervalos a lo largo del axón. Cada célula de Schwann rodea un fragmento del axón entre un par de nódulos. En algunos casos, las células de Schwann no se enrollan alrededor del axón, sino que se limitan a mantener juntas las fibras de un haz. Estas fibras se denominan amielínicas. En el SNC, el oligodendrocito emite unas prolongaciones anchas y planas que rodean en forma de espiral los axones formando la vaina de mielina. El citoplasma y el núcleo no envuelven el axón, por lo que no hay neurolema. Debido a esta ausencia de neurolema, la regeneración de los axones después de las lesiones es mínima. Hay nódulos de Ranvier, pero menos numerosos que en el SNP. En un corte fresco del encéfalo o de la médula espinal se pueden observar zonas de color blanco y otras grises. La sustancia blanca presenta este color debido a la mielina de las prolongaciones neuronales. La sustancia gris carece de mielina, y contiene cuerpos de neuronas, dendritas, axones amielínicos, terminales axónicas y células gliales. Tanto la sustancia gris como la blanca poseen vasos sanguíneos ACTIVIDAD ELÉCTRICA NEURONAL Las neuronas son células capaces de generar y transmitir impulsos nerviosos debido a su excitabilidad y conductividad. Un impulso nervioso se puede describir como una onda de oscilación eléctrica que recorre la membrana plasmática. Para comprender bien este fenómeno es necesario conocer la naturaleza eléctrica de la mambrana plasmática. 7

8 Todas las células vivas mantienen una diferencia en la concentración de iones a través de sus membranas. Existe un ligero exceso de iones negativos en el interior de la membrana, y un ligero exceso de iones positivos en el exterior. Esto origina una diferencia de carga eléctrica que se almacena en forma de energía, llamada potencial de membrana. Cuando una membrana presenta un potencial de membrana se dice que está polarizada, es decir, tiene un polo positivo (el lado donde hay un exceso de iones positivos), y un polo negativo (el lado donde hay un exceso de iones negativos). La magnitud de la diferencia de potencial se mide en voltios (V) o en milivoltios (mv) con un voltímetro. El signo del voltaje de una membrana indica la carga de la superficie interior de la membrana. Por ejemplo, un voltaje de +30 mv indica una diferencia de potencial de 30 mv y que el interior de la membrana es positivo, con lo cual, el exterior de la membrana será negativo. Las neuronas se comunican entre sí mediante dos tipos de señales eléctricas: los potenciales de acción, que permiten la comunicación de corta y larga distancias; y los potenciales graduados, solo para la comunicación entre cortas distancias. Estos dos tipos de señales se producen gracias a dos características de la membrana plasmática: un potencial de membrana en reposo y canales iónicos específicos que se abren y cierran en respuesta a distintos estímulos específicos Canales iónicos Cuando estos canales están abiertos, los iones específicos difunden a través de la membrana plasmática según su gradiente electroquímico (del sitio donde se encuentran en mayor concentración al de menor concentración; los cationes se mueven hacia áreas con carga negativa, y los aniones hacia áreas cargadas positivamente). Hay dos tipos de canales iónicos: a) Canales de filtración, que siempre están abiertos. La membrana plasmática tiene más canales de filtración de iones K+ que de iones Na+, por lo que la permeabilidad para el potasio es mayor que para el sodio. b) Los canales de compuerta se abren o cierran en respuesta a un estímulo determinado y son estos canales los que le confieren a la neurona la excitabilidad eléctrica. Hay tres tipos de canales de compuerta según el estímulo al que responden: 1.- Canal iónico de voltaje, se abre en respuesta a un cambio del potencial de membrana (voltaje). 2.- Canal iónico de ligandos: se abre o cierra en respuesta a un estímulo químico específico como los neurotransmisores, las hormonas, etc. 3.- Canal iónico de compuerta mecánica: se abre y cierra en repuesta a estímulos como las vibraciones sonoras, estiramiento de tejidos o contacto físico (presión). Estos factores distorsionan la forma que tiene el canal en reposo con lo cual se abren. Estos canales se encuentran en los receptores auditivos de los oídos, en los receptores tactiles de la piel y en los que detectan el estiramiento gástrico. 8

