Integración y Control: Sistema Nervioso

1. Integración y Control: Sistema Nervioso Capítulo 34

2. Líneas de Comunicación Stimulus (input) Receptors (sensory neurons) Integrators (interneurons) motor neurons Effectors (muscles, glands) Response (output) Figure 34.1Page 579

3. Neuronas • Unidades básicas de comunicación en todos los sistemas nerviosos • Monitorean información dentro y alrededor del cuerpo y dan órdenes de respuesta

4. Clases de Neuronas • Sensoriales- responden a estímulos y los transmiten a médula espinal y cerebro • Interneuronas- reciben y procesan estímulos para luego influir en la actividad de otras neuronas • Motoras- transmiten información de médula espinal y cerebro hacia músculos y glándulas

5. Neuroglia • Células que ayudan metabólicamente, apoyan estructuralmente, y protegen las neuronas • Constituyen más de la mitad del volumen del sistema nervioso de vertebrados

6. Estructura de una Neurona dendrites INPUT ZONE cell body axon OUPUT ZONE TRIGGER ZONE CONDUCTING ZONE axon endings Figure 34.2 Page 580

7. Potencial de Membrana en Reposo • Diferencia en carga a través de la membrana plasmática de una neurona • Fluido afuera de la célula tiene más carga negativa que el fluido en el interior • Potencial se mide en milivoltios • Potencial en reposo es usualmente -70mv

8. Como los Iones se Mueven a Través de la Membrana Interstitial fluid Cytoplasm Na+/K+ pump Passive transporters with open channels Passive transporters with voltage-sensitive gated channels Active transporters Lipid bilayer of neuron membrane Figure 34.3Page 581

9. Bombeo y Difusión Interstitial fluid Na+ Na+pumped out K+leaks out Plasma membrane Na+leaks in Na+pumped in K+ leaks in Cytoplasm K+ Figure 34.4Page 581

10. Concentración de Iones en Potencial de Reposo • Potasio (K+) • Más alto adentro que afuera • Sodio (Na+) • Más alto afuera que adentro

11. Potencial de Acción • Inversión breve en la diferencia de voltaje a través de la membrana plasmática • Interior de neurona brevemente se vuelve más positivo que exterior • Cambios en voltaje causan que se abran las compuertas en los canales de la membrana

12. Potencial de Acción 1 Na+ 2 Na+ Na+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ K+ Na+ Na+ Na+ Na+ 3 4 Na+ Na+ Figure 34.5dPage 583

13. Animation Action potential step-by-step interaction. Click to view animation.

14. Retroalimentación Positiva Más iones Na+ entran a la neurona La neurona se vuelve más positiva en el interior Más canales de compuerta para Na+ se abren

15. Todo o Nada • Todos los potenciales de acción tienen el mismo tamaño • Si el estímulo está más bajo que el nivel del umbral, no ocurre potencial de acción • Si está sobre el nivel del umbral, la célula se depolariza al mismo nivel

16. Repolarización • Una vez se alcanza el pico de depolarización, se cierran las compuertas de Na+ y las compuertas de K+ se abren • Movimiento de K+ hacia afuera de la célula repolariza la célula • El interior de la célula vuelve a ser más negativo que el exterior In-text figurePage 582

17. Recording of Action Potential action potential +20 0 -20 Membrane potential (millivolts) threshold -40 resting membrane potential -70 5 0 2 3 1 4 Figure 34.6bPage 583 Time (milliseconds)

18. Propagación de Potenciales de Acción • Un potencial de acción en una parte del axón trae una región vecina al umbral • Potencial de acción se propaga a otras zonas de la membrana

19. Sinapsis Químicas • Hendidura entre zona de salida de un axón y zona de entrada de otra célula plasma membrane of axon ending of presynapic cell plasma membrane of postsynapic cell synaptic vesicle synaptic cleft membrane receptor Figure 34.7aPage 584

20. Transmisión Sináptica • Potencial de acción en extremo del axón de célula presináptica causa que abran las compuertas de canales de calcio • Flujo de calcio hacia célula presináptica causa liberación de neurotransmisor a hendidura sináptica

21. Transmisión Sináptica • Neurotransmisor se difunde a través de hendidura y se une a receptores en membrana de célula postsináptica • Unión de neurotransmisor a receptores abre los canales de iones en la membrana de la célula postsináptica

22. Abren Compuertas de Iones neurotransmitter ions receptor for neurotransmitter gated channel protein Figure 34.7cPage 584

23. Neurotransmisores • Acetilcolina- efectos excitatorios e inhibitorios en cerebro, médula espinal, músculos y gládulas • Serotonina- controla percepción sensorial, sueño, temp. corporal, emociones

24. Neurotransmisores • Norepinefrina- emociones, sueño, despertar • Dopamina- emociones • GABA- señal inhibitoria más común • Ej. Medicinas contra ansiedad (valium) intensifican efectos de GABA

25. Animation Neuromuscular junction animation. Click to view animation.

26. Integración Sináptica what action potential spiking would look like threshold -65 Membrane potential (milliseconds) EPSP integrated potential resting membrane potential -70 IPSP Figure 34.9Page 585 -75

