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APUNTES DE NEUROFISIOLOGIA SEMINARIO 1: “BIOELECTRICIDAD” Conceptos básicos Propiedades activas y pasivas de la membrana Potenciales de membrana Potencial de acción Técnicas de voltaje-clamp y patch- clamp CONCEPTOS BÁSICOS: La PERMEABILIDAD de una membrana para un ion determinado es una propiedad intrínseca de la misma y es la facilidad con la cual el ion pasa a través suyo. Depende solo de los tipos y número de canales iónicos presentes. EXCITABILIDAD: propiedad de algunas células de generar cambios rápidos y transitorios de su voltaje de membrana en respuesta a interacciones con diversos estímulos. Las variaciones de voltaje constituyen señales eléctricas que se propagan velozmente dentro de cada célula. La transmisión de información en el sistema nervioso se produce debido a cambios eléctricos transitorios o potenciales eléctricos que modifican el potencial de membrana en reposo. Estas señales eléctricas pueden ser: 1) Potenciales generadores o receptores 2) Potenciales sinápticos 3) Potenciales de acción 4) Potenciales secretores POTENCIAL DE MEMBRANA En reposo, la célula nerviosa presenta un exceso de cargas positivas en la parte externa de la membrana y un exceso de cargas negativas en la parte interna. Esta separación de cargas se mantiene porque la bicapa lipídica de la membrana bloquea la difusión (flujo) de los iones a través de ella (mal conductor). Dicha separación de cargas genera una diferencia de potencial eléctrico o voltaje a través de la membrana, denominado POTENCIAL DE MEMBRANA. Vm= Vi – Ve Propiedades eléctricas PASIVAS de la membrana Son aquellas que no cambian durante la generación de señales. 1) CONDUCTANCIA debido a canales iónicos pasivos Mide la capacidad de la membrana (o canal) para transportar la corriente eléctrica. Como la corriente es transportada por los iones, la conductancia no solo dependerá de sus propiedades (canales que tenga) sino también de la concentración iónica 2) FUERZA DERIVADA DE LOS GRADIENTES ELECTROQCOS de los iones participantes en el potencial de membrana 3) CAPACITANCIA (capacidad de la membrana de acumular cargas) La capacitancia es la propiedad eléctrica pasiva de un material no conductor (dieléctrico o aislante) de electricidad que permite el almacenamiento de carga cuando se genera un voltaje o diferencia de potencial eléctrico entre las superficies opuestas del mismo. Para la neurona, el dieléctrico es la membrana que separa dos medios muy buenos conductores: el citoplasma y el líquido extracelular Propiedades eléctricas ACTIVAS de la membrana Son aquellas que cambian durante o antes de la generación de señales eléctricas. - Canales iónicos voltaje dependientes - Canales iónicos regulados por transmisor - Canales iónicos regulados físicamente (deformación mecánica, compresión, etc.) El potencial de membrana en una célula en reposo (sin estímulos) se denomina: POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO (Vmr) y la separación de cargas es la responsable de su existencia. Por convención Ve=0 por lo tanto Vmr = Vi y es aprox -60/-70 mV Este voltaje solo se puede registrar en una zona estrecha del líquido intra y extracelular pegada a la membrana celular (aprox 1um). El resto de los compartimientos (intra y extraÇ) son electroneutros. La corriente eléctrica que fluye a través de la membrana es transportada por iones ya sean cargados positivamente o negativamente. Por convención, la dirección que adopta el flujo de una corriente eléctrica se define como la del movimiento neto de carga positiva. Por lo tanto, en una solución iónica, los cationes se mueven en dirección de la corriente eléctrica y los aniones en dirección opuesta. Cada vez que hay un flujo neto de cationes o aniones hacia adentro o fuera de la célula, se altera la separación de cargas a través de la membrana en reposo y por ende se altera la POLARIZACION de la misma. Si se agregan cargas (+) al interior celular Se reduce el exceso de cargas (–) del interior y por lo tanto disminuye la diferencia de carga Si se extraen cargas (-) del interior celular La REDUCCION de la separación de carga (polaridad eléctrica) que determina Vm más positivo (+) que en reposo, se denomina DESPOLARIZACION Vm +++ que Vmr ej: -70mV a -40mV Si se extraen cargas (+) del interior celular Se aumenta el exceso de cargas (–) del interior y por lo tanto aumenta la diferencia de carga Si se agregan cargas (-) al interior celular El aumento de la separación de carga (polaridad eléctrica) que determina Vm más negativo (-) que en reposo, se denomina HIPERPOLARIZACION Vm --- que Vmr ej: -70mV a -90Mv En todas las células (neuronas incluidas) existe una distribución asimétrica de la concentración iónica a ambos lados de la membrana. Los iones están sujetos a dos fuerzas que los arrastran a través de la membrana: - Gradiente químico: depende de la diferencia de concentración química a través de la membrana - Gradiente eléctrico: depende de la diferencia de potencial eléctrico a través de la membrana Una vez que la difusión de cierto ion alcanza cierto