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Estructura y Funciones del Sistema Nervioso
Estructura y Funciones del Sistema Nervioso
Todos los seres vivos tienen la capacidad de responder a los estímulos (irritabilidad). En los animales en general, esta capacidad está mediada por el sistema nervioso, que les permite responder a una mayor variedad de estímulos, de forma más elaborada.
El ser humano posee un sistema nervioso altamente complejo, cuyo funcionamiento permite percibir una amplia variedad estímulos, no solo del medio externo, sino también desde el interior de nuestro cuerpo o medio interno, y elaborar las respuestas apropiadas.
Gracias a la acción del sistema nervioso, los distintos órganos y sistemas del cuerpo pueden trabajar coordinadamente, de modo que podemos movernos, pensar, recordar, aprender, comunicarnos, experimentar emociones y desarrollar una gran variedad de conductas frente a diferentes situaciones.
El sistema nervioso humano está integrado por una compleja red de células y estructuras que se extiende por todo el cuerpo.
Se divide en dos grandes componentes: sistema nervioso central y sistema nervioso periférico:
El sistema nervioso central (SNC) está integrado por el encéfalo y la médula espinal.
El sistema nervioso periférico (SNP) está integrado por los nervios que emergen del SNC (craneales y raquídeos) y por ganglios nerviosos.Sistema Nervioso Humano
Tomado de: http://www.educomputacion.cl/images/stories/Naturaleza/sistema_nervioso.jpg
Las estructuras que forman el encéfalo son las encargadas de elaborar respuestas con distintos grados de complejidad frente a los estímulos, tanto del medio externo como interno.
La médula espinal es un centro de conexión entre el encéfalo y el sistema nervioso periférico.
Cada una de las estructuras del SNC tiene funciones específicas (ver tabla 1). Se encuentran protegidas por tres capas te tejido conectivo, denominadas meninges, y por estructuras óseas: El encéfalo está rodeado por el cráneo, mientras que la médula se sitúa por dentro de la columna vertebral.
El sistema nervioso periférico (SNP) está integrado por los nervios que emergen del SNC (craneales y raquídeos) y por ganglios nerviosos.
Los nervios del SNP incluyen haces de neuronas motoras (que transportan información desde el sistema nervioso central hasta los efectores) y sensitivas (que transportan información desde los receptores hasta el sistema nervioso central).
El SNP se subdivide en sistema nervioso somático y sistema nervioso autónomo:
El sistema nervioso somático incluye:
Neuronas sensoriales que conducen impulsos de postura corporal y del medio externo, desde los músculos, las articulaciones y la piel, hacia el SNC, y
Neuronas motoras que llevan impulsos provenientes del SNC a los músculos esqueléticos.
El sistema nervioso autónomo controla la musculatura lisa (que forma parte del tubo digestivo, el sistema respiratorio, los vasos sanguíneos, y otros órganos) y las glándulas exocrinas.
En general, este subsistema es el encargado de la mantención de la homeostasis (división parasimpática) y de las respuestas a situaciones de estrés (división simpática).
Sistema Nervioso Autónomo
Tomado de: http://images.encarta.msn.com/xrefmedia/eencmed/targets/illus/ilt/T628866A.gif
La neurona
La unidad funcional del tejido nervioso es la neurona, una célula altamente especializada, cuya función principal es la conducción de impulsos nerviosos a gran velocidad (entre 1 y 100 metros por segundo), lo que permite que el organismo reaccione y responda rápidamente frente a los estímulos.
Otro tipo de células propias del sistema nervioso son las células gliales, que son muy numerosas. De hecho, en el SNC hay entre 10 y 50 veces más células gliales que neuronas. Estas son de varios tipos y cumplen distintas funciones, como soporte estructural; protección de las neuronas contra agentes patógenos, gracias a sus propiedades fagocitarias; funciones nutritivas; formación de la vaina de mielina.
En conjunto, las células gliales se denominan neuroglia.
Características de la neurona
En las neuronas es posible distinguir dos partes:
El cuerpo neuronal o soma, que es la zona donde se ubica el núcleo, la mayor cantidad de citoplasma y organelos, y
Las prolongaciones (axones y dendritas).
Generalmente, se ejemplifica la estructura neuronal con una neurona multipolar, que posee un conjunto de dendritas muy ramificadas cercanas al soma y un único axón largo, que generalmente se ramifica en su porción terminal (telodendrón).
