Relación en Animales II: Coordinación Nerviosa y Hormonal

Índice de Contenidos

• La Coordinación: Control Nervioso y Hormonal
• La Coordinación Nerviosa: El Sistema Nervioso
  • Componentes
  • La Transmisión de la Información: La Conducción del Impulso Nervioso
  • Sistema Nervioso en Invertebrados
    • Red Difusa
    • Sistema Nervioso Cordal
    • Sistema Nervioso Ganglionar Escaleriforme
    • Sistema Nervioso Anular
  • Sistema Nervioso en Vertebrados
    • Sistema Nervioso Central
    • Sistema Nervioso Periférico
    • Elaboración de Respuestas: Actos Voluntarios y Reflejos
• La Coordinación Hormonal: Sistema Endocrino
  • Sistema Endocrino en Invertebrados
  • Sistema Endocrino en Vertebrados

La Coordinación: Control Nervioso y Hormonal

Las diferentes funciones de los seres vivos se realizan de forma coordinada. En los animales, los sistemas que se encargan de la relación y la coordinación son el sistema nervioso y el hormonal o endocrino.

Ambos sistemas se encuentran muy relacionados y tienen muchos puntos de conexión, como la existencia de órganos neurohormonales.

La Coordinación Nerviosa: El Sistema Nervioso

El principal componente del sistema nervioso es el tejido nervioso, altamente especializado en la conducción de los impulsos nerviosos entre las diversas partes del cuerpo.

La función básica de este sistema es codificar la información recibida de los receptores, transmitirla y procesarla para que se produzca la respuesta apropiada.

Componentes

Células Nerviosas

Neuronas

Son células estrelladas que constituyen la unidad funcional y estructural del sistema nervioso. Producen y transmiten impulsos nerviosos.

Elementos

• Cuerpo neuronal o soma: Contiene el núcleo y los orgánulos citoplasmáticos, excepto los centríolos.
• Dendritas: Prolongaciones cortas, numerosas y ramificadas, que captan los impulsos eléctricos y los transmiten al soma.
• Axón: Prolongación citoplasmática, normalmente única, que parte del soma y se ramifica en su extremo terminal. Conduce el impulso desde el soma hacia su extremo, por el que el impulso se transmite a otra neurona.

Tipos

• Monopolares: Un solo axón.
• Bipolares: Con dos prolongaciones, una de las cuales actúa como axón.
• Multipolares: Un solo axón y muchas dendritas.
• Sensitivas o aferentes: Transmiten los impulsos nerviosos sensitivos desde los receptores sensoriales hasta el sistema nervioso central.
• Interneuronas o neuronas de asociación: Conectan neuronas. Se encuentran en el SNC.
• Motoras o eferentes: Conducen los impulsos desde el SNC hasta los órganos efectores: músculos y glándulas. Hay dos tipos: las motoras somáticas (responsables del control de los músculos esqueléticos) y las motoras autónomas (controlan músculo cardíaco, liso y glándulas).

Células de la Glía

Cumplen funciones de nutrición, relleno, aislamiento y sostén de las neuronas. Hay distintos tipos celulares:

• Astrocitos: Células estrelladas que se encargan del transporte de sustancias entre las neuronas y la sangre.
• Células de microglía: Fagocitan y eliminan desechos y células muertas.
• Células de Schwann: Rodean los axones recubriéndolos de una sustancia aislante, la mielina, que facilita la conducción del impulso.
• Oligodendrocitos: Forman y mantienen las cubiertas de mielina.

Fibras, Nervios, Ganglios y Centros Nerviosos

Los axones neuronales se encuentran asociados a las células de Schwann formando fibras nerviosas, que pueden ser de dos tipos:

• Fibras mielínicas: Constituidas por un solo axón y varias células de Schwann rodeándolo en capas concéntricas, que forman la vaina de mielina. Los estrangulamientos de mielina entre dos células de Schwann se llaman nódulos de Ranvier.
• Fibras amielínicas: Varios axones recubiertos por células de Schwann sin formar mielina.

Las fibras se agrupan formando nervios, que quedan protegidos por varias capas de tejido conjuntivo.

Por otro lado, los cuerpos o somas neuronales se agrupan formando estructuras llamadas ganglios que, junto a los nervios, forman el Sistema Nervioso Periférico (SNP).

