Neurones (2015)

Apunte Catalán
Universidad Universidad de Barcelona (UB)
Grado Enfermería - 1º curso
Asignatura Fisiologia
Año del apunte 2015
Páginas 9
Fecha de subida 24/05/2015
Descargas 22
Subido por

Vista previa del texto

NEUROFISIOLOGIA El cervell i la medul·la espinal són centres integradors per la homeòstasis, el moviment i moltes altres funcions corporals. Són el centre de control del sistema nerviós, una xarxa de billons de cèl·lules nervioses unides entre sí de forma altament organitzada per a formar el ràpid sistema de control de l’organisme.
Les cèl·lules nervioses (neurones) estan dissenyades per transportar ràpidament les senyals elèctriques. Són cèl·lules d’una forma molt particular i la majoria tenen extensions primer i llargues o prolongacions que poden arribar a mesurar 1m. En la majoria de les vies, les neurones alliberen senyals químiques, denominades neurotransmissors, en el LEC. En algunes vies, les neurones tenen unions en hendidura, cosa que permet que les senyals elèctriques passin directament d’una cèl·lula a una altra.
Les vies reflexes en el SN no segueixen necessàriament una línia recta d’una neurona a la següent. Una neurona pot influir en moltes altres o moltes neurones poden afectar la funció d’una sola. Aquestes xarxes complexes donen lloc a propietats emergents del SN: processos complexes, com la consciència, la intel·ligència i la emoció.
Organització del sistema nerviós 1. Sistema nerviós central (SNC), el qual està format per: o Encèfal (cervell, cerebel i tronc encefàlic) o Medul·la espinal.
2. Sistema nerviós perifèric, format per la seva unitat funcional (neurones, eferents i aferents) i per cèl·lules de suport (glia), de la qual se’n troben diferents tipus: - Astròcits: donen suport a la neurona i mantenen l’equilibri iònic del LIC i del LEC.
- Micròglia: té funció de defensa, són macròfags específics del SNC.
- Oligodendròcits: sintetitzen mielina al SNC Es subdivideix en:  Sistema nerviós somàtic: controla el moviment dels músculs esquelètics i és l’encarregat de rebre les sensacions somatosensorials (conscients). És de control voluntari.
 Sistema nerviós autònom: és el que controla el moviment de la musculatura llisa, del múscul cardíac i de les glàndules. Aquests nervis són de sensibilitat inconscient, per tant, és de control involuntari.
Els receptors sensitius de tot el cos reben contínuament informació sobre les condicions del medi intern i del medi extern. Aquests receptors envien la informació rebuda al llarg de neurones aferents fins al SNC. El SNC integra la informació, és a dir, les neurones motores del SNC integren la informació que arriba per la branca aferent del SNP i determinen si és necessari o no una resposta.
El SNC envia, aleshores, senyals eferents que dirigeixen una resposta adequada (si és necessari) que es transmet a través de neurones eferents fins les cèl·lules efectores del cos.
Cèl·lules del sistema nerviós El SN està compost principalment per 2 tipus de cèl·lules:  Neurona.
Glia.
Les neurones són cèl·lules excitables que generen i transporten senyals químiques Les neurones són cèl·lules amb formes úniques i prolongacions llargues que s’estenen cap a fora des del cos cel·lular. En general, aquestes prolongacions es classifiquen com a dendrites (reben senyals entrants) o axons (transporten la informació que surt). Aquestes estructures constitueixen una característica essencial que permet a les neurones comunicar-se entre elles i amb altres cèl·lules.
Les neurones es classifiquen d’acord amb la funció: - Neurones sensitives (aferents): transporten informació sobre T, P, llum i altres estímuls des dels receptors sensibles fins al SNC.
Interneurones: es troben completament dins el SNC. Tenen prolongacions ramificades que els hi permeten comunicar-se amb moltes altres neurones.
Neurones eferents (motores somàtiques i autònomes) Els axons llargs formen manats juntament amb el teixit connectiu en fibles similars a cordons denominats nervis, que s’estenen des del SNC fins als punts diana de les neurones components.
Els nervis poden transportar només senyals eferents (nervis sensitius), només senyals aferents (nervis motors), o senyals en ambdues direccions (nervis mixtes).
El cos cel·lular és el centre de control de la neurona (consta de nucli i de tots els orgànuls necessaris per dirigir l’activitat cel·lular), ja que és essencial pel correcte funcionament de la cèl·lula.