Estructura Neuronal
http://www.med.ufro.cl/Recursos/neuroanatomia/archivos/3_neurohistologia_archivos/image2841.jpg
El tamaño de las neuronas es microscópico; su diámetro es muy pequeño (hasta 150m en el soma y hasta 20 y m en el axón). Sin embargo, la longitud del axón puede ser increíblemente grande, llegando, en algunos casos, a medir más de 1 metro, como los axones que van desde la médula espinal hasta el extremo de los pies.
[ Ver Video]
En cuanto a las funciones de cada parte de la neurona, se puede decir, en forma simple, que las dendritas actúan como “antenas” que reciben información, el soma convierte esta información en una señal eléctrica o potencial de acción, el axón conduce el potencial de acción en un sentido (alejándose del soma), y la porción terminal del axón transmite la información a otras neuronas, o efectores, a través de la liberación de neurotransmisores a la sinapsis. A esta propagación de información se le denomina impulso nervioso.La forma y estructura de una neurona es variable y muchas veces se relaciona con su ubicación dentro del sistema nervioso. Los principales tipos de neuronas son.
Neuronas unipolares (A). (Flash no disponible) Tienen una sola prolongación que se divide a corta distancia del cuerpo celular en dos ramas, una se dirige hacia alguna estructura periférica y otra ingresa al SNC. Ejemplos de neuronas unipolares, se encuentran en los ganglios de la raíz posterior.
Neuronas bipolares (B). (Flash no disponible) Poseen un cuerpo celular alargado, de cuyos extremos parten dos prolongaciones, una de entrada que actúa como dendrita y una de salida que actúa como axón. En los ganglios sensitivos coclear y vestibular existen neuronas bipolares.
Neuronas multipolares (C). (Flash no disponible) Poseen un gran número de prolongaciones pequeñas de entrada (dendritas) y una sola de salida (el axón). Son las más abundantes; la mayoría de las neuronas del encéfalo y de la médula espinal son de este tipo.
De acuerdo a su función , se distinguen los siguientes tipos de neuronas:
Neuronas sensitivas o sensoriales, que transmiten impulsos producidos por los receptores hacia el SNC.
Neuronas motoras que conducen información hacia los efectores; y
Neuronas de asociación, que conectan neuronas entre sí.
La cantidad de neuronas que posee nuestro cuerpo es enorme, siendo más numerosas en el cerebro, del orden de 10^11 (miles de millones), mientras que las neuronas sensoriales serían del orden de 10^7 (decenas de millones) y las motoras 10^6 (millones).
La mayoría de los axones de más de 2 m de diámetro están mielinizados. La mielina es una sustancia grasa que actúa como aislante eléctrico.
En las células del SNP, la vaina de mielina que recubre a los axones está formada por células gliales especiales llamadas células de Schwann, cuya membrana plasmática es rica en mielina. Estas células se disponen rodeando varias veces al axón. Las zonas que no quedan cubiertas por células de Schwann forman los llamados nodos de Ranvier, de gran importancia en la conducción del impulso nervioso.
Las células ubicadas en la sustancia blanca del SNC poseen mielina, pero no una envoltura celular, como en las células del SNP. En el SNC. la mielina es producida por otras células gliales, llamadas oligodendrocitos.
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Impulso Nervioso
Impulso Nervioso
En todas las células, la membrana plasmática permite mantener diferentes concentraciones de sustancias en el medio intra y extracelular. Esto hace que, normalmente, el interior de la célula posea carga neta negativa y el exterior, carga neta positiva.
Los factores que contribuyen a mantener la distribución desigual de cargas eléctricas a ambos lados de la membrana plasmática (estado de polarización) son básicamente dos:
* La permeabilidad selectiva de la membrana plasmática, y
* La acción de la bomba sodio-potasio.Normalmente, en el citoplasma hay gran concentración de moléculas orgánicas cargadas negativamente (aniones), que no son difusibles a través de la membrana, por lo que no pueden abandonar la célula.
Por otro lado, la acción de la bomba sodio-potasio, que está continuamente sacando de la célula iones sodio (Na+) e ingresando iones potasio (K+), a razón 3/2, con gasto de energía, mantiene la concentración de Na+ extracelular mucho más alta que la intracelular, pues estos iones no regresan rápidamente a la célula, debido a la escasa presencia de canales para el Na+, muchos de los cuales, además, se encuentran bloqueados en condiciones normales.
El K+, en cambio, se mueve constantemente a favor de su gradiente de concentración, pues la membrana posee numerosos canales para este ión.
