El sistema nervioso carece de parangon debido a la enorme complejidad de los procesos de pensamiento y acciones de control que es capaz de realizar.

Diseño general del sistema nervioso

La neurona: unidad funcional basica del sistema nervioso central.

El sistema nervioso central contiene mas de 100.000 millones de neuronas. Las señales de entrada llegan a la neurona a través de las sinapsis situadas fundamentalmente en las dentritas neuronales, pero también en el soma celular. Por el contrario la señal de salida viaje por el único axón que abandona la neurona.

Porcion sensitiva del sistema nervioso: receptores sensitivos

La mayor parte de las actividades del sistema nervioso se ponen en marcha cuando una experiencia sensitiva excita a los receptores sensitivos, ya sea de caracter visual, auditivo, tactil o de otros tipos.

Porcion motora del sistema nervioso: Efectores
La misión mas importante del sistema nervioso consiste en regulas las diversas actividades del organismo. Para ello debe controlar los siguientes aspectos
1) la contracción de los musculos esqueléticos adecuados en todo el cuerpo
2) la contracción de la musculatura lisa de las vísceras
3 la secreción de las sustancias químicas activas por parte de las glandulas exocrinas y endocrinas en muchas zonas del organismo.
En conjunto estas actividades se denominan funciones motoras del sistema nervioso y los musculos y glandulas reciben el nombre de efectorres.
Procesamiento de la información: Funcion “integradora” del sistema nervioso
Cuando una información sensitiva importante excita la mente, de inmediato resulta encauzada hacialas regiones motoras e integradoras oportunas del encéfalo para suscitar las respuestas deseadas, a esta canalización de información se denomina función integradora del sistema nervioso.
Almacenamiento de la información: memoria
La mayor parte del almacenamiento de información tiene lugar en la corteza cerebral, pero hasta las regiones basales del encéfalo y la medula espinal pueden conservar pequeñas cantidades de información.
La acumulación de información es el proceso que llamamos memoria, y también constituye una función de las sinapsis.

PRINCIPALES NIVELES DE FUNCION DEL SISTEMA NERVIOSO CENTRAL

El sistema nervioso humano ha heredado unas capacidades funcionales especiales correspondientes a cada etapa recorrida por el desarrollo evolutivo del hombre. Los principales niveles del sistema nervioso central que representan características funcionales especificas son tres:

1) nivel medular
2) nivel encefalico inferior o subcortical
3) nivel encefalico superior o cortical

NIVEL MEDULAR

Muchas veces concebimos la medula espinal como un mero conducto para transmitir las señales que viajan desde la periferia del cuerpo hasta el encéfalo o en sentido opuesto, pero incluso seccionando la medula espinal en la región cervical alta seguiran ocurriendo funciones medulares, por ejemplo los circuitos neuronales de la medula pueden originar: movimiento de marcha, reflejo, reflejos para poner rigidas las piernas, reflejos que controlan los vasos sanguíneos.
NIVEL ENCEFALICO INFERIOR O SUBCORTICAL.

Gran parte, sino la mayoría de las actividades inconscientes del organismo estan controladas por las regionesinferiores del encéfalo, el bulbo raquídeo, la protuberancia, el mesencegalo, el hipotalamo, el talamo, el cerebelo y los ganglios basales.
NIVEL ENCEFALICO SUPERIOR O CORTICAL

La corteza cerebral resulta fundamental para la mayor parte de los procesos de nuestro pensamiento, pero no puede funcionar por su cuenta, asi que los centros encefalicos inferiores y no la corteza son los que despiertan en ella la vigilia, abriendo asi su banco de recuerdos a la maquinaria cerebral del razonamiento.

SINAPSIS DEL SISTEMA NERVIOSO CENTRAL.

La información que recorre el sistema nervioso central sobre todo bajo la forma de potenciales de acción nervisos son llamados simplemente “impulsos nerviosos” y se llevan a cabo de una sucesión de neuronas, una después de la otra. Sin embargo, ademas de ello, cada impulso puede:

1) quedar bloqueado en su tranmision de una neurona a la siguiente
2) convertirse en una cadena repetitiva a partir de un solo impulso
3) integrarse con los procedentes de otra celular para originar patrones muy intrincados en las neuronas sucesivas.
Todas estas actividades pueden clasificarse como “funciones sinapticas de las neuronas”

TIPOS DE SIUNAPSIS: QUIMICAS Y ELECTRICAS.

Hay dos tipos principales de sinapsis

1) Sinapsis química

2) Sinapsis eléctrica
Casi todas las sinapsis utilizadas para la transmisión de señales en el sistema nervioso central del ser humano son sinapsis químicas. En ellas, la primera neurona segrega un producto químico llamado neurotransmisor que a su vez actua sobre las proteinas receptoras presentes en la membrana de la neurona siguiente para excitarla,inhibirla o modificarla.

