Neuronas, sinapsis y coordinación nerviosa: estructura, tipos y funcionamiento

Las neuronas

Las neuronas son la unidad funcional y estructural del sistema nervioso. Producen y transmiten impulsos nerviosos.

Las neuronas tienen forma estrellada y pueden clasificarse en:

• Monopolares: con un solo axón.
• Bipolares: con dos únicas prolongaciones, una de ellas actúa como axón.
• Multipolares: con un único axón y muchas dendritas.

Partes de la neurona

Las partes que constituyen la neurona son las siguientes:

• Cuerpo celular o soma: parte ensanchada en la que se encuentra el núcleo y los principales orgánulos citoplasmáticos. Contiene gran cantidad de neurofibrillas que se disponen también en las prolongaciones del citoplasma, y que se denominan gránulos de Nissl, constituidos por retículo endoplasmático rugoso.
• Dendritas: prolongaciones citoplasmáticas cortas y muy ramificadas, que conducen el impulso nervioso hacia el cuerpo celular.
• Axón: también llamado cilindroeje, es la prolongación larga que se ramifica en su extremo. Transmite el impulso nervioso desde el cuerpo celular hacia otra neurona.

Tipos funcionales de neuronas

• Neuronas sensitivas: a través de ellas se conduce el estímulo hasta los centros nerviosos.
• Neuronas motoras: a través de ellas se conduce la respuesta hasta los efectores.
• Interneuronas o neuronas de asociación: conectan las neuronas sensitivas con las motoras en los centros nerviosos.

Coordinación nerviosa y hormonal

Coordinación nerviosa

• Se lleva a cabo mediante impulsos nerviosos de naturaleza electroquímica.
• La información se lleva específicamente a un punto de un órgano concreto.
• Su acción es rápida y precisa, y su efecto decrece inmediatamente.
• Existen células encargadas de esta función, llamadas neuronas, distribuidas por todo el organismo.

Coordinación hormonal

• Se efectúa mediante la producción de sustancias químicas denominadas hormonas.
• La información llega a células u órganos determinados, llamados diana.
• Su acción es lenta y el efecto se mantiene durante largos periodos.
• La producción de hormonas que se realiza en órganos especializados se llama glándulas endocrinas.

La médula espinal

En el ser humano se extiende desde la base del cráneo hasta la segunda vértebra lumbar. En un corte transversal, la médula está parcialmente dividida en dos mitades, por un surco medio en la parte dorsal y por una hendidura en la parte ventral. A cada lado de la médula parten 31 pares de nervios espinales.

La médula espinal transmite la información que le llega desde los nervios periféricos, procedentes de distintas regiones corporales, por vías aferentes, hasta los centros superiores del encéfalo. También transmite impulsos a los músculos y glándulas, a través de los nervios eferentes, como respuesta a un estímulo recibido.

Hormonas y sus funciones

• Hormona del crecimiento: la produce la hipófisis, glándula pequeña unida a la parte inferior del hipotálamo. Su función es estimular el crecimiento de huesos, músculos y cartílagos.
• Tiroxina: la producen los tiroides. Su función es acelerar los procesos metabólicos de las células.
• Calcitonina: la producen los tiroides. Su función es actuar disminuyendo la concentración de calcio en la sangre y estimulando su fijación en los huesos.
• Insulina: la produce el páncreas. Su función es reducir la cantidad de glucosa en sangre.
• Adrenalina: la producen las glándulas suprarrenales. Su función es aumentar el ritmo cardiaco, el nivel de glucosa en sangre, la respiración...

La sinapsis nerviosa

Los impulsos nerviosos no solo se transmiten a lo largo de una fibra nerviosa, sino que pasan de una neurona a otra. El punto de comunicación entre neuronas se llama sinapsis nerviosa, la influencia química de una neurona con otra.

Los axones, en su parte terminal, se dividen en unas prolongaciones finas, cada una de las cuales termina en un botón terminal, que está casi en contacto con la dendrita o el cuerpo celular de otra neurona.

En la sinapsis nerviosa se distinguen tres elementos:

• Botón presináptico: constituido por el final de un axón. Se observan abundantes vesículas y mitocondrias.
• Hendidura sináptica: es el hueco existente entre las neuronas implicadas en la sinapsis. Es de unos 200 Å de anchura.
• Elemento postsináptico: constituido por el cuerpo neuronal o la dendrita de la neurona siguiente.

Las vesículas del elemento presináptico están cargadas de unas sustancias llamadas neurotransmisores, que son liberadas a la hendidura sináptica en el momento en que el impulso nervioso llega al botón terminal del axón. Los neurotransmisores liberados se unen a receptores específicos del elemento postsináptico, lo que origina un potencial de acción que continúa en la neurona siguiente.

En la sinapsis, la neurotransmisión es unidireccional, desde la célula presináptica hacia la postsináptica.

Tipos de sinapsis

• Axo-axónica: se realiza entre el extremo de un axón y el axón.
• Axo-somática: tiene lugar entre el final de un axón y el cuerpo.
• Axo-dendrítica: se da entre el final de un axón y una dendrita.

Ciclo diplohaplonte

El cigoto diploide se divide por mitosis originando un adulto diploide (esporofito), que por meiosis produce esporas haploides. Las esporas originan adultos haploides (gametofitos), que por mitosis forman gametos. Estos, tras la fecundación, dan un cigoto diploide.