9 Potencial de membrana en reposo Es el potencial que mantiene la neurona cuando no está conduciendo impulsos, y es de aproximadamente 70 mv. Se debe al acúmulo de iones con carga negativa, principalmente fosfatos orgánicos y proteínas en el interior de la célula; y de iones positivos, principalmente Na+ en el líquido extracelular justo por fuera de la membrana. Los factores que contribuyen al mantenimiento de este potencial son: 1.- la distribución desigual de los iones a ambos lados de la membrana. En el interior de la célula el principal catión es el potasio, K+, y los principales aniones son los aminoácidos de las proteínas y los fosfatos orgánicos. En el líquido extracelular predominan los iones Na+ y Cl Permeabilidad relativa de la membrana plasmática al Na+ y al K+. En una neurona en reposo la permeabilidad al potasio es unas veces mayor que al Na+. La bomba de sodio (ATPasa Na+/K+) contribuye a mantener el potencial de reposo mediante el bombeo de Na+ al exterior con el mismo ritmo de su flujo al interior celular, y bombeo de potasio desde el exterior de la célula al interior. Por cada 3Na+ que se extraen de la célula entran 2K+ contribuyendo así a la negatividad del potencial de la membrana en reposo Potenciales graduados o locales Cuando un estímulo excita la neurona, se produce una ligera desviación del potencial de reposo en una región específica de la membrana plasmática. Esta desviación puede hacer a la membrana más negativa (potencial local hiperpolarizante) o menos negativa (potencial despolarizante). Se llaman potenciales graduados porque la magnitud de la desviación del potencial de reposo de membrana es proporcional a la magnitud del estímulo. Están localizados en una región determinada de la membrana plasmática, no se propaga hasta el axón de la neurona. Estos potenciales se producen cuando un estímulo provoca la apertura o cierre de los canales iónicos de ligandos o mecánicos que modifica el flujo de iones específicos a través de la membrana, lo que produce un flujo de corriente localizado que se disemina por la membrana plasmática unas cuantas micras antes de desaparecer. Por esto los potenciales locales solo son útiles para comunicaciones a corta distancia. Generalmente los canales iónicos de ligandos y los mecánicos se localizan en las dendritas de neuronas sensoriales. A su vez, los canales iónicos de ligandos son los más abundantes en las dendritas y en el cuerpo neuronal de motoneuronas e interneuronas, y raramente en los axones. Los potenciales graduados tienen distintos nombres según el tipo de estímulo que lo desencadena y según donde ocurren. Por ejemplo, los receptores y neuronas sensoriales originan los potenciales de receptores y potenciales generadores; el potencial postsináptico se produce por la unión de un neurotransmisor con su receptor en un canal iónico de ligando. 9

10 Potencial de acción Son cambios rápidos en el potencial de membrana que se extienden con celeridad por la membrana neuronal transmitiendo las señales nerviosas. El potencial se inicia con un cambio brusco del potencial de membrana negativo normal de reposo a un potencial de membrana positivo (despolarización). Termina con un vuelta al potencial negativo original del estado de reposo (repolarización). Para conducir una señal nerviosa, el potencial de acción se desplaza por toda la neurona hasta el extremo de la misma. Cuando una neurona recibe un estímulo adecuado se abren algunos de los canales de sodio en el punto de estimulación. El sodio difunde rápidamente al interior de la membrana debido al gradiente de concentración y eléctrico, produciéndose una despolarización local. Si la magnitud de la despolarización sobrepasa el potencial umbral (intensidad mínima que debe tener una fluctuación de voltaje para desencadenar la apertura de los canales iónicos dependientes de voltaje), que se sitúa en torno a 55mV, se abren los canales de sodio dependientes de voltaje. La entrada de más iones Na+ lleva el potencial hasta 0 y sigue ascendiendo en dirección positiva hasta llegar a casi 30mV. Pasado un milisegundo, los canales de sodio sensibles al voltaje se cierran automáticamente, lo que quiere decir que una vez estimulados y abiertos estos canales, siempre dejan entrar al sodio durante el mismo periodo de tiempo, por lo que la magnitud del potencial producido es siempre la misma. Es decir, el potencial de acción es una respuesta de todo o nada: si se sobrepasa el potencial umbral, el potencial de acción siempre alcanza su máximo; si no se sobrepasa, no se produce el potencial de acción y la membrana vuelve a su potencial de reposo. La superación del potencial umbral también provoca la apertura de los canales de K+ sensibles al voltaje, hecho que ocurre cuando la difusión de Na+ al interior celular eleva el potencial de membrana a +30 mv. Una vez abiertos los canales de K+, difunde rápidamente fuera de la célula debido al gradiente de