Las sinapsis eléctricas se caracterizan por la presencia de unos canales fluidos abirtos que conducen electricidad directamente desde una celula a la siguiente. La mayoría de ellos consta de pequeñas estructuras proteicas tubulares llamadas uniones en hendidura que permiten el movimiento libre de iones desde el interior de una celula hasta el interior de la siguiente. Los potenciales de acción se transmiten a través de sinapsis eléctrica y de otras uniones semejantes desde una fibra muscular lisa hasta la siguiente en el musculo liso visceral y desde un miocito cardiaco al siguiente en el musculo cardiaco.
Conducción unidireccional en las sinapsis químicas

Las sinapsis químicas poseen una característica sumamente importante y esta es que siempre conducen las señales en un solo sentido, es decir, desde la neurona que segrega la sustancia transmisora, denominada neurona presinaptica hasta la neurona sobre la que actua el transmisor, llamada neurona postsinaptica.
Anatomia fisiológica de la sinapsis

Una motoneurona anterior situada en el asta anterior de la medula espinal esta compuesta por tres partes fundamentales: el soma, el axón y las dentritas.

sobre la superficie de las dentritas y del soma de la motoneurona se encuentran entre 10.000 t 200.000 diminutos botones sinapticos llamados terminales presinapticos.

Terminales presinapticos

Al estudiar los terminales presinapticos con el microscopio electrónico muestran que poseen variadas formas anatomicas, pero en su mayoría se parecen a pequeños botones y por lo tanto, a veces se les llama botones terminales, piesterminales o botones sinapticos.

MECANISMO POR EL QUE LOS POTENCIALES DE ACCION PROVOCAN LA LIBERACION DEL TRANSMISOR EN LOS TERMINALES PRESINAPTICOS: MISION DE LOS IONES CALCIO

La membrana del terminal presinaptico se llama membrana presinaptica. Contiene una gran abundancia de canales de calcio dependientes de voltaje. Cuando un potencial de acción la despolariza, estos canales se abren y permiten la entrada de iones calcio. La cantidad de sustancia transmisora que sale a continuación hacia la hendidura sinaptica es directamente proporcional al total de iones calcio que penetran

ACCION DE LA SUSTANCIA TRANSMISORA EN LA NEURONA POSTSINAPTICA: FUNCION DE LAS “PROTEINAS RECEPTORAS”

La membrana de la neurona postsinaptica contiene una gran cantidad de proteinas receptoras. Las moléculas de estos receptores poseen dos elementos importantes:
1)Un componente de unión que sobresale fuera desde la membrana hacia la hendidura sinaptica y donde se fija el neurotransmisor procedente del terminal presinaptico

2) Un componente ionoforo que atraviesa toda la membrana psotsinaptica hasta el interior de la neurona postninaptica.

El componente ionoforo se desdobla en dos clases

1) Un canal iónico que permite el paso de determinados tipos de iones a través de la membrana
2) Un activador de “segundos mensajeros” que en vez de un canal ionico es una molecula que protruye hacia el citoplasma celular y activa una sustancia o mas en el seno de la neurona postninaptica.

CANALES IONICOS

Los canales ionicos de la membrana postsinaptica suelen ser de dos tipos

1) Canales cationicos (deja pasar iones sodio cuando seabren o a veces potasio o calcio)

2) Canales anionicos (dejan pasar iones cloruro y otro aniones en menor cantidad)

Los canales cationicos que transportan iones sodio estan revestidos de cargas negativas. Esta situación atrae hacia ellos a los iones sodio dotados de carga positiva cuando el diametro del canal aumenta hasta superar el tamaño del ion sodio hidratado. Pero estas cargas negativas repelen los iones cloruro y otros aniones e impiden su paso.

Los canales anionicos, cuando sus diametros alcanzan las dimensiones suficientes, entran los iones cloruro y los atraviesan hasta el lado opuesto, mientras que los cationes de sodio, potasio y calcio quedan retenidos, basicamente porque sus iones hidratados son demasiado grandes para poder pasar.
RECEPTORES EXCITADORES O INHIBIDORES EN LA MEMBRANA POSTSINAPTICA

Algunos receptores postsinapticos cuando se activan, provocan excitación de la neurona postsinaptica, y otros su inhibición.

Entren los distintos mecanismos moleculares y de membrana empleados por los diversos receptores para provocar la excitación o la inhibición figuran los siguientes

EXCITACIÓN:

1.- Apertura de los canales de sodio para dejar pasar grandes cantidades de cargas eléctricas
positivas hacia el interior de la celula postsinaptica.

Depresion de la conducción mediante los canales de cloruro, de potasio o ambios.

Diversos cambios en el metabolismo interno de la neurona postsinaptica para excitar la actividad celular.

INHIBICION

1 Apertura de los canales del ion cloruro en la membrana neuronal postsinaptica.
Aumento de la conductancia para los ionespotasio fuera de la neurona.
Activacion de las enzimas receptoras que inhiben las funciones metabolicas celulares.

