Luigi GALVANI - 1792

¨...un fluido eléctrico provienedel músculo…¨

EXCITABILIDAD

PERIFERIA

CENTRO

PERIFERIA

Recepciónsensorial

Percepciónsensorial

Respuestaefectora (motora)

UN SISTEMA NERVIOSOELEMENTAL

EVOLUCIÓN DE LOS SISTEMAS NERVIOSOS

- No hay registro fósil

- Filogenias moleculares. Sirven para aspectos elementales.

Biología comparada de estructura y función

PRINCIPIOS EVOLUTIVOS GENERALES

Filogenia de fotoreceptores

Presencia/ausencia de células ciliadas

PRINCIPIOS EVOLUTIVOS GENERALES

1- Todos los SN están formados por neuronas.

PRINCIPIOS EVOLUTIVOS GENERALES

2- Los mecanismos de señalización eléctrica y neuroquímica son altamente conservados.

Respuesta de fotoreceptores

vertebrado invertebrado

Filogenia de OPSINAS

PRINCIPIOS EVOLUTIVOS GENERALES3- Los SN evolucionaron por elaboración de un patrón anatomofisiológico básico: EL ARCO REFLEJO

ARCO REFLEJO EN VERTEBRADOS

PRINCIPIOS EVOLUTIVOS GENERALES3- Los SN evolucionaron por elaboración de un patrón anatomofisiológico básico: EL ARCO REFLEJO

ARCO REFLEJO EN INVERTEBRADOS

EVOLUCIÓN DE LOS SISTEMAS NERVIOSOS

plexo nervioso en MEDUSA

SISTEMA NERVIOSO EN REDES NEURONALES DIFUSAS

plexo nervioso en HYDRA

4- Tendencia a la concentración de neuronas en sistemas centralizados.

SISTEMAS DIFUSOS SISTEMAS CENTRALIZADOS

PRINCIPIOS EVOLUTIVOS GENERALES

4- Tendencia a la concentración de neuronas en sistemas centralizados.

SISTEMAS GANGLIONARES

1- Mayor integración nerviosa y regionalización

2- Coevolución con simetría bilateral y segmentación

PRINCIPIOS EVOLUTIVOS GENERALES

4- Tendencia al incremento de neuronas y a la cefalización.

RANA HOMBRE

CEFALIZACIÓN Y SEGMENTACIÓN

PRINCIPIOS EVOLUTIVOS GENERALES

5- Adquisición de nuevas estructuras sin reemplazo de viejas (vestigiales)

PRINCIPIOS EVOLUTIVOS GENERALES

6- Tamaño relativo de áreas en relación a la importancia del input sensorial y/o output motor.

RATA

Jakob von UEXKÜLL – 1864-1944

UMWELT ¨Mundo entorno¨ Estímulos ambientales percibidos por un organismo en relación

a sus determinantes ecofisiológicos.

POTENCIAL DE MEMBRANA, Vm

Potencial de membrana en reposo

Vm = Vi - Ve = -60 mV

SEPARACIÓN DE CARGAS en la membrana

EN EL ENTORNO INMEDIATO DE LA MEMBRANA:

-Pequeño exceso de aniones intracelular, y de cationes extracelular.

EN EL MEDIO INTRA Y EXTRACELULAR:

-Electroneutralidad, igual distribución de cargas.

membrana en reposo

in out

POTENCIAL ELECTROQUÍMICO

Permeabilidad selectiva al K+

FEM = EK+ potencial de equilibrio para K+

ECUACIÓN DE NERNST para el E de un ion

Ex = R T ln [X]out

z F [X]in

R, constante de los gasesTemp.z, valenciaF, constante de Faraday

Ex = 0.058 log [X]out

[X]in

para un ion monovalente, a 18ºC

Equilibrio DONNAN

DISTRIBUCIÓN DESIGUAL DE IONES

Bomba de Na+-K+

OUT IN

Permeabilidad selectiva para K+ en reposo

¿Qué determina el potencial de la membrana…?

1- Los gradientes electroquímicos de cada ion.2- La permeabilidad de cada ion.

Ley de OHM Vm = I R

¿Qué determina el potencial de la membrana…?

Vm = RT ln PK [K+]out + PNa [Na+]out + PCl [Cl-]in

F PK [K+]in + PNa [Na+]in + PCl [Cl-]out

Ecuación de GOLDMAN

Permeabilidad selectiva para K+ en reposo.

Vm = -60 mv ~ EK+

PROPIEDADES ELÉCTRICAS de la membrana

1- respuesta eléctrica PASIVANO DEPENDE de cambios en la membrana.

POTENCIAL ELECTROTÓNICO

2- respuesta eléctrica ACTIVADEPENDE de cambios en la resistencia de la membrana.

POTENCIAL DE ACCIÓNfenómeno TODO O NADA dependiente de umbral.

CIRCUITO EQUIVALENTE de la membrana

Cm capacitancia de la membrana

Rm resistencia de la membrana

V=IR

LEY DE OHM

PROPIEDADES PASIVAS de la membrana

CONSTANTE DE TIEMPO

Vm(t) = V (1-e -t / RC)

= RC

cuando t = Vm = V (1-1/e) => Vm = 0,63 V

tiempo requerido para que el Vm alcance el 63% de su valor asintótico.

PROPIEDADES PASIVAS de la membrana

Constante de espacio,

Vm(x) = V0 e -x / = (Rm / Rl)1/2

si x = Vm = V0 1/e, Vm = 0.37 V0

distancia en la que el Vm muestra una caída del 63%.

SIMULACIONES COMPUTACIONALES

A) Modelo de NEURONA ESFÉRICA: asume una esfera de pequeño tamaño => V es equivalente en cualquier lugar en el que se registre.

MÉTODO. Inyección de pulsos cuadrados de corriente de distintos valores, obtención de Vm = IRm

OBJETIVOS. Obtención de , Rm y Cm de manera gráfica y analítica.

SIMULACIONES COMPUTACIONALES

A) Modelo de FIBRA NERVIOSA (CABLE): asume un cable de resistencia axial determinada => V depende de la distancia.

MÉTODO. Inyección de un pulso cuadrado de corriente registrando a distintas distancias respecto del electrodo de corriente.

OBJETIVOS. Obtención de , Rm y Rl de manera gráfica y analítica.