27. axon myelin sheath nerve fascicle Nervios • Conjunto de axones cubiertos por una envoltura de tejido conectivo • Líneas de comunicación entre el cerebro y la médula espinal y resto del cuerpo Figure 34.10Page 586

28. Vaina de Mielina • Serie de células de neuroglia (Schwann) • Vaina bloquea paso de iones • Potencial de acción debe “brincar” de entre nodos sin vaina Figure 34.11aPage 586

29. Animation Saltatory conduction animation. Click to view animation.

30. Esclerosis Múltiple • Condición en la que las fibras nerviosas pierden la mielina • Pobre conducción • Síntomas incluyen problemas visuales, debilidad muscular, fatiga, dolor, movimientos incontrolados

31. Reflejos • Movimientos automáticos hechos en respuesta a estímulos • En los arcos reflejos más simples, neuronas sensoriales hacen sinapsis directamente con neuronas motoras • Mayoría de reflejos envuelven interneuronas

32. Reflejo de Estiramiento STIMULUS Biceps stretches. sensoryneuron motorneuron Response Biceps contracts. Figure 34.12bPage 587

33. Animation Stretch reflex animation. Click to view animation.

34. Sistema Nervioso de Vertebrados • Primeros vertebrados (con forma como de pez) tenían un cordón nervioso tubular hueco • Modificación y expansión del cordón nervioso produjo la médula espinal y cerebro • Cordón nervioso persiste en embriones de vertebrados como un tubo neural

35. Regiones Funcionales FOREBRAIN • Expansión y modificación del cordón nervioso dorsal produjo regiones con funciones distintas MIDBRAIN HINDBRAIN Figure 34.15aPage 590 (start of spinal cord)

36. Cerebros de Vertebrados olfactory lobe olfactory lobe (part of forebrain) forebrain forebrain midbrain hindbrain midbrain hindbrain fish (shark) reptile (alligator) mammal (horse) Figure 34.15bPage 590

37. Sistema Nervioso Central y Periferal • Sistema Nervioso Central • Cerebro • Cordón espinal • Sistema Nervioso Periferal • Nervios que se extienden por el cuerpo

38. Sistema Nervioso Central • Materia blanca- axones con vainas de mielina color blanco • tractos- líneas de comunicación en cerebro (no nervios) • Transmisión rápida de señales • Materia gris- axones sin mielina, dendritas, cuerpos celulares, células de neuroglia • Control de los reflejos para mover extremidades y actividades de órganos

39. Sistema Nervioso Periferal • Nervios somáticos • Funciones motoras (verde) • Nervios autónomos • Funciones viscerales (rojo) Figure 34.17Page 591

40. Figure 34.16Page 591 31 pares nervios espinales 12 pares nervios craneales brain cranial nerves cervical nerves spinal cord thoracic nerves ulnar nerve sciatic nerve lumbar nerves sacral nerves coccygeal nerves

41. Dos Tipos de Nervios Autónomos • Simpáticos • Parasimpáticos • Mayoría de órganos reciben señales de ambos • Usualmente tienen efectos opuestos en un órgano

42. Nervios Autónomos Simpáticos • Se originan en las regiones torácicas y lumbares de la médula espinal • Hay ganglios cerca de médula espinal • Promueven respuestas que preparan el cuerpo para estrés o actividad física (respuesta lucha o huida) • Se dispara secreción de epinefrina

43. Nervios Autónomos Parasimpáticos • Se originan en el cerebro y región sacral de la médula espinal • Los ganglios están en paredes de los órganos • Disminuyen actividad del cuerpo cuando no hay estrés • Promueven respuestas de mantenimiento como digestión

44. Ambos Sistemas Están Activos • Mayoría de órganos están recibiendo continuamente estímulos simpáticos y parasimpáticos • Por ejemplo, nervios simpáticos le indican al corazón que se acelere; parasimpáticos indican que se desacelere • Cual domina depende de la situación

45. Figure 34.17Page 591 Central Nervous System brain spinal cord sensory nerves axons of motor nerves somatic subdivision (motor functions) autonomic subdivision (visceral functions) parasympathetic sympathetic Peripheral Nervous System

46. Animation Nervous systems divisions animation. Click to view animation.

47. Figure 34.18Page 592 midbrain eyes medulla oblongata salivary glands heart cervical nerves larynx bronchi lungs stomach liver spleen pancreas thoracic nerves kidneys adrenal glands small intestine upper colon lower colon rectum ganglia in organs lumbar nerves most ganglia near spinal cord bladder sacral nerves uterus genitals sympathetic parasympathetic

48. Animation Autonomic nerves animation. Click to view animation.

49. Función de la Médula Espinal • Vía de comunicación para señales entre el cerebro y nervios periferales • Neuronas sensoriales y motoras hacen conexiones reflejas directas en la médula espinal • Reflejos espinales no llegan al cerebro

50. Estructura de la Médula Espinal spinal cord ganglion nerve meninges (protective coverings) vertebra Figure 34.19aPage 593