Neurobiología Esencial: Funcionamiento, Estructura y Componentes del Sistema Nervioso

Circuitos Neuronales: Fundamentos de la Transmisión Nerviosa

Los circuitos neuronales son redes de neuronas que se transmiten información entre sí a través de sinapsis, por donde fluye la corriente nerviosa.

Tipos de Circuitos Neuronales

• Circuitos Divergentes: Un lugar determinado transmite la corriente nerviosa a varios órganos o neuronas.
• Circuitos Convergentes: Conducen impulsos de distintos lugares hacia un único órgano o neurona.

Propiedades Eléctricas de la Neurona

Excitabilidad Neuronal

La excitabilidad de una neurona depende de las distintas concentraciones de iones a ambos lados de la membrana celular y de la capacidad de transporte activo de estos iones.

Polarización de la Membrana

Las membranas neuronales están polarizadas debido a un reparto desigual de cargas entre el interior y el exterior, lo que genera una diferencia de potencial. En el exterior, predominan las cargas positivas, con abundancia de iones Cloro (Cl-). En el citoplasma, abundan las proteínas con carga negativa, y los iones Sodio (Na+) y Potasio (K+) también están presentes, aunque con distribuciones específicas.

Desequilibrio Iónico y Potencial de Membrana

El desequilibrio iónico se debe a la distinta permeabilidad de la membrana a los iones. El ion Potasio (K+) atraviesa la membrana libremente, mientras que el Sodio (Na+) es expulsado activamente por la bomba de Sodio-Potasio. Las proteínas, por su tamaño, no atraviesan libremente la membrana, lo que contribuye a la dinámica del potencial de membrana.

Ante un estímulo adecuado, se altera la permeabilidad de la membrana y los iones Sodio (Na+) entran al interior de la neurona, invirtiendo la polaridad: el exterior se vuelve negativo y el interior positivo.

Umbral de Excitabilidad

Para provocar la actividad de una neurona, el estímulo debe alcanzar el umbral de excitabilidad. Una vez alcanzado este umbral, la respuesta neuronal es efectiva y se genera un potencial de acción.

Estados de la Neurona

• Despolarización: Durante este estado, la neurona no es excitable, encontrándose en un periodo refractario absoluto.
• Hiperpolarización: La neurona es parcialmente excitable o se encuentra en un periodo refractario relativo.

Propagación del Impulso Nervioso

La propagación del impulso nervioso ocurre cuando la despolarización de la membrana hace que el exterior de la neurona quede cargado negativamente al introducirse cargas positivas de iones Sodio (Na+). La zona adyacente, que aún conserva su carga negativa externa, atrae a los cationes, transmitiéndose así una onda de actividad eléctrica.

En las neuronas mielinizadas, el impulso nervioso "salta" de nódulo de Ranvier en nódulo de Ranvier. Estos nódulos son las únicas áreas de la membrana que se despolarizan, lo que permite una propagación mucho más rápida del impulso, especialmente importante en las neuronas asociadas a los músculos.

Sistema Nervioso Central (SNC)

El Sistema Nervioso Central (SNC) regula y coordina las relaciones del organismo con el medio externo. Está formado por los centros de integración y procesamiento de la información nerviosa.

Protección del SNC

El SNC está protegido por estructuras óseas y membranosas:

• Cráneo: Protege el encéfalo.
• Columna Vertebral: Protege la médula espinal.
• Meninges: Tres membranas (duramadre, aracnoides y piamadre) que envuelven y protegen el encéfalo y la médula espinal.
• Líquido Cefalorraquídeo (LCR): Un fluido que amortigua los golpes y protege los órganos nerviosos.

Sustancia Gris y Sustancia Blanca

El SNC se compone de dos tipos de sustancia:

• Sustancia Gris: Compuesta principalmente por los cuerpos neuronales y las dendritas. Constituye los centros de control con funciones específicas.
• Sustancia Blanca: Formada por las prolongaciones neuronales (axones) cubiertas de mielina, que facilitan la transmisión rápida de los impulsos.

Médula Espinal

La médula espinal es un cordón nervioso que se extiende a lo largo del interior de la columna vertebral. En su centro, la sustancia gris tiene forma de "H" y contiene el conducto del epéndimo, por donde circula el líquido cefalorraquídeo. La sustancia blanca se encuentra en la parte externa.

De la médula espinal parten nervios hacia todas las partes del organismo, excepto la cabeza.

Funciones de la Médula Espinal

• Actos Reflejos: La médula espinal elabora respuestas automáticas e involuntarias ante un estímulo, sin la participación consciente del cerebro. Son respuestas rápidas cuando se requiere una acción inmediata.

