Fisiología de la Neurona: Bases de la Comunicación Nerviosa
La neurona es la unidad funcional del sistema nervioso. Su función principal es la generación y transmisión del impulso nervioso.
Propiedades Fundamentales de la Neurona
- Excitabilidad: Capacidad para responder a estímulos (mecánicos, eléctricos, térmicos, químicos, etc.) mediante la producción de un impulso nervioso.
- Conductibilidad: Capacidad para conducir el impulso nervioso en un sentido determinado. La velocidad de conducción depende de dos factores clave:
- Cuanto más gruesa es la fibra, mayor es la velocidad.
- La fibra mielínica es significativamente más rápida que la fibra amielínica.
Potencial de Reposo y Potencial de Acción
Potencial de Reposo (Polarización)
En estado de reposo, la neurona mantiene una carga negativa en el interior y una carga positiva en el exterior. Esta diferencia se debe a la distribución desigual de iones a través de la membrana celular:
- Interior: Abundancia de iones negativos (como proteínas) e iones positivos de Potasio (K⁺).
- Exterior: Abundancia de iones negativos de Cloro (Cl⁻) e iones positivos de Sodio (Na⁺).
Concentración Iónica: El Na⁺ es más abundante fuera y tiende a entrar en la neurona, mientras que el K⁺ es más abundante dentro y tiende a salir. Este equilibrio se mantiene gracias a las bombas de Na⁺/K⁺, que expulsan tres iones de Na⁺ e introducen dos iones de K⁺.
La diferencia de carga eléctrica entre el interior y el exterior se denomina potencial de reposo, tiene un valor aproximado de −90 mV y, en esta situación, la neurona está POLARIZADA.
Potencial de Acción (Despolarización y Repolarización)
Cuando una neurona es estimulada, la permeabilidad de la membrana cambia, permitiendo la entrada masiva de Na⁺. Esto invierte la polaridad:
- El interior se vuelve positivo.
- El exterior se vuelve negativo.
La diferencia de potencial alcanza aproximadamente +50 mV, lo que constituye el POTENCIAL DE ACCIÓN. Se dice que la neurona está DESPOLARIZADA.
Este proceso dura menos de 1 ms y el potencial de acción se propaga a lo largo de la fibra nerviosa. En las fibras mielínicas, la transmisión es saltatoria (entre los nódulos de Ranvier), lo que aumenta drásticamente la velocidad de conducción.
Tras el potencial de acción, se produce la salida de K⁺, recuperándose la carga negativa interna y positiva externa. La bomba Na⁺/K⁺ restablece las concentraciones iónicas iniciales, volviendo al potencial de reposo, proceso denominado REPOLARIZACIÓN.
Periodos Refractarios
Después de la repolarización, la neurona pasa por dos periodos:
- Periodo refractario absoluto: La neurona no responde a ningún estímulo, independientemente de su intensidad.
- Periodo refractario relativo: La neurona solo responde a estímulos que son muy intensos.
La Sinapsis: Transmisión Interneuronal
La sinapsis es la estructura especializada que permite el paso de un impulso nervioso de una neurona a otra (o a una célula efectora).
Componentes Sinápticos
- Neurona Presináptica
- Transmite el impulso nervioso mediante su axón, que termina en botones sinápticos. Estos contienen:
- Membrana presináptica.
- Vesículas que almacenan neurotransmisores (NT).
Funcionamiento de la Sinapsis Química
El impulso nervioso llega a los botones terminales, lo que provoca la liberación de neurotransmisores. Estos cruzan la hendidura sináptica y se unen a los receptores postsinápticos, generando un nuevo potencial de acción.
Posteriormente, los neurotransmisores deben ser inactivados. Esto ocurre de dos maneras:
- Son degradados por enzimas específicas (como la MAO o la acetilcolinesterasa).
- Son recapturados por la membrana presináptica y almacenados de nuevo en vesículas.
Organización y Fisiología del Sistema Nervioso
Sistema Nervioso Central (SNC)
El SNC está compuesto por el encéfalo y la médula espinal, y es el centro de procesamiento y control.