Cuando los cuerpos o somas se agrupan en el Sistema Nervioso Central (SNC), forman los centros nerviosos.

La Transmisión de la Información: La Conducción del Impulso Nervioso

La conducción del impulso nervioso se denomina neurotransmisión y se lleva a cabo mediante dos procesos:

• Transmisión del impulso nervioso a lo largo de la neurona mediante cambios en el potencial de membrana.
• Transmisión del impulso nervioso entre dos neuronas adyacentes: sinapsis.

Transmisión del Impulso Nervioso

El impulso nervioso se transmite a lo largo de la neurona desde las dendritas hacia el soma y desde este, a lo largo del axón, hacia las fibras terminales. Esta transmisión se produce en forma de onda eléctrica, gracias a modificaciones en el potencial eléctrico de la membrana. Veamos:

• El potencial de membrana es la diferencia de voltaje a través de la membrana plasmática y depende de la distribución de cargas positivas (+) y negativas (–) a ambos lados de esta mediante los iones Na⁺, K⁺ y Cl^–.
• En condiciones normales, la membrana está polarizada, es decir, la distribución de las cargas a ambos lados es desigual: en el exterior hay más cationes (+), mientras que en el interior abundan los aniones (-). Esta situación provoca una diferencia de potencial muy pequeña (-70 mV), llamada potencial de reposo.
• El mantenimiento del potencial de reposo se produce gracias a la actuación continuada de una serie de canales iónicos situados en la membrana de la neurona. El más importante de estos es la bomba de sodio-potasio activa, que introduce dos iones K⁺ y, de forma simultánea, extrae tres iones Na⁺. Este transporte se acopla a la hidrólisis de ATP, tratándose por tanto de un transporte activo.
• Cuando una fibra nerviosa es estimulada, se produce una despolarización de la membrana, conocida como potencial de acción:
  • La bomba de sodio-potasio se paraliza y los canales de sodio se abren, de forma que este ion, el Na⁺, entra de forma pasiva a la neurona y esta invierte su potencial (ahora el interior queda cargado positivamente respecto al exterior) hasta alcanzar un valor de +30 mV.
  • Esta despolarización se transmite rápidamente a las áreas contiguas de la membrana, solo en una dirección, y también rápidamente recupera su estado inicial de reposo gracias a la actuación de la bomba de sodio-potasio, es decir, la membrana se repolariza. De esta manera, la onda de despolarización llega de un extremo a otro de la neurona.
• La transmisión del impulso nervioso cumple las siguientes Características:
  • La ley del todo o nada: Se produce o no, y su intensidad no varía durante la conducción.
  • Todos los impulsos son semejantes y el centro nervioso se encarga de interpretarlos.
  • Es unidireccional: Se propaga desde cualquier parte de la neurona hacia el extremo del axón.
  • En las fibras mielínicas se transmite por un mecanismo saltatorio entre los nódulos de Ranvier, aumentando la velocidad de propagación con respecto a las fibras amielínicas.

Sinapsis

Se llama sinapsis tanto a la comunicación o transferencia de información entre dos neuronas, como al espacio existente entre dos neuronas (a este último también se le conoce como hendidura sináptica).

Intervienen los siguientes elementos:

• Zona presináptica: Situada al final del axón por el que llega el impulso nervioso. La transmisión del impulso se realiza mediante la liberación de unas sustancias químicas específicas, los neurotransmisores, que se localizan en el interior de unas vesículas sinápticas situadas en los botones terminales.
• Hendidura sináptica: Es el hueco entre las neuronas, tiene unos 200 Å de anchura.
• Elemento postsináptico: Es el cuerpo neuronal o la dendrita de la neurona siguiente.

Existen dos tipos de sinapsis:

• Sinapsis eléctricas: El impulso se transmite directamente de forma eléctrica entre dos células. No intervienen neurotransmisores. Propio de invertebrados.
• Sinapsis químicas: Se llevan a cabo mediante la liberación de neurotransmisores siguiendo los pasos que se detallan a continuación:
  1. Llegada del impulso nervioso a la zona presináptica.
  2. Liberación por exocitosis del neurotransmisor a la hendidura sináptica.
  3. Unión del neurotransmisor a su receptor proteico de membrana específico del elemento postsináptico.
  4. Generación del potencial de acción en el elemento postsináptico y transmisión del impulso a lo largo de este.
  5. Degradación de los neurotransmisores que quedan en el espacio sináptico o captación de estos por el elemento presináptico para su almacenamiento y posterior uso.

