Sistema Respiratorio Humano: Fisiología y Estructura

Características Fundamentales del Sistema Respiratorio

• En el sistema respiratorio se lleva a cabo el intercambio de gases por difusión.
• Transporta aire a los pulmones.
• El intercambio de gases ocurre específicamente en los alvéolos.
• Los gases que se intercambian son oxígeno ($O_2$) y dióxido de carbono ($CO_2$).
• Nota: Algunos animales que habitan en lugares húmedos carecen de estructuras respiratorias especializadas, por ejemplo, las medusas y el gusano plano.

El Proceso de Intercambio de Gases por Difusión

1. Ventilación: El aire (o agua) con altas concentraciones de oxígeno y bajas concentraciones de dióxido de carbono pasa por la superficie respiratoria en un flujo masivo, acción que facilita la respiración.
2. Difusión Pulmonar: El oxígeno se difunde hacia los capilares sanguíneos, y el dióxido de carbono se difunde hacia afuera (hacia los alvéolos).
3. Transporte Sanguíneo: Los gases se transportan entre los pulmones y los tejidos por medio del flujo de sangre que bombea el corazón a todo el cuerpo.
4. Difusión Tisular: En los tejidos, el oxígeno se difunde de los capilares hacia las células cercanas, y el dióxido de carbono entra en los capilares proveniente de los tejidos.

Componentes del Sistema Respiratorio

Vías Conductoras y Zona de Intercambio

Faringe

Conducto compartido con el tubo digestivo.

Laringe

También conocida como la caja de voz, contiene las cuerdas vocales.

Epiglotis

Estructura sostenida por cartílago que evita el paso de alimentos a la tráquea.

Tráquea

Se divide en bronquios principales.

Bronquios y Bronquiolos

Los bronquios se ramifican en bronquiolos (algunos miden aproximadamente $1 \times 10^{-3}$ m).

Alvéolos

Sacos microscópicos diminutos donde ocurre el intercambio de gases.

Durante el paso a través del sistema conductor, el aire se calienta y humedece. Gran parte del polvo y las bacterias quedan atrapadas en el moco secretado por las células. Este moco es expulsado por la tos, la nariz o es deglutido.

Mecánica de la Respiración

Inhalación (Inspiración)

Durante la inhalación, el aire entra activamente hacia los pulmones. El diafragma se contrae, estirándose hacia abajo. Los músculos intercostales también se contraen, lo que levanta las costillas hacia arriba y hacia afuera. Conforme se expande la cavidad torácica, los pulmones se inflan dentro de ella, aumentando el volumen y reduciendo la presión interna.

Exhalación (Espiración)

La exhalación ocurre de forma espontánea y pasiva cuando los músculos que produjeron la inhalación (diafragma e intercostales) se relajan.

Control Nervioso de la Respiración

Impulsos nerviosos rítmicos provenientes del cerebro estimulan el diafragma y los músculos intercostales para que se contraigan durante la inhalación. Durante la exhalación, la relajación de estos músculos fuerza el aire a salir de los pulmones.

Salud y Patologías del Sistema Respiratorio

Enfermedades Comunes

• Neumonía (Pulmonía)
• Resfriado Común
• Cáncer de Pulmón
• Bronquitis
• Tuberculosis

Higiene y Prevención

Para mantener la salud respiratoria, se recomienda:

• No fumar y evitar ser fumador pasivo.
• Realizar ejercicio físico regularmente.
• No inhalar vapores tóxicos (como acetona, benceno y etanol).

Sistema Nervioso Central (SNC) y Neuronas

Funciones Principales del Sistema Nervioso

1. Recibe información del entorno interno y externo, así como de otras neuronas.
2. Produce y transmite señales eléctricas.
3. Conduce la señal eléctrica a lo largo de una distancia considerable hasta el punto donde se encuentra la célula diana.
4. Se comunica con otras células, incluyendo otras neuronas, músculos y glándulas.

Morfología y Componentes de la Neurona

Dendritas

Extensiones que reciben señales de otras neuronas.

Axón

Prolongación que conduce el potencial de acción.

Terminales Sinápticas

Estructuras al final del axón que transmiten la señal a la siguiente célula.

Neurotransmisores

Sustancias químicas que se almacenan y se liberan desde las neuronas para la comunicación sináptica.

Clasificación Funcional y Estructural del Sistema Nervioso

Sistema Nervioso Central (SNC)

Recibe y procesa información sensorial, almacena recuerdos y genera sentimientos y emociones. Incluye el encéfalo y la médula espinal, la cual conduce señales.

Sistema Nervioso Periférico (SNP)

Transmite señales entre el SNC y el resto del cuerpo.

Divisiones del Sistema Nervioso Periférico

• Neuronas Motrices (Eferentes): Llevan señales del SNC a glándulas y músculos.
• Neuronas Sensoriales (Aferentes): Llevan señales de los órganos sensoriales al SNC.
• Sistema Nervioso Somático: Controla el movimiento voluntario, activando el músculo esquelético.
• Sistema Nervioso Autónomo: Controla las respuestas involuntarias en órganos, glándulas y músculo liso.
• Sistema Nervioso Simpático: Prepara el cuerpo para situaciones de estrés o emergencia (respuesta de «lucha o huida»).
• Sistema Nervioso Parasimpático: Controla las funciones de reposo y digestión, relajando el cuerpo.

Estructuras Clave del SNC

El Encéfalo

Está compuesto por la corteza cerebral, el cerebro, el hipotálamo, el cerebelo y el bulbo raquídeo.

La Médula Espinal

Conduce señales y da origen a los nervios espinales (nervios cervicales, braquiales, lumbares y sacros).

Comunicación Neuronal: Impulso Nervioso y Sinapsis

El Impulso Nervioso

La función neuronal se basa en la transmisión de señales eléctricas denominadas impulsos nerviosos. El impulso nervioso viaja a través de las dendritas, el axón y las terminales sinápticas.

Potencial de Acción

Son las señales eléctricas fundamentales en el sistema nervioso que tienen como función la transferencia de información.

Transmisión de la Señal Sináptica

La neurona se organiza en redes y sistemas que se unen para el proceso denominado sinapsis a través de los neurotransmisores. La comunicación ocurre en la hendidura sináptica. Cuando el potencial de acción alcanza la membrana presináptica, se abren canales de calcio que fluyen hacia el interior de la célula, causando la exocitosis de los neurotransmisores. Por lo general, cada neurona libera un tipo principal de neurotransmisor.

Neurotransmisores Clave y Patologías

Principales Neurotransmisores

Acetilcolina (ACh)

Neurotransmisor estimulador, crucial para el control de las neuronas motoras y la contracción muscular.

Aminoácidos

Actúan como transmisores estimuladores (ej. Glutamato) o inhibidores (ej. GABA) en el SNC.

Aminas Biógenas

Incluyen sustancias como la Norepinefrina y la Serotonina, relacionadas con el estado de ánimo y la respuesta al estrés.

Enfermedades del Sistema Nervioso

• Enfermedad de Alzheimer
• Esclerosis Múltiple
• Enfermedad de Parkinson