punto, se desarrolla un potencial eléctrico a través de la membrana en el cual la fuerza eléctrica que arrastra ese ion hacia un lado de la membrana está en perfecto equilibrio con la fuerza química que arrastra al ion hacia el otro lado de la membrana. Es decir los movimientos hacia afuera y hacia dentro de dicho ion son iguales. Por ende, la diferencia neta entre ambos flujos es cero 0. A este potencial eléctrico se lo denomina “POTENCIAL DE EQUILIBRIO ELECTROQUIMICO PARA ESE ION X”(Ex) En una célula permeable a un solo ion x, (ej la célula glial que es permeable solo al ion K+) el potencial de equilibrio del ion x determina el potencial de membrana en reposo. El potencial de equilibrio para cualquier ión x se puede calcular con la ecuación de Nerst Ex= R.T ln [X]e z.F [X]i Ex= potencial eléctrico necesario para equilibrar el gradiente de concentración del ion x. Las células que son permeables a varias clases de iones La intensidad del flujo de un ion (intensidad de corriente iónica) a través de una membrana celular, es el producto de su gradiente electroquímico por la permeabilidad de la membrana al ion (conductancia iónica). Es decir, si una célula tiene pocos canales pasivos de un ion de forma tal que en reposo la conductancia es baja, a pesar de tener una gran fuerza electroquímica que arrastre a ese ion en una dirección, el resultado será un escaso movimiento del ion. Y viceversa: cuando la conductancia de un ion es importante (muchos canales pasivos), con una fuerza electroquímica leve se consigue realizar un flujo neto de un ion. Esto ocurre con los iones Na+ (menor conductancia) y K+ (mayor conductancia) En reposo, existe una corriente de Na+ (I Na+) pasiva hacia adentro que se compensa con una corriente de K+ (I K+) pasiva hacia afuera, manteniéndose constante el valor de potencial de membrana en un valor aprox de -60/-70 mV. Si los flujos pasivos de ambos iones permanecen así indefinidamente (sin oposición), en un tiempo considerable se disiparían los gradientes de concentración de ambos iones porque sus concentraciones iónicas respectivas a ambos lados de la membrana se igualarían y por lo tanto desaparecería el potencial de membrana en reposo. Para evitar que estos gradientes se disipen en poco tiempo, existe la BOMBA Na+/K+ ATPasa que mueve los iones contra sus gradientes químicos netos, extrayendo 3Na+ al exterior celular e introduciendo 2K+. Dicha bomba necesita energía (mecanismo activo) que procede de la hidrolisis de ATP. De esta manera, el potencial de membrana de reposo no está en equilibrio sinoen estado estacionario, en donde hay flujo pasivo de Na+ hacia adentro y K+ hacia afuera pero contrarrestado con exactitud con los flujos de iones en contra de su gradiente mediante la bomba Na+/K+. El flujo desigual de iones a través de la bomba (3x2) hace que la bomba genere una corriente iónica neta hacia afuera. Este flujo hacia afuera de cargas positivas tiende a hiperpolarizar la membrana hasta un potencial más negativo de lo que se conseguiría por los mecanismos de difusión. Entonces… Cuando la neurona permanece en reposo (ausencia de estímulos) hay un flujo de Na+ hacia el interior que es exactamente igual al flujo de K+ hacia el exterior a través de canales pasivos (abiertos siempre y no regulables) y por lo tanto el potencial de membrana no cambia de valor. La llegada de estímulos modifica los flujos de dichos iones porque activan canales (voltajes dependientes) para estos iones generando dos tipos de variaciones del potencial de membrana: Despolarización: si aumenta la entrada de Na + (por activación y apertura de canales) Si disminuye la salida de K+ (por activación y cierre de canales) Hiperpolarización: Si aumenta la salida de K+ Si disminuye la entrada de Na+ En células que son permeables a un solo ion, la generación y mantenimiento del potencial de membrana en reposo surge como un mecanismo pasivo, no requieren de gasto de energía, se comportan como un sistema de compartimientos en estado de equilibrio (electroquímico) Nota: [Na+ y Cl-]e > [Na+ y Cl-]i [K+]i > [K+]e Cuando el potencial de membrana de una célula está determinado por más de una clase de ion, la influencia de cada ion no es solo por su gradiente de concentración sino también a su permeabilidad iónica relativa (facilidad con que los iones atraviesan la membrana). Esta relación se ve en.. Ecuación de Goldman: Vm= R.T . ln PK+. [K+]e + PNa+ [Na+]e + PCl- [Cl-]i F PK+. [K+]i + PNa+ [Na+]i + PCl- [Cl-]e Cuanto mayor es el gradiente de concentración de una clase iónica en particular, y cuanto mayor la permeabilidad de la membrana por dicho ion, tanto mayor es su importancia en la determinación del potencial de membrana. Los iones Cl- Si bien muchas neuronas poseen canales pasivos de Cl- abiertos cuando la membrana está en reposo, la mayoría de ellas no tienen un mecanismo de transporte activo contra un gradiente electroqco. Por eso este ion tiende hacia el equilibrio a través de la membrana. E Cl= Vmr =-60/-70mV. Por lo tanto si hay o no Cl- en estas células no modificaría el Vm. En otras neuronas, el gradiente