El Impulso Nervioso: Fases y Mecanismos

1. Potencial de Reposo

   Las membranas están polarizadas, ya que en el líquido extracelular predominan las cargas positivas y en el intracelular, las negativas. Las cargas no se igualan a ambos lados porque los canales por los que pasan los iones a favor de gradiente de concentración no están siempre abiertos y, además, existen proteínas (bombas) que transportan iones independientemente del gradiente. La diferencia de carga produce un diferencial de potencial de -70 mV (potencial de reposo).

2. Potencial de Acción (Despolarización)

   En las neuronas, cuando el axón es estimulado, se provoca la alteración local de la permeabilidad iónica de la membrana. En este punto, el interior se carga positivamente y el exterior, negativamente. Se registra así una inversión muy breve de la polaridad que crea una variación brusca de la diferencia de potencial, denominado potencial de acción.

3. Propagación del Impulso

   Debido a la despolarización, la permeabilidad iónica de las áreas contiguas al punto de origen se ve alterada y se generan nuevos potenciales de acción. La propagación del potencial origina una onda de despolarización por la membrana que constituye el impulso nervioso. Después, la neurona vuelve a repolarizarse mediante una onda de repolarización que se debe a la salida de cationes desde el interior.

4. Mecanismos Iónicos en Reposo

   La membrana neuronal se encuentra en estado de reposo: solo el canal de K+ está abierto, saliendo K+ a favor de gradiente hasta que se compensan las cargas negativas del Cl-, más abundante en el exterior. La bomba Na+/K+ está activa: introduce los cationes de K+ que van saliendo, pero por cada dos cationes de K+ que introduce, extrae tres de Na+.

5. Mecanismos Iónicos en Potencial de Acción

   Tras un estímulo, se crea un potencial de acción: con el estímulo adecuado, se abren los canales de Na+ y Cl-, se cierran los de K+ y se inactiva la bomba. Así, entran Na+ y Cl-, ambos a favor de gradiente.

6. Repolarización

   El potencial de acción avanza y las zonas que deja atrás se repolarizan: la inversión de la polaridad abre de nuevo los canales de K+, cierra los de Na+ y Cl- y activa la bomba. La salida de K+ repolariza la membrana.

Características del Impulso Nervioso y la Sinapsis

Características del Impulso Nervioso

1. Su transmisión sigue la Ley del Todo o Nada: es independiente de las características del estímulo.
2. Todos son semejantes: que se perciban como sensaciones sonoras, etc., depende del centro nervioso encargado de interpretar la señal.
3. Es unidireccional: se propaga desde cualquier parte de la neurona al extremo del axón.
4. Su propagación es mayor en las fibras mielínicas: los potenciales de acción se producen solo en zonas libres de mielina (nódulos de Ranvier).

La Sinapsis Nerviosa

El punto de comunicación entre neuronas se llama sinapsis nerviosa e implica una zona de influencia entre ellas. Se trata de una influencia de carácter químico, aunque en algunos invertebrados es eléctrica.

La parte terminal de los axones se divide en prolongaciones pequeñas, cada una de las cuales termina en un botón terminal que está casi en contacto con la dendrita.

Elementos de la Sinapsis Nerviosa

• Botón Presináptico: Consiste en el final de la prolongación de un axón.
• Hendidura Sináptica: Es el hueco entre las neuronas implicadas en la sinapsis.
• Elemento Postsináptico: Se trata del cuerpo neuronal de la neurona siguiente.

Mecanismo de la Sinapsis Química

En la sinapsis química, la comunicación entre neuronas requiere la presencia de sustancias:

1. Vesículas del elemento presináptico: Están cargadas de neurotransmisores.
2. Neurotransmisores: Ante la presencia de iones calcio y magnesio, son liberados a la hendidura sináptica cuando el impulso nervioso llega al botón terminal.
3. Receptores del elemento postsináptico: Los neurotransmisores liberados se unen a estos receptores de membrana, lo que provoca cambios en la permeabilidad de la misma y, por lo tanto, un potencial de acción que hace que el impulso nervioso continúe.

En la sinapsis, la neurotransmisión es unidireccional, desde la neurona presináptica hacia la postsináptica. Según el elemento postsináptico, pueden existir distintos tipos de sinapsis: axoaxónica, axosomática y axodendrítica.

Sinapsis Eléctrica

En la sinapsis eléctrica, la hendidura sináptica es suficientemente pequeña como para que el impulso nervioso presináptico produzca una despolarización en la membrana postsináptica.

