Este documento explora los conceptos fundamentales de la neurofisiología y la organización del sistema nervioso, desde las propiedades eléctricas de las neuronas hasta la estructura de las meninges y el líquido cefalorraquídeo.
El Axón o Neurita
El axón o neurita es una prolongación que se deriva del soma o cuerpo neuronal, cuya meta es lograr la sinapsis neuronal.
Propiedades Eléctricas Pasivas de la Membrana Neuronal
- Resistencia de la membrana en reposo
- Capacidad de la membrana
- Resistencia axial intracelular a lo largo de los axones y dendritas
Capacidad de la Membrana
La capacidad de la membrana prolonga la duración temporal de las señales eléctricas.
Resistencia Axial
La resistencia interna de una célula corresponde a la resistencia específica de su medio interno, compuesto principalmente por líquido.
Potencial de Membrana
- El potencial eléctrico es el resultado de su permeabilidad selectiva a ciertos iones cargados.
- Las membranas celulares son sumamente permeables a la mayoría de los iones inorgánicos, pero casi impermeables a las proteínas y a muchos otros iones orgánicos.
Potenciales de Acción
- Son impulsos nerviosos rápidos, con una amplitud de 100 mV y una duración aproximada de 1 ms.
- Se originan en el inicio del axón y se propagan a lo largo de este sin interrupciones a una velocidad de 1-100 m/s.
- Su amplitud a lo largo del axón permanece constante, ya que se regenera con intervalos regulares a lo largo del axón.
- Constituyen las señales mediante las cuales el cerebro recibe, analiza y transmite información.
- Señal «todo o nada»: No producen señales por debajo del umbral, y todos los estímulos que superen el umbral producen la misma señal en cuanto a amplitud y duración.
- Solo dos características de la señal de conducción transmiten información: el número de potenciales de acción y los intervalos de tiempo entre ellos.
Canales Iónicos
Los canales iónicos son poros presentes en la membrana celular que permiten el paso de iones a través de la membrana celular lipídica impermeable.
Tipos de Canales Iónicos
- Canales iónicos por ligando
- Canales regulados por voltaje
- Canales regulados por estímulos mecanosensibles
Gradientes Celulares
Gradiente Eléctrico
Las moléculas del interior y del exterior celular tienen carga (K+, Na+, Cl-). Estas se desplazarán siempre a favor de gradiente, de donde hay mayor carga a donde haya menor carga.
Gradiente Químico o de Concentración
Las moléculas se desplazarán igualmente a favor de gradiente, de donde la concentración de una molécula específica sea mayor, a donde la concentración sea menor.
Interior Celular
Medio con predominio de cargas negativas, con mayor concentración de potasio.
Exterior Celular
Medio con predominio de cargas positivas, con mayor concentración de sodio.
Transporte Pasivo
- Difusión simple: Medio gaseoso o líquido transportado, requiere un gradiente de concentración, se da en sistemas vivos y no vivos.
- Difusión facilitada: Similar a la difusión simple, pero requiere una proteína integral. El tamaño y la forma de las proteínas determinan la sustancia específica que pueden transportar. Un gradiente de concentración es necesario.
Transporte Activo
- Requiere ATP para transportar sustancias contra el gradiente de concentración.
- Proteínas activadas por el ATP, lo que hace que la proteína cambie de forma para transportar la sustancia.
Despolarización
Se abren canales de sodio, por lo que el interior de la célula se vuelve positivo.
Conducción de los Potenciales de Acción
- Fibras A: Son grandes y mielinizadas, conducen con rapidez y transmiten diversos impulsos motores y sensoriales.
- Fibras B: Son axones mielinizados más pequeños que conducen el impulso con menos rapidez que las fibras A.
- Fibras C: Son las más pequeñas y no mielinizadas, conducen los impulsos con mayor lentitud y tienen funciones autónomas y de conducción del dolor.
Los axones mielinizados transmiten potenciales de acción más rápido, hasta 150 m/s, debido a la conducción saltatoria. Las velocidades de conducción continua rara vez alcanzan los 10 m/s.
