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FUNDAMENTOS DE NEUROCIENCIA CONDUCTUAL
Unidad 1: Células del Sistema Nervioso. Estructura y función.
Las neuronas son las células del sistema nervioso, y fueron descubiertas por Santiago Ramón y Cajal. Su estructura se compone del cuerpo celular, las dendritas, el axón (y mielina en su interior, y entre secciones de ésta, nódulos de Ranvier), y los botones.
Metabolismo celular: Conjunto de reacciones químicas que ocurren en la célula, necesarias para mantener la fisiología del organismo.
▲ Anabolismo: Síntesis de sustancias a partir de más sencillas. Precisa gasto de energía.
▲ Catabolismo: Degradación (descomposición) de sustancias. Se libera energía.
La Membrana Celular: compuesta por una doble capa de fosfolípidos, entre ellos están las proteínas integrales y el colesterol; hacia el interior están las proteínas periféricas y las fibras del citoesqueleto; hacia el exterior están los oligosacaridos, las glucoproteinas y los glucolipidos.
La Membrana Plasmática:
1-Transporte pasivo: paso de sustancias desde donde hay menos concentración a donde hay más concentración.
▲ Difusión (sólidos; simple y facilitada): Transporte pasivo (desde donde hay menos concentración a donde hay más). Sin gasto de energía (espontáneo). Paso de sustancias a favor de gradiente. Al final, se iguala la concentración en todas partes.
▲ Osmosis (agua; esta se mueve a través de una membrana semipermeable): desde zonas de menor concentración, a zonas de mayor concentración.
2-Transporte activo: paso de sustancias desde donde están menos concentradas a donde están más concentradas. En contra gradiente.
Objetivo de las neuronas: mantener una diferente concentración de estos elementos: Na, K, Cl.
Bomba de Na/K:
- El Na citoplasmático se une a la bomba de sodio y potasio.
- (^) La unión con el Na estimula la fosforilación por ATP.
- La fosforilación genera el cambio de conformación de la proteína, que expulsa el Na hacia el exterior.
- El K extracelular se une a la proteína y desencadena la liberación del grupo fosfato.
- La pérdida del fosfato restaura la conformación original de la proteína.
- El K se libera y los sitios del Na vuelven a ser receptivos; se repite el ciclo.
3-Transporte mediante vesículas:
▲ Endocitosis: introduce sustancias aisladas por membranas.
▲ Exocitosis: vierte o libera sustancias al exterior. Mediante la exocitosis, las neuronas liberan los neurotransmisores.
4-Transporte axoplásmico:
▲ Anterógrado u ortógrado: desde el soma hacia las telodendritas (nutrientes, neurotransmisores, enzimas para la síntesis de los neurotransmisores…etc.).
▲ Retrogrado: desde las telodendritas hacia el soma.
Tipos de neuronas:
-Según su función en el SNC
- Neuronas Sensoriales ( aferentes ). Envían impulsos nerviosos desde los receptores sensoriales hasta el SNC.
- Neuronas Motoras ( eferentes ). Llevan el impulso nervioso desde el SNC a los músculos y glándulas.
- Interneuronas (neuronas de asociación). Conducen el impulso nervioso entre 2 puntos del SN.
-Según el numero de prolongaciones del cuerpo celular
- Unipolares.
- Bipolares: (aferentes) relacionadas con el gusto, vista y olfato.
- (^) Seudonipolares: (aferentes) relacionadas con el tacto.
- Multipolares: (eferentes) interneuronas.
CÉLULAS GLIALES:
TIPOS DE CANALES IONICOS:
-Canales Pasivos: T. Pasivo a favor de gradiente. Na, K, Cl (mediante la membrana) y Ca (mediante las telodendritas).
-Bombas Iónicas: transporte en contra gradiente (gasto de ATP). Bomba de Na/ K: una neurona típica tiene un millón. Bomba de Ca en las telodendritas.
-Canales operados por Voltaje: pasan iones a favor de gradiente. So activos (abiertos) en función del voltaje de la membrana. Solo existen en el axón (Na y K; Ca en la terminal axonica y en las telodendritas).
-Canales operados por Ligando: suele ser el neurotransmisor. Pasan iones a favor de gradiente. Son activos en función de que una sustancia se una a ellos (el Ligando o el Mensajero), es decir, se abren o activan cuando una sustancia se liga a ellos. Están en las dendritas: Na, K, Cl, y Ca.