Neurotransmisores importantes: Acetilcolina, adrenalina, noradrenalina, GABA (ácido gamma-aminobutírico) o dopamina.

Según el elemento postsináptico, pueden existir distintos tipos de sinapsis: axoaxónica (axón-axón), axosomática (axón-soma), axodendrítica (axón-dendrita).

Sistema Nervioso en Invertebrados

En invertebrados encontramos gran variedad de sistemas nerviosos. Veamos:

Red Difusa

• Propia de cnidarios. Las células nerviosas forman una malla por todo el cuerpo del animal sin que existan centros de control.
• El impulso nervioso se transmite en todas las direcciones indistintamente.

Sistema Nervioso Cordal

• Típico de platelmintos y nematodos.
• Poseen ganglios cefálicos, llamados cerebroides, de los que parten dos cordones nerviosos ventrales de los que salen fibras que se extienden por todo el cuerpo del animal.

Sistema Nervioso Ganglionar Escaleriforme

• Propio de anélidos, artrópodos y moluscos.
• Los ganglios cerebroides se fusionan formando un ganglio cerebral situado en la cabeza, que asume la función de control del funcionamiento del animal (cefalización).
• De él salen dos cadenas ventrales de ganglios que recorren el animal y están conectadas entre sí como los peldaños de una escalera.
• Entre los ganglios cerebroides y las cadenas ventrales existe una estructura llamada collar periesofágico, que rodea el esófago.

Sistema Nervioso Anular

• Exclusivo de animales con simetría radial, como los equinodermos.
• Formado por un anillo nervioso que rodea el esófago (collar periesofágico) del que parten 5 cordones nerviosos radiales hacia la periferia del animal.

Sistema Nervioso en Vertebrados

El sistema nervioso de vertebrados es tubular y se desarrolla a partir del tubo neural del embrión. A diferencia de los invertebrados, se sitúa en posición dorsal. La parte anterior alcanza un gran desarrollo y constituye el encéfalo, mientras que el resto del tubo forma la médula espinal.

Anatómicamente se distinguen dos zonas:

Sistema Nervioso Central (SNC)

• Formado por el encéfalo y la médula espinal.
• Protegido por los huesos del cráneo (encéfalo) y las vértebras (médula espinal), y por las meninges: tres membranas protectoras (piamadre, aracnoides y duramadre). Entre las dos primeras se encuentra el líquido cefalorraquídeo.
• En el SNC podemos distinguir:
  • Sustancia gris: Agrupación de cuerpos neuronales. Se localiza en la superficie de los hemisferios cerebrales y en la zona interna de la médula espinal.
  • Sustancia blanca: Agrupación de axones mielinizados. Se localiza en el interior de los hemisferios cerebrales y en la zona externa de la médula espinal.

Encéfalo

Está situado en el interior del cráneo. En él se pueden distinguir varias partes:

Telencéfalo

Parte más voluminosa del encéfalo.

• Formado por los dos hemisferios cerebrales separados por un surco, la cisura interhemisférica. En su parte interna existe una ancha franja de sustancia blanca llamada el cuerpo calloso, que une ambos hemisferios.
• La parte externa, formada por sustancia gris, constituye la corteza cerebral, que en el hombre se halla muy replegada, formando las circunvoluciones cerebrales.
• Percibe las sensaciones, las hace conscientes y elabora las respuestas voluntarias.
• En la corteza residen los centros de la voluntad, la inteligencia, el pensamiento y la memoria.

Diencéfalo

Entre los hemisferios cerebrales, formando el tálamo y el hipotálamo.

• Tálamo: Vía de entrada de estímulos sensoriales. Está conectado con la corteza y filtra los estímulos que llegan a ella. En él residen las emociones y sentimientos.
• Hipotálamo: Forma el suelo del tálamo, y en él se localiza la hipófisis, con función neuroendocrina. El hipotálamo controla el apetito, la temperatura corporal, el equilibrio hídrico y el sueño.

Mesencéfalo

Relacionado con la función visual y auditiva.

Mielencéfalo o Bulbo Raquídeo

Abultamiento cónico que se continúa con la médula espinal.

• Controla gran parte del Sistema Nervioso Autónomo (movimientos automáticos), regulando los movimientos cardíacos, respiratorios, el vómito, la tos, la deglución, etc.