TRANSMISORES DE ACCION RAPIDA Y MOLECULA PEQUEÑA

(acetilcolina,” Aminas” (noradrenalina, adrenalina, dopamina, serotonina, histamina) “aminoacidos” (acido y-aminobutirico GABA, glicina, glutamato, aspartato, oxido nítrico)
Los tipos de transmisores de molecula pequeña se sintetizan en el citoplasma del terminal presinaptico y las numerosas vesículas transmisoras presentes a este nivel los absorben por transporte activo. Cada vez que llega un potencial de acción al terminal presinaptico las vesículas liberan su tranmisor a la hendidura sinaptica en pequeños grupos. Lo mas frecuente es que el efecto consista en incrementar o disminuir la conductancia que presentan los canales ionicos.

NEUROPEPTIDOS

Los neuropeptidos son una clase distinta de transmisores que se sintetizan de modo diferente y son de acción lenta. Estas sustancias no se sintetizan en el citoplasma de los terminales presinapticos. Por el contrario se forman en los ribosomas del soma neuronal ya como porciones integras de grandes moléculas proteicas.
Esto se compensa en parte por el hecho que en general poseen una pontencia mayor mil veces o mas que los transmisores de moléculas pequeñas, asi como también estos neuropeptidos ocasionan acciones mas duraderas, por ejemplo el cierre prolongado de los canales de calcio, los cambiso persistentes en la maquinaria metabolica de las células, en la activación o la desactivación de genes específicos dentro del nucleo celular o en alteraciones a largo plazo de la cantidad dereceptores excitadores o inhibidores, por algunos días o quiza meses o años.

FENOMENOS ELECTRICOS DURANTE LA EXCITACIÓN NEURONAL
POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO DEL SOMA NEURONAL.

El fundamento de los dos modos de acción en la neurona es el siguiente:
El descenso del voltaje hasta un nivel menos negativo vuelve mas excitable la membrana de la nurona
El aumento del voltaje a un nivel mas negativo la hace menos esxitable.
Es decir: la excita o la inhibe, según sea el tipo del voltaje en el soma de la motoneurona medular.

FENOMENOS ELECTRICOS DURANTE LA INHIBICION NEURONAL
EFECTO DE LAS SINAPSIS INHIBIDORAS SOBRE LA MEMBRANA POSTSINAPTICA: POTENCIAL POSTSINAPTICO INHIBIDOR.

Las sinapsis inhibidoras abren canales de cloruro, lo que permite el paso de iones cloruro.
La apertura de los canales de potasio dejara que estos iones de carga positiva se desplacen hacia el exterior y esto volvera mas negativo de lo normal el potencial de membrana interno y por lo siguiente entrara cloruro, debido a esto la salida de potasio mas la entrada de cloruro elevara el grado de negatividad intracelular, lo que se denomina hiperpolarazacion. Esto inhibe a la neurona debido a que el potencial de membrana es aun mas negativo que el potencial intracelular normal. Por consiguiente, un aumento de la negatividad por encima del potencial de membrana en reposo normal se denomina potencial postsinaptico inhibidor.

EFECTO DE LA EXCITACIÓN SINAPTICA SOBRE LA MEMBRANA POSTSINAPTICA: POTENCIAL POSTSINAPTICO EXCITADOR.
Cuando el terminal presinaptico segrega un transmisor excitador hacia la hendidura existente entre su extremo y lamembrana del soma neuronal, el transmisor actua sobre el receptor excitador para incrementar la permeabilidad de la membrana al Sodio, debido al gradiente de concentracion de sodio y a la elevada negatividad eléctrica dentro de la neurona, los iones sodio difunden con rapidez hacia el interior de la membrana, esto viene a neutralizar parte de la negatividad del potencial de membrana en reposo y a esto se le llama potencial postsinaptico excitador.

FUNCIONES ESPECIALES DE LAS DENDRITAS PARA EXCITAR A LAS NEURONAS.
CAMPO ESPACIAL DE EXCITACIÓN DE LAS DENDRITAS AMPLIO.
Las dendritas de las motoneuronas suelen extenderse de 500 a 1000 micrometros en todas direcciones a partir del soma neuronal, ademas que pueden recibir señales procedentes de una gran región espacial en torno a la mtoneurona. (cabe resaltar que entre el 80% y el 95% de todos los terminales presinapticos de la motoneurona acaban sobre dendritas a diferencia de un mero 5% a 20% que finalizan sobre el soma neuronal) Por consiguiente el componente predominante de la excitación viene suministrado por las señales transmitidas a través de las dendritas.

La mayoría de las dendritas no son capaces de transmitir potenciales de acción, pero si señales dentro de la misma neurona mediante conducción electrotonica, y esto se debe a que sus membrana poseen pocos canales de sodio y sus umbrales de excitación son elevados para producir potenciales de acción. El proceso de de propagación directa de una corriente eléctrica por conducción de iones en los liquidos de las dendritas pero sin la generación de pontenciales de acción se le llama corriente electrotonica.