Fisiología Avanzada: Mecanismos de Transmisión Sináptica, Regulación Hormonal y Sistemas Sensoriales

Fisiología de la Membrana y Transmisión Sináptica

La Membrana Celular

La membrana celular consiste en una bicapa lipídica con proteínas de membrana celular, fundamental para el transporte y la comunicación.

La Sinapsis: Comunicación Neuronal

La transmisión de la señal entre dos neuronas se conoce como sinapsis.

Tipos de Sinapsis

Sinapsis Eléctrica: Es un tipo de comunicación entre neuronas que se produce a través de uniones gap, que son canales que conectan directamente el citoplasma de dos células adyacentes.

Clasificación según la Membrana Postsináptica

Cuando la membrana postsináptica es una dendrita: Sinapsis Axodendrítica (o Adendrítica, según la nomenclatura específica del documento original).
Cuando la membrana postsináptica es el soma: Sinapsis Axosomática.
Cuando la membrana postsináptica es otro axón: Sinapsis Axoaxónica.

Neurotransmisores y su Regulación

Eliminación de Neurotransmisores

Difusión: El Primer Paso
Los neurotransmisores se difunden fuera de la hendidura sináptica, lo que reduce su concentración en la zona de acción. Esto sucede porque los neurotransmisores se mueven desde una zona de alta concentración (la hendidura sináptica) hacia una zona de baja concentración (el espacio extracelular).
Degradación Enzimática: La Descomposición
Los neurotransmisores son degradados por enzimas específicas que los descomponen en moléculas inactivas. Por ejemplo, la acetilcolinesterasa (AChE) degrada la acetilcolina (ACh) en colina y acetato.
Recaptación: El Reciclaje
Los neurotransmisores son recaptados por la neurona presináptica a través de transportadores específicos, lo que los devuelve al interior de la neurona para ser reutilizados o degradados. Esto ayuda a regular la cantidad de neurotransmisores disponibles para la liberación y a terminar la señalización.

Clasificación de Neurotransmisores

Son las moléculas que llevan el mensaje químico a diferentes células o tejidos diana: Neurotransmisor.

Neurotransmisores Inhibitorios y Excitatorios

Excitatorios (E): Glutamato, Aspartato y Acetilcolina.
Inhibitorios (I): GABA, Glicina y Serotonina.

Tipos de Receptores Sinápticos

Iónico: El mismo receptor es un canal de tipo iónico, es ligando dependiente.
Metabotrópico: Acción indirecta, apertura o cierre de canales, varios tipos de canales.

Origen Bioquímico de Neurotransmisores

Monoaminas: Neurotransmisor cuyo origen proviene de un solo aminoácido.
Acetilcolina: Neurotransmisor cuyo origen es la Acetil Coenzima A y la colina.
Histamina: Se forma por descarboxilación del aminoácido Histidina.
Catecolaminas: Se forman por hidroxilación y descarboxilación del aminoácido tirosina.
Noradrenalina: Se produce por la hidroxilación a partir de la dopamina.

Funciones Clave de Neurotransmisores Específicos

Glutamato: Es el principal transmisor excitatorio en el cerebro y la médula espinal; se calcula que es el encargado del 75% de la transmisión excitatoria en el cerebro.
GABA: Es el principal mediador inhibidor del cerebro y, asimismo, produce la inhibición presináptica.

El Sistema Endocrino y la Regulación Hormonal

Tipos de Hormonas

Hormona Peptídica: Tipo de hormona que se compone de una cadena de aminoácidos. Estas hormonas se sintetizan a partir de genes que codifican proteínas y se liberan en la circulación sanguínea para ejercer sus efectos en células diana específicas.
Hormona Esteroidea: Tipo de hormona que se deriva del colesterol. Estas hormonas se sintetizan en las glándulas suprarrenales, ovarios y testículos, y se liberan en la circulación sanguínea para ejercer sus efectos en células diana específicas.
Hormona Amínica: Hormona que se deriva de aminoácidos. Estas hormonas se sintetizan en las glándulas endocrinas y se liberan en la circulación sanguínea para ejercer sus efectos en células diana específicas.

Tipos de Comunicación Hormonal

Endocrina: Comunicación a larga distancia que se da por medio del torrente sanguíneo a otros tejidos.
Parácrina: Comunicación hormonal que se da entre las células vecinas.
Autócrina: Comunicación que se da a sí misma.