concentración y porque es repelido del interior de la célula que ahora es fuertemente positivo. Esta salida del K+ restablece el exceso de iones positivos original del exterior de la membrana, repolarizándola. Como los canales de K+ suelen permanecer abiertos al llegar la membrana a su potencial de reposo, sale demasiado potasio que da lugar a un breve período de hiperpolarización (más negativo) que es contrarrestado por la acción de la bomba de sodio-potasio y el retorno de los canales de iones a su estado inicial. Hay un período de tiempo durante el cual la neurona no puede generar otro potencial de acción, es el período refractario. Coincide con el período en que los canales de sodio están inactivados y no se pueden reabrir hasta que han llegado a su estado de reposo. En el período refractario relativo, cuando los canales de K+ de voltaje están abiertos y los de Na+ están en reposo, un estímulo mayor que el umbral puede iniciar un segundo potencial de acción. Este período dura escasos milisegundos, durante los cuales la membrana se repolariza y restablece el potencial de reposo. Los potenciales graduados no tienen período refractario. Los axones de gran diámetro tienen un período refractario absoluto de unos 0,4 msg, por lo que puede ocurrir un segundo impulso nervioso con mucha rapidez (hasta 1000 impulsos por segundo). Los axones de diámetro pequeño con período refractario de unos 4 msg transmiten impulsos más lentamente (aproximadamente unos 250 impulsos por sg). 10

11 Propagación de los impulsos nerviosos Los impulsos nerviosos deben viajar desde el lugar donde se producen, generalmente la eminencia axónica, hasta las terminales axónicas, comunicando así la información entre distintas partes del cuerpo. El impulso nervioso se propaga a sí mismo por la membrana. Cada potencial de acción origina un flujo de corriente local suficiente para superar el potencial umbral de la siguiente región de la membrana, por lo que el potencial de acción va pasando de un punto de la membrana al siguiente. Como el potencial de acción es un fenómeno de todo o nada, recorre la membrana sin que disminuya o aumente su magnitud. Además el impulso nervioso no retrocede, avanza siempre en un solo sentido, ya que el segmento anterior de la membrana está en periodo refractario y no puede ser reestimulado. Este tipo de conducción o transmisión de impulsos se da en los axones amielínicos, y se llama conducción continua (despolarización paso por paso de cada región adyacente de la membrana). En las fibras mielínicas, la vaina de mielina actúa como aislante eléctrico (en esta zona hay pocos canales iónicos regulados por voltaje), y solo se producen los cambios eléctricos en los nódulos de Ranvier, zonas donde se interrumpe la mielina y hay alta densidad de canales iónicos dependientes de voltaje. Los potenciales de acción saltan de nódulo a nódulo. El potencial de acción de un nódulo genera corrientes iónicas en el citosol y el líquido extracelular, se abren los canales de Na+ de voltaje en el nódulo siguiente, y así sucesivamente en los siguientes. Cada nódulo se repolariza tras su despolarización. La corriente fluye por la membrana solo en los nódulos, y el impulso parece saltar de nódulo en nódulo, según se despolarizan; por lo que a este tipo de transmisión de impulsos se le llama conducción saltatoria, y es característica de los axones mielínicos Tipos de fibras y velocidad de conducción La velocidad a la que se propagan los impulsos nerviosos depende del grosor de la fibra nerviosa y de la presencia o no de mielina. Cuanto mayor sea el diámetro, más rápidamente se transmite el impulso. Las fibras mielínicas conducen los impulsos con más rapidez ya que la conducción saltatoria es más rápida que la punto a punto. También los axones cuando están calientes transmiten los impulsos más rapidamente que cuando están fríos. Por eso la aplicación de frío después de la lesión de tejidos puede aliviar el dolor al bloquear parcialmente la conducción de las sensaciones dolorosas por los axones. Las fibras más rápidas, como las que inervan los músculos esqueléticos, pueden conducir impulsos a una velocidad de hasta 130 m por segundo (160 Km por hora). Las fibras más lentas, como las de los receptores sensitivos de la piel, conducen impulsos a solo 0,5 metros por segundo (poco más de 1,5 Km por hora). 11