La polarización natural de las membranas celulares genera un potencial eléctrico, conocido como potencial de reposo, que en el caso de las neuronas, es de -60 a -70 mV.
Ver animación bomba de sodio-potasio
Ver animación impulso nervioso
Ver animación arco reflejoLas membranas de las neuronas (y de otras células) cambian su polaridad como respuesta a ciertas condiciones de estimulación. Durante este proceso, se abren canales de Na+ en una pequeña zona de la membrana, ubicada en el soma, donde hay receptores específicos. Cuando el estímulo tiene una intensidad suficiente, se produce la entrada masiva de Na+ al citoplasma, lo que cambia el potencial de reposo de la neurona en esa zona. Cuando esto ocurre, se dice que se ha producido la depolarización de la membrana, lo que genera el potencial de acción, que se propaga rápidamente, como una onda, a lo largo del axón.
Ver animación
Ver imagen
Ver informaciónLa propagación del potencial de acción es la base de la transmisión del impulso nervioso. Una vez que la depolarización se propaga, todas las zonas de la membrana por donde ya ha pasado, van retomando su estado polarizado normal, mediante el proceso de repolarización, provocado por la salida masiva de ión potasio (K+), a través de los canales normales y de otros que se desbloquean en este momento, y de la acción de la bomba sodio-potasio.
La gran salida de K+ hace que, muchas veces, la membrana quede temporalmente hiperpolarizada, es decir, con un exceso de carga negativa al interior, situación que es rápidamente revertida, retornando al potencial de reposo.
Tomado de:
http://www.educarchile.cl/Portal.Base/Web/VerContenido.aspx?GUID=123.456.789.000&ID=133181La naturaleza eléctrica del impulso nervioso permite comprender su rapidez de propagación, lo que es fundamental para la rápida respuesta del organismo a los cambios en el medio.
La generación del potencial de acción se produce cuando el estímulo alcanza una intensidad mínima o umbral; por debajo de esta intensidad no se genera potencial de acción.
La conducción del potencial de acción responde a la ley del “todo o nada”, lo que significa que una vez que se genera un potencial, este se propaga siempre con la misma magnitud y duración, en forma independiente de la intensidad del estímulo o del tipo de neurona. Lo que hace que algunos estímulos se perciban de manera más intensa que otros es la frecuencia de generación de potenciales de acción:
Cuando un estímulo es intenso, se generan más potenciales de acción por unidad de tiempo, lo que es interpretado por el organismo como una sensación más intensa.
Si bien todos los potenciales de acción conducidos en el sistema nervioso son iguales, cualquiera sea el tipo de estímulo o su intensidad, los centros elaboradores producen sensaciones y respuestas diferentes, pues estos potenciales viajan por vías neuronales características al interior del sistema nervioso, lo que permite distinguir un estímulo de otro.
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Las Neuronas se Conectan
Las Neuronas se Conectan
Las neuronas se conectan formando vías neuronales específicas, que se activan con ciertos estímulos también específicos, por ejemplo, luz, sonido, estímulos táctiles. A su vez, estas vías neuronales pueden interconectarse, formando redes de las que dependen las funciones complejas del sistema nervioso. En todos estos casos, las neuronas se contactan unas con otras (y con los efectores) a través de sinapsis.
Se han descrito dos tipos de sinapsis: las sinapsis eléctricas y las químicas.
Sinapsis eléctrica. Las neuronas pre y postsináptica están ubicadas muy cerca una de otra (alrededor de 2 m) y se conectan a través de canales proteicos, por donde pasan iones que transmiten directamente el impulso nervioso. Se ha observado este tipo de sinapsis entre axón-dendritas, axón-soma, dendritas-dendritas, y soma-soma. Sin embargo, su presencia en los seres vivos es escasa.
Sinapsis química. La mayoría de las sinapsis son químicas. En ellas, las neuronas pre y postsináptica están separadas por un espacio de unos 20 m y no se conectan físicamente. La transmisión del impulso nervioso entre neuronas se realiza por la liberación de sustancias químicas, llamadas neurotransmisores, desde los botones sinápticos ubicados en las terminaciones del axón. Los neurotransmisores son moléculas pequeñas, que provocan efectos específicos (ver tabla 2).
Los neurotransmisores están siendo continuamente sintetizados en los botones sinápticos – gracias a la energía proveniente de las mitocondrias presentes en ellos- y almacenados en las vesículas sinápticas.