Regulación Hipotalámica e Hipofisaria

Núcleos Hipotalámicos Clave

Núcleo Infundibular (Arcuato): Desempeña un papel primordial en el control del estrés, metabolismo, crecimiento, reproducción e inmunidad, entre otros. Junto con el núcleo supraóptico, produce las hormonas vasopresina y oxitocina. También integra varios procesos neuroendocrinos a través de las neuronas que controlan la secreción hormonal de la hipófisis anterior.
Núcleo Preóptico: Controla el movimiento involuntario.

Función del Hipotálamo en la Regulación Endocrina

Regula la hipófisis, produce hormonas (TRH, CRH, GnRH, ADH, GHRH, GHIH), y regula el metabolismo y el estrés.

Los núcleos del hipotálamo involucrados en la regulación endocrina son: Supraóptico, Paraventricular y Arcuato.

Funciones de la Hipófisis

Adenohipófisis (Hipófisis Anterior): Produce y libera hormonas que regulan la función de otras glándulas endocrinas.
Neurohipófisis (Hipófisis Posterior): No produce hormonas, sino que actúa como un almacén y liberador de las hormonas producidas por el hipotálamo.

Hormonas Hipotalámicas y sus Efectos

Hormona Liberadora de Tirotropina (TRH): Estimula la secreción de TSH y la prolactina. Compuesta por tres aminoácidos (aa), es liberada desde el hipotálamo anterior.
Hormona Liberadora de Gonadotropina (GnRH): Compuesta por 10 aa, es liberada de neuronas preópticas. Estimula la secreción de LH y FSH. Su liberación es pulsátil.
Hormona Liberadora de Corticotropina (CRH): Estimula la secreción de POMC, que posteriormente se fragmenta en MSH y ACTH.
Hormona Liberadora de Hormona del Crecimiento (GHRH): Estimula la secreción de GH. Es liberada de neuronas paraventriculares, supraópticas, arcuatas y límbicas.
Somatostatina (GHIH): Su función es inhibir la secreción de GH y de TSH.
Hormona Antidiurética (ADH) o Vasopresina: Actúa sobre todo en los tubos colectores del riñón, impidiendo la eliminación de agua.
Oxitocina: Esta hormona es liberada por la estimulación del músculo en el cérvix o la estimulación de la glándula mamaria.

Efecto de las Hormonas T3 y T4 en el Hipotálamo

Las hormonas tiroideas T3 y T4 se unen a receptores específicos en el hipotálamo, lo que activa una serie de vías de señalización que regulan la expresión de genes y la función celular. Sus receptores se encuentran en el núcleo de las células del hipotálamo, donde se unen a los elementos de respuesta a las hormonas tiroideas (TRE) en el ADN, lo que regula la transcripción de genes específicos.

Patologías Endocrinas y Neurológicas

Miastenia Gravis: El sistema inmunológico produce anticuerpos que atacan y destruyen los receptores de acetilcolina (AChR) en la unión neuromuscular. Los AChR son proteínas que se encuentran en la superficie de las células musculares y son responsables de recibir la señal de la acetilcolina (ACh) liberada por las neuronas motoras.
Hipotiroidismo: Se define como la hipoactividad de la glándula tiroidea que causa una carencia de hormonas tiroideas (T3 y T4).
Síndrome de Kallman: Trastorno que afecta fundamentalmente a varones, con hipogonadismo hipogonadotropo provocado por el déficit aislado de gonadotropina.
Acromegalia: Enfermedad crónica causada por la producción excesiva de hormona del crecimiento (GH) en el cuerpo. La GH es producida por la adenohipófisis.
Diabetes Insípida: Afección poco frecuente por la cual los riñones son incapaces de evitar la eliminación de agua.

Sistemas Sensoriales y Percepción

Conceptos Fundamentales

Sensaciones: Es el conocimiento consciente o subconsciente de los cambios del medio externo o interno.
Percepciones: Es el conocimiento consciente y la interpretación de las sensaciones y es, fundamentalmente, una función de la corteza cerebral.
Modalidad Sensorial: Es cada una de las sensaciones que podemos experimentar.

Destino de los Impulsos Sensitivos

Corteza Cerebral: Llegan los impulsos sensitivos, y se pueden localizar e identificar con precisión sensaciones específicas, como tacto, dolor, audición o sabor.
Médula Espinal: Llegan los impulsos sensitivos cuando actúan como aferencias para reflejos espinales, como el reflejo de estiramiento.

Clasificación de Sensaciones

Sensaciones Somáticas: Comprenden sensaciones táctiles (tacto, presión, vibración, prurito y cosquilleo), sensaciones térmicas (calor, frío), sensaciones dolorosas y sensaciones propioceptivas.
Sentidos Especiales: Comprenden las modalidades sensoriales de olfato, gusto, visión, audición y equilibrio.

