Propiedades de las Neuronas y Redes Neuronales, Universidad de Burgos

UNIVERSIDAD DE BURGOS

UNIDAD 2: HOMEOSTASIS Y CONTROL

Tema 4: Propiedades de las neuronas y de las redes neuronales

Fisiología Humana CyTA Curso 2024/2025 Dra. Natalia Busto Vázquez (nbusto@ubu.es) Profesor Permanente Laboral - Área FisiologíaCapítulo 8: Propiedades de las neuronas y de las redes neuronales Silverthorn

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Fisiología Humana Un enfoque integrado 8.ª EDICIÓN INCLUYE EBOOK EDITORIAL TOLUCA panamericana

1. Organización del sistema nervioso.
2. Células del sistema nervioso.
3. Señales eléctricas en las neuronas.
4. Comunicación intercelular en el sistema nervioso.
5. Integración de la transferencia de la información nerviosa.

1. Organización del sistema nervioso

• Las células nerviosas o neuronas tienen prolongaciones largas y delgadas. Secretan neurotransmisores al LEC y se comunican con células vecinas.
• Propiedades emergentes del SN: consciencia, inteligencia y emoción.
• El sistema nervioso puede dividirse en dos partes:

1. Sistema nervioso central: SNC
2. Sistema nervioso periférico: SNP

• Sistema nervioso central: encéfalo y médula espinal.
• Sistema nervioso periférico: - Neuronas sensitivas (aferentes) envían información desde los receptores sensitivos de todo el cuerpo al SNC (centro integrador). - Neuronas eferentes que envían la señal de salida generada en el SNC hasta los órganos diana. Se dividen en rama motora somática (músculos esqueléticos) y la rama autónoma (músculos lisos y cardíacos, algunas glándulas y algunos tipos de tejido adiposo).
• La rama autónoma del SNP también llamada sistema nervioso visceral se divide en: ramas simpática y parasimpática (control antagonista sobre un mismo órgano diana).
• Sistema nervioso enterico. - Red de neuronas en las paredes del tubo digestivo. - Controlado por sistema nervioso autónomo pero capaz de funcionar de forma autónoma (centro integrador).

SISTEMA NERVIOSO

está formado por El sistema nervioso periférico (SNP) El sistema nervioso central (SNC), que actúa como centro integrador Rama sensitiva del SNP Rama eferente del SNP La rama sensitiva del SNP envía información al SNC a través de neuronas aferentes (sensitivas). La rama eferente del SNP lleva información del SNC hacia las células diana a través de neuronas eferentes. Cerebro SISTEMA NERVIOSO CENTRAL (cerebro y médula espinal) Señal Neuronas eferentes Neuronas sensitivas (aferentes) Médula espinal estimula Neuronas autónomas Neuronas motoras somáticas Receptores sensitivos Simpáticas Parasimpáticas controlan se comunica con controlan · Músculo cardíaco estimula · Músculo liso + · Glándulas/células exocrinas Músculos esqueléticos + · Algunas glándulas/células endocrinas controla · Parte del tejido adiposo CLAVE Señal Neuronas del sistema nervioso enterico El sistema nervioso enterico puede actuar en forma autónoma o ser controlado por el SNC a través de la rama autónoma del SNP. Respuesta de los tejidos Estimulo Sensor Señal de entrada Centro Integrador Retroalimentación Señal de salkia Tubo digestivo Órgano diana Respuesta del tejido

2. Células del sistema nervioso

• Las neuronas transmiten señales eléctricas. Una neurona es la unidad funcional del sistema nervioso. Células de forma única con largas prolongaciones que se extienden por fuera del cuerpo neuronal.
• Clasificación de las neuronas. -Estructura - número de prolongaciones: · Multipolar · Seudounipolar · Bipolar · Neuronas anaxónicas. -Función: · Neuronas sensitivas (aferentes) · Interneuronas (dentro del SNC) · Neuronas eferentes:

Categorías funcionales de neuronas

Neuronas sensitivas Interneuronas del SNC Neuronas eferentes Sentidos somáticos Neuronas del olfato y la vista Dendritas. Axon Dendritas Célula de Schwann Axon

Categorías estructurales de neuronas

Seudounipolar (a) Las neuronas seudounipolares tienen una única prolongación llamada axón. Durante el desarrollo, la dendrita se fusiona con el axón. Bipolar (b) Las neuronas bipolares tienen dos fibras relativamente iguales que se extienden fuera del centro del cuerpo celular. Anaxónica (c) Las intemeuronas anaxónicas del SNC no tienen axón aparente. Multipolar (d) Las interneuronas multipolares del SNC tienen muchas ramificaciones pero carecen de largas prolongaciones. (e) Una neurona multipolar eferente típica tiene de cinco a siete dendritas, cada una con cuatro a seis ramas. Un único axon largo puede ramificarse varias veces y terminar en terminales axónicos largos. v Somáticas motoras con ramas colaterales y engrosamiento del terminal axónico. v Autónomas: con varicosidades (engrosamientos a lo largo del axón). Neurona eferente multipolar Dendritas Axón Colaterales Terminal axónico

• Los nervios son haces o cordones formados por los axones de las neuronas aferentes y eferentes con tejido conectivo que se extienden desde el SNC. - Nervios sensitivos transportan señales aferentes. - Nervios motores transportan señales eferentes. - Nervios mixtos transportan señales en ambas direcciones.
• Partes de una neurona: - El cuerpo o soma celular es el centro de control. - Las dendritas reciben las señales de entrada. Espinas dendríticas. - Los axones transmiten las señales salientes: transporte de señales químicas y eléctricas. Cono axónico. En el axón no hay ribosomas ni RE por lo que todas las proteínas se sintetizan en el cuerpo neuronal y se transportan en vesículas a lo largo del axon: transporte axónico.