de Cl- está regulado por una proteína de membrana (transportador de cloro o Bomba de Cl-) pero que no requiere gasto de energía (hidrolisis de ATP) sino que utiliza la energía almacenada en un gradiente iónico preexistente para un tipo de ion preexistente (transporte activo 2rio antiporte o simporte). En consecuencia, la relación intracelular/extracelular de este ion es mayor de lo que resultaría exclusivamente por difusión pasiva, es decir que la bomba de Cl- modifica su gradiente químico. Al aumentar el gradiente qco de Cl-, el potencial de equilibrio para los iones de Cl- se hace más negativo que el potencial de membrana en reposo. En consecuencia, el flujo neto de este ion hacia adentro tiende a hiperpolarizar la membrana. SEÑALIZACION Casi todas las neuronas poseen 4 componentes o regiones funcionales que generan los 4 tipos de señales 1) Componente de ENTRADA (Potencial local receptivo) 2) Componente DESENCADENANTE (potencial de suma o integrador) 3) Componente de CONDUCCION de larga distancia (potencial de acción) 4) Componente de SALIDA (potencial secretor) 1) POTENCIAL LOCAL RECEPTIVO Las señales eléctricas (variaciones de Vm) en gral se inician en las dendritas o el soma, zona receptora de estímulos provenientes del exterior neuronal. Cuando un estímulo (físico o químico) llega a la superficie externa de la membrana de la dendrita o del soma provoca la activación de canales iónicos físico-dependientes o ligando-dependientes respectivamente. Dichos canales se abren o se cierran modificando la permeabilidad de la membrana, aumentando o disminuyendo la conductancia a ciertos iones. Esta modificación transitoria de la conductancia genera variaciones de Vm constituyendo la señal de entrada a la neurona. La AMPLITUD (intensidad) y la DURACION de los potenciales están determinados por la intensidad y duración del estímulo, por eso se llama SEÑAL GRADUADA. La amplitud puede variar Conclusión: La EXCITABILIDAD depende de los flujos continuos de Na+ y K+ (porque no están en equilibrio electroqco) y de la capacidad de modificar estos flujos ante la llegada de estímulos. entre 0,1 a 10mV (excepto en el potencial de placa: 60mV). Con respecto al tiempo, los potenciales receptores son cortos: 5 a 100 mseg ; y los potenciales sinápticos pueden ser cortos o largos: 5mseg a 20min. Estas señales se propagan en forma ELECTROTÓNICA O PASIVA y a medida que se desplaza por el interior de la membrana celular, su amplitud va decreciendo hasta desaparecer unos pocos milímetros del lugar de origen, por eso son llamados POTENCIALES LOCALES. Debido a esto, es muy poco probable que puedan alcanzar la zona desencadenante donde se generan los potenciales de acción. Por lo tanto, se necesita la suma o integración de varias señales locales (suma temporal y espacial) para poder alcanzar una intensidad suficiente para alcanzar dicha zona. En las neuronas sensoriales periféricas (receptoras) se los denomina POTENCIAL RECEPTOR porque se originan por un estímulo externo. La mayoría son despolarizantes, pero hay hiperpolarizantes Ej: fotorreceptores de la retina. Son de corta duración. En las neuronas centrales se los denomina POTENCIAL SINAPTICO porque se origina como consecuencia de la liberación de un transmisor químico en la sinapsis. Pueden ser despolarizantes o hiperpolarizantes según la molécula receptora que se active. Son de corta o larga duración. Entonces… Potenciales locales son: Naturaleza local : su intensidad y amplitud disminuye con la distancia Graduadas: su intensidad y duración varían según la intensidad y variación del estimulo Propagación electrofónica o pasiva: las cargas eléctricas que ingresan al interior celular y despolarizan o hiperpolarizan ese sector de membrana tienen una diferencia de potencial eléctrico con las células vecinas que se encuentran en reposo. Esta diferencia genera una atracción electrostática ocasionando el desplazamiento pasivo de las cargas hacia el sector vecino. Despolarizantes o hiperpolarizantes: las primeras pueden generar un PA si llegan a la zona desencadenante y tienen la intensidad suficiente para alcanzar el umbral, por eso se llaman excitatorias. Las otras, nunca generan PA porque alejan el Vm del potencial umbral, por eso se llaman inhibitorias. Se pueden sumar entre sí (suma espacial y temporal) 2) POTENCIAL DE SUMA O INTEGRADOR En las neuronas centrales, la zona desencadenante o de gatillo se encuentra en el segmento inicial del axón conocido como cono axonal que surge del soma. En las neuronas sensoriales periféricas (pseudomonopolares) esta zona se encuentra en el primer nodo de Ranvier del axón mielÍnico, o en el segmento inicial de los axones amielínicos. Esta zona es la que presenta mayor concentración de canales de Na+ voltaje dependiente, por lo tanto tiene el menor umbral de todo el axón para generar un PA. Es la zona donde se suman la actividad de todos los potenciales receptores o sinápticos y donde, si la intensidad alcanza el umbral, la neurona activa un POTENCIAL DE ACCION. La suma temporal y espacial de potenciales sinápticos depende de las