Fisiología neuronal

TEMA 1 FISIOLOGÍA NEURONAL

LA NEURONA

La neurona es la unidad funcional, el mecanismo de acción está descubierto desde mitades del siglo pasado y se trata de un sistema muy conservado, porque el funcionamiento es igual tanto en moscas como en humanos.

Por sí misma es capaz de generar y transmitir información, se puede unir a otras neuronas y a áreas encefálicas de funciones superiores.

La neurona se divide en 3 zonas:

- Un cuerpo celular donde está el núcleo, las mitocondrias, y la maquinaria celular.

- Presenta múltiples dendritas características, a las que les llega información de otras neuronas. Es la zona de llegada.

- Una prolongación o axón, que es la zona de transmisión de información a gran velocidad. Integra la información y se genera una salida hasta unas dendritas u otra célula inervada por el sistema nervioso. A veces el axón tiene las células de Schwann.

El funcionamiento de la neurona es muy conservado, lo que hay que investigar son los circuitos neuronales.

Dependiendo del tipo de neuronas hay distintas clasificaciones:

- Funcionales: Sensitivas, interneuronas y eferentes.

Algunas tienen 2 prolongaciones y no se sabe qué es axón y que es dendrita.

En el SNC hay interneuronas que no tienen axones porque están muy pegadas unas con otras, pasan la información a través incluso de las dendritas. En algunas hay arborizaciones dendríticas con axón corto, depende de la distancia.

- Estructurales. No todas son semejantes, la más conocida es la motoneurona.

OTRO GRAN TIPO CELULAR

Se trata de las células gliales, que ayudan a las neuronas para que funcionen correctamente. Son más abundantes (una proporción de 10 gliales por cada neurona). Proporcionan sostén físico y metabólico.

Existen tanto en el SNC como en el SNP. En el caso del SN central hay células ependimarias que permiten crear barreras (como la hematoencefálica que separa el sistema central del resto). Son fuente de células madre neurales.

- Los astrocitos son muy abundantes con funciones como proporcionar potasio, neurotransmisores, agua… Se encargan de que el medio extracelular sea adecuado. Producen factores neurotrópicos para que sepan las neuronas por donde tienen que ir y proporcionan sustrato para poder formar el ATP.

- La microglía son pequeñas células encargadas del sistema inmune que fagocitan sustancias pequeñas en el SNC.

- Los Oligodendrocitos son las células que van a crear envueltas alrededor de los axones formando la mielina, pero por el exterior, como las de Schwann. En los invertebrados no hay oligodendrocitos porque no hay mielina. Las zonas sin mielina se llaman nódulos de Ranvier. La mielina es grasa y hace de aislante de la electricidad.

EXCITABILIDAD CELULAR

Las neuronas son excitables. Generan la información por señales eléctricas que modifican el potencial de la membrana en reposo. Todas las células del organismo tienen potencial de membrana, aunque es variable entre tipo celular y especies.

Cualquier célula tiene un potencial de membrana negativo respecto al exterior celular.

POTENCIAL DE MEMBRANA (BASE ELECTRICA PARA MEJOR COMPRENSIÓN)

Comenzamos con dos compartimentos separados que solo permiten el paso del potasio. Ambas celdas tienen la misma concentración, el K puede pasar a cualquier lado, pero siempre intenta mantenerse constante en ambos lados. No modifica ni la concentración ni la carga eléctrica.

Cuando en una de las células aumentamos la concentración para que sea 10 veces mayor, el potasio se ve presionado para pasar e intentar igualarse a ambos lados.

Las cargas positivas salen, pero quedan las negativas del cloro (que estaba unido al potasio) y se da un desequilibrio. Cuando se iguala la diferencia de concentración química con la diferencia de carga eléctrica, es cuando se produce el potencial de equilibrio. Ahora la concentración de potasio no es la misma y la carga tampoco, porque en una es positiva y otra es negativa.

EN LA MEMBRANA:

Hay una bicapa de 5 nm aislante, que actúa como un condensador. Como es estrecha, las cargas se acumulan a un lado y a otro. En el medio la cosa va a ser igual y las concentraciones no cambian y a ambos lados se acumulan cargas positivas y cargas negativas. Existen proteínas que son canales y dejan pasar a determinados iones.

El condensador tiene la capacidad de acumular cargas a ambos lados de la membrana. La conductancia es el concepto inverso de la resistencia. Al sistema se le aplica la ley de Ohm.

(en la formula la E es el equilibrio)

Para una especie se puede calcular con la ecuación de Nernst.

Lo normal es que fuera haya desde -20mv a -100mv. El sodio en el calamar está lejos de su potencial de equilibrio, no puede entrar en la célula porque no tiene canales abiertos que le permitan entrar.

Con todos los iones en reposo se puede obtener el potencial de reposo.

El medio extracelular suele tener mucho Na y Cl. El interior tiene mucho K y aniones que son proteínas que a pH fisiológico están cargadas negativamente. A la entrada de cloro a la célula se oponen los aniones.

En la membrana en reposo hay canales de potasio abiertos permanentemente, por eso se encuentra su potencial muy cercano al de equilibrio.

Los astrocitos captan potasio fuera para que la concentración no se dispare (la de afuera) y la bomba Na/K mete potasio al interior y saca sodio. Va a permitir las conducciones, pero no causa la generación de potenciales de reposo o de acción.

En reposo el interior es negativo respecto al exterior. El valor depende del tipo celular y de la especie.

CÓMO SE MODIFICA EL POTENCIAL DE REPOSO

- Se modifica por canales iónicos que permiten modificar la conductancia de los iones.

- Gradientes de concentración iónica.

- Capacidad de almacenar cargas eléctricas.

La neurona genera dos tipos de señales:

- Potenciales locales o graduados: Son cortos se pierden en la distancia, ocurren en cualquier célula del organismo sobre la que se pone una descarga. Varían según la duración, intensidad o distancia. Se encuentran en dendritas o en el cuerpo celular, ellas manejan la información. Esto que se debe a la apertura o cierre de canales.

- Potenciales de acción. Son señales muy breves de gran amplitud, se propagan a lo largo de los axones y son la base de transporte de información a larga distancia. Son causadas por la apertura y el cierre de canales que son sensibles al cambio de voltaje en la membrana.

Los graduados

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