(1) Partes de una neurona

Núcleo Axón Cono (segmento axónico inicial) Vaina de mielina Neurona postsináptica Dendritas Cuerpo celular Terminal axónico presináptico Hendidura sináptica Dendrita postsináptica Sinapsis: la región en donde el terminal axónico se comunica con su célula diana postsináptica Señal de entrada Integración Señal de salida

Transporte axónico

• La neurona utiliza microtúbulos estacionarios para el transporte de las vesículas y mitocondrias con ayuda de proteínas motoras adheridas (cinesina 1 y dineína)
• Mutaciones o alteraciones de las proteínas asociadas con el transporte axónico se relacionan con defectos congénitos como la microcefalia y enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer.

El transporte axónico transporta proteínas y orgánulos entre el cuerpo celular y el terminal axonico.

Transporte axónico rápido

1 Los péptidos se sintetizan en el retículo endoplasmático rugoso y se empacan en el aparato de Golgi. 2 El transporte axónico rápido lleva vesículas y mitocondrias a lo largo de la red de microtúbulos. Vesícula sináptica Apato de Golgi 2 O 0 3 5 3 El contenido de la vesícula se libera por exocitosis. 4 Soma 86 6 Componentes de la vieja membrana son digeridos por los lisosomas 5 Transporte axónico rápido retrógrado 4 Reciclaje de la vesícula sináptica Lisosoma Retículo endoplasmático rugoso 1

El transporte axónico se clasifica según la velocidad con la que se mueve el material

• Transporte axónico rápido. - Mueve sustancias a velocidades de hasta 400 mm/día en ambas direcciones. - Transporte anterógrado: lleva vesículas y mitocondrias desde el cuerpo celular hasta el terminal axónico. - Transporte retrógrado: retorna viejos componentes celulares desde el terminal axónico hasta el cuerpo celular para su reciclaje.
• Transporte axónico lento. - Mueve proteínas solubles y proteínas del citoesqueleto por flujo axoplásmico (citoplasmático) a 0,2-2,5 mm/día desde cuerpo hacia el terminal axónico.

El establecimiento de las sinapsis depende de las señales químicas

• Una sinapsis es la región donde un terminal axónico se encuentra con su célula diana. - Células presinápticas: células que lleva la señal a la célula diana. - Células postsinápticas: células que reciben la señal. - Hendidura sináptica. . La mayoría de las sinapsis son químicas, la célula presináptica libera una sustancia química que difunde por la hendidura sináptica hasta unirse a un receptor de membrana de la célula postsináptica.
• En el SNC también hay sinapsis eléctricas (a través de uniones comunicantes) donde la comunicación es bidireccional y más rápida que en la sinapsis química.

¿Cómo encuentran las neuronas sus dianas?

. Los axones de las neuronas embrionarias envían conos de crecimiento que se extienden hasta alcanzar la célula diana. · Señales para los conos de crecimiento: factores de crecimiento, moléculas en la matriz extracelular y proteínas de membrana. Ejs: integrinas de los conos que se unen a las lamininas de la matriz extracelular, moléculas de adhesión a las células nerviosas (NCAM) que interaccionan con proteínas de membrana de otras células. · Una vez que el axón llega a la célula diana se forma la sinapsis y seguido la actividad eléctrica y química para que se mantenga la sinapsis. . Los factores neurotrópicos secretados por neuronas y células gliales son esenciales para el mantenimiento de las redes neuronales. · "Lo que no se usa, se pierde" Las sinapsis no son fijas durante toda la vida, pueden ser reorganizadas.

Las células gliales brindan soporte a las neuronas

• Son más numerosas que las neuronas (10-50 veces más), no participan en la transmisión de señales eléctricas pero se comunican con las neuronas brindándoles apoyo bioquímico y estructural.
• Células de Schwann (SNP) y oligodendrocitos (SNC) forman la mielina (sustancia formada por multiples capas concentricas de membrana fosfolipidica) que sostiene y aisla los axones para acelerar la transmisión de la señal. - En el SNP una célula de Schwann se asocia con un único axón. Puede haber 500 células de Schwann en un único axón. Cada célula de Schwann envuelve un segmento £ de 1 - 1,5 mm quedando zonas libres: nodos de Ranvier. - En el SNC un oligodendrocito se ramifica y forma mielina alrededor de porciones de varios axones.

(c) Cada célula de Schwann forma la vaina de mielina alrededor de un pequeño segmento de un axón

(d) Formación de la mielina en el sistema nervioso periférico

Núcleo Cuerpo celular La célula de Schwann comienza a rotar alrededor del axón. Axón 1-1,5 mm Célula de Schwann 0 El nodo de Ranvier es una zona de la membrana del axón sin mielina, ubicada entre dos células de Schwann. Mielina Axón La mielina está formada por múltiples capas de membrana celular. A medida que la célula de Schwann rota, la mielina rodea al axón en múltiples capas.