Neuronas

Mielina

Oligodendrocito

Microglia

Astrocito

Capilar

Neurofisiología: Generalidades y

neurotransmisores

Divisiones del sistema nervioso•Sistema Nervioso Central

•Encéfalo:•Hemisferios cerebrales•Tronco cerebral:•Cerebelo•Nervios ópticos

•Médula Espinal

•Sistema Nervioso Periférico•Somático

•División aferente •División eferente

•Autónomo•Simpático•Parasimpático

En el adulto, en encéfalo está encerrado en un compartimiento inextensible: la duramadre y el cráneo. En condiciones normales, el contenido de este compartimiento está dado por:

La masa encefálica

El Líquido Céfalo Raquídeo

La sangre circulante

Cualquier incremento del volumen del contenido se traduce en un incremento de la presión endocraneana

El recubrimiento del encéfalo

En los niños con las suturas de los huesos craneanos no soldadas aún, un incremento del volumen endocraneano se traduce en crecimiento del perímetro

cefálico

Espacio subaracnoideo de la convexidad

Plexo coroideo de los ventrículos lateral y tercero

Tercer ventrículo

Ventrículo lateral

Acueducto de Silvio

Cuarto ventrículo (agujero de Magendie)

Receso lateral del cuarto ventrículo (agujeros de Luschka)

El L.C.R. se forma en los plexos coroideos de los ventrículos (500 ml/día), circula hacia la convexidad por

el espacio subaracnoideo y es reabsorbido por las granulaciones de Pacioni hacia el seno venoso

longitudinal superior. A cada momento hay entre 130 a 150 ml en el encéfalo

El líquido céfalo raquídeo provee protección mecánica al SNC, amortiguando el efecto de la gravedad y los golpes

Oclusión del acueducto o de los agujeros de Luschka y Magendie o del espacio subaracnoideo por donde circula y se reabsorbe el LCR

Normal Hidrocefalia

Cayado aórtico

CarótidasVertebrales

Arterias cerebrales

• Anterior

• Media

• Posterior

Tronco basilar

Carótida interna

Comunicante anterior

Comunicanteposterior

Senos venosos

Irrigación del encéfalo

Flujo Sanguíneo Cerebral:

• 800 ml/min (20% del VMC)

• 50 ml/100 g de tejido/min

• 15 ml/100 g/min o menos produce daño cerebral irreversible

Factores que influencian el flujo sanguíneo cerebral

• Variaciones de la PO2, la PCO2 y el pH

• Tasa metabólica cerebral regional

• Autorregulación miogénica del flujo

• Diferencia arterio/venosa de Presión Arterial Media

Q = PR

PO2, PCO2 y pH:

PIC Pvenosa

Pperfusión = PAM - PIC

PIC = Pperfusión

PAM= Presión Arterial Media PIC= Presión Intra Craneana

Características del Flujo Sanguíneo Cerebral

Flu

jo s

ang

uín

eo

(ml/

100

gr/

min

)

Presión arterial media (mmHg)

20

50

80

80

160

Autorregulación del flujo sanguíneo cerebral

El estiramiento de la pared arteriolar por incremento de la PAM, origina cambios de permeabilidad para el K+ y mayor ingreso de Ca2+ al músculo liso vascular, con el consiguiente aumento del tono y vasoconstricción. Lo opuesto ocurre si la PAM desciende.

Q = PR

+/-

Hipertensión Endocraneana

Pperfusión = PAM - PIC

Neuronas

Mielina

Oligodendrocito

Microglia

Astrocito

Capilar

SNC: Neuronas y Glía

Neuronas: Célula excitable capaz de recibir, procesar y transmitir información desde y hacia otras neuronas o tejidos efectores

Neuroglía:

Astroglía

Oliogodendroglía

Microglía

La Neuroglía

Los astrocitos son células nodrizas para las neuronas, mantienen la homeostasis del medio interno neuronal, metabolizan neurotransmisores, contribuyen a formar la barrera hematoencefálica, contribuyen a regular el flujo sanguíneo regional y reemplazan a las neuronas dañadas (cicatrización o gliosis).