propiedades resistivas y capacitivas de la membrana neuronal Suma temporal: - consiste en integrar dos o más potenciales electrotónicos que seproducen en el mismo lugar pero en diferentes momentos. - Es específico para cada neurona y está determinada por una CONSTANTE DE TIEMPO (τ tau) Tau (τ) se define como el tiempo necesario para que la variación del potencial local llegue al 63% de su valor máximo. Varía de 1 y 20 mseg. Si una neurona tiene mayor tau que otra se debe a: Tiene mayor resistencia de membrana, por lo que el ion tarda más tiempo en atravesarla o τ= capacitancia x resistencia de membrana Tiene mayor capacitancia, por lo que tiene mayor capacidad para acumular cargas y retenerlas por más tiempo a ambos lados de la membrana. Cuanto mayor sea tau τ, mayor la duración del potencial local en ese lugar y por lo tanto, mayor será la probabilidad de que otros potenciales locales lleguen y se integren ya que es necesario la suma de varios PL para que luego de propagarse electrotónicamente llegue al cono axonal y de alcanzar el umbral se dispare el PA. Suma espacial: se expresa por la CONSTANTE DE ESPACIO (λ lambda) Lambda λ: - Se define como la distancia en la cual la variación del potencial local decrece hasta llegar al 37% de su valor inicial (valor máximo) - Sus valores varían entre 0,1 y 2 mm - Si una neurona tiene mayor lambda que otra se debe a dos factores: Tiene mayor resistencia de membrana y por lo tanto el potencial local tiene mayor dificultad para disiparse hacia afuera y de este modo, se desplaza a mayor distancia de la neurona. Tiene menor resistencia axial y por ende el desplazamiento del potencial local dentro de la neurona será mayor. Y cuanto mayor sea la distancia recorrida, mayor la probabilidad de sumarse con otros potenciales locales originados en otros lugares del soma y las dendritas, siendo mayor la probabilidad de llegar a la zona de gatillo. 3) POTENCIAL DE ACCION Naturaleza TODO O NADA: Mientras los estímulos subumbrales no generan señal, todos los estímulos que superen el umbral, producen la misma señal. Por más que los estímulos subumbrales varíen su intensidad o duración, la amplitud y duración del PA no varían. Es decir que, si la despolarización alcanza el umbral se dispara un PA cuya intensidad siempre es la misma siempre y cuando sea en condiciones normales. Pero si se modifica la concentración extracelular de Na+, también cambiará la amplitud del PA. Propagación activa: la señal se desplaza a lo largo del axón sin disminuir su amplitud porque se regenera periódicamente a velocidades de hasta 100 m/seg. Es decir que, la despolarización producida por un PA alcanza para activar canales de Na+ y K+ de las zonas vecinas generando otro PA y así en forma sucesiva. Su intensidad no disminuye en función de la distancia: debido al proceso regenerativo se generan PA en distintos sectores del axón con la misma forma. Su amplitud promedio es de 100mV y su duración de 0,5 a 0,2mseg. A MAYOR TAU τ, MAYOR VELOCIDAD DE CONDUCCION λ= resistencia de la membrana resistencia axial A MAYOR LAMBDA λ, MAYOR DISTANCIA RECORRIDA POR EL POTENCIAL LOCAL El flujo de Na+ hacia adentro es el responsable de la fase despolarizante (elevación del PA) y el flujo de K+ hacia afuera causa la repolarización (caída del PA) Tanto el canal de Na+ como el de K+ se abren en respuesta a una fase despolarizante de un Vm. La diferencia es la velocidad en la que lo hacen y su respuesta ante una despolarización prolongada. A todos los niveles de despolarización, los de Na+ se abren más rápido que los de K+. Cuando se mantiene despolarizado, los canales de Na+ comienzan a cerrarse y de esta manera disminuye la corriente hacia adentro de la célula. A este proceso mediante el cual se cierran los canales de Na+ en una despolarización sostenida, se lo denomina INACTIVACION. Por el contrario, los canales de K+ permanecen abiertos todo el tiempo que la membrana esté despolarizada. Los canales de Na+ sufren transiciones entre 3 estados que representan 3 conformaciones diferentes de la proteína del canal: - REPOSO (cerrado) - ACTIVACION (abierto) - INACTIVACION (cerrado) Cuando la membrana esta en reposo la compuerta de activación que está cerrada se abre rápidamente con la despolarización; la compuerta de inactivación está abierta durante el potencial de reposo y se cierra lentamente en respuesta a la despolarización. El canal solo conduce durante el breve periodo de despolarización en que ambas compuertas (h y m) están abiertas. La repolarización invierte ambos procesos, cerrando rápidamente la compuerta de activación y abriendo lentamente la de inactivación. Una vez que el canal vuelve al estado de reposo, puede ser activado nuevamente por una despolarización. Fenómenos en el PA: - Si se despolariza la membrana lo suficiente como para que se abran canales de Na+ (VD), la corriente de Na+ fluye a través de ellos hacia adentro y ocasiona mayor despolarización - Esta despolarización adicional genera la apertura de más canales y en consecuencia induce más corriente de Na+. Esto lleva al Vm al máximo del PA (lo lleva