12 Los axones con diámetro entre 5-20 µm, fibras A, siempre son mielínicos. Tienen un período refractario absoluto breve y conducen los estímulos a una velocidad de m/sg. Este tipo de axones están en las neuronas sensoriales que conducen impulsos relacionados con el tacto, presión, algunas sensaciones térmicas, posición de las articulaciones, y se encuentran también en las motoneuronas que transmiten impulsos a los músculos. Las fibras B poseen axones con diámetro de 2 a 3 µm y período refractario absoluto un poco más prolongado que el de las fibras A. También son mielínicos y la velocidad a la que conducen es de hasta 15 m/sg. Transmiten impulsos sensoriales de las vísceras al encéfalo y a la médula espinal. Se encuentran así mismo en las motoneuronas autónomas que se extienden desde el encéfalo y la médula espinal hasta los ganglios autónomos (estaciones de relevo del SNA). Las fibras C tienen axones de diámetro entre 0,5-1,5 µm, y período refractario absoluto más largo que los anteriores. Son axones amielínicos que transmiten impulsos a una velocidad de 0,5-2 m/sg. Transmiten impulsos sensoriales de calor, frío, presión, dolor y tacto provenientes de la piel, así como impulsos dolorosos de las vísceras. Este tipo de fibras se encuentran también en las fibras motoras autónomas que nacen de los ganglios autónomos y estimulan el corazón, músculo liso y glándulas. Algunas de las funciones motoras que realizan las fibras B y C son: la constricción y dilatación de las pupilas, la aceleración y desaceleración de la frecuencia cardíaca o la contracción y relajación de la vejiga. Los sistemas sensoriales detectan la intensidad de los estímulos mediante la frecuencia con que se generan los impulsos en el área de activación,y el número de neuronas sensoriales activadas. Por ejemplo, la presión fuerte hace que los impulsos se transmitan por el axón con mayor frecuencia, y estimula más neuronas sensibles a la presión que en el caso del tacto ligero Transmisión sináptica de los impulsos La sinapsis es el lugar donde se produce la transmisión de impulsos entre neuronas. Son fundamentales para la homeostasis ya que filtran e integran la información. Algunos impulsos se transmiten mientras que otros se bloquean. Son también el sitio de acción de compuestos terapéuticos y adictivos. La neurona que transmite el impulso es la neurona presináptica, y la que lo recibe es la postsináptica. La mayoría de las sinapsis son entre axones y dendritas (axodendríticas), pero también hay uniones entre axón y cuerpo neuronal (axosomáticas) y entre axones (axoaxónicas). Desde el punto de vista estructural y funcional se distinguen dos tipos distintos de sinapsis: eléctricas y químicas Sinapsis eléctricas La corriente de iones se propaga de forma directa entre dos células adyacentes a través de uniones de abertura o nexos. Estas uniones son proteínas llamadas conexones que forman túneles por los que pueden fluir los iones en ambas direcciones. La comunicación en este tipo de sinapsis es rápida, bidireccional y sincronizada. Este tipo de uniones también está presente en el miocardio y el músculo liso visceral. 12

13 Sinapsis química En este tipo de unión no hay contacto físico entre sus membranas, están separadas por la hendidura sináptica, espacio de nm ocupado por líquido intersticial. Los impulsos eléctricos se propagan a través de un neurotransmisor químico liberado por la membrana presináptica, que actúa sobre un receptor de la membrana postsináptica generando un potencial postsináptico. El tiempo necesario para que ocurran estos hechos es de 0,5 msg, y es debido a esta demora sináptica por lo que la transmisión en este tipo de sinapsis es más lenta que en las sinapsis eléctricas. Cuando llega un potencial de acción a la protuberancia del extremo terminal del axón se abren los canales de calcio de voltaje, pasando éste rápidamente desde el líquido extracelular al interor de la célula presináptica. El aumento de calcio intracelular produce el desplazamiento de las vesículas de neurotransmisores hacia la membrana del botón sináptico. Aquí, se fusionan con dicha membrana y mediante un proceso de exocitosis liberan el neurotransmisor, que atraviesa la hendidura sináptica y se fija al receptor de la membrana postsináptica. Según el tipo de iones que admitan los canales, se produce despolarización o hiperpolarización de la membrana. Cuando un neurotransmisor despolariza la membrana postsináptica, el potencial de membrana se acerca al potencial umbral y tiene efecto excitatorio. Se produce por la apertura de los canales catiónicos de ligandos que permiten el paso de Na+ principalmente, pero también de K+ y Ca+. Se llama potencial postsináptico excitatorio. Si la despolarización alcanza el potencial umbral, se origina un potencial de acción. Si el neurotransmisor produce hiperpolarización (el potencial se hace más negativo) de la membrana postsináptica, se dice que es inhibitorio, y el