Los oligodendrocitos envuelven a los axones de las neuronas en una vaina de mielina la cual acelera la conducción del impulso nervioso y aísla a los axones entre sí.

La microglia es el sistema de defensa y acarreo propio del SNC. Los capilares cerebrales tienen un endotelio “cerrado”, que es la base de la barrera hematoencefálica

Neuronas

Partes Tipos

• Se trata de una unión que media la transferencia entre una neurona y:– Otra neurona– Una célula efectora

• Neurona Presináptica – Conduce impulsos hacia la sinapsis

• Neurona Postsináptica – Transmite impulsos que se alejan de la sinapsis

Comunicación entre neuronas: la sinapsis

Figure 11.17

Sinapsis axosomáticas

Sinapsis axoaxónica

Sinapsis axodendrítica

También dendrosomáticas y dendrodendríticas

– En el SNC, son menos comunes que las sinapsis químicas

– Son uniones gap, como las halladas en músculo cardíaco y liso

– En el SNC son importantes en:• Despertar del sueño• Procesos de fijar la atención• Memoria y emociones• Homeostasis del agua y los electrolitos• Función de los astrocitos

Sinapsis Eléctricas

• Especializadas en la liberación y recepción de neurotransmisores

• Típicamente compuesta de dos partes: – Membrana presináptica, la cual contiene

vesículas sinápticas repletas de neurotransmisor

– Membrans postsinaptica, con receptores que reconocen al neurotransmisor liberado por la presináptica

Sinapsis Químicas

• Espacio lleno de fluído extracelular, que separa las membranas pre y post sinápticas, al que se vuelca el neurotransmisor, que difunde hasta el receptor en la membrana postsináptica

• La sinapsis química asegura el flujo unidireccional de información entre dos o más neuronas

Hendidura sináptica

• El potencial de acción arriva a la membrana presináptica, usualmente una terminal axónica y abre canales voltaje dependientes de Ca2+

• El Ca2+ interactúa con proteínas presinápticas (sinaptotagmina) y termina por exocitar al neurotransmisor

• El neurotransmisor difunde por la hendidura sináptica y se une a su receptor postsináptico

• La membrana postsináptica altera su permeabilidad a iones, produciéndose un efecto excitatorio o inhibitorio

Transferencia de información

Transferencia de informaciónCanal iónico voltaje dependiente

Canal iónico ligando dependiente

• Un neurotransmiosor unido a su receptor postsináptico: – Produce un efecto postsináptico contínuo– Bloquea la recepción de mensajes sucesivos – Debe ser removido de su receptor

• La remoción de los neurotransmisores ocurre cuando:– Son degradados por enzimas (caso de la Acetil colina y

la colinesterasa)– Son captados por astrocitos o por la terminal

presináptica (caso de la serotonina) – Difunden fuera de la hendidura sináptica

Terminación del efecto del neurotransmisor

• El neurotransmisor debe ser liberado, difundir por la hendidura sináptica e interactuar con su receptor

• El tiempo que se requiere para que esto ocurra, es el retardo sináptico (0.3-5.0 ms)

• El retardo sináptico es el paso limitante de la capacidad de transmisión sináptica

Retardo sináptico

• La interacción del neurotransmisor y su receptor media cambios en el potencial de membrana postsináptica, cuya magnitud es proporcional a:– La cantidad de neurotransmisor liberado– El período de tiempo durante el cual el transmisor

permanece unido al receptor

• Hay dos tipos de potenciales postsinápticos: – PPSE – Potencial Postsináptico Excitatorio – PPSI – Potencial Postsináptico Inhibitorio