hacia el ENa+ (+55mV) creando la FASE DESPOLARIZANTE DEL POTENCIAL DE ACCION - Sin embargo, el PA alcanza su máximo antes de dicho valor debido a 2 fenómenos: 1) se van inactivando los canales de Na+ en forma gradual, reduciendo su conductancia El canal de Na+ voltaje dependiente tiene un sistema de compuertas: h y m Si m y h esta abiertos: CANAL ABIERTO Si m está abierta y h está cerrada: CANAL INACTIVO (cerrado) Si m está cerrada y h está abierta: CANAL CERRADO (reposo) 2) se van abriendo con un cierto retraso, canales de K+ (VD), aumentando su conductancia Por lo tanto, la entrada de Na+ está acompañada de flujo hacia afuera de K+ que tiende a repolarizar la membrana. - La fase de despolarización esta seguida de una hiperpolarización transitoria (potencial posterior) debido a que los canales de K+ se cierran tiempo después de que el Vm haya vuelto a su valor de reposo (sigue saliendo K+) Durante el tiempo que se están cerrando los canales de K+, la permeabilidad de la membrana para K+ es mayor que durante el estado de reposo. Por lo tanto, el Vm es hiperpolarizado levemente con respecto al Vmr, tomando un valor mas cercano a EK+ - El PA va seguido de un periodo de menor excitabilidad: PERIODO REFRACTARIO que se divide en 2 fases: a) Periodo Refractario Absoluto (PRA): inmediatamente después del inicio del PA. En este periodo es imposible excitar la célula por más intensa que sea la corriente de estimulación. Coincide con el pico del PA, momento en el que la mayoría de los canales de Na+ están en estado refractario. Su función es darle al PA una dirección anterógrada (desde el soma al axón) b) Periodo Refractario Relativo (PRR): continúa directamente al anterior y en la cual solo es posible desencadenar un PA si se aplica estímulos mayores a los requeridos normalmente para alcanzar el umbral. Coincide con la fase de conductancia de K+ aumentada en presencia de la mayoría de los canales de Na+ inactivados o en estado refractario. Es la base del código de frecuencia, que es el que utiliza la neurona para informar la intensidad de un estímulo. Estos periodos refractarios, están causados por la inactivación de los canales de Na+ y la mayor apertura de canales de K+. ESTRATEGIAS PARA AUMENTAR LA VELOCIDAD DE CONDUCCION En el axón, las propiedades pasivas cambian en función del grosor (diámetro) axonal y la mielinización, modificando la propagación del PA. Diámetro axonal: Los axones de mayor diámetro son los que tienen menor umbral para la estimulación debido a que tienen menor resistencia axial. Esto genera que se facilite el flujo de corriente a través del axoplasma y mayor fracción de corriente entra y sale del axón más grueso, despolarizándose antes. Mielinización: - Disminuye lacapacitancia y por lo tanto aumenta la velocidad - Aumenta la resistencia total de las membranas, ya que las resistencias en serie se suman. Como la resistencia axial no se modifica, la constante de espacio aumentara, facilitando la conducción axonica. Mayor diámetro axonal = mayor velocidad - Produce la disminución de la constante de tiempo, mayor que la obtenida por el recurso de aumentar el diámetro del axón. - Produce el fenómeno conocido como “conducción saltatoria”. La presencia de una cobertura aislante de mielina impide la entrada y salida de corriente en las porciones de membrana axonal cubiertas. Esta vaina esta interrumpida cada 1-2mm por los NODOS DE RANVIER, constituidos por la aposición de dos células de Schwann contiguas. En esta porción se concentran los canales de Na+ y K+ (VD) y por lo tanto es en este sitio donde se regenera el PA. Los cambios de Vm se transmiten en forma decremental a alta velocidad (por la baja capacitancia) en las porciones cubiertas por mielina. La transmisión se enlentece en los nodos de Ranvier (membrana sin mielina y por lo tanto mayor capacitancia). La conducción saltatoria (“nodo a nodo”) aumenta marcadamente la velocidad de conducción (hasta 50 veces) y es económica desde el punto de vista energético, ya que la actividad de la bomba Na+/K+ ATPasa es necesaria principalmente en la zona de los nodos. En el axón amielinico la conducción se da entre zonas contiguas de la membrana (“punto a punto”) y por lo tanto carece de estas propiedades. Por su velocidad de conducción, las fibras nerviosas se clasifican en: - FIBRAS A (mielínicas) : 2-20mm de grosor 15-120 m/seg de velocidad Son las fibras sensitivas o motoras de los nervios somáticos. Comprenden 4 subgrupos: alfa, beta, gamma, delta. (> a < velocidad) - FIBRAS B (mielínicas) : 1-3 mm de grosor 3-15 m/seg de velocidad Constituyen los ramos comunicantes blancos de la cadena simpática - FIBRAS C (amielínicas): < 1 mm de grosor < 2m/seg de velocidad Son las fibras amielínicas aferentes de los nervios viscerales y las posganglionares simpáticas. El registro de actividad eléctrica de un NERVIO (compuesto por centenares de axones de diversos diámetros) se denomina “potencial de acción compuesto”. Al estimular al nervio se observa que no es un PA de tipo “todo o nada” sino que depende de la intensidad del estímulo. Esto revela el