Receptores Sensoriales Cutáneos

Corpúsculo de Meissner: Receptor de velocidad de adaptación rápida. Permite percibir el tacto, presión y vibración. Se encuentra rodeado por una cápsula y es muy abundante en los tejidos lampiños.
Corpúsculo de Ruffini: Receptor de velocidad lenta. Permite percibir el estiramiento de la piel. Se encuentra rodeado por una cápsula alargada en la dermis profunda y en tendones y ligamentos.
Plexos de los Folículos Pilosos: Son terminaciones nerviosas libres que envuelven a los folículos pilosos. Permiten percibir el tacto y su adaptación es rápida.
Discos de Merkel: Son terminaciones nerviosas libres que están en contacto con las células de Merkel de la epidermis. Su adaptación es rápida.
Termorreceptores: Se encargan de detectar cambios en la temperatura del cuerpo y del entorno.
Nociceptores: Receptores sensoriales que se encargan de detectar estímulos dolorosos, como la lesión tisular, la inflamación o la irritación química.

Tipos de Dolor

Dolor Somático Superficial: Dolor provocado por la estimulación de los receptores de la piel.
Dolor Somático Profundo: Provocado por la estimulación de receptores de músculos esqueléticos, articulaciones, tendones y fascias.
Dolor Referido: Se siente en la piel o justo por debajo de la piel suprayacente al órgano estimulado o en una superficie alejada del órgano estimulado.

Propiocepción y Control Muscular

Husos Musculares: Sensor localizado en el músculo que proporciona información al SNC con respecto a la longitud del músculo y a la velocidad de cambio de esta longitud, permitiendo que el SNC controle la actividad muscular. Son receptores sensoriales especializados dentro de los músculos que detectan el estiramiento y la longitud del músculo, envían información al SNC para ayudar a mantener el tono muscular, coordinar los movimientos y controlar la postura y el equilibrio.
Fibras Intrafusales: Tipo de receptores que se encuentran en el vientre del huso muscular en los músculos esqueléticos.
Fibras Tipo 1: Perciben los cambios de tamaño y velocidad del vientre muscular.
Fibras Tipo 2: Perciben los cambios en la longitud del músculo.
Órgano Tendinoso de Golgi: Estructura especializada que se localiza en el punto de unión de los tendones y músculos.

Vías Sensoriales y Centros de Control Motor

Tractos de la Médula Espinal

Tracto Espinotalámico: Se sitúa lateral y anterior al asta anterior de la sustancia gris medular. Lleva información relacionada con la sensibilidad dolorosa y térmica y con el tacto no discriminativo (grosero) y la presión.
Cordones Posteriores: Llevan impulsos relacionados con la sensibilidad propioceptiva (sentido del movimiento y posición articular) y el tacto discriminativo (fino).
Tracto Espino Olivar: Recolecta lo relacionado con el movimiento y lo lleva hasta la oliva inferior.

El Cerebelo

Funciones del Cerebelo

Coordinación y Control del Movimiento, Regulación de la Postura y el Equilibrio, Aprendizaje Motor (se encarga de aprender y recordar patrones de movimiento, lo que permite mejorar la coordinación y la habilidad motora), Regulación del Tono Muscular, Control de la Visión y la Audición.

Capas de la Corteza Cerebelosa

Capa Molecular: Se ubica por debajo de la piamadre y mide entre 200-400 µm. Está formada por neuronas bastante pequeñas, las células estrelladas superficiales externas y las células en cesto o estrelladas profundas.
Capa de Purkinje: Se ubica bajo la molecular y contiene los somas de las células de Purkinje que se ordenan en una sola fila que sigue en paralelo a la superficie del hemisferio.
Capa Granulosa: En esta capa se encuentran complejas organizaciones sinápticas relacionadas con las fibras musgosas, que son aferentes.

Coordinación Muscular

El neocerebelo está relacionado con la coordinación muscular, incluidas la trayectoria, velocidad y fuerza de los movimientos: Verdadero.

Corteza Cerebral

Circunvoluciones: Son denominados pliegues gruesos observados de manera superficial.
Surcos: Son hendiduras superficiales de la corteza.
Cisura: Son denominadas hendiduras observables en la corteza.

Áreas de Brodmann Relevantes

Área de Brodmann 4 (Corteza Motora Primaria): Contribuye al tracto corticoespinal. Su función es la activación muscular voluntaria.
Área de Brodmann 44 (Área de Broca): Función de los aspectos motores del habla.
Área de Brodmann 17 (Corteza Visual Primaria): Procesamiento de estímulos visuales.