Potenciales Postsinápticos

• Los PPSEs son potenciales graduados que eventualmente pueden iniciar un potencial de acción en un axón– Usan solamente canales químicamente

graduados– El Na+ y el K+ fluyen en direcciones opuestas

al mismo tiempo

• La membrana postsináptica, de no ser un axón, no genera potenciales de acción

Potenciales Postsinápticos Excitatorios

Potenciales Postsinápticos Excitatorios

Umbral

Potencial de reposo

• La unión de un neurotransmisor a un receptor inhibitorio de una sinapsis inhibitoria: – Causa que la membrana postsináptica se torne

más permeable al potasio y al cloro – Mantiene negativa la carga eléctrica del interior

celular postsináptico– Aleja la probabilidad que la neurona postsináptica

genere un potencial de acción

Potenciales Postsinápticos Inhibitorios

Sinapsis Inhibitoria y PPSIs

Figure 11.20b

Umbral

Potencial de reposo

• Un PPSE aislado es incapaz de inducir un potencial de acción

• Los PPSEs deben sumarse temporal y/o espacialmente para inducir un potencial de acción

• Sumación temporal – la neurona presináptica transmite impulsos con alta frecuencia (muchos impulsos en la unidad de tiempo)

Sumación

• Sumación espacial – La neurona postsináptica es estimulada por un gran número de terminales presinápticos al mismo tiempo

• Los PPSIs también se suman entre sí y a los PPSEs, cancelándose mutuamente

Sumación

Sumación

Umbral de neurona postsináptica

Potencial de reposo

Infraumbral: no hay

sumación

Sumación temporal

Sumación espacial

Sumación espacial de un PPSE y un PPSI

• Mensajeros químicos usados para la comunicación entre neuronas y entre éstas y el resto del cuerpo

• Hasta aquí se han identificado alrededor de 50 neurotransmisores diferentes

• Se clasifican según sus características químicas y funcionales

Neurotransmisores

• Acetilcolina (ACo)

• Aminas Biógenas

• Aminoácidos

• Péptidos

• Mensajeros nóveles: ATP y gases disueltos– ON (óxido nítrico) y CO (monóxido de carbono)

Clasificación Química

• El primer neurotransmisor identificado• Liberado entre otras, en la sinapsis

neuromuscular• Sintetizada y almacenada en vesículas

presinápticas• Degradada por la acetil colinesterasa (ACoE)• Liberada por:

– Algunas neuronas del sistema nervioso autónomo– Sistema modulatorio difuso, interneuronas de ganglios

basales, etc.

• Interactúa con receptores – Nicotínicos, ionotrópicos– Muscarínicos, metabotrópicos

Acetilcolina

• Incluyen:– Catecolaminas – dopamina, norepinefrina

(NE), y epinefrina– Indolaminas – serotonina e histamina

• Ampliamente distribuidas en el cerebro

• Juegan roles en la conducta emocional, atención, aprendizaje, memoria, regulación del sueño, etc.

Aminas Biógenas

Síntesis de Catecolaminas

• La maquinaria enzimática que posea la célula, va a determinar cuál molécula de la línea se sintetiza

• La norepinefrina y la dopamina son sintetizadas por las terminales axónicas

• La Epinefrina lo es por la médula adrenal

Tirosina

L-Dopa

Dopamina

Norepinefrina

Epinefrina

Tirosina hidroxilasa

Dopa decarboxilasa

Dopamina -hidroxilasa

Feniletanolamina N-metiltransferasa

Catecolaminas

• Finalizan su acción a través de la recaptación y catabolismo enzimático

MAO

Mono amino oxidasa

mitocondrial

Recaptación tipo I

(presináptica, intraneuronal)

Recaptación tipo II

(postsináptica, extraneuronal)

Catecol O Metil transferasa

COMT

• Incluye:– GABA – Ácido gama ()-aminobutirico – Glicina– Aspartato– Glutamato

• Hallados solamente en el SNC

Aminoácidos

• Incluye:– Sustancia P – mediador del dolor (Pain)– Beta endorfina, dinorfina y encefalinas