reclutamiento progresivo de axones de menor diámetro (los de mayor diámetro se reclutan primero), cada uno de ellos produciendo un PA individual con las características “todo o nada”. El potencial de acción compuesto es el resultado de la suma de varios PA individuales. Por lo tanto, su intensidad es mayor pudiendo alcanzar intensidades en voltios. Los PA son en mV. Técnicas electrofisiológicas En la década del `50, Hodgkin y Huxley diseñaron un dispositivo llamado “voltaje clamp” o clampeo de voltaje que consiste en interrumpir el ciclo regenerativo de los canales VD mediante la inyección automática intracelular de un voltaje igual y de signo opuesto al producido durante la activación neuronal. Mediante esta técnica no se impide la apertura de canales por despolarización ni la entrada o salida de iones. Solo se interrumpe la fase regenerativa, o sea el proceso por el que un mayor voltaje produce mayor número de canales abiertos y por lo tanto, mayor despolarización. Experimento típico de clampeo de voltaje La membrana se fija a un valor de 0mV y se miden las corrientes tota, o de cada ion mediante el bloqueo de la corriente del otro ion, determinándose los valores de conductancia del Na+ y del K+. El “patch-clamp” permite el estudio con técnicas de clampeo de voltaje de porciones muy restringidas de la membrana (parche), que son aspirados en la punta de una micropipeta formando un sello de extremada resistencia eléctrica. BLOQUEANTES: - la ouabaína : Bloquea la Bomba Na K ATPasa. Si se aplica sobre una neurona, al cabo de un tiempo desaparece el Vm (se genera la diferencia de concentración por mecanismo activo) y los iones se equilibrarían ambos lados de la membrana (disipación del gradiente) - La tetrodotoxina: Bloquea canales de Na+ VD; por lo tanto su acción haría desaparecer el período de despolarización del PA. - El tetraetilamonio bloquea los canales de K+ VD; su aplicación implica una desaparición de las corrientes repolarizantes del PA. APUNTES DE NEUROFISIOLOGÍA SEMINARIO 2: “SINAPSIS” Definición y elementos constitutivos Clasificación Neurotransmisores - Síntesis - Almacenamiento - Metabolismo - Liberación y su regulación - Fenómenos postsinápticos - Mecanismos de terminación del neurotransmisor Circuitos sinápticos básicos Organización neuronal básica Sinapsis neuromuscular Distintos tipos de sinapsis Plasticidad neuronal Up y down-regulation SINAPSIS: Es el sitio de interacción entre dos células especializadas (excitables) para la transmisión del impulso eléctrico, generalmente una neurona y otra neurona o efector (ej: fibra muscular). Está formada por 3 elementos: Terminal presináptico Hendidura sináptica Célula postsináptica CLASIFICACION: SINAPSIS QUÍMICAS, ELÉCTRICAS Y MIXTAS QUIMICAS ELECTRICAS HENDIDURA SINÁPTICA Ancha (20-40 nm) Estrecha (3,5 nm) y hay aposición de membranas con vías de alta conductancia. RETARDO Si, dado por la liberación de neurotransmisores y en mínima proporción por el pasaje a través de la hendidura sináptica (aprox 0, 3 a 0,5 mseg) Sin embargo, poseen la propiedad de AMPLIFICACIÓN: dos moléculas de neurotransmisor son capaces de activar a un receptor por lo tanto, la descarga de una vesícula activa a miles de moléculas generando la apertura de miles de canales iónicos capaces de hiperpolarizar o despolarizar a una célula postsináptica. No, porque no libera neurotransmisores sino que el PA fluye directamente de una célula a la otra. DIRECCIÓN DE LA SEÑAL UNIDIRECCIONAL BIDIRECCIONAL Aunque limitada por la diferencia relativa de resistencia de ambas membranas, ya que la transmisión tiene un sentido preferencial. MECANISMO DE TRANSMISION DE SEÑAL El terminal presináptico posee vesículas presinápticas con miles de moléculas del neurotransmisor. La llegada del PA al terminal presináptico provoca la apertura de canales de Ca 2+ VD En consecuencia al aumento de Ca2+ intracelular, se libera el contenido de dichas vesículas a la hendidura sináptica. (*) El neurotransmisor se une a receptores en la membrana postsináptica Según el tipo de receptor se originará una EXCITACIÓN (PEPS) O INHIBICION (PEPS) en la célula postsináptica (*) excepto los gases neurotransmisores como el óxido nítrico (NO) y el monóxido de carbono (CO) que atraviesan las membranas por difusión simple; y los lípidos neurotransmisores como la anandamida, que no se almacenan en vesículas. El PA fluye de la célula presináptica a la postsináptica a través de canales que en conjunto constituyen las uniones comunicantes o en hendidura. Los canales iónicos están formados por un par de cilindros llamados CONEXONES: - Ambos se hallan conectados entre si - cada uno está formado por 6 moléculas de conexina. - Uno atraviesa la membrana presináptica y otro la postsináptica La conductancia por los canales puede ser modulada por variaciones como PH, Ca2+ citoplasmático o del voltaje y por fosforilaciones dependientes de quinasas Son varios los tipos anatómicos de sinapsis: AXOSOMÁTICAS AXODENDRITICAS DENDRODENDRITICAS AXOAXÓNICASEsto da lugar a circuitos locales de procesado de información, sin participación en