Cuando un impulso nervioso llega hasta los botones sinápticos, se activan canales de calcio (Ca2+) que dejan entrar a este ión, el que genera la exocitosis de los neurotransmisores.
Luego, los neurotransmisores se combinan con receptores específicos, ubicados en las dendritas o el soma de la neurona post-sináptica (o en la membrana de los efectores), lo que induce cambios en la membrana de esta célula, como la apertura de los canales de Na+ en la neurona postsináptica, continuando la transmisión del impulso nervioso.
En general, la señal transmitida por los neurotransmisores puede ser excitatoria o inhibitoria, dependiendo de si inducen la apertura o el cierre de ciertos canales iónicos.
Las señales excitatorias inducen potenciales de acción, mientras que las inhibitorias generan hiperpolarización.
Ver animación sinapsis química
Ver animación sinapsis
Ver animación neurotransmisores
Arco reflejo
Se denomina arco reflejo a la conexión entre dos o más neuronas ubicadas entre un receptor y un efector.
La estimulación de un arco reflejo particular dará como resultado la respuesta refleja correspondiente.Si bien no todas las respuestas mediadas por el sistema nervioso corresponden a reflejos, las características funcionales y estructurales del arco reflejo permiten entender cómo se producen respuestas más complejas.
El arco reflejo más simple se denomina monosináptico y está formado por la neurona sensorial y la neurona motora, mientras que un arco reflejo polisináptico incluye una o más neuronas de asociación, intercalares o internunciales.
La neurona sensorial se conecta con el receptor y transporta el impulso nervioso hacia el SNC, por lo que se dice que es aferente, mientras que la neurona motora parte del SNC y llega al efector (es eferente), que puede ser un músculo o una glándula.
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Receptores
Receptores
Los receptores son estructuras especializadas en captar estímulos del medio, asociados en general,con variaciones energéticas, por ejemplo, variaciones en la energía química, luminosa o mecánica.
Los receptores realizan la transducción de estas variaciones energéticas del medio en impulsos nerviosos que se generan en las neuronas sensoriales que se contactan con ellos, y son conducidos a los centros elaboradores de respuestas.Características de los receptores
En general, los receptores poseen tres propiedades muy importantes, relacionadas con su funcionamiento: excitabilidad, especificidad y adaptación.
Excitabilidad. Propiedad de reaccionar frente a un estímulo, iniciando la propagación del impulso nervioso en la neurona aferente.
Especificidad. Propiedad de los receptores de responder solo a un tipo de estímulo.
Adaptación. Capacidad para disminuir su excitabilidad frente a un estímulo, como resultado de la exposición prolongada y constante a él.
Hay receptores que se adaptan más rápidamente que otros, por ejemplo, los receptores de presión de la piel y el olfato, mientras que otros, como el oído, poseen niveles muy bajos de adaptación.
Hay diferentes tipos de receptores. Una forma de clasificarlos es el tipo de estímulo que detectan:
Los receptores también se clasifican de acuerdo a la procedencia de los estímulos que detectan:
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La Visión
La Visión
La visión es un sistema sensorial altamente complejo, cuyo órgano receptor en el ser humano (y en muchos animales) es el ojo. Éste es un fotorreceptor externo que permite captar la información lumínica, traduciendo este estimulo en señales codificadas por el cerebro..
Los estímulos lumínicos recibidos por la retina del ojo son transducidos en impulsos nerviosos en las neuronas sensoriales, y conducidos hasta áreas específicas del cerebro, donde la información es interpretada para construir la imagen, y eventualmente, reconocerla y asociarla con otro tipo de información.
La principal estructura del ojo es el globo ocular, formado por tres membranas concéntricas y por medios refringentes (que desvían la luz).
Estructura del Ojo
Tomado de: http://drsoler.com/images/18.jpg
Externamente, se encuentra la esclerótica, una membrana blanca, cuyo aspecto cambia a translúcido en la parte anterior, constituyendo la córnea. El epitelio que recubre a la córnea se denomina conjuntiva.
La membrana intermedia es la coroides, que es muy vascularizada y contiene dos estructuras musculares en la parte anterior: el cuerpo ciliar (músculos ciliares y procesos ciliares) y el iris. El iris es una estructura pigmentada y muscular que regula el ingreso de la luz, a través de la pupila, que es la abertura que queda al centro del iris. El diámetro de la pupila puede aumentar o disminuir como consecuencia de la acción del iris.
Entre la córnea y el iris hay un espacio llamado cámara anterior que está lleno de un líquido llamado humor acuoso, secretado por los procesos ciliares, que es el primer medio refringente.