Les dendrites reben senyals eferents des de les cèl·lules veïnes. Augmenten la superfície de contacte d’una neurona, cosa que els permet comunicar-se amb moltes altres. La seva funció primària en el SNPerifèric és rebre informació eferent i transferir-la a una regió integradora dins de la neurona.
Els axons transmeten les senyals eferents cap al punt de diana. La majoria de les neurones perifèriques tenen un únic axó, que s’origina a partir d’una regió especialitzada del cos cel·lular denominada conus axonal (“zona gallet”). La funció primària d’un axó és transmetre les senyals elèctriques eferents des del centre integrador de la neurona fins a la terminació de l’axó. En l’extrem distal de l’axó, la senyal elèctrica sol ser traduïda en un missatge químic mitjançant la secreció d’un neurotransmissor, neuromodulador o una neurohormona.
Les neurones que secreten neurotransmissors i neuromoduladors acaben a prop de les seves cèl·lules diana, que soles ser altres neurones, músculs o glàndules.
La regió on una terminació axònica s’uneix amb la seva cèl·lula diana s’anomena sinapsis. La neurona que porta la senyal fins la sinapsis es coneix com a cèl·lula presinàptica, i la cèl·lula que rep la senyal s’anomena cèl·lula postsinàptica.
L’espai estret entre les 2 cèl·lules es denomina “hendidura sinàptica”.
Els axons estan dissenyats per transmetre senyals químiques i elèctriques, però no tenen ribosomes ni RE, per la qual cosa, qualsevol proteïna destinada a l’axó o a la terminació axònica ha de ser sintetitzada en el RER del cos cel·lular. Després, les proteïnes descendeixen a través de l’axó per un procés conegut com a transport axònic: -  Transport axònic lent: mou el material per flux axo-plasmàtic (citoplasmàtic) des del cos cel·lular fins la terminal axònica.
Transport axònic ràpid: mou els orgànuls a velocitats de fins a 400mm/dia.
Les cèl·lules de la glia són les cèl·lules de sostén del sistema nerviós Les cèl·lules de la glia no participen directament en la transmissió de senyals elèctrics en distancies llargues, però proporcionen un suport físic i bioquímic important a les neurones.
El teixit nerviós secreta molt poca matriu extracel·lular i les cèl·lules de la glia proporcionen estabilitat a les neurones al rodejar-les. Algunes cèl·lules de la glia també proporcionen suport metabòlic a les neurones i ajuden a mantenir la homeòstasis del LEC de l’encèfal al captar excés de metabòlits i de K+.
Les cèl·lules de la glia es comuniquen entre sí i amb les neurones fonamentalment a través de senyals químiques.
El SNPerifèric té 2 tipus de cèl·lules de la glia: - Cèl·lules de Schwann: sostenen i aïllen als axons al formar mielina, una substància composta per múltiples capes concèntriques de membrana fosfolipídica (membrana cel·lular). Es forma mielina quan aquestes cèl·lules de la glia envolten un axó i extreuen el citoplasma de la glia, de manera que cada embolcall té 2 capes de membrana. Entre les àrees de mielina s’hi troba el nòdul de Ranvier, el qual està en contacte directe amb el LEC i té un paper important en la transmissió de senyals elèctrics al llarg de l’axó.
- Cèl·lules satèl·lit: són cèl·lules de Schwann amielíniques. Formen capsules de sostén al voltant dels cossos de les cèl·lules nervioses localitzades en els ganglis nerviosos (agrupament de cossos de cèl·lules nervioses que es troben per fora del SNC).
I el SNCentral en té 4: - - - - Oligodendròcits: són iguals que les cèl·lules de Schwann: sostenen i aïllen als axons al formar mielina, una substància composta per múltiples capes concèntriques de membrana fosfolipídica (membrana cel·lular).
Micròglia: són cèl·lules immunitàries especialitzades que resideixen de forma permanent en el SNC. Quan són activades, eliminen cèl·lules danyades i invasors estranys.
Astròcits: són cèl·lules molt ramificades que fan contacte amb les neurones i els vasos sanguinis, i poden transferir nutrients a ambdós. A més, ajuden a mantenir la homeòstasis en el LEC al voltant de les neurones del SNC al captar K+ i neurotransmissors des del LEC. Es comuniquen entre ells a través d’unions d’hendidura.