• Son opioides (hipno analgésicos) naturales: reducen percepción del dolor

• Se unen a los mismos receptores que los opiáceos y la morfina

• Compartidos con el sistema nervioso entérico: somatostatina y colecistokinina

Péptidos

• ATP– Se lo encuentra en SNC y SNP– Interactúa con receptores excitatorios e

inhibitorios– Induce propagación de la ola de Ca2+ en

astrocitos– Transmite sensación de dolor

Mensajeros Noveles

Ola de Ca2+ de los astrocitos:• Los astrocitos se comunican entre sí mediante uniones GAP y/o con receptores para purinas (ATP) que inducen corrientes transitorias de Ca2+

• Los astrocitos de esta manera:

• Contribuyen a recargar niveles de glutamato en neuronas glutamatérgicas

•Transportan glucosa desde los capilares a las neuronas

•Liberan sustancias vasoactivas que inducen vasodilatación regional

• Oxido Nítrico (NO) – Activa al receptor intracelular de Guanidil

ciclasa– Es importante en la formación de memorias y

aprendizaje

• Monóxido de Carbono (CO) es un regulador principal del GMPc en el cerebro

Mensajeros Noveles

• Dos tipos:– Excitatorios: producen despolarización

postsináptica. El principal transmisor excitatorio del cerebro es el glutamato

– Inhibitorios: producen hiperpolarización postsináptica. El principal transmisor inhibitorio del cerebro es el GABA y el de la médula espinal, la Glicina

Clasificación Funcional de los Neurotransmisores

• Algunos neurotransmisores tienen ambos efectos, excitatorio e inhibitorio, dependiendo del receptor con el que interactúan – Ejemplo: acetilcolina

• Excitatoria en la sinapsis neuromuscular del músculo esquelético

• Inhibitoria en músculo cardiaco

Clasificación Funcional de los Neurotransmisores

• Directo o ionotrópico: canales iónicos ligando-dependientes. La unión del transmisor abre el canal– Promueve respuestas rápidas – Ejemplos: receptor nicotínico de la ACo, receptores para

aminoácidos

• Indirecto o metabotrópico: el transmisor actúa a través de un segundo mensajero– Promueve efectos a largo plazo– Ejemplos: aminas biogénicas, péptidos y gases disueltos

Mecanismos de los receptores

• Proteínas de membrana• Median la acción directa de un neurotransmisor • Efecto inmediato, breve, simple y altamente

localizado• El ligando se une al receptor y los iones entran a

la célula• Receptores excitatorios despolarizan la

membrana postsináptica• Receptores Inhibitorios la hiperpolarizan

Receptor Asociado a un Canal

Receptor Asociado a un Canal

Flujo iónico bloqueadoFlujo iónico

Influjo neto de corriente iónica

Canal Cerrado Canal Abierto

• Las respuestas son indirectas, lentas, complejas, prolongadas y frecuentemente difusas

• Constituidos por complejos proteicos transmembrana

• Ejemplos: receptores muscarínicos de la ACo, péptidos, aminas biógenas

Receptor Asociado Proteína G

• El neurotransmisor se une al receptor• Se activa la proteína G y el GTP es hidrolizado

a GDP• El complejo proteína G así activado, activa a

su vez a la adenil ciclasa • La adenil ciclasa cataliza la formación de

AMPc a partir de ATP• El AMPc, segundo mensajero, desencadena

diversas respuestas celulares

Receptor Asociado Proteína G: Mecanismo

Receptor Asociado Proteína G: Mecanismo

Neurotransmisor liberado por el terminal presináptico

Membrana postsinática

LigandoAdenil ciclasaComplejo Proteína G

El Complejo Proteína G activa a la adenil ciclasa

Activación de enzimas

Cambios en la permeabilidad y el

potencial de membrana

Síntesis proteicaActivación

de genes específicos

• Además del AMPc, los receptores asociados a proteína G activan otros segundos mensajeros, incluyendo Ca2+, GMPc y diacilglicerol

• Los segundos mensajeros:– Abren o cierran canales iónicos– Activan proteín kinasas– Fosforilan proteínas canal – Activan genes e inducen síntesis proteica

Receptor Asociado Proteína G: Respuesta