-Esquema del proceso:
POTENCIAL DE ACCION:
-Definición: es una respuesta de “todo o nada”, es decir, cuando una neurona es estimulada, ésta responde plenamente. Es la unidad clásica de información transmitida de un punto a otro del sistema nervioso de un animal. Es el elemento básico de código o lenguaje que utilizan las neuronas para transmitir todo tipo de información (dolor, órdenes motoras…). El Potencial de Acción se produce siempre en el CONO AXONICO y se propaga a lo largo de todo el axón hasta las telodendritas.
-Umbral de Excitación: cantidad de energía mínima necesaria del estimulo para producir un potencial de acción.
PERIODOS REFRACTARIOS:
-Periodo Refractario Absoluto: periodo de tiempo que comprende desde el comienzo de la fase ascendente del potencial de acción hasta la repolarización (los canales de Na operados por voltaje están inactivos, cerrados, hasta que el voltaje vuelve a ser negativo).
-Periodo Refractario Relativo: tiempo en el que la neurona está HIPERPOLARIZADA. La magnitud del estimulo que se requiere para producir una nueva despolarización es mayor que el de su umbral de excitación.
LA SINAPSIS:
- Sinapsis eléctrica: hay muy poca distancia entre la neurona presinaptica y la postsinaptica. Se comunica a través de conexiones. Es una sinapsis instantánea, lo que permite respuestas inmediatas. Es bidireccional ya
que puede transmitir la despolarización desde la neurona presinaptica hacia la postsinaptica y viceversa.
- Sinapsis química: es una forma de comunicación entre neuronas a través de sustancias químicas llamadas NEUROTRANSMISORES. En la zona terminal de las neuronas existe el botón presinaptico. El espacio sináptico separa una neurona de otra.
- En…del lugar donde se encuentra el emisor y el receptor:
a. (^) El axón se comunica con la dendrita.
b. El axón se comunica con el SOMA o el cuerpo neuronal.
c. El axón se comunica con otro axón que se comunica con el soma o el cuerpo neuronal.
-Hendidura sináptica: un espacio físico que separa uno de otro.
-Terminal presinaptico: corresponde al botón terminal de la neurona o la telodendrita.
-Terminal postsinaptico: corresponde a las dendritas de la neurona receptora.
-Fisiología de la sinapsis: Etapas
- Entrada masiva de Ca desde el medio extracelular hacia la neurona presinaptica.
- Liberación, por exocitosis, de neurotransmisores contenidos en vesículas del citoplasma axonico de la neurona presinaptica hacia el espacio sináptico.
- Captación de los neurotransmisores por receptores de membrana de la neurona postsinaptica.
- Conclusión: Potencial Excitatorio Postsinaptico (despolarización Na y Ca) y Potencial Inhibitorio Postsinaptico (hiperpolarizacion K y Cl).
Proceso más desarrollado:
1.- el potencial de acción alcanza el botón terminal de la neurona y se abren canales de calcio (Ca) operados por voltaje.
2.- el calcio entra dentro del botón y se une a las vesículas que contienen los neurotransmisores.
3.- Las vesículas se desplazan hacia el botón y liberan el neurotransmisor.
inicia ningún potencial de acción en el cono>> no ocurre ninguna respuesta en inguna celula diana.
NEUROTRANSMISORES:
-Definicion: son sustancias liberadas por la neurona presinaptica que actúan sobre la neurona postsinaptica produciendo respuestas en ella.
-DOPAMINA:
-Efectos: excitador fundamentalmente e inhibidor.
-Funciones: motora, aprendizaje, nocion…etc.
-Localizacion: desde la sustancia negra hasta los ganglios basales.
-Exceso: transtornos psicóticos (esquizofrenia).
-Deficit: transtornos motores (parkinson).
-Farmacos: antagonistas dopaminergicos. Agonistas: anfetamina y cocaína.
-NORADRENALINA:
-Sistemas: Locus coeruleus.
-Funciones: vigilia, alerta, conducta sexual y hambre.
-Patologia: depresión.
-Farmacos: antidepresivos ISRN, anfetamina y cocaína.
-SEROTONINA:
-Transmision: efecto; receptores; inactivación.
-Sistemas: nucleos de Ra.
-Funciones: comportamiento y estados de animo.
-ACETILCOLINA:
-Sistemas: nucleos septales y nucleo basal de “Meyert”.
-Funciones: movimiento voluntario, aprendizaje, memoria y sueño REM.
-Patologias: alzheimer.