Cèl·lules ependimàries: són cèl·lules especialitzades que creen una capa epitelial amb permeabilitat selectiva, l’epèndima, que separa els compartiments líquids del SNC.
SENYALS ELÈCTRIQUES EN LES NEURONES  El moviment de ions a través de la membrana cel·lular crea senyals elèctriques El potencial de membrana en repòs de les cèl·lules vives està determinat fonamentalment pel gradient de concentració del K+ i la permeabilitat de la cèl·lula al K+, Na+ i Cl-. Un canvi en el gradient de concentració del K+ o en la permeabilitat als ions modificarà el potencial de membrana.
El moviment de ions a través d’una membrana també pot hiperpolaritzar una cèl·lula. Si la membrana cel·lular bruscament es trona més permeable al K+, es perd la carga positiva des de l’interior de la cèl·lula i aquesta es torna més negativa (s’hiperpolaritza). Una cèl·lula també pot hiperpolaritzar-se si ions amb carga negativa, com el Cl-, entren a la cèl·lula des del LEC.
 Els canals tipus comporta controlen la permeabilitat de la neurona als ions Les neurones contenen diferents canals iònics tipus comporta que alternen entre els estats obert i tancat, en funció de les condicions intracel·lular i extracel·lular.
En general, els canals iònics es denominen segons l’ió o els ions principals que permeten el pas.
Existeixen 4 tipus principals de canals iònics selectius en la neurona: canals de Na+, canals de K+, canals de Ca2+ i canals de Cl-.
La facilitat amb la qual els ions passen a través d’un canal s’anomena conductància del canal. Els canals iònics poden passar la major part del temps oberts o poden tenir comportes que obren o tanquen en resposta a estímuls particulars: - - Canals iònics amb comporta mecànica: es troben en les neurones sensitives i s’obren en resposta a forces físiques com la pressió o l’estirament.
Canals iònics regulats per comporta química: en la majoria de neurones responen a diferents lligands, com neurotransmissors extracel·lulars i neuromoduladors o molècules intracel·lulars.
Canals iònics regulats per voltatge: responen a canvis en el potencial de membrana de la cèl·lula. Tenen un paper important en la iniciació i conducció dels senyals elèctrics.
Les neurones contenen canals de Na+ i canals de K+ que s’activen per despolarització cel·lular.
Els canals de Na+ s’obren molt ràpidament, mentre que els de K+ ho fan de manera més lenta.
 Els canvis en la permeabilitat dels canals creen senyals elèctriques Quan els canals iònics s’obren, els ions poden entrar a la cèl·lula o sortir d’ella. La direcció del moviment dels ions depèn del gradient electroquímic pel ió.
En general, els ions K+ es mouen cap a fora de la cèl·lula, mentre que els ions Na+, Cl- i Ca2+ normalment flueixen cap a fins. El flux net de ions a través de la membrana despolaritza o hiperpolaritzar a la cèl·lula, la qual cosa crea una senyal elèctrica.
Les senyals elèctriques poden classificar-se en 2 tipus bàsics: - -  Potencials graduats: són senyal d’intensitat variable que discorren en curtes distàncies i perden intensitat a mesura que viatgen a través de la cèl·lula. S’utilitzen per la comunicació a curta distancia. Si un potencial graduat despolaritzant té una intensitat suficient quan arriba a la regió integradora dins d’una neurona, el potencial graduat inicia un potencial d’acció.
Potencials d’acció: són despolaritzacions grans i d’intensitat constant que poden viatjar llargues distàncies a través duna neurona sense perdre la seva intensitat.
Tenen lloc en el conus axonal (zona gallet). Es requereix un estímul umbral per iniciar-lo. Després d’un potencial d’acció té lloc el període refractari.
Els potencials graduats reflecteixen la intensitat de l’estímul que els inicia Els potencials graduats en les neurones són despolaritzacions o hiperpolaritzacions que tenen lloc a les dendrites i al cos cel·lular. Aquests canvis en el potencial de membrana s’anomenen graduats perquè el seu tamany és directament proporcional a la intensitat de l’esdeveniment que els ha desencadenat. Un estímul gran produeix un potencial graduat intens i un estímul petit condueix a un potencial graduat dèbil.
