Estructura y funcionamiento neuronal Profesor: Daniel Díaz Pasmiño

1. Estructura y funcionamiento neuronalProfesor: Daniel Díaz Pasmiño Estructura neuronal Potencial de reposo Potencial de acción Impulso nervioso Sinapsis

2. 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.

3. DENDRITAS CUERPO NEURONAL AXÓN 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.

4. Estructura de una neurona

5. 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 deSchwann en el sistema nervioso periférico.

6. Acción de las células de schwann

7. 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 denissl que corresponden al RER y las neurofibrillas que recorren el soma. • Carecen de centriolos y derivados de ellos.

8. 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

9. 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

10. 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.

12. 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.

14. 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

15. Tipos de neuronas Multipolar Bipolar Unipolar

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

17. 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.

18. 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

19. Movimientos iónicos a través de las proteínas canal

21. POTENCIAL DE REPOSO = -70 mV

22. K+ POTENCIAL DE REPOSO = -70 mV K+ K+ K+ K+ K+ K+

23. POTENCIAL DE REPOSO = -70 mV Na+ K+ K+ K+ K+ K+ K+

25. 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.

26. 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

27. DEPOLARIZACIÓN K+ K+ K+ K+ K+ K+

28. Na+ DEPOLARIZACIÓN K+ K+ K+ K+ K+ K+

29. DEPOLARIZACIÓN K+ Na+ K+ K+ K+ K+ K+

30. Na+ DEPOLARIZACIÓN K+ Na+ K+ K+ K+ K+ K+

31. DEPOLARIZACIÓN K+ Na+ Na+ K+ K+ K+ K+ K+

32. 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

33. Modificaciones electroquímicas en la neurona Hiperpolarización

34. La onda de depolarización es propagable

35. POTENCIAL DE ACCIÓN 1 ms 0 mV POTENCIAL ELÉCTRICO -70 mV TIEMPO

36. 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.

37. PROPAGACIÓN DEL POTENCIAL DE ACCIÓN

38. Na+ PROPAGACIÓN DEL POTENCIAL DE ACCIÓN

39. Na+ PROPAGACIÓN DEL POTENCIAL DE ACCIÓN

40. Na+ Na+ PROPAGACIÓN DEL POTENCIAL DE ACCIÓN

41. Na+ Na+ PROPAGACIÓN DEL POTENCIAL DE ACCIÓN

42. 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).

43. mielina Velocidad de conducción Na+ Na+ Na+

44. 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

45. ¿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

46. 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.

48. 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.

49. 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

50. NEUROTRANSMISOR SINAPSIS AXÓN DENDRITA