Detrás del iris se encuentra el cristalino, un lente biconvexo que produce una gran refracción de la luz que llega al ojo, concentrándola en un haz que puede ser enfocado dentro del globo ocular para producir la imagen.
Los músculos ciliares son los encargados de ajustar la curvatura del cristalino según las necesidades de enfoque (permanecen relajados para la visión lejana y se contraen para la visión cercana), proceso llamado acomodación.
La membrana que recubre internamente el globo ocular es la retina, la que está formada por 10 capas de células.
La capa más externa contiene melanina, un pigmento oscuro que le da la coloración característica.
La capa de células fotosensibles está formada por dos tipos de neuronas especializadas: conos y bastones.
Los conos permiten percibir los colores y su sensibilidad es mayor en lugares iluminados, mientras que los bastones permiten percibir diferentes tonos de grises, incluso en lugares poco iluminados.
Si bien los conos son sensibles a un amplio rango de luz visible, hay algunos especialmente sensibles a la luz roja, otros a la luz azul y otros a la verde.
En la retina humana existen alrededor de 130 millones de bastones y 7 millones de conos. La mayor concentración de conos se encuentra en la fovea, mientras que en el punto ciego, desde donde emerge el nervio óptico, no hay conos ni bastones.
Todo el espacio interno del globo ocular es ocupado por otro medio refringente, llamado humor vítreo, cuya consistencia es gelatinosa.
¿Cómo se forma la imagen?
Como efecto de la refracción de los rayos luminosos que entran a través del iris, estos convergen en un punto focal y siguen su trayecto hasta interceptar la retina, donde se forma una imagen invertida que estimula las células fotosensibles (conos y bastones).
Estas células poseen pigmentos visuales que son polipéptidos que se descomponen en presencia de luz, originando cambios en el flujo de iones a través de la membrana, lo que da inicio a potenciales de acción.
Los bastones tienen un solo tipo de pigmento llamado rodopsina; mientras que los conos poseen pigmentos diferentes, asociados a la mayor sensibilidad a uno u otro color, pero, en general, son moléculas muy similares a la rodopsina.
El impulso generado es transportado a través del nervio óptico, que emerge de cada ojo, hacia el encéfalo.
Los nervios ópticos se cruzan en el piso del hipotálamo, formando una estructura en forma de X, llamada quiasma óptico. Allí, alrededor de la mitad de los axones se entrecruzan y siguen por el nervio óptico contrario hasta el lado opuesto del cerebro. Los axones de los nervios ópticos terminan en el tálamo. De ahí, otras neuronas conducen los impulsos hasta el cerebro.
Campo Visual
Tomado de: http://www.carampangue.cl/Biocarampangue/3-Vision_binocular.jpg
Anomalías de la visión
Los defectos de la visión más comunes, relacionados con la forma del globo ocular son tres: la miopía, la hipermetropía y el astigmatismo.
Miopía. Esta patología se produce porque el diámetro antero-posterior del globo ocular es mayor de lo normal. Lo anterior hace que la imagen se forme en un punto delante de la retina. La miopía se corrige a través de lentes cóncavos, que hacen divergir los rayos luminosos antes de llegar al cristalino.
Hipermetropía. En este caso, el diámetro antero-posterior del globo ocular es menor de lo normal, lo que hace que la imagen se forme en un punto detrás de la retina. La hipermetropía se corrige a través de lentes convexos que hacen converger los rayos luminosos antes de llegar al cristalino.
Astigmatismo. Se produce por irregularidades en la curvatura de la córnea, lo que hace que solo parte de la imagen se forme en la retina. Para corregirla, se usan lentes que compensen las irregularidades de curvatura.
Ver Ilustración
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Sistema Muscular y Respuesta Motora
Sistema Muscular y Respuesta Motora
El tejido muscular tiene la especial propiedad de contraerse y relajarse coordinadamente, lo que permite el movimiento de los músculos. Este movimiento es muy importante en diversas funciones, no solo en la locomoción y la mantención de la postura, también en la manipulación de objetos, el desplazamiento del alimento a través del tracto digestivo, la circulación de la sangre, entre otros.
La propiedad contráctil de las células musculares, o también llamadas fibras musculares por su forma alargada, se basa en la acción de dos proteínas: actina y miosina.Hay tres tipos de músculos: esquelético, cardíaco y liso, cuyas características son diferentes:
Estructura del músculo esquelético
Nuestro cuerpo posee alrededor de 600 músculos esqueléticos, los que constituyen alrededor del 40% del peso corporal de una persona.