potencial generado se llama potencial postsináptico inhibitorio. Este tipo de potencial se produce como consecuencia de la apertura de los canales de Cl- o de K+ de ligandos y entrada del cloro o salida del potasio, con lo que aumenta la negatividad del interior de la membrana. La transmisión en la sinapsis química a diferencia de lo que ocurre en la sinapsis eléctrica, es unidireccional ya que los neurotransmisores solo pueden ser liberados por los bulbos terminales de la neurona presináptica, y solamente la membrana de la neurona postsináptica presenta las proteínas receptoras adecuadas para reconocer el neurotransmisor y unirse a él. Una vez que el neurotransmisor ha terminado su acción, debe ser retirado de la hendidura sináptica, ya que su presencia en la misma de forma continuada influiría de forma indefinida en la neurona postsináptica. Algunas moléculas del neurotransmisor difunden, conforme al gradiente de concentración, fuera de la hendidura sináptica. Otras veces el neurotransmisor es recaptado a la neurona que lo liberó, o a células gliales vecinas. Una última forma de eliminación del neurotransmisor es por degradación enzimática del mismo. 13

14 Normalmente, una neurona del SNC recibe impulsos de entre 1000 a sinapsis que se integran en el área de activación. A este fenómeno se le llama sumación, que puede ser de dos tipos:. Sumación espacial, cuando varios bulbos terminales presinápticos liberan a la vez el neurotransmisor.. Sumación temporal cuando un solo bulbo terminal presináptico libera el neurotransmisor en dos o más veces de forma rápida. Una neurona postsináptica recibe señales de muchas presinápticas. Algunas liberan neurotransmisores excitatorios y otras inhibitorios. El efecto final de la neurona postsináptica depende de la suma de los efectos excitatorios e inhibitorios, y puede ser de tres tipos: 1.- Potencial postsináptico excitatorio: se produce esta respuesta cuando el efecto excitatorio total es mayor que el inhibitorio total y menor que el umbral de estimulación. Estímulos subsiguientes generan con más facilidad un impulso nervioso por sumación ya que la neurona está parcialmente despoplarizada. 2.- Uno o más impulsos nerviosos: el efecto excitatorio total es mayor que el inhibitorio total y supera el umbral de estimulación, con lo cual se desencadenan uno o más impulsos nerviosos, que se seguirán generando mientras el potencial postsináptico excitatorio siga siendo mayor que el umbral. 3.- Potencial postsináptico inhibitorio: cuando predomina el efecto inhibitorio total, la membrana se hiperpolariza y por tanto se inhibe la neurona postsináptica y no hay generación de impulso nervioso Neurotransmisores Son los mensajeros químicos encargados de transmitir las señales nerviosas entre las neuronas. Se conocen más de 30 compuestos que son neurotransmisores, y se sospecha de otros que pueden serlo, hasta un total aproximado de 100. Su distribución en el sistema nervioso no es al azar, sino que neurotransmisores específicos se localizan y se liberan en determinadas zonas nerviosas. Algunos neurotransmisores se unen con el receptor correspondiente y producen rápidamente la apertura o cierre de los canales iónicos de la membrana, mientras que otros actúan más lentamente a través de un segundo mensajero. Otros neurotransmisores son hormonas que las células endocrinas de otros órganos del cuerpo liberan en la sangre, y hay neuronas que secretan hormonas en el encéfalo (células neurosecretoras). El efecto de los neurotransmisores en la sinapsis puede ser modificado de varias maneras: se puede estimular o inhibir la síntesis, liberación y retirada del neurotransmisor, así como bloquear o activar el sitio del receptor. Los agentes que aumenten la transmisión sináptica del neurotransmisor o que simulen sus efectos son agonistas. La persistencia del neurotransmisor en la sinapsis hace que sus efectos duren más tiempo. Los agentes que bloquean su acción se consideran antagonistas. 14