Acciones Sinápticas Excitatorias e Inhibidoras
- Potenciales Postsinápticos Excitatorios (PPSE): Se producen por el enlace de las moléculas de neurotransmisor con los receptores y dan como resultado la apertura o el cierre de canales, lo cual produce despolarización.
- Potenciales Postsinápticos Inhibitorios (PPSI): Son producto, en muchos casos, de un aumento localizado en la permeabilidad de membrana para Cl- o K+. Esto tiende a causar hiperpolarización y más comúnmente ocurre en sinapsis axosomáticas.
Canalopatías
Las canalopatías son varios trastornos de la excitabilidad de la membrana muscular asociados con mutaciones en los canales de calcio, sodio o potasio y los receptores de acetilcolina. Este grupo de enfermedades ha sido denominado canalopatías.
Sumación Sináptica
- Suma Espacial: Ocurre cuando las señales de varias sinapsis individuales se unen simultáneamente para cambiar el potencial de membrana en la célula postsináptica. (Ejemplo: si me corto el dedo de una vez)
- Suma Temporal: Ocurre cuando las señales de una misma sinapsis arriban en tiempos muy próximos entre sí y se suman para cambiar el potencial de membrana en la célula postsináptica. (Ejemplo: si me corto el dedo poco a poco)
Periodo Refractario Efectivo
El periodo refractario absoluto es el intervalo de tiempo en el cual una célula excitable no puede volver a despolarizarse ni transmitir un nuevo potencial de acción a la siguiente célula.
Conducción y Transmisión del Impulso Nervioso
- Conducción: Propagación del impulso nervioso a lo largo de la membrana del axón.
- Transmisión: Comunicación con otras neuronas o células efectoras, donde se desencadena un nuevo impulso.
Plasticidad Cerebral
La OMS define el término neuroplasticidad como la capacidad de las células del sistema nervioso para regenerarse anatómica y funcionalmente, después de estar sujetas a influencias patológicas, ambientales o de desarrollo, incluyendo traumatismos y enfermedades.
Tipos de Plasticidad Cerebral: Funcional y Estructural
- Funcional: Se refiere a la remodelación que ocurre en el cerebro después de perder un miembro. Las neuronas en el cerebro que representaban a ese dedo pierden la comunicación sensorial con esa parte del cuerpo e inducen una reorganización.
- Estructural: Se refiere a los mecanismos que existen en nuestro cerebro que nos permiten ser flexibles, reforzar las redes que ya existen y formar nuevas redes neuronales, e incluso eliminarlas.
Organización del Sistema Nervioso
El sistema nervioso se organiza en torno a 3 ejes principales:
- Dorsal
- Ventral
- Caudal
Meninges
Las meninges son las tres capas de tejido conectivo que cubren y protegen el cerebro y la médula espinal.
- Piamadre: Es la capa que se encuentra unida al tejido nervioso. Posee muchas arterias y arteriolas.
- Aracnoides: Es la capa que cubre a la piamadre, es blanda y translúcida. Entre ambas meninges hay un espacio llamado espacio subaracnoideo, donde se encuentra el líquido cefalorraquídeo.
- Duramadre: Es la capa más externa y se encuentra unida al hueso. Está constituida por tejido fibroso.
Líquido Cefalorraquídeo (LCR)
El líquido cefalorraquídeo es producido por las células ependimarias. Sus principales funciones son:
- Amortiguar el encéfalo y la médula espinal cuando son golpeados por alguna fuerza mecánica.
- Proporcionar protección inmunológica básica al SNC.
- Remover sustancias metabólicas de desecho.
- Transportar neuromoduladores y neurotransmisores.
Condiciones Relacionadas
- Encefalitis: Inflamación del cerebro.
- Meningitis: Infección o hinchazón, conocida como inflamación de las meninges y el líquido cefalorraquídeo.
- Hidrocefalia: Acumulación de líquido dentro del cerebro o los ventrículos.