Médula Espinal
Posee una doble función:
- Centro regulador de actividades reflejas: Permite respuestas automáticas e inconscientes (ej. retirar un brazo ante un estímulo doloroso).
- Vía de paso: Conduce impulsos ascendentes (sensitivos) y descendentes (motores).
La Médula Espinal como Centro Reflejo (Arco Reflejo)
El estímulo es conducido por fibras nerviosas aferentes (sensitivas) hasta el cuerno posterior de la médula. Allí, la neurona sensitiva hace sinapsis con una neurona de asociación (interneurona), que conduce el estímulo hasta los cuerpos neuronales motores. Los axones de las neuronas motoras llegan a los órganos efectores mediante fibras eferentes (motoras), produciendo la respuesta automática.
La Médula Espinal como Vía de Conducción
Transporta impulsos sensitivos (ascendentes) y motores (descendentes) a través de los haces nerviosos que componen la sustancia blanca.
Tronco Encefálico
Actúa como vía de paso de haces nerviosos hacia y desde la médula, y como conexión entre el SNC y el cerebelo. Contiene:
- Centros reguladores de reflejos vitales (deglución, vómito).
- Centros nerviosos para la visión y la audición.
- Centros de control de funciones vitales (respiración, ritmo cardíaco).
- Núcleos de origen de la mayoría de los pares craneales (excepto los dos primeros).
Cerebelo
El cerebelo es esencial para la coordinación motora y el equilibrio:
- Coordina los movimientos voluntarios.
- Mantiene el equilibrio corporal.
- Regula el tono muscular, la fuerza, la duración y la precisión del movimiento.
- Recibe información sensorial del ojo, del órgano del equilibrio (laberinto) y de los músculos y articulaciones.
Diencéfalo
Se compone de varias zonas principales:
- Tálamo
- Conjunto de centros nerviosos que actúan como punto intermedio de las vías sensitivas (incluyendo visión y audición) antes de dirigirse a la corteza cerebral.
- Hipotálamo
- Controla funciones orgánicas esenciales para la homeostasis:
- Control de la temperatura corporal.
- Regulación de la presión arterial y la frecuencia cardíaca.
- Control de la ingestión de alimentos (centros del hambre y de la saciedad).
- Control del ritmo vigilia/sueño.
- Control de la ingestión y pérdida de agua (sed y saciedad).
- Regulación de la conducta emocional y sexual.
- Producción de oxitocina.
- Control de la hipófisis.
Telencéfalo (Cerebro)
Es la parte más desarrollada y evolucionada del SNC humano. Sus funciones se dividen en varios grupos:
- Funciones Cognitivas:
- Adquisición de conocimientos (información táctil, auditiva, visual, etc.).
- Conservación y reproducción de conocimientos (memoria).
- Organización de conocimientos en conceptos, juicios y razonamientos.
- Creación de algo nuevo a partir de conocimientos previos.
- Control Motor: Control de los movimientos voluntarios desde la corteza cerebral.
- Lenguaje: Expresión y comprensión.
- Control Voluntario: Regulación de la conducta, los impulsos biológicos y las emociones.
- Planificación: Programación de la propia vida y planificación de acciones futuras.
Sistema Nervioso Autónomo (Vegetativo)
El Sistema Nervioso Vegetativo (SNV) o Autónomo se encarga del funcionamiento de las vísceras, regulándolo según las necesidades orgánicas. Su vertiente motora está representada por los sistemas simpático y parasimpático, que generalmente tienen efectos opuestos.
Sistema Simpático
- Prepara el cuerpo para la respuesta de lucha o huida.
- Actúa frente a situaciones de alarma y estrés.
- Es un sistema que gasta energía.
Sistema Parasimpático
- Es el sistema de acumulación y conservación de energía.
- Actúa durante situaciones de tranquilidad y descanso.
La mayoría de los órganos tienen inervación doble (simpática y parasimpática), lo que permite el equilibrio dinámico del SNV.
Nota: Las glándulas suprarrenales, situadas sobre los riñones, producen adrenalina y noradrenalina. Su estimulación simpática libera estas sustancias a la sangre, provocando un efecto simpático generalizado en todo el cuerpo.