15 Los neurotransmisores se pueden clasificar según su función en excitadores e inhibidores, ya vistos. Algunos neurotransmisores tienen efectos excitatorios en unas sinapsis e inhibitorios en otras, ya que su función está determinada por los receptores postsinápticos y no por el neurotransmisor en sí. Según el tamaño, los neurotransmisores se pueden clasificar en dos grupos: neurotransmisores de bajo peso molecular y neuropéptidos Neurotransmisores de bajo peso molecular 1.- Acetilcolina: liberado por muchas neuronas del SNP y algunas del SNC. Su acción puede ser excitatoria, por ejemplo en la unión neuromuscular, o inhibitoria como es en el caso de las neuronas parasimpáticas del nervio vago que inervan el corazón disminuyendo la frecuencia cardíaca. La inactivación de este neurotransmisor la lleva a cabo la enzima acetilcolinesterasa que la separa en ácido acético y colina. 2.- Aminoácidos: El glutamato (ácido glutámico), y el aspartato (ácido aspártico) actúan como excitatorios. Casi todas las neuronas excitatorias del SNC y posiblemente la mitad de las sinapsis del encéfalo funcionan con el glutamato, cuya inactivación se lleva a cabo mediante transportadores que lo llevan a los bulbos terminales y a las células gliales cercanas. El ácido gamma-aminobutírico (GABA), y la glicina, son neurotransmisores inhibitorios. El GABA es un aminoácido que no forma parte de las proteínas y solo se encuentra en el cerebro, donde es el neurotransmisor inhibitorio más común. 3.- Aminas biógenas: las principales son la adrenalina, noradrenalina, serotonina y dopamina, que se producen por modificación de ciertos aminoácidos. Según el tipo de receptor pueden producir excitación o inhibición. La adrenalina y la noradrenalina son liberadas por la médula suprarrenal y actúan también como hormonas. La noradrenalina se relaciona con el estado de vigilia, ensoñaciones y regulación del estado de ánimo. La adrenalina es utilizada por un número reducido de neuronas encefálicas. La dopamina interviene en las respuestas emocionales, en la regulación del tono muscular y en ciertos aspectos de los movimientos originados por la contracción muscular. Adrenalina, noradrenalina y dopamina son catecolaminas, y su inactivación se produce por recaptación en los bulbos terminales, donde son recicladas en las vesículas sinápticas o son destruidas por las enzimas monoaminooxidasa (MAO) o catecol-o-metiltransferasa (COMT). La serotonina o 5-hidroxitriptamina interviene en las percepciones sensoriales, regulación del estado de ánimo, inducción del sueño y la termorregulación. Se encuentra sobre todo en las neuronas de una zona del encéfalo conocido como núcleo del rafe. 15

16 4.- Adenosina: la adenosina así como su trifosfato, difosfato y monofosfato (ATP, ADP y AMP) son neurotransmisores excitatorios en el SNC y en el SNP. La mayoría de las vesículas sinápticas que contienen ATP incluyen otro neurotransmisor. En el SNP, algunos nervios simpáticos liberan noradrenalina además de ATP, y los parasimpáticos ATP y acetilcolina. 5.- Gases: el óxido nítrico (NO) es un gas que tiene efectos generalizados en todo el cuerpo. Se forma a partir del aminoácido arginina por acción de la enzima óxido nítrico sintetasa. Se sintetiza a demanda según las necesidades, actúa de inmediato y su acción es de corta duración. Se calcula que más del 2% de las neuronas encefálicas genera óxido nítrico. También se encuentra en neuronas autónomas que producen relajación del músculo liso digestivo o liberación de adrenalina y noradrenalina de la médula suprarrenal. Se piensa que interviene en el aprendizaje y en la memoria Neuropéptidos Son neurotransmisores formados por tres a 40 moléculas de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos. Son muy numerosos y se encuentran en grandes cantidades en el SNC y en el SNP. Sus efectos pueden ser excitatorios o inhibitorios. Se sintetizan en el cuerpo de la neurona, se almacenan en vesículas y se transportan a las terminales axónicas. Algunos de ellos también actúan como hormonas reguladoras de distintas respuestas fisiológicas en otras partes del cuerpo. 1.- Encefalinas: fueron los primeros neuropéptidos descubiertos. Tienen efectos anlagésicos muy potentes. Inhiben los impulsos dolorosos al suprimir la liberación de sustancia P. 2.- Péptidos opioides: endorfinas y dinorfinas. Se les considera los analgésicos naturales del cuerpo. Su efecto analgésico se relaciona con el bloqueo que producen en la liberación de sustancia P. Se les relaciona con las sensaciones de placer o euforia, termorregulación, memoria y aprendizaje, regulación de las hormonas con efecto en el comienzo de la pubertad, impulso sexual y reproducción y con ciertas enfermedades mentales como esquizofrenia o depresión. 3.- Sustancia P: Se encuentra en neuronas sensoriales, en vías de la médula espinal y zonas del encéfalo relacionadas con el dolor, intensificando la percepción de éste. 4.- Hormonas hipotalámicas liberadoras e inhibidoras: regulan la liberación de hormonas por el lóbulo anterior de la hipófisis. 5.- Colecistocinina (CCK): está presente en el encéfalo y en el intestino delgado. Regula la alimentación actuando como señal para dejar de comer. Como hormona, regula la secreción de enzimas pancreáticas y controla el músculo liso en el tubo digestivo. 6.- Angiotensina II: estimula la sed y regula la presión sanguínea en el encéfalo. Como hormona, produce vasoconstricción y estimula la liberación de aldosterona que incrementa la reabsorción de sodio y agua en el riñón. 16