muchos casos, de toda la membrana neuronal. Este hecho es fundamental para atribuir a las dendritas la función de unidades de procesado de la información neural. Transmisión efáptica: Es la influencia que ejerce la actividad eléctrica de una neurona sobre otra muy cercana debido a fenómenos eléctricos pasivos sin que exista estructura sináptica definida. Se observa en regiones como el hipocampo, cerebelo o entre axones de un nervio periférico. Sin embargo, eso NO constituye una sinapsis. SINAPSIS MIXTA Ciertas sinapsis en las que se encuentran en el sector presináptico zonas de vesículas (características de las sinapsis químicas) contiguas a zonas de aposición de membranas (característica de las sinapsis eléctricas) SINAPSIS QUIMICA NEUROTRANSMISORES: Criterios para que una sustancia sea considerada un neurotransmisor (Nt): SALITe SINTESIS: debe ser sintetizada por la neurona presináptica ALMACENAMIENTO: en las vesículas presinápticas (aunque hay excepciones: gases y lípidos) LIBERACIÓN: por un estímulo neural fisiológico. INTERACCION: debe actuar sobre la postsinapsis en forma similar al estímulo normal de la vía analizada (criterio de identidad de acción) TeRMINACIÓN: deben existir mecanismos efectivos para la terminación de su acción (receptación en el terminal neural, difusión al espacio extrasináptico, metabolismo) que garanticen la necesaria rapidez y fugacidad de la acción del transmisor. 5 familias de sustancias neurotransmisoras 1) AMINAS BIÓGENAS - adrenalina - noradrenalina - acetilcolina - • serotonina - • histamina - • dopamina 2) AMINOÁCIDOS (aa) - Glutamato - Aspartato - Ac. Gammaaminobutirico (GABA) - Glicina - Taurina - No son (aa) pero se incluyen a los derivados purínicos (Adenosina,ATP) 3) NEUROPÉPTIDOS Se han observado en neuronas periféricas y centrales todo tipo de hormonas peptídicas: - Hipofisotropas - Adenohipofisarias - Neurohipofisarias - Gastrointestinales - Citoquinas 4) LIPIDOS: como la anandamida. Atraviesa la membrana con facilidad por lo tanto no se almacena ni se libera. 5) GASES: como el ON y CO ON: deriva de la conversión enzimática de la arginina por acción de ON-sintetasa neuronal. Es producido postsinápticamente en respuesta a la activación dada por otros transmisores (en gral excitatorios, como glutamato – ® NMDA) y presinápticamente (SNC y SNP). No se almacena en vesículas ni se liberada por un proceso de exocitosis. Difunde localmente a través de la membrana celular (sin contacto con receptores) y activa la síntesis de GMPc en las células vecinas por su reacción con el hierro del grupo HEMO en el sitio activo de la enzima. CO: Proviene del metabolismo del HEMO y de la peroxidación de los lípidos. En algunas áreas cerebrales y en neuronas olfatorias, es el principal mediador del aumento de GMPc (A) SINTESIS DE NEUROTRANSMISORES Un aspecto diferencial entre las familias de los Nt es su mecanismo de síntesis Aminas biógenas, los (aa), los lípidos y los gases: - sintetizados en los terminales sinápticos - las enzimas migran al terminal por transporte axoplasmático, formando parte de vesículas - dichas enzimas catalizan la síntesis del Nt a partir de precursores específicos. - Una molécula de enzima participa en la síntesis de miles de moléculas del transmisor. Esto impide la rápida disminución del contenido del transmisor Neuropéptidos: - Sintetizados en el soma neuronal como parte de un prepropéptido de mayor PM que se incorpora a las vesículas sinápticas y es procesado mientras las vesículas migran por transporte axonal hacia el terminal. (B) LIBERACIÓN Cuando el PA llega al terminal presináptico despolariza la membrana de dicha región (potencial secretor) produciendo la activación y apertura de canales de Ca2+ VD e ingresa dicho ion. El aumento de [Ca2+]citoplasmático produce la fusión de las membranas de las vesículas sinápticas con la presináptica, la apertura de las vesículas y su vaciamiento por exocitosis del contenido en la hendidura sináptica. El vaciamiento de cada vesícula es completo, por lo tanto la cantidad de Nt liberado es múltiplo de la [ ] de cada vesícula. A esto se lo denomina “liberación cuántica de Nt” La cantidad de vesículas que se fusionan con la membrana y por ende la cantidad de Nt que se libere, depende del número de canales de Ca2+ activados y del tiempo en que estos permanecen abiertos. Es decir, que cuanto mayor sea la frecuencia de PA que lleguen al terminal presináptico, mayor será la entrada de Ca2+ y mayor de cantidad de Nt liberado (y viceversa). Algunas neuronas, en ausencia de estimulación neural y sin entrada de Ca2+, existe una colisión espontanea de vesículas con la membrana presináptica liberándose Nt que producen una despolarización postsináptica. A esto se lo llama “liberación espontánea del Nt”. En la placa neuromuscular a estos potenciales despolarizantes espontáneos se los denomina “POTENCIALES El Nt excitatorio más abundante en el SNC: ASPARTATO El Nt inhibitorio más abundante en el SNC: GABA Recordar que la respuesta postsináptica no depende del neurotransmisor sino del receptor NOTA: A diferencia de las