Los músculos esqueléticos, al igual que el cardíaco, se denominan estriados, porque al observar las fibras musculares a través del microscopio, con ciertas tinciones, se aprecian zonas transversales claras y oscuras que se alternan.
Las fibras musculares son células altamente especializadas que poseen características muy distintas a otras células. El sarcolema es la membrana plasmática de la fibra muscular, mientras que al citoplasma se le denomina sarcoplasma, y se caracteriza por contener estructuras especiales como las miofibrillas y el retículo sarcoplasmático. En el sarcoplasma de los músculos esqueléticos los núcleos se ubican en la periferia.
Miofibrillas. Las zonas o bandas características de los músculos estriados se deben a la estructura de las miofibrillas que componen las fibras musculares.
Las miofibrillas están formadas por dos tipos de miofilamentos, que se disponen longitudinalmente: los miofilamentos de actina (delgados) y los miofilamentos de miosina (gruesos), los que se superponen en ciertos tramos. Además, cada cierto espacio se encuentran los discos Z.
Toda esta estructura sigue un patrón regular: La unidad comprendida entre dos discos Z se denomina sarcómero y es la unidad contráctil de los músculos, cuyo acortamiento genera la contracción muscular.
Los sarcómeros se conectan por sus extremos de forma longitudinal: La unión de cientos de ellos forma una miofibrilla. Cada fibra muscular contiene varias miofibrillas paralelas y dispuestas en dirección longitudinal.
Banda A. Las bandas A se observan más oscuras y contienen los miofilamentos de miosina y los extremos de los filamentos de actina, en los sitios en que estos se superponen.
Zona H. Región ubicada en el centro de la banda A y corresponde al espacio que existe entre las terminaciones de los filamentos de actina. Esta banda es visible cuando la miofibrilla se encuentra relajada.
Línea M. Se encuentra en el centro de la Zona H y es el área más oscura de ella.
Banda I. Son regiones claras que contienen solo filamentos de actina. El ancho de la banda I varía según el grado de contracción de la fibra muscular.
Disco Z. Franja oscura ubicada en medio de la banda I, donde se insertan los filamentos de actina. Esta membrana une a las miofibrillas de una fibra muscular.Tomado de:
http://www.nutridepor.com/1-Sarcomero..jpg (Enlace No Disponible)
En el sarcolema se encuentra además el retículo sarcoplasmático y los túbulos T o sarcotúbulos. El retículo sarcoplasmático es una compleja red longitudinal de túbulos o canales membranosos que corren paralelos a las miofibrillas, dando vueltas alrededor de ellas.
Esta red tubular se extiende a través del sarcómero y está cerrada en cada uno de sus extremos. Aquí es donde se almacena calcio, esencial para la contracción muscular.
Los túbulos T son un sistema de túbulos transversales, formados por extensiones del sarcolema, que interconectan las miofibrillas.Estos túbulos comunican el retículo sarcoplasmático con el medio extracelular y cumplen una importante función en la transmisión nerviosa, pues permiten que la onda de depolarización entre con rapidez a la fibra muscular, activando a las miofibrillas localizadas profundamente. Además, a través de estos túbulos se produce transporte de nutrientes, oxígeno y otras sustancias entre la célula y el medio.
Tomado de: www.unlu.edu.ar/~biologia10903/tp07.htm
Envolturas de tejido conectivo
El músculo esquelético incluye tres envolturas de tejido conectivo:
El endomisio, que recubre cada una de las fibras musculares;
El perimisio, que recubre los fascículos (agrupación de fibras musculares), y
El epimisio o aponeurosis, que es el tejido conectivo externo que recubre todos los fascículos que forman un músculo, dándole forma definida.
Estas capas de tejido conectivo se continúan una con la otra, formando los tendones que surgen generalmente en los extremos de los músculos. Los tendones son muy importantes para el movimiento, pues transmiten a los huesos la fuerza contráctil generada por la contracción de los músculos, produciendo el movimiento. Además, el tejido conectivo conduce los vasos sanguíneos y los nervios hacia las fibras musculares.
¿Cómo se produce la contracción muscular de los músculos esqueléticos?
Los músculos esqueléticos se contraen a través de un mecanismo iniciado por un potencial de acción y en el que participan las macromoléculas de actina, miosina, troponina y el ión Calcio (Ca2+), con gasto de ATP.