Els potencials graduats que són suficientment intensos arriben a la zona gallet (centre integrador de la neurona), on hi ha una alta concentració de canals de Na+ regulats per voltatge. Si els potencials graduats que assoleixen la zona gallet despolaritzen la membrana fins al voltatge umbral, aquests canals de Na+ s’obren i inicien un potencial d’acció.
Si la despolarització no assoleix l’umbral, el potencial graduat simplement desapareix al llarg de l’axó.
 Els potencials d’acció recorren distàncies llargues sense perdre intensitat Els potencials d’acció es diferencien dels potencials graduats en que no disminueixen la seva intensitat a mesura que viatgen a través de la neurona. La capacitat d’una neurona per respondre ràpidament a un estímul i disparar un potencial d’acció s’anomena excitabilitat de la cèl·lula .
Els potencials d’acció segueixen la llei del “tot o res”, ja que tenen lloc quan hi ha una despolarització màxima (si l’estímul assoleix l’umbral) o no tenen lloc en absolut (si l’estímul és subumbral).
 Els potencials d’acció representen el moviment de l’Na+ i del K+ a través de la membrana Els potencials d’acció es produeixen quan s’obren els canals iònics regulats per voltatge, la qual cosa altera la permeabilitat de la membrana al Na+ i al K+. Durant un potencial d’acció es poden distingir 3 fases: 1. Fase de creixement del potencial d’acció: es deu a un augment transitori en la permeabilitat de la cèl·lula al Na+. El potencial d’acció comença quan un potencial graduat arriba a la zona gallet (2) i despolaritza la membrana fins l’umbral (-55mV) (3).
A mesura que la cèl·lula es despolaritza, s’obren canals de Na+ regulats per voltatge, cosa que fa que la membrana sigui molt més permeable al Na+. Com que l’Na+ està més concentrat a fora de la cèl·lula i el potencial de membrana és negatiu a l’interior, la cèl·lula atrau aquests ions amb carga positiva (l’Na+ flueix cap a l’interior).
L’agregat d’una carga positiva al LIC despolaritza la membrana i la torna progressivament més positiva (4).
En el terç superior de la 1ª fase, el potencial de membrana ha invertit la polaritat, és a dir, l’interior de la cèl·lula s’ha tornat més positiu que l’exterior.
Al moment que el potencial de membrana es torna positiu, la força impulsora elèctrica que mou l’Na+ cap al LIC desapareix. La permeabilitat al Na+ disminueix dràsticament i el potencial d’acció assoleix un pic a +30mV.
2. Fase de caiguda del potencial d’acció: correspon a un augment de la permeabilitat del K+; els canals de K+ regulats per voltatge comencen a obrir-se en resposta a la despolarització (4). Però les comportes dels canals de K+ s’obren més lentament i el pic de la permeabilitat al K+ es produeix més tard que el de la permeabilitat al Na+. Pel moment en què s’obren els canals de K+, el potencial de membrana de la cèl·lula ha assolit el +30mV (degut a l’entrada de Na+ a través dels canals de Na+ que s’obren més ràpidament).
Quan els canals de Na+ es tanquen en el pic del potencial d’acció, els canals de K+ acaben d’obrir-se, cosa que torna a la membrana molt permeable al K+. Amb el potencial de membrana positiu, els gradients de concentració i elèctric pel K+ favoreixen el moviment de K+ cap al LEC. A mesura que va sortint, el potencial de membrana es va tornant més negatiu, per la qual cosa el potencial d’acció (6) entra a la fase de caiguda i s’aproxima al potencial de repòs.
Quan el potencial de membrana assoleix els -70mV, els canals de K+ regulats per voltatge encara no s’han tancat, per la qual cosa el K+ continua abandonant la cèl·lula i la membrana s’hiperpolaritza aproximant-se als -90m (7).
Una vegada els canals de K+ regulats per voltatge s’han tancat, es deté la sortida de K+ i la cèl·lula retorna a la permeabilitat iònica en repòs i al potencial de membrana en repòs.
Resumint: el potencial d’acció és un canvi en el potencial de membrana que té lloc quan s’obren els canals iònics regulats per voltatge de la membrana, la qual cosa augmenta la permeabilitat de la cèl·lula, primer al Na+ i després al K+. L’influx (moviment cap a l’interior de la cèl·lula) de Na+ despolaritza la cèl·lula. Aquesta despolarització és seguida per l’aflux de K+ (moviment cap a l’exterior), que restableix el potencial de membrana en repòs de la cèl·lula.