dendritas, tanto el axón como el terminal sináptico carecen casi de ribosomas (poca síntesis de péptidos o proteínas). Por lo tanto, ante una estimulación neural prolongada hay más probabilidad de agotamiento del transmisor neuropeptídico que de los otros MINIATURA”. Cada uno de ellos tiene una amplitud de 0,5mV e implica la apertura de una vesícula sináptica con la posterior liberación de aproximadamente 5000 moléculas de ACETILCOLINA. En el caso de los gases (ON, CO) o de los lípidos, este mecanismo no se da porque no se almacenan en vesículas. Sin embargo, la entrada de Ca2+ es esencial para desencadenar los fenómenos de activación enzimática que llevan a la liberación de gases o lípidos. La liberación del Nt se bloquea si se impide la entrada presináptica de Ca2+ mediante agentes bloqueantes de los canales (ej: verapamil o el ión Mg). Regulación de la liberación Se realiza principalmente a nivel de los canales de Ca2+ VD del terminal sináptico. Es de 2 tipos: 1) INTRINSECA A LA NEURONA: mediante cambios en el Vmr como consecuencia de la actividad previa neuronal. Ejemplos - la facilitación o liberación de mayores cantidades de transmisor por una entrada creciente de Ca2+ al terminal como consecuencia de una actividad neuronal continuada. - Potenciación post- tetánica, resultado más permanente de la sobre estimulación de una vía, con la liberación aumentada del Nt por varios días después de la aplicación del estímulo. 2) EXTRÍNSECA A LA NEURONA: por señales originadas en el exterior celular. Pueden ser el propio Nt o sus precursores, otro transmisor, metabolitos postsinápticos u hormonas. Comprende 2 procesos: - Mediado por receptores (auto y heterorreceptores presinápticos excitatorios o inhibitorios) Dentro de estos, se distinguen los siguientes tipos a) Autorregulación: Dada por el mismo transmisor que, al interaccionar con auto® presináptico que lo reconocen, modulan su liberación. (ej: sinapsis simpática noradrenérgica, a los ® α2 presináptico inhibitorios para la liberación de noradrenalina, y a los ® adrenérgicos presinápticos excitatorios para la liberación de noradrenalina. b) Regulación trans-sináptica: la acción presináptica de señales liberadas por la postsinapsis como consecuencia de la acción del transmisor y que, atravesando hendidura sináptica, modifican la liberación del transmisor. c) Heterosimpática: mediada por ® para distintos neurotransmisores en los terminales sinápticos. La regulación es ejercida por sinapsis cercanas que utilizan un tipo distinto de neurotransmisor d)Hormonal: por ejemplo, el aumento de los niveles plasmáticos de estradiol liberado por los folículos ováricos en crecimiento produce la activación de sistemas neuronales que regulan la liberación de LHRH y en consecuencia, la liberación de LH. - Mediado por precursores de Nt: la regulación dada por la disponibilidad de nutrientes precursores de Nt puede ser relevante tanto en el caso de las aminas biógenas como de los Neuropéptidos o de los aa Nt. La concentración de nutrientes precursores en el sistema nervioso puede variar fisiológicamente durante la ingesta o farmacológicamente por la administración de los nutrientes puros. (C) FENÓMENOS POSTSINÁPTICOS La unión del Nt con sus receptores específicos produce cambios transitorios de la permeabilidad de la membrana postsináptica para determinados iones. Estos cambios en la conductancia se deben a la apertura o cierre de canales activos específicos (químico-dependiente) en la membrana postsináptica. Este cierre o apertura se produce por: TRANSMISIÓN IONOTRÓPICA: - • Asociación directa del complejo Nt- ® postsináptico con un canal determinado. - Es rápida - Utiliza receptores asociados a ionóforos cuya estructura cuaternaria forma parte de un canal iónico. - Ej: ® colinérgico nicotínico, ® gabaérgico A, glicinérgico o AMPA/kainato y NMDA para glutamato. TRANSMISIÓN METABOTRÓPICA: - Mediante la síntesis de 2do mensajero intracelular, desencadenada por la asociación del Nt con el ®, siendo el 2do mensajero el responsable de la modificación de la conductancia de la membrana. - Es lenta debido a la necesidad de la síntesis de 2do mjero. - Utiliza receptores acoplados a PROTEINAS G (flia de 7-TMS) - El canal iónico está ubicado distante al receptor, no forma parte de el y además puede ser utilizado por diversos receptores. Ambos tipos de transmisión traen como consecuencia modificaciones de la conductancia iónica generando variaciones de Vm denominados “POTENCIALES SINÁPTICOS” (con características similares a los electrotónicos) Pueden por suma temporoespacial en el cono axonal generar un PA y por lo tanto se denominan… “POTENCIAL EXCITATORIO POSTSINAPTICO” (PEPS) Se suman a nivel del cono axonal disminuyendo la excitabilidad de la neurona postsináptica y se denominan… “POTENCIAL INHIBITORIO POSTSINAPTICO” (PIPS) En las sinapsis centrales, los PEPS y los PIPS se generan de 4 formas: 1) DESPOLARIZACION por apertura de canales 2) DESPOLARIZACION por cierre de canales 3) HIPERPOLARIZACION por apertura de canales 4) HIPERPOLARIZACION por cierre de canales POTENCIALES SINