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.
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