COORDINACIÓN Y LOCOMOCIÓN

TEMA 10

1.- CONTROL NERVIOSO Y HORMONAL

Los animales poseen dos sistemas de regulación y coordinación de sus funciones, el nervioso ( impulsos nerviosos) y el endocrino ( hormonas)

Los organismos son capaces de responder a los cambios experimentados:

a) en el medio interno: homeostasis

b) medio externo ( comportamiento)

Los dos sistemas nervioso y hormonal actúan de manera integrada. En el proceso intervienen los siguientes elementos:

a) estímulo : cambio en el medio externo o interno que provoca una respuesta

b) Receptor: estructura capaz de detectar el estímulo. Provoca una respuesta

c) Centro nervioso: recoge el impulso, la procesa y elabora una respuesta

d) Respuesta: reacción ante el estímulo

e) efector: órgano encargado de ejecutar la respuesta

Según el tipo de órgano efector, la respuesta que se ejecuta puede ser:

a) motora: músculo-movimiento

b) secretora: glándula-hormona

2.- EL SISTEMA NERVIOSO

El sistema nervioso es un sistema de coordinación. Recoge la información recibida por los sentidos, la procesa y elabora la respuesta adecuada que deben realizar los órganos efectores.

El sistema nervioso genera respuestas rápidas que transmite por impulsos nerviosos a los músculos, lisos o estriados, produciendo un movimiento. Este movimiento puede aplicarse sobre los huesos o sobre órganos internos, como el corazón, el intestino o las glándulas.

El sistema nervioso está constituido por dos tipos de células

1.- Las neuronas

La neurona es la unidad estructural y funcional del sistema nervioso. En su estructura se puede distinguir:

•El cuerpo neuronal, que es la zona más ancha. En este lugar se encuentran casi todos los orgánulos celulares.

•Las dendritas, que son prolongaciones del cuerpo celular. Suelen ser numerosas. Se unen con otras neuronas y son las que reciben el impulso nervioso. .

•Los axones, son prolongaciones del cuerpo celular. Generalmente se presenta uno por cada neurona, auque pueda ramificarse en la zona final. El axón envía el impulso nervioso a otra neurona o al órgano efector

Según la función que realizan, las neuronas pueden clasificarse en:

•Sensitivas, si reciben información que trasladan al sistema nervioso central,

•De asociación, que unen unas neuronas con otras,

•Motoras, si conectan con un órgano efector,

•Mixtas, si realizan funciones sensitivas y motoras.

2.-En animales con un sistema nervioso muy evolucionado, aparecen células protectoras de las neuronas que las alimentan. Estas células forman un esqueleto de sostén, o evitan la propagación de impulsos nerviosos por zonas no deseadas. Se denominan glías o células gliales

Las células gliales más importantes son:

a) astrocitos: aspecto estrellado y su función es el transporte de nutrientes entre la sangre y la neurona

b) Oligodendrocitos: pocos filamentos: forman las vainas de mielina

c) microglías: fagocitan los productos de desecho

d) Células de Schawnn: funcionan como aislantes para facilitar que los mensajes fluyan más rápidamente por el axón del nervio.Se recubren de una vaina de mielina

Forman junto a los axones fibras que pueden ser de dos tipos:

a) Amielínicas o grises: varios axones englobados por una única célula de Schawnn

b) Mielínicas o blancas: Cada axón rodeado por varias células de Schawnn

FIBRAS AMIELÍNICAS FIBRAS MIELÍNICASAxón

Célula de Schwann Célula de Schwann

Fibras blancas

La agrupación de varias fibras nerviosas, junto con vasos sanguíneos constituyen los nervios del S.N.PLos cuerpo neuronales se agrupan en estructuras que constituyen los ganglios del S.N.P y forman la sustancia gris del sistema nerviosos central

3.- TRANSMISION DEL IMPULSO NERVIOSO

La función principal de una neurona es la generación y propagación de impulsos nerviosos que corresponden a cambios electroquímicos producidos en su membrana. El impulso nerviosos se transmite a lo largo de su axón y pasa de unas células a otras por zonas de contacto especializadas, llamadas sinapsis

En el interior de la neurona existen proteínas e iones con carga negativa. Esta diferencia de concentración de iones produce también una diferencia de potencial entre el exterior de la membrana y el interior celular. El valor que se alcanza es de unos -70 milivoltios (negativo el interior con respecto al valor de cargas positivas del exterior) y se le llama potencial de reposo

Esta variación entre el exterior y el interior se alcanza por el funcionamiento de la bomba de sodio/potasio (Na+/K+)

Cuando el impulso nervioso llega a una neurona en estado de reposo la membrana se despolariza, abriéndose los canales para el sodio. Como la concentración de sodio es muy elevada en el exterior, cuando los canales para el sodio se abren se invierte la polaridad, con lo que el interior de la neurona alcanza un valor electropositivo, respecto del exterior.

. Si la despolarización provoca un cambio de potencial de 120 milivoltios más de los que tenía el interior se dice que se ha alcanzado el potencial de acción, que supone la transmisión del impulso nervioso a la siguiente neurona,

Sinapsis

Las neuronas, en la mayor parte de los animales, no se encuentran físicamente unidas. Existe un pequeño espacio entre ellas, llamado hendidura sináptica, al que se vierte el neurotransmisor desde la membrana presináptica, membrana de la neurona que envía el impulso nervioso, a la membrana postsináptica, membrana de la neurona que recibe el impulso nervioso.

El neurotransmisor es la molécula responsable de despolarizar la membrana de la neurona que recibe el impulso nervioso, abriendo los canales para el sodio que permanecían cerrados.

Una vez que la neurona emite el impulso nervioso debe volver al inicial potencial de reposo. Para ello, la membrana se repolariza, cerrándose los canales para el sodio que estaban abiertos por la presencia del neurotransmisor. El neurotransmisor es destruido por acción enzimática y el potencial de reposo se alcanza al expulsar el sodio la bomba de Na+/K+.

4.- TIPOS DE SISTEMAS NERVIOSOS EN INVERTEBRADOS

1.-Red difusa Los Cnidarios poseen células nerviosas situadas en la epidermis. El impulso nervioso se expande en todas direcciones. Esto es debido a que la neurona transmite información en las dos direcciones. Animales más evolucionados tienen neuronas polarizadas, con una parte que recoge la información y otra que la envía.

2.-Sistema radial o anular

Lo encontramos en los Equinodermos, animales que presentan simetría radial. Tienen un anillo oral ( collar periesofágico) del que parten cinco ramas que reciben la información del sistema ambulacral. Un segundo anillo oral, más profundo, el que salen otras cinco ramificaciones, controla el movimiento de los brazos.

3.-Sistema nervioso cordal

En Platelmintos observamos dos ganglios en la zona anterior del cuerpo, que son los ganglios cefálicos. Éstos se continúan por cordones nerviosos, llamados conectivos, que enlazan con los demás pares de ganglios, que inervan todo el cuerpo a lo largo de toda la zona ventral del animal. Existen cordones secundarios, llamados comisuras, que inervan la pareja de ganglios de cada zona del cuerpo. El sistema completo da una estructura en forma de escalera de nudos, con los peldaños formados por las comisuras y los conectivos formando los pasamanos. Los nudos son los ganglios nerviosos.

4.-Sistema nervioso ganglionar

En este modelo el sistema nervioso se localiza en la zona ventral del cuerpo, en el mismo plano donde se sitúa la boca. Está formado por ganglios, que son aglomeraciones de neuronas, y cordones nerviosos, que están formados por las prolongaciones de las neuronas.

En Moluscos aparece un anillo periesofágico, en torno al tubo digestivo, con tres ganglios cerebroideos. De esta zona sale un par de cordones nerviosos que inervan el pie y otro par la masa visceral. En Cefalópodos el sistema nervioso es más evolucionado y sólo posee dos cordones nerviosos que parten de un cerebro muy avanzado.

En Anélidos existen dos ganglios cerebroideos unidos. Estos ganglios se continúan por una cadena ganglionar ventral formada por fusión de los pares de ganglios en cada metámero, por lo que pierde el aspecto de "escalera de nudos".

En Artrópodos el sistema nervioso aumenta la concentración ganglionar, principalmente en la zona cefálica, debido al desarrollo de los órganos de los sentidos y aparece un cerebro formado por tres ganglios unidos.

5.- SISTEMA NERVIOSO EN VERTEBRADOSEl sistema nervioso dorsal en forma de tubo es característico de Cordados, llegando a su máximo desarrollo en Vertebrados. El sistema está formado por un tubo que se ensancha en la zona anterior del animal, en la cabeza, y continúa a lo largo de la zona dorsal, la espalda, del animal. La zona anterior ensanchada es el encéfalo y la continuación del tubo recibe el nombre de médula espinal. De esta estructura central, sistema nervioso central, parten los nervios, que inervan todo el cuerpo y que forman el sistema nervioso periférico

5.1 Sistema nervioso central

Protegido por dos envolturas de diferente naturaleza

- Envolturas óseas: el cráneo en el caso del encéfalo y las vértebras en el caso de la médula

- Envolturas membranosas denominadas meninges que están formadas por tres capas: Duramadre, aracnoides y piamadre.Entre estas dos últimas se encuentra el líquido cefalorraquídeo cuya función es amortiguar los golpes y el intercambio de nutrientes y desechos entre el encéfalo y la sangre

Las neuronas del SNC se disponen de tal manera que los cuerpos neuronales quedan agrupados en la zona externa formando la sustancia gris, mientras que las fibras nerviosa se agrupan formando la sustancia blanca

El SNC esta formado por el encéfalo y la médula

1.-El encéfalo está formado por:

a) CEREBRO: porción más voluminosa y está constituido por

1.- El Telencéfalo está subdividido en dos hemisferios y cuya superficie presenta numerosos surcos llamados circunvoluciones.es el área donde las sensaciones se hacen conscientes y se elaboran respuestas a los estímulos

2.- Diencéfalo: en él se encuentran el hipotálamo donde se localizan los centros nerviosos que controlan sensaciones como la sed o el sueño; la hipófisis que es una glándula que controla y regula el resto de las glándulas endocrinas

3.- Mesencéfalo: se encarga del control de numerosos reflejos visuales y auditivos; también ayuda al mantenimiento del tono muscular

b) CEREBELO o metencéfalo: situado detrás del cerebro. Su misión es controlar y coordinar los movimientos y el equilibrio

C) BULBO RAQUÍDEO o mielencéfalo: controla funciones automáticas del organismo como el latido cardiaco, la ventilación pulmonar, los reflejos y la deglución

2.-La médula espinal es una estructura tubular, aplanada dorsoventralmente que se extiende desde la base del encéfalo hasta la segunda vértebra lumbar

Se distinguen dos zonas por su coloración y composición: la sustancia blanca, por fuera, formada por los axones de las neuronas, y la sustancia gris, más interna, con forma de mariposa, formada por los cuerpos neuronales de las neuronas y con un orificio interior llamado epéndimo.

La sustancia gris tiene la forma de mariposa por estar formada por astas dorsales o posteriores (alas grandes de la mariposa) por donde entran fibras sensitivas, y astas ventrales o anteriores(alas pequeñas de la mariposa) de donde salen fibras motoras.

Las funciones de la médula espinal consisten en transmitir la información desde la zona sensitiva al encéfalo y de éste a las zonas motoras. También realiza los actos reflejos, que son respuestas rápidas, sin intervención del encéfalo.

5.2 Sistema nervioso periférico

Consta de nervios y ganglios. Conecta los centros de control con los órganos receptores de estímulos y con los órganos motores.

Según desde dónde arranquen los nervios, existen

NERVIOS CRANEALES. Los que salen del encéfalo. Son 12 pares e inervan principalmente , cabeza, órganos de los sentidos y algunos músculos de la cara

NERVIOS RAQUÍDEOS. Los que salen desde la médula espinal y recorren todo el cuerpo. Son 31 pares que inervan músculos de brazos, piernas y tronco

Los GANGLIOS NERVIOSOS son un conjunto de cuerpos neuronales que se encuentran intercalados en los nervios y actúan como centros menores de control de estímulos y respuestas.

5.3. Sistema nervioso autónomo

También está constituido por nervios y ganglios. ( comparte estructuras con el SNC y SNP) Su principal característica es ser completamente involuntario e inconsciente, ya que su función es controlar el funcionamiento de nuestros órganos, junto con el bulbo raquídeo

El sistema nervioso autónomo esta compuesto a su vez por dos subsistemas, llamados sistema nervioso simpático y sistema nervioso parasimpático. Ambos sistemas son, para casi todas sus funciones, antagonistas el uno del otro, es decir, lo que un sistema activa, el otro lo inhibe.

El sistema nervioso simpático prepara al organismo para situaciones de actividad aumentando por ejemplo el ritmo cardiaco El sistema nervioso parasimpático prepara para el reposo

6.- FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA NERVIOSO

La información recogida por los receptores es llevada por los centros nerviosos a través de nervios que forman las vías aferentes. Una vez elaborada la respuesta , ésta se transmite como impulso nervioso hasta los órganos efectores a través de las vías eferentes

Tenemos dos tipos de respuesta:

a) los actos involuntarios o reflejos. No dependen de la voluntad. Los elementos que intervienen en su realización constituyen el arco reflejo. Los actos involuntarios son de dos tipos:

1.- Incondicionados: Son congénitos y en su realización sólo interviene la médula. Tienden a proteger al organismo2.- Condicionados. Se adquieren a través del aprendizaje y en su realización interviene la corteza cerebral

b) Actos voluntarios: Son actos conscientes, controlados de forma voluntaria. En ellos interviene la médula espinal y el cerebro y siempre se elabora la respuesta en el hemisferio contrario al lado dónde se produce el estímulo

La respuesta de los animales ante un determinado estímulo es un movimiento que se produce gracias a un aparato locomotor formado por el esqueleto (sostén, protección y movimiento, siendo en éste último el elemento pasivo) y los músculos ( parte activa del movimiento)

7.- RESPUESTA MOTORA: EL APARATO LOCOMOTOR

7.1 tipos de esqueletos

a) Hidrostáticos: formados por un líquido mantenido bajo presión dentro de cavidades corporales cerradas. Los músculos al contraerse empujan al líquido y la fuerza e transmite a través del líquido generando un movimiento

Tienen este esqueleto: los cnidarios, platelmintos, nemátodos y anélidos

b) exoesqueletos: cubierta dura (quitina o carbonato cálcico) depositada en la superficie del animal

Se presenta en moluscos que forman un concha calcárea segregada por el manto y artrópodos que está formado por una cutícula de quitina

c) Endoesqueleto

Esqueleto interno formado por piezas duras

.

En los vertebrados el esqueleto está formado por piezas de cartílago, hueso o una combinación de ambas

En esponjas el esqueleto está formado por piezas sueltas: fibras de proteína y espículas de sílice o calcio

Los huesos se unen mediante articulaciones que permite el movimiento de los huesos.

El esqueleto de vertebrados está dividido en dos partes:

el esqueleto axial: cráneo, columna vertebral y caja torácica

Esqueleto apendicular: Cinturas escapular y pélvica y las extremidades

7.2 .-Sistema muscular

Los músculos implicados en la locomoción son los músculos esqueléticos que se encuentran en algunos moluscos, en los artrópodos y en los vertebrados. El funcionamiento de estos músculos se basa en el principio de la palanca. Se unen a los huesos por medio de los tendones.

Los músculos esqueléticos en vertebrados están formados por haces de miofibrillas dispuestas longitudinalmente formado por dos tipos de miofilamentos la actina y la miosina. La superposición de estos dos miofilamentos forma un sarcómero que son las unidades básicas de la contracción muscular

La contracción muscular implica un acortamiento del músculo más concretamente del sarcómero por deslizamiento de los filamentos de actina y miosina unos sobre los otros

La contracción se produce cuando llega hasta la fibra muscular un impulso nervioso a través de una neurona motora. A la unión entre neurona y fibra muscular se le conoce como sinapsis neuromuscular, y la estructura en la que tiene lugar placa motora

Cuando una neurona motora es estimulada libera un neorutransmisor, la acetilcolina en la hendidura sináptica entre la neurona motora y la fibra muscular

La acetilcolina es captada por receptores de la membrana de la fibra y se desencadena un potencial de acción que provocará la contracción muscular