Este mecanismo es semejante al que se verifica en el músculo cardíaco. Las fibras musculares son inervadas por neuronas motoras que se contactan con la porción media de las fibras. La sinapsis entre la neurona motora y la fibra muscular se denomina unión neuromuscular.
Cuando el impulso nervioso llega hasta las terminaciones de la neurona motora, se libera acetilcolina desde los botones sinápticos, la que se une a receptores del sarcolema, generándose un potencial de acción.
El sarcolema se depolariza, transmitiéndose el impulso a lo largo de toda la fibra muscular. Este flujo de corriente viaja a través de los túbulos T hacia el retículo sarcoplasmático y hace que este libere Ca2+ hacia el sarcoplasma.
El Ca2+ es el encargado de comenzar la contracción de las fibras musculares: Se une a la troponina (un componente de los filamentos de actina), haciendo que esta molécula deje al descubierto los puntos activos de la molécula de actina.
Las cabezas de miosina se unen a los puntos activos de actina, produciéndose la contracción del sarcómero y del músculo en general.
Una vez finalizada la contracción muscular, se activa una bomba de calcio en la membrana del retículo sarcoplasmático que retorna este elemento a las reservas correspondientes.
Ver animación contraccción muscular
Ver video
Ver video musculos
Ver video sistema muscularMúsculos de la ventilación pulmonar
La ventilación pulmonar consiste en dos movimientos: Un movimiento de inspiración seguido de un movimiento de espiración. Como los pulmones no poseen músculos propios, las fuerzas necesarias para producir la ventilación, las realiza principalmente el diafragma y, en menor escala, los músculos intercostales.
El diafragma se ubica en el piso de la caja torácica, mientras que los músculos intercostales se ubican sobre y entre las costillas y constan de dos capas: una interna y otra externa.
Inspiración. Durante la inspiración el diafragma se contrae, moviéndose hacia abajo, lo que hace que la cavidad torácica se expanda, disminuyendo la presión dentro del pecho. El aire fluye rápidamente hacia el interior de los pulmones para igualar la presión atmosférica. También se contraen los pectorales mayores y los intercostales.
Espiración. Durante la espiración, el diafragma se relaja y sube, haciendo que la cavidad torácica disminuya, elevándose la presión del aire en su interior. Entonces, el aire es expelido fuera de los pulmones por la elasticidad natural de los mismos. Los músculos intercostales participan en este proceso, especialmente cuando la respiración es profunda o rápida. En una espiración forzada, también pueden contraerse los abdominales, especialmente el recto y el transverso.
Control de la frecuencia respiratoria
La respiración es un proceso rítmico cuya frecuencia responde a la demanda periférica de oxígeno, la que varía ampliamente según la actividad metabólica del organismo.
Normalmente, la frecuencia respiratoria de un adulto en reposo es de unas 15 inspiraciones y espiraciones por minuto, aumentando en condiciones como el ejercicio o el estrés.
Para ajustar la ventilación a las necesidades metabólicas del organismo, existe un complejo sistema regulador. A diferencia de otras funciones fisiológicas, la ventilación pulmonar no solo está sujeta a control automático, sino que también es controlada voluntariamente por la corteza cerebral.
Receptores. Los principales receptores de los mecanismos de control respiratorio están ubicados en el bulbo raquídeo y en las paredes de las arterias carótidas y aorta.
Los receptores del bulbo detectan cambios en la presión parcial de CO2, mientras que los receptores arteriales detectan variaciones, tanto en las presiones parciales de O2, CO2, como en el pH. Una disminución de la presión de O2, un aumento de la presión de CO2 o una disminución del pH es detectada por estos receptores, los que envían la información a los centros respiratorios, produciéndose un incremento en frecuencia respiratoria. Por el contrario, cuando los valores de anhídrido carbónico bajan excesivamente, la frecuencia respiratoria diminuye.
Centros respiratorios. Están ubicados en el tronco encefálico (bulbo raquídeo y protuberancia anular). Estos centros reciben información de los quimiorreceptores mencionados anteriormente y de otros ubicados en el pulmón, las vías aéreas, los músculos respiratorios y la corteza cerebral. En los centros respiratorios, la información se organiza para posteriormente regular la actividad de los músculos respiratorios.
Autoevaluaciones
Pregunta Nº 1
A partir del esquema que ilustra las distintas funciones del sistema nervioso autónomo, determina si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas. Justifica las falsas.