Metencéfalo o Cerebelo

Consta de dos hemisferios cerebelosos.

• Coordina los movimientos corporales, participa en el mantenimiento de la postura y en el equilibrio.

Médula Espinal

Cordón cilíndrico y hueco que discurre por el interior de la columna vertebral, protegida además por las meninges y el líquido cefalorraquídeo.

• 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. La sustancia gris se sitúa en la parte interna y tiene forma de H, con dos astas anteriores y dos posteriores, unidas por la comisura gris. La sustancia blanca se sitúa en el exterior. El epéndimo es el canal central que recorre la médula y está relleno de líquido cefalorraquídeo (LCR).
• De cada lado de la médula parten 31 pares de nervios espinales, cada uno de los cuales posee una raíz dorsal, sensitiva o aferente, y otra ventral, motora o eferente.
• Entre las funciones de la médula espinal se encuentran las siguientes:
  • Conduce corrientes sensitivas desde los receptores sensoriales hacia los centros nerviosos y respuestas motoras desde estos hacia los efectores.
  • Elabora los actos reflejos.

Sistema Nervioso Periférico (SNP)

Parte del Sistema Nervioso (SN) que une los efectores y los receptores con los centros del SNC. Formado por:

Nervios Craneales

• Nervios que salen del encéfalo en número de doce pares.
• Pueden ser sensitivos, motores o mixtos, e inervan la cabeza, la parte anterior del tronco y algunos órganos internos.

Nervios Espinales

• 31 pares de nervios que salen de la médula espinal.
• Son nervios mixtos que inervan los músculos de los brazos, las piernas y el tronco, y están relacionados con los actos reflejos.

Ganglios Raquídeos

• Las neuronas sensitivas de las vías aferentes, antes de entrar a la médula por las raíces dorsales del nervio, forman un ganglio, llamado ganglio raquídeo.

Funcionamiento del Sistema Nervioso

Dependiendo del tipo de respuesta que se elabora y del órgano efector inervado, se pueden distinguir dos componentes funcionales del SNP: somático y autónomo.

Sistema Nervioso Somático

• Interviene en respuestas voluntarias, inervando músculos esqueléticos con control consciente.
• Sus neuronas poseen los cuerpos neuronales situados en el encéfalo o la médula espinal, mientras que los largos axones mielínicos se extienden hasta los músculos voluntarios.

Sistema Nervioso Autónomo o Vegetativo

• Interviene en las respuestas involuntarias y automáticas, regulando la actividad de las vísceras.
• Posee nervios encargados del mantenimiento de la homeostasis y del funcionamiento de los órganos.
• Tiene capacidad para estimular o inhibir los órganos efectores.
• Presenta dos componentes con funciones antagónicas:
  • Sistema nervioso simpático: Actúa en situaciones de alerta o alarma, lo que aumenta el gasto energético.
  • Sistema nervioso parasimpático: Actúa relajando y recuperando las condiciones normales, y disminuye el gasto energético.
• De esta manera, el funcionamiento de los órganos está perfectamente controlado.

Elaboración de Respuestas

La respuesta motora depende de la actuación de un circuito de neuronas entre los órganos receptores y los efectores. Según esto, existen dos tipos de respuestas:

Actos Reflejos

• No interviene la voluntad, se realizan de manera inconsciente.
• Reacciones automáticas como respuesta a un pinchazo o quemadura.
• Son actos rápidos, en los que el centro nervioso de control que participa es la médula espinal.
• El conjunto de neuronas que interviene se denomina arco reflejo:
  1. Órgano receptor.
  2. Neurona sensitiva: Lleva la información recibida, a través de los nervios espinales (raíz sensitiva) hasta la sustancia gris de la médula espinal.
  3. Neurona de asociación: Situada en la sustancia gris de la médula. Transforma la sensación recibida en una respuesta motora.
  4. Neurona motora: Lleva la respuesta a los órganos efectores, a través de los nervios espinales (raíz motora).
  5. Órgano efector: Ejecuta la respuesta (músculo o glándula).