17 1.1.5 ENCÉFALO Y NERVIOS CRANEALES El encéfalo es la porción del SNC contenida dentro del cráneo. Es uno de los órganos más grandes del cuerpo, con una masa de aproximadamente 1300 g. Está formado por el cerebro, el cerebelo, el tronco encefálico y el diencéfalo. Es el centro donde se registran las sensaciones, se correlacionan entre sí y con la información almacenada para tomar decisiones y emprender acciones. Diferentes zonas del encéfalo están especializadas para desempeñar distintas funciones, y muchas zonas se combinan para realizar una función concreta. Es también el centro de las emociones, la memoria, la conducta y el intelecto. El encéfalo está protegido por los huesos del cráneo y por las meninges craneales, tres envolturas de tejido conectivo que son una continuación de las meninges espinales. La más externa se llama duramadre, y está constituida por tejido conectivo denso e irregular. La media recibe el nombre de aracnoides, y es una capa avascular formada por finas fibras elásticas de colágena formando como una tela de araña. La cubierta más interna es la piamadre, formada por haces entrelazados de fibras de colágena y algunas elásticas, se adhiere a la superficie del encéfalo. Contiene además vasos sanguíneos que aportan oxígeno y nutrientes al encéfalo. El espacio subaracnoideo se encuentra entre la aracnoides y la piamadre, y contiene líquido cefalorraquídeo. La duramadre emite tres extensiones que separan el encéfalo en distintas partes: la hoz del cerebro lo separa en dos hemisferios; la hoz del cerebelo así mismo lo separa también en dos hemisferios, y el tentorio separa el cerebro del cerebelo Sistema arterial cerebral El cerebro está irrigado por un sistema arterial complejo y abundante, dada la importante función que desempeña en el conjunto del organismo. A partir de las arterias carótidas internas y de las arterias vertebrales, y mediante una serie de arterias comunicantes, que ponen en continuidad ambos sistemas arteriales, se forma en la base del cráneo el denominado polígono de Willis del cual partirán las principales arterias cerebrales: cerebral anterior y cerebral media (ramas de la carótida interna) y cerebral posterior (rama de la vertebral). En el espesor del cerebro el sistema arterial es de tipo terminal, por lo que cualquier obstrucción de alguna de estas arterias dejará sin sangre a la zona por él irrigada, con los consiguientes trastornos (accidentes cerebrovasculares). La sangre venosa drena a través de unas venas profundas y superficiales que van a desembocar a una serie de lagunas existentes en la duramadre, denominadas senos venosos. El cerebro carece de vasos linfáticos. Cuando aumenta la actividad neuronal o de la neuroglía, también aumenta el flujo sanguíneo de dicha zona. Una disminución breve del mismo puede causar pérdida de conciencia y alteración de las funciones neuronales; mientras que la ausencia total de oxígeno durante cuatro minutos causa lesiones permanentes. El aporte de glucosa también debe ser continuo ya que el encéfalo casi no la almacena, por eso, si la sangre que llega tiene poca glucosa, se pueden presentar confusión mental, mareos, convulsiones y pérdida de conciencia. 17

18 La sangre arterial no se pone en contacto directamente con las células nerviosas, sino que lo hace a través de unas células especializadas, que permiten el paso de forma selectiva a determinadas sustancias, y que recibe el nombre de barrera hematoencefálica, que representa un sistema de seguridad para preservar al máximo la integridad funcional del cerebro. La barrera hematoencefálica está formada por las membranas de las células de la pared de los vasos sanguíneos del cerebro de baja permeabilidad, que permite el mantenimiento de la composición del líquido intersticial que nutre las células cerebrales dentro de unos límites estables. Es una barrera permeable entre la sangre y el líquido intersticial, que afecta a gran número de sustancias que la sangre transporta. Esta barrera, de características funcionales pero no anatómicas, adquiere gran importancia en farmacología, ya que es selectiva al paso de gran número de medicamentos Producción y circulación del líquido cefalorraquídeo (LCR) El LCR es transparente e incoloro, circula de manera continua por el espacio subaracnoideo y por cavidades que se encuentran en el encéfalo y en la médula espinal. Sirve de medio de intercambio de nutrientes y sustancias