Organización del Sistema Nervioso en Invertebrados

1. Cnidarios (Red Difusa)

   Se trata de una red difusa formada por células nerviosas, sin existir órganos nerviosos de control. Los receptores sensoriales son células sensitivas del ectodermo. A partir de ellas, los impulsos nerviosos se propagan indistintamente en todas las direcciones, provocando una contracción de las células mioepiteliales.

2. Platelmintos y Nematodos (Sistema Nervioso Cordal)

   Tienen un sistema nervioso cordal, que consiste en ganglios cerebroides de los que parten dos cordones nerviosos en posición ventral, con fibras que salen y se distribuyen.

3. Anélidos (Sistema Nervioso Ganglionar)

   Formado por:

   • Ganglios ventrales: Un par por anillo que forman una doble fila.
   • Ganglios cerebroides: Conectan con órganos sensoriales que hay en la cabeza.
   • Collar periesofágico: Rodea la parte anterior del tubo digestivo y conecta los ganglios cerebroides y la cadena ventral de ganglios.

4. Moluscos (Sistema Nervioso Ganglionar)

   Caracterizado por la localización de ganglios en determinadas zonas de su organismo. En los moluscos cefalópodos, los lóbulos ópticos son órganos bastante especializados.

5. Artrópodos (Sistema Nervioso Ganglionar Especializado)

   Presentan características propias:

   • La cadena de ganglios ventral muestra una mayor acumulación de ganglios en determinadas zonas del tórax y abdomen.
   • Los ganglios cefálicos son de mayor tamaño y rodean los ojos, las antenas y la boca. En los insectos se puede hablar de un verdadero cerebro.

6. Equinodermos (Sistema Nervioso Anular)

   Existe alrededor del esófago un cordón nervioso que forma un anillo, el anillo periesofágico. Del anillo periesofágico parten cinco nervios radiales.

Sistema Nervioso Somático y Autónomo

Sistema Nervioso Somático (SNS)

El sistema nervioso somático posee nervios encargados de la relación con el medio externo y puede responder a los cambios que en él se producen mediante respuestas voluntarias. Describe el recorrido de la información:

1. El órgano receptor capta un estímulo.
2. El estímulo se transmite por las dendritas de una neurona sensitiva, cuyo cuerpo celular está en un ganglio raquídeo.
3. Los axones entran como parte de los nervios periféricos hacia las astas de la médula.
4. Los cuerpos neuronales de la sustancia gris reciben el impulso y lo envían, a través de fibras de la sustancia blanca de la médula, hacia el bulbo raquídeo del encéfalo.
5. Las neuronas de la sustancia gris hacen sinapsis con otra neurona, que conecta con la corteza cerebral del hemisferio contrario al lado donde se produce el estímulo.
6. Al llegar la información a la corteza cerebral, se percibe, se procesa y se elabora una respuesta adecuada y consciente frente al estímulo percibido.
7. La respuesta sale del encéfalo por las fibras nerviosas de neuronas motoras hasta la sustancia blanca de la médula, hasta un determinado nivel.
8. Se produce la 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.

Sistema Nervioso Autónomo (SNA)

Regula la actividad de las vísceras. Se encarga del mantenimiento de la homeostasis y del funcionamiento de los órganos mediante respuestas involuntarias y automáticas, actuando sobre el corazón y las glándulas. El SNA tiene capacidad tanto para estimular como para inhibir los órganos efectores. Funcionalmente, presenta dos componentes, uno simpático y otro parasimpático. Los órganos controlados por el SNA se encuentran inervados a la vez por fibras de ambos componentes, que realizan funciones antagónicas.

Componente Simpático

• Las fibras preganglionares simpáticas tienen su origen en neuronas localizadas en centros de control de la médula y salen de ella formando parte de los nervios espinales.
• Estas fibras son muy cortas y establecen sinapsis con las neuronas posganglionares de los ganglios simpáticos.
• A ambos lados de la médula, estos ganglios se unen para formar las cadenas ganglionares.
• Las fibras posganglionares son muy largas y conectan con el órgano efector.

Componente Parasimpático

• Las fibras preganglionares parasimpáticas tienen su origen en neuronas de centros de control de la médula y encefálicos (del hipotálamo y el bulbo raquídeo).
• Estas fibras salen de los centros de control formando parte de los nervios espinales sacros y de los nervios craneales.
• Se trata de fibras muy largas porque los ganglios parasimpáticos, donde se encuentran las neuronas posganglionares, están alejados del SNC y se hallan cerca de los órganos efectores, dispersas.
• Por lo tanto, las fibras posganglionares son cortas.