-Farmacos: agonistas (nicotínicos y muscarinicos) y antagonistas (botox, por ejemplo).
-GABA:
-Funciones: control de la excitación y apetito.
-Patologias: transtornos de ansiedad, epilepsia.
-Farmacos: benzodiacepina, por ejemplo.
-GLUTAMATO:
-Funciones: memoria y aprendizaje.
-OPIOIDES (ENCEFALINAS Y ENDORFINAS):
-Funciones: refuerzo, inhibición, defensa, analgesia y sedación.
-Patologias: estrés, ejercicio y acupuntura.
-Farmacos: agonistas (opio y morfina) y antagonistas.
-Efectos: interfiere sobre la actividad de una sinapsis.
Unidad 3: Anatomía del Sistema Nervioso
-ORGANIZACIÓN GENERAL DEL SISTEMA NERVIOSO:
-Ejes del cerebro: Dorsal (superior), Ventral (inferior), Rostral (delante) y Caudal (detrás).
-Planos del Cerebro:
▲ Plano o corte SAGITAL: divide al SN en dos partes, izquierda y derecha.
▲ Plano o corte HORIZONTAL: es un plano paralelo al suelo. Divide al SN en una mitad superior y otra inferior (dorsal y ventral).
▲ Plano o corte CORONAL (FRONTAL, TRANSVERSAL): divide al SN en una mitad rostral y otra caudal.
-Meninges: (desde el cráneo hasta el cerebro) Craneo>> epidural>> duramadre>> subdural>> aracnoides>> espacio subaracnoideo (por donde fluye el LIQUIDO CEFALORRAQUIDEO>> piamadre>> encéfalo o cerebro.
LIQUIDO CEFALORRAQUIDEO:
-Se une a la sangre mediante microvellosidades que están conectadas a los grandes senos venosos.
-Seno: espacio donde se acumula la sangre.
-Plexo coroideo: va renovando el liquido cefalorraquídeo; en todos los ventrículos.
-Dos tipos de venas: cerebrales superficiales (drenan sangre de la corteza cerebral y sustancia blanca subcortical) y cerebrales profundas (drenan sangre de estructuras subcorticales y la sustancia blanca subcortical).
MEDULA ESPINAL:
-Recibe información sensorial somatica desde el tronco y las extremidades, y visceral desde las glándulas y las vísceras.
-Procesa y canaliza parte de la información sensorial al encéfalo (cerebro).
-Utiliza a nivel local la otra parte de la información sensorial para ejecutar respuestas motoras reflejas.
-Ejecuta las ordenes descendentes del encéfalo o cerebro para controlar la postura, equilibrio y movimiento.
-Apuntes: “Desde la medula se envía información al cerebro. La información sensorial que viene de los musculos también va desde la medula al SNC. La información sensorial de todo el tronco también pasa por la medula. También sale información y viaja a través de la medula (p.ej: movimiento de las extremidades y del tronco)”.
-La medula se divide en 31 segmentos, aunque es continua. Es la división más caudal del SNC. Desde la primera vertebra cervical hasta la segunda vertebra lumbar. Cada uno de los segmentos medulares está formado por sustancia gris y sustancia blanca; y de cada segmento medular salen dos nervios espinales, uno a cada lado. Queda un espacio al final, porque la medula ósea apenas crece desde que nacemos, pero los huesos y los nervios sí crecen.
-Anatomia:
▲ Raíces ventrales: función motora; cuerpos neuronales en la sustancia gris de la medula.
▲ Raíces dorsales: función sensorial; cuerpos neuronales agrupados en ganglios fuera de la medula espinal.
-La SUSTANCIA GRIS de la medula:
▲ Asta dorsal (posterior): neuronas sensoriales que reciben aferencias somaticas a través de fibras del ganglio de la raíz dorsal y envían información al encéfalo (tacto, temperatura, dolor…etc.).
▲ Asta ventral (anterior): neuronas motoras que reciben información desde el encéfalo y la periferia, y envían eferencias a la musculatura esquelética a través de la reiz ventral para ordenar el movimiento.
▲ Asta lateral (intermedia); (interneuronas): neuronas sensoriales que reciben aferencias viscerales a través de fibras del ganglio de la raíz dorsal y envían esta información procedente de glándulas y vísceras al encéfalo; y neuronas motoras que reciben aferencias desde el encéfalo y envían eferencias a órganos internos a través de la raíz ventral.