de desecho entre la sangre y el tejido nervoso, y también actúa como protección mecánica. Constituye un medio químico idóneo para la transmisión neuronal. En el encéfalo hay cuatro cavidades llenas de LCR: los ventrículos. Hay dos ventrículos laterales, uno en cada hemisferio cerebral, un tercer ventrículo en la línea media por encima del hipotálamo, y un cuarto ventrículo entre el tronco encefálico y el cerebelo. El LCR se forma en los plexos coroideos (redes de capilares sanguíneos) de los ventrículos a partir del plasma sanguíneo, por filtración y secreción. El líquido formado en los ventrículos laterales fluye a través de los agujeros interventriculares de Monro hasta el tercer ventrículo, donde se añade más LCR producido en los plexos coroideos del techo del tercer ventrículo, y continua fluyendo hasta el cuarto ventrículo por el acueducto de Silvio. El plexo coroideo del cuarto ventrículo también contribuye con la producción de más líquido. El LCR pasa al espacio subaracnoideo a través de tres orificios situados en el techo del cuarto ventrículo: dos agujeros de Luschka y el agujero de Magendie, bañando así a toda la superficie del encéfalo y la médula espinal. El líquido circula también por el conducto central de la médula espinal. El LCR se reabsorbe gradualmente en la sangre por las vellosidades aracnoideas (prolongaciones digitiformes de la aracnoides que se proyectan en los senos venosos de la duramadre, principalmente en el seno sagital superior). En condiciones normales el LCR se reabsorbe con la misma rapidez con que se forma: aproximadamente unos 20 ml/h. El volumen promedio total de LCR en adultos es aproximadamente ml. Contiene glucosa, proteínas, urea, ácido láctico, Na+, K+, Ca++, Mg++, Cl-, CO3H- y algunos leucocitos. 18

19 Cerebro El cerebro forma la mayor parte del encéfalo. Está formado por dos hemisferios que se apoyan sobre el diencéfalo. La capa superficial de la sustancia gris del cerebro constituye la corteza cerebral, de 2 a 4 mm de grosor. Por debajo de ella se encuentra la sustancia blanca. La corteza presenta unos pliegues llamados circunvoluciones, entre las que quedan unas depresiones profundas llamadas cisuras, y las menos profundas llamadas surcos. Estos pliegues se producen durante el desarrollo embrionario, cuando el encéfalo crece con gran rapidez, y la sustancia gris cerebral crece con mayor rapidez que la sustancia blanca subyacente. La cisura más prominente, cisura perpendicular interna, separa el cerebro en dos mitades o hemisferios cerebrales derecho e izquierdo, que se comunican internamente a través del cuerpo calloso, formación de sustancia blanca. Cada hemisferio cerebral se subdivide a su vez en cuatro lóbulos, cada uno de los cuales recibe el nombre del hueso que lo envuelve: frontal, parietal, temporal y occipital. El lóbulo frontal está separado del parital por el surco central del cerebro. El lóbulo frontal está separado del temporal por la cisura de Silvio; y el lóbulo parietal del occipital por la cisura parietooccipital. Por debajo del surco central del cerebro se encuentra la circunvolución prerrolándica, que contiene el área motora primaria de la corteza cerebral. Por detrás del surco central del cerebro se encuentra la circunvolución parietal ascendente que contiene el área somatosensorial de la corteza. La ínsula de Reil es una porción del cerebro que se sitúa dentro de la cisura de Silvio en un plano profundo a los lóbulos parietal, frontal y temporal. Las áreas motoras del cerebro regulan la actividad muscular; las sensoriales interpretan los impulsos sensoriales, y las de asociación intervienen en procesos intelectuales y emocionales. Los ganglios basales coordinan los movimientos automáticos burdos y regulan el tono muscular. El sistema límbico interviene en aspectos emocionales del comportamiento relacionados con la supervivencia Sustancia blanca cerebral Situada debajo de la corteza cerebral, contiene axones mielínicos y amielínicos que forman fascículos y están formados por tres tipos de fibras: 1.- Fibras de asociación: transmiten impulsos entre circunvoluciones de un mismo hemisferio. 2.- Fibras comisurales: transmiten impulsos de las circunvoluciones de un hemisferio a otro. Las más importantes son el cuerpo calloso, la comisura cerebral anterior y la comisura blanca posterior. 3.- Fibras de proyección de fascículos ascendentes y descendentes. Transmiten impulsos del cerebro y otras partes del encéfalo a la médula espinal y viceversa. Por ejemplo, la cápsula interna comunica la corteza cerebral con el tronco encéfalico y la médula espinal, contiene fascículos motores y sensoriales. 19