 Els potencials d’acció no es disparen durant el període refractari absolut Una vegada ha començat el potencial d’acció, no se’n pot disparar un segon durant uns 2mseg, sense importar com de gran sigui l’estímul. Aquest període és conegut com a període refractari absolut i representa el temps necessari per a què les comportes del canal de Na+ retornin a les seves posicions de repòs. Aquest període assegura que no tindrà lloc un 2n potencial d’acció abans que s’hagi acabat el 1r.
Al període refractari absolut el segueix el període refractari relatiu. Durant aquest període es necessita un potencial graduat despolaritzant més intens que el normal per superar l’umbral i el potencial d’acció serà més petit del normal. Durant aquest període, moltes comportes de Na+ han retornat a les seves posicions originals i una despolarització adequada les obrirà. Aquells canals de Na+ que no han retornat totalment a la seva posició de repòs poden ser oberts per un potencial graduat major al normal.
 La intensitat de l’estímul és codificada per la freqüència dels potencials d’acció Una característica que distingeix als potencials d’acció és que un potencial d’acció a una neurona determinada serà idèntic a qualsevol altre en aquesta mateixa neurona.
Un potencial graduat que assoleix la zona gallet no sol desencadenar un sol potencial d’acció, sinó que desencadenarà una salva de potencials d’acció. Si el potencial graduat augmenta en intensitat (amplitud), s’incrementa la freqüència dels potencials d’acció disparats (en potencials d’acció per segon).
La quantitat de neurotransmissor alliberat en la terminació axònica està directament relacionada amb la quantitat total de potencials d’acció que arriben a la terminació per unitat de temps, és a dir, els estímuls més intensos alliberen més neurotransmissors en la sinapsis.
 Els potencials d’acció són conduits des de la zona gallet fins la terminal axònica El moviment d’alta velocitat d’un potencial d’acció a través de l’axó es denomina conducció, que representa el flux d’energia elèctrica des d’una part de la cèl·lula a una altra en un procés que reposa constantment l’energia perduda.
El potencial d’acció que assoleix l’extrem d’un axó és idèntic al potencial d’acció que comença a la zona gallet.
 Les neurones més grans condueixen més ràpid els potencials d’acció Dos paràmetres físics claus que influeixen en la velocitat de conducció del potencial d’acció en una neurona són: 1. El diàmetre de l’axó: com més gran és, més ràpid es mou el potencial d’acció.
2. La resistència de la membrana del axó a la fugida de ions cap a fora de la cèl·lula: com més resistent és l’axó a la pèrdua de membrana, més ràpid es mou el potencial d’acció.
COMUNICACIÓ INTRACELULAR EN EL SISTEMA NERVIÓS  La informació passa d’una cèl·lula a una altra en la sinapsis Cada sinapsis té 2 parts: 1. La terminació axònica de la cèl·lula presinàptica.
2. La membrana de la cèl·lula postsinàptica.
En un reflex neural, la informació passa de la cèl·lula presinàptica a la cèl·lula postsinàptica. Les cèl·lules postsinàptiques poden ser neurones o cèl·lules de neuronals.
Les sinapsis es classifiquen com a elèctriques o químiques d’acord amb el tipus de senyal que passa de la cèl·lula presinàptica a la postsinàptica.
- - Sinapsis elèctrica: passen una senyal elèctrica o corrent, directament des del citoplasma d’una cèl·lula a una altra a través de les unions d’hendidura. La informació pot fluir en ambdues direccions a través d’aquestes unions. Les sinapsis elèctriques es presenten principalment al SNC i tenen una ràpida conducció de senyals des d’una cèl·lula a una altra, que sincronitza l’activitat en una xarxa de cèl·lules.
Sinapsis química: són les abundants en el sistema nerviós i utilitzen neurotransmissors per transmetre informació d’una cèl·lula a la següent. La senyal elèctrica presinàptica es converteix en una senyal química que creua l’hendidura sinàptica entre la neurona presinàptica i el seu punt diana. La combinació del neurotransmissor amb el seu receptor sobre la cèl·lula postsinàptica inicia una resposta elèctrica o activa una dia de segons missatgers.
SÍNAPSIS ELÈCTRICA  SÍNAPSIS QUÍMICA El calci és la senyal per l’alliberació del neurotransmissor en la sinapsis L’alliberació de neurotransmissors en l’hendidura sinàptica té lloc per exocitosis: ...