[ Ver Tabla 1: Funciones de los componentes del encéfalo]
a) Las fibras del simpático y parasimpático corresponden a los mismos nervios.
b) Los bronquios se contraen bajo estimulación simpática y se dilatan bajo estimulación parasimpática.
c) La digestión de los alimentos se estimula en situaciones normales, de ausencia de estrés.
d) En situaciones de estrés se estimula la secreción de bilis y enzimas digestivas.
e) Las glándulas suprarrenales son inervadas solo por el sistema parasimpático.
a) Falso. Las fibras del simpático y parasimpático corresponden a diferentes nervios.
b) Verdadero.
c) Verdadero.
d) Falso. La secreción de bilis y enzimas digestivas se estimula en condiciones normales, por la acción del parasimpático.
e) Falso. Las glándulas suprarrenales son inervadas solo por el sistema simpático.
Pregunta Nº 3
En relación al reflejo rotuliano, observa la ilustración y busca información sobre los distintos componentes y acciones del arco reflejo. Luego, completa la tabla con esta información.
Pregunta Nº 5
Resume, en un diagrama de flujo, los eventos de la contracción muscular.
Ejercicios
Ejercicio Nº 3
El siguiente gráfico representa las variaciones en el potencial de una neurona. ¿Cuáles son los procesos ilustrados en las regiones a, b y c del gráfico, respectivamente?
a) Depolarización – Repolarización – Hiperpolarización
b) Polarización – Depolarización – Repolarización
c) Repolarización – Hiperpolarización – Depolarización
d) Hiperpolarización – Polarización – Repolarización
e) Polarización – Repolarización – Depolarización
El propósito de esta pregunta es evaluar tanto la capacidad de los alumnos(as) para interpretar información gráfica, como el conocimiento de los cambios eléctricos en la membrana durante la transmisión del impulso nervioso. Al respecto, el estado normal de la membrana es de polarización (indicado en a); durante la depolarización (indicada en b), aumenta el potencial de la membrana hasta valores cercanos a 60 mV; y durante la repolarización (indicada en c), este potencial disminuye retornando al nivel inicial.
Respuesta correcta : Alternativa b.
Ejercicio Nº 8
De acuerdo al siguiente esquema de las vías ópticas, ¿Qué ocurriría si se produjera un corte en los lugares indicados con a y b, respectivamente?
Ver Ilustración
a) Se perdería la visión del ojo derecho; se perdería la visión de la mitad derecha de ambos ojos.
b) Se perdería la visión del ojo derecho; se perdería la visión de la mitad izquierda de ambos ojos.
c) Se perdería la visión de la mitad derecha del ojo derecho; se perdería la visión de la mitad izquierda del ojo izquierdo.
d) En ambos casos, se perdería la visión de la mitad izquierda del ojo derecho.
e) En ambos casos, se perdería la visión de la mitad derecha del ojo derecho.
Para responder esta pregunta, los estudiantes deben comprender las características de las vías neuronales de ambos ojos, así como tener la capacidad para interpretar la información gráfica. Es clave para reconocer la mitad derecha e izquierda de cada ojo, guiarse por la indicación que aparece en el esquema de la ubicación del ojo derecho e izquierdo. La sección en el punto a, como está antes del quiasma óptico produciría la perdida de la visión completa del ojo derecho, mientras que una sección en el punto b, generaría la pérdida de la visión de la mitad derecha de ambos ojos.
Respuesta correcta : Alternativa a.
Ejercicio Nº 9
¿Cuál de las siguientes sería una consecuencia directa del agotamiento de las reservas de 
en el retículo sarcoplasmático de la fibra muscular?
a) No se liberaría acetilcolina desde los botones sinápticos de la neurona motora.
b) El sarcolema no podría depolarizarse.
c) No se transmitiría el impulso nervioso hacia los túbulos T.
d) La troponina no se uniría a la actina.
e) Las cabezas de miosina no se unirían a los puntos activos de actina.
El objetivo de esta pregunta es evaluar la comprensión de las etapas del proceso de contracción muscular. Cuando el impulso nervioso llega hasta las terminaciones de la neurona motora, provoca la liberación de desde las reservas del retículo sarcoplasmático hacia el sarcoplasma. El es el encargado de comenzar la contracción de las fibras musculares, pues al unirse con la troponina deja al descubierto los puntos activos de la molécula de actina, donde se unen las cabezas de miosina, produciéndose la contracción del sarcómero y del músculo en general.
Respuesta correcta : Alternativa e.