Componentes de un Arco Reflejo:

• Neuronas Sensitivas: Reciben información de receptores en la piel u otros órganos.
• Neuronas Intercalares (o de Asociación): Transmiten el impulso nervioso desde las neuronas sensitivas a las neuronas motoras.
• Neuronas Motoras: Llevan la orden a los músculos correspondientes, provocando su contracción y el movimiento reflejo.

Además de los reflejos, la médula espinal también conduce impulsos sensitivos hacia el cerebro y órdenes motoras desde el cerebro hacia los órganos efectores.

Encéfalo: El Centro de Control del Sistema Nervioso

El encéfalo, alojado en el cráneo o caja craneal, alberga los principales centros nerviosos de coordinación y procesamiento de la información.

Componentes del Encéfalo

Bulbo Raquídeo (Médula Oblongada)

Es la prolongación de la médula espinal. Su sustancia gris está rodeada por sustancia blanca. En esta región, las vías nerviosas de la médula y las del cerebro se entrecruzan, lo que significa que el hemisferio cerebral derecho controla el lado izquierdo del cuerpo y viceversa. Regula funciones corporales vitales como el latido del corazón y la presión sanguínea.

Tronco Cerebral

Situado entre el bulbo raquídeo y el cerebro, el tronco cerebral regula estados como el sueño y la vigilia, así como reflejos visuales y auditivos.

Hipotálamo

El hipotálamo es una estructura crucial que controla la hipófisis, una glándula endocrina maestra que segrega hormonas que regulan el resto de las glándulas del cuerpo.

Cerebelo

El cerebelo presenta una superficie plegada de sustancia gris externa y sustancia blanca interna, conocida como el "árbol de la vida" por su apariencia ramificada. Su función principal es regular la actividad del equilibrio y la coordinación motora.

Corteza Cerebral

La corteza cerebral es la capa más externa del cerebro, caracterizada por sus numerosos pliegues, que aumentan su superficie. Estos pliegues se denominan:

• Circunvoluciones Cerebrales: Son las elevaciones que delimitan los lóbulos cerebrales.
• Cisuras: Son los surcos profundos que separan las circunvoluciones y los lóbulos.

Los hemisferios cerebrales (derecho e izquierdo) están conectados por el cuerpo calloso.

Funciones de la Corteza Cerebral:

• Recibe información de los órganos sensoriales (excepto el equilibrio) y produce las sensaciones correspondientes.
• Procesa la información, elaborando respuestas y órdenes complejas.
• Coordina y controla las funciones del Sistema Nervioso.
• Es la sede de las facultades intelectuales superiores, como la memoria y la inteligencia.

Detrás de la cisura de Rolando, se recibe información sensorial que permite reconocer el entorno y controlar los movimientos voluntarios. El lóbulo frontal está asociado con funciones humanas complejas como la formación de ideas y el razonamiento.

Sistema Nervioso Periférico (SNP)

El Sistema Nervioso Periférico (SNP) conecta los órganos sensoriales con los centros nerviosos del SNC.

Tipos de Nervios en el SNP

• Nervios Sensitivos: Transmiten información desde los órganos sensoriales hacia el SNC.
• Nervios Motores: Llevan órdenes desde el SNC hacia los órganos efectores (músculos y glándulas).
• Nervios Mixtos: Contienen fibras tanto sensitivas como motoras.

Origen de los Nervios Periféricos

• Nervios Craneales: Parten del encéfalo. Existen 12 pares, que pueden ser sensitivos, motores o mixtos.
• Nervios Raquídeos o Espinales: Parten de la médula espinal. Hay 31 pares, todos ellos mixtos.

Actos Nerviosos: Reflejos y Voluntarios

Las neuronas forman circuitos que originan redes complejas, dando lugar a diferentes tipos de actos nerviosos:

• Actos Reflejos: Son respuestas rápidas y automáticas que no requieren la participación consciente del cerebro.
• Actos Voluntarios: Implican la intervención de la corteza cerebral y son controlados conscientemente.

Sistema Nervioso Autónomo (SNA)

El Sistema Nervioso Autónomo (SNA), también conocido como neurovegetativo o involuntario, se encarga de la correcta regulación y coordinación de las funciones de los órganos internos.

Divisiones del SNA

• Sistema Nervioso Simpático: Activa los órganos para que trabajen más intensamente, preparando al cuerpo para situaciones de "lucha o huida". Sus efectos incluyen: aumento de la frecuencia cardíaca, incremento de la presión sanguínea, dilatación de bronquios y pupilas, y disminución de la motilidad intestinal y las secreciones digestivas.
• Sistema Nervioso Parasimpático: Promueve la relajación y la conservación de energía, ralentizando y disminuyendo la intensidad de las funciones corporales.