En las plantas con flores, el gametofito (n) es microscópico y se encuentra dentro del esporofito (2n).

Anfigonia

Es el tipo más frecuente e implica fecundación y fusión del material genético de los gametos (cariogamia). Se forma un cigoto que posee ambas informaciones genéticas y se desarrolla un individuo con caracteres de ambos progenitores.

Según las características que presentan los gametos, se pueden distinguir tres modalidades:

• Isogamia: los dos gametos son estructuralmente iguales, se llaman isogametos y, por lo general, tienen estructuras locomotoras como cilios o flagelos. No es típica de animales, pero sí es frecuente en muchos protoctistas.
• Anisogamia: los dos gametos (anisogametos) tienen formas similares, pero son de tamaños diferentes. El mayor recibe el nombre de macrogameto y el menor microgameto.
• Oogamia: podría ser considerada un tipo especial de anisogamia, en la que uno de los gametos es inmóvil y de gran tamaño (óvulo), y el otro es móvil y pequeño (espermatozoide). Se da en la mayor parte de los animales.

Espermatogénesis

• Fase de proliferación: las células germinales diploides comienzan la mitosis y forman espermatogonias.
• Fase de crecimiento: las espermatogonias aumentan de tamaño y se transforman en espermatocitos de primer orden.
• Fase de maduración: los espermatocitos de primer orden terminan la primera división meiótica convirtiéndose en 2 espermatocitos de segundo orden, que comienzan la segunda división meiótica, dando 4 espermátidas con un número haploide de cromosomas.
• Espermiogénesis: las espermátidas se transforman en espermatozoides por diferenciación celular. El aparato de Golgi forma el acrosoma y el centriolo origina los microtúbulos del flagelo.

Anejos embrionarios

Los anejos embrionarios son un conjunto de envolturas y cavidades cuya función es proteger y nutrir al embrión.

En los animales ovíparos

En aves y reptiles se desarrollan los siguientes anejos embrionarios:

• Corion: es la membrana más externa, y se forma a partir del ectodermo y el mesodermo.
• Amnios: recubre por debajo el corion y rodea al embrión. En su interior hay una cavidad llena de líquido amniótico que baña al embrión y lo protege. Se forma del ectodermo y el mesodermo.
• Saco vitelino: es una bolsa situada en la parte ventral del embrión y cargada de sustancias nutritivas que se consumen durante el desarrollo. Se forma a partir del endodermo y el mesodermo.
• Alantoides: es una membrana a través de la cual se produce el intercambio de gases y donde se acumulan los productos de desecho del embrión. Se forma a partir del endodermo y el mesodermo.
• Cáscara: el conjunto de embrión y anejos embrionarios se encuentra dentro de una cáscara producida por glándulas especiales.

En los mamíferos vivíparos

Las envolturas extraembrionarias anteriores se modifican. El corion emite numerosas prolongaciones o vellosidades coriales, que contactan íntimamente con las paredes del útero. El alantoides se extiende por debajo y se forman vasos sanguíneos que establecen uniones con los de la madre y permiten el transporte de compuestos nutritivos hacia el embrión.

La estructura mixta redondeada y plana constituida por el corion, el alantoides y las paredes del útero materno se llama placenta. A su vez, el saco vitelino queda muy reducido y sin vitelo.

El cordón umbilical conecta la placenta y la zona ventral del embrión. Tiene estructura tubular y engloba vasos sanguíneos, a través de los cuales se eliminan productos de excreción del embrión, se intercambian gases para la respiración y se incorporan nutrientes.

Etapas de la fecundación

Antes de la fecundación ocurre una descarga de espermatozoides, bien al medio externo o a los conductos genitales de la hembra. En la hembra se produce la ovulación: la pared del folículo se rompe y el ovocito, con células de la corona radiada, sale del ovario. Esta expulsión se realiza en la zona superior del oviducto, donde se produce la fecundación.

El encuentro entre los gametos se realiza gracias a la movilidad del espermatozoide. En la fecundación se distinguen las siguientes etapas:

• Penetración del espermatozoide: en mamíferos, el ovocito está rodeado de la corona radiada. El paso del espermatozoide a través de la corona se realiza mediante la enzima hialuronidasa del acrosoma. Los espermatozoides llegan a la membrana pelúcida y se adhieren a su superficie. Gracias a las enzimas que se liberan desde el acrosoma, un espermatozoide de todos los que llegan consigue atravesar la membrana pelúcida, poniendo en contacto las membranas de ambos gametos y fusionándolas.
• Activación del óvulo: en el punto de contacto con el espermatozoide, el citoplasma del óvulo produce un cono de fecundación que engloba paulatinamente al espermatozoide y se retrae. La fusión de los gametos inicia la activación del óvulo, que completa la meiosis. Los gránulos corticales del óvulo provocan un cambio en su superficie formando la membrana de fecundación, que impide la entrada de nuevos espermatozoides. El núcleo, un centriolo y algunas mitocondrias del espermatozoide penetran en el citoplasma del óvulo.
• Unión de núcleos o cariogamia: el núcleo espermático, que recibe ahora el nombre de pronúcleo masculino, se desplaza hacia el pronúcleo femenino, que también se mueve a su encuentro desde la zona donde tuvo lugar la segunda división meiótica, y se produce la cariogamia. El material genético de ambos pronúcleos queda encerrado por una membrana común, formándose el singamión, que constituye un cigoto diploide.