Actos Voluntarios

• Actos conscientes. En ellos participan los centros nerviosos de la corteza cerebral.
• Son más elaborados que los anteriores.
• Sus elementos son los siguientes:
  1. Receptor que capta un estímulo, transmitido por una neurona sensitiva que entra por la raíz posterior de los nervios periféricos hasta las astas posteriores de la médula espinal.
  2. Los cuerpos neuronales de la sustancia gris reciben el impulso y lo envían, a través de fibras de la sustancia blanca de la médula, hasta el bulbo raquídeo.
  3. A este nivel hace sinapsis con otra neurona, que conecta con la corteza cerebral del hemisferio del lado contrario al que se produce el estímulo.
  4. Al llegar la información a la corteza cerebral, esta elabora la respuesta adecuada y consciente al estímulo que recibió.
  5. La respuesta, a través de neuronas motoras, sale del encéfalo y, por fibras nerviosas de la sustancia blanca del mismo lado de la médula por donde ascendió, baja hasta un determinado nivel.
  6. Allí hace sinapsis con el cuerpo de una neurona motora de las astas anteriores, que envía la respuesta por las raíces anteriores del nervio espinal hacia el efector.

La Coordinación Hormonal: Sistema Endocrino

La coordinación hormonal se lleva a cabo gracias a un conjunto de órganos especializados, llamados glándulas endocrinas, que producen y segregan hormonas.

Las hormonas son sustancias heterogéneas que se liberan a la sangre para ser transportadas por el sistema circulatorio. Inducen respuestas fisiológicas en las células u órganos diana.

Las hormonas participan en la homeostasis o regulación del medio interno, activando o inhibiendo distintas actividades celulares. Participan en el crecimiento y desarrollo de células o tejidos, o en la regulación de las reacciones metabólicas.

La especificidad se debe a la existencia de unos receptores concretos en las células diana.

La secreción de hormonas por las glándulas se regula tanto por el SNC como por el propio sistema hormonal.

Sistema Endocrino en Invertebrados

Las hormonas de los invertebrados están producidas por células nerviosas, por lo que se trata entonces de neurohormonas.

Sus funciones principales son regular el crecimiento del animal y su maduración sexual, y controlar los cambios de color que permiten mimetizarse con el entorno.

• Los artrópodos son el grupo de invertebrados con un sistema endocrino más desarrollado. En ellos la metamorfosis y las mudas sucesivas están controladas hormonalmente.
• En los cnidarios y platelmintos, las hormonas intervienen en la regeneración corporal.
• En crustáceos y cefalópodos controlan el cambio de pigmentación.

Sistema Endocrino en Vertebrados

Constituido por un conjunto de glándulas endocrinas bien diferenciadas y controladas en su mayoría por el hipotálamo.

Hipotálamo

• Pequeña parte del encéfalo (diencéfalo) que controla prácticamente todo el sistema endocrino, ya que sus secreciones actúan sobre la glándula hipófisis, la cual ejerce su acción sobre el resto de glándulas endocrinas.
• Factores hipotalámicos de liberación o inhibición:

Hipófisis

• Pequeña glándula unida al hipotálamo que recibe el control de este y, a su vez, controla a las demás glándulas endocrinas. Esta regulación recibe el nombre de eje hipotálamo-hipofisario.
• Dividida en dos zonas:
  • Adenohipófisis (A): Glándula clásica.
  • Neurohipófisis (N): Extensión del hipotálamo.

Tiroides

Pequeña glándula situada en el cuello, debajo de la laringe. Está formada por dos lóbulos y tiene forma de mariposa.

Paratiroides

Pequeñas glándulas situadas a ambos lados del tiroides.

Páncreas

• Órgano en forma de hoja situado bajo el estómago.
• Es una glándula mixta; su función endocrina reside en unos conjuntos de células denominados islotes de Langerhans, que regulan la glucemia.

Glándulas Suprarrenales

• Dos órganos situados sobre los riñones.
• Corteza suprarrenal: Parte externa.

Médula Suprarrenal

Parte interna.

Testículos

• Dos órganos situados en la parte baja del abdomen, protegidos por la bolsa escrotal.
• Producen hormonas androgénicas masculinas en las células intersticiales o de Leydig.

Ovarios

Dos órganos situados en la parte baja del abdomen.

Bibliografía

• Libros de texto de distintas editoriales (Edelvives, SM, Oxford, Santillana, Bruño, etc.).
• Proyecto Biosfera
• La Lupa 3 – Sistema Nervioso
• Junta de Andalucía – Sistema Endocrino
• Junta de Andalucía – Sistema Nervioso
• Wikipedia, Kalipedia.