-Dermatomas (sustancia gris): son areas de la piel llenas de fibras sensitivas provenientes de los nervios espinales. Es decir, todo el territorio cutáneo inervado por el mismo segmento medular se denomina Dermatoma.
REFLEJO ESPINAL: estimulo>> información sensitiva>> se dirige al cerebro mediante la medula espinal>> intervención de interneuronas>> ordenes para los musculos o las glándulas>> respuesta.
-Un reflejo espinal inicia una respuesta sin aferencias del cerebro.
Arco reflejo: unidad básica de la actividad nerviosa integrada. (esquema del libro pagina 10).
-La SUSTANCIA BLANCA de la medula:
-Vias Ascendentes (VISCERALES).
-Vias Ascendentes (SOMATICAS):
▲ Hacia la CORTEZA: sistema dorsal lemniscal (tacto, presión, posición) y sistema anterolateral (dolor, temperatura).
▲ Hacia el TRONCO: a distintos nucleos del tronco; postura inconsciente).
▲ Hacia el CEREBELO: postura y coordinación de movimientos.
-Vias Descendentes:
1.- Vias motoras somaticas:
▲ Desde la corteza (piramidales): movimiento voluntario.
▲ Desde el tronco (extrapiramidales): movimiento involutario.
2.- Vías motoras viscerales (autónomas):
▲ Desde el diencefalo (hipotálamo).
▲ (^) Desde el tronco del encéfalo.
3.- Vias de modulación sensorial:
▲ Desde el tronco del encéfalo: sustancia gris periacueductal, Rafe).
-Vias descendentes: haz reticuloespinal.
-Funciones: regula el arousal (activación), sueño, atención, tono muscular, habituación y modulación del dolor.
TRONCO DEL ENCEFALO: (funciones)
-Lugar de origen de los nervios craneales.
-Lugar de paso de las grandes vías centrifugas o corticoespinales y vías centrípetas o espinocorticales.
-Participa en las funciones del cerebelo.
-Controla la respiración, la función cardiovascular y la gastrointestinal, los movimientos oculares, controla el sosten del cuerpo en su lucha contra la gravedad y los movimientos estereotipados del cuerpo, el sueño y la activación del cerebro.
CEREBELO:
-Localizacion: dorsal a la protuberancia y al bulbo. Conectado al resto delSNC a través de los pedúnculos cerebelosos (superior, medio e inferior).
-Anatomia:
▲ Sustancia gris: corteza y nucleos profundos.
▲ Sustancia blanca: el árbol de la vida. Fibras aferentes (entran en el cerebelo a través de los pedúnculos cerebelosos medios e inferiores; medula espinal, tronco del encéfalo y órgano vestibular) y fibras eferentes (abandonan el cerebelo a través de los pedúnculos superiores e inferiores; talamo y nucleos del tronco del encéfalo).
-Funciones:
▲ Control indirecto sobre motoneuronas de la medula espinal.
▲ Interviene en el inicio, finalización, dirección y velocidad del movimiento, en los movimientos en los que intervienen varias articulaciones y en el mantenimiento de la postura y el equilibrio.
▲ (^) Sincroniza y coordina el movimiento y realiza ajustes motores corrigiendo errores.
▲ Puede ser que intervenga en procesos de aprendizaje y memoria.
DIENCEFALO:
-Anatomia y localización: se encuentra entre los dos hemisferios cerebrales. Limitado ventralmente por el quiasma óptico y en dirección posterior por el
mesencéfalo. Sistema ventricular: ventral a los ventrículos laterales, alrededor del tercer ventrículo y se extiende hasta el agujero de Monrow.
-Funciones del TALAMO
Recibe, procesa, envía y controla la información que llega a la corteza cerebral.
Integración sensorial: transmite información sensorial procedente de la medula espinal, el tronco del encéfalo y el diencefalo.
Integración motora: transmite información motora procedente del cerebelo y los ganglios basales.
Interviene en los estados afectivos, en la emoción y la memoria. Transmite a la corteza cerebral esta información procedente del hipotálamo y de las estructuras límbicas.
Funciones del HIPOTALAMO (es un centro de integración y coordinación emocional, motivacional y endocrino. Funcionalmente está asociado al sistema límbico):
-Control del sistema endocrino.
-Control del balance hídrico corporal y la sed.
-Control del peso corporal, del hambre y de la saciedad.
-Control de la reproducción.
-Regulación de la temperatura.
-Participa en la regulación de los procesos emocionales.
-Regulación sueño/vigilia.
TELENCEFALO:
Está constituido por hemisferios cerebrales. Su organización anatomica: manto externo de sustancia gris (corteza cerebral o neocortex), sustancia blanca (subcortical) y muchas estructuras subcorticales (agrupaciones neuronales que forman diversos nucleos y que según su función podemos agrupar en: sistema límbico y ganglios basales).
Sus componentes están alrededor de los ventrículos laterales.
Funciones: analiza, asocia y almacena información; el telencefalo es responsable de: la consciencia de la percepción y sensación, movimiento voluntario, emociones, aprendizaje, memoria, pensamiento, lenguaje y conducta.
Funciones: conducta motivada (ingesta, lucha, huía y reproducción), emociones/sentimientos y aprendizaje/memoria.
CORTEZA CEREBRAL (SISTEMA NERVIOSO CENTRAL)
-La corteza cerebral o Neocortex está formada por sustancia gris , y ocupa la parte más externa del telencefalo. La superficie de cada hemisferio cerebral está dividida en cuatro grandes lóbulos: FRONTAL, PARIETAL, TEMPORAL Y OCCIPITAL. Lóbulo de la Insula y el Lóbulo Límbico. Por debajo de la corteza está la sustancia blanca subcortical.
-Organización Columnar de la corteza cerebral: organizada en seis capas en horizontal respecto a la superficie de los hemisferios. Desde el exterior hacia el interior son: I Capa molecular, II capa granular externa, III capa piramidal externa, IV Capa granular interna, V Capa piramidal interna y VI Capa polifórmica. Algunas capas originan y proyectan fibras, la III y la V; otras, la II Y IV, reciben información desde otras estructuras y otras son de tipo asociativas, la I.
-Áreas funcionales de la corteza cerebral:
- Sensoriales: sensoriales primarias (reciben información desde núcleos de relevo del talamo y analizan atributos específicos del estimulo en cuestión) y sensoriales secundarias (adyacentes a las primarias, reciben información desde éstas y desde otras secundarias del mismo sentido, y procesan e interpretan información sensorial).
- Motoras: motora primaria (es el origen de las vías motoras descendentes hacia la medula espinal) y motoras secundarias (adyacentes a la primaria, proyectan en el area motora primaria o en otras estructuras motoras del SNC, reciben aferencias desde el talamo, cuerpo estriado y cerebelo.
- De asociación: ocupan la mayor parte de la corteza cerebral, reciben información desde areas motoras y sensoriales secundarias, de ellas depende la capacidad de atender a los estimulos y de identificarlos, y de planificar comportamientos motivados; en ellas residen funciones superiores y procesos cognitivos complejos como la personalidad, el lenguaje, la escritura y el pensamiento.
LÓBULO FRONTAL:
1.- Area primaria: area motora primaria
-Funcion: movimiento voluntario de la parte contralateral del cuerpo.
2.- Areas secundarias: area premotora, motora suplementaria, (campo ocular frontal) y area de Broca
-Funcion: almacenan programas motores aprendidos. Programan la actividad del area motora primaria. Programan movimientos complejos como los bimanuales, o en humanos permiten la articulación del leguaje.
3.- Area de asociación: corteza prefrontal
-Función: regular el comportamiento emocional. Planificar el comportamiento en función de sus consecuencias. Tomar decisiones. Aquí es donde reside la ética y el juicio moral de nuestras acciones.
LÓBULO PARIETAL:
1.- Area primaria: area somatosensorial (somestesica y gustativa) primaria
-Función: procesa información sensorial somatica (somestesia y gusto).
2.- Area secundaria: area somatosensorial (somestesica y gustativa) secundaria
-Funcion: procesa información sensorial somatica (somestesia), en paralelo con la somatosensorial primaria.
3.- Area de asociación: corteza parietal posterior
-Función: interviene en la percepción espacial, en la integración visomotora y en la localización espacial de objetos.
LÓBULO TEMPORAL:
1.- Area primaria: area auditiva primaria
-Funcion: realiza el análisis de la información auditiva.
2.- Areas secundarias: area auditiva secundaria y area de Wernike
-Funcion del area auditiva secundaria: interpreta el sonido.
-Funcion del area de Wernike: comprende el lenguaje.
3.- Area de asociación: corteza temporal inferior
-Funcion: implicada en el almacenamiento de experiencias sensoriales previas, en el reconocimiento de patrones visuales complejos, de rostros (inferior), de objetos en movimiento.
LÓBULO OCCIPITAL:
1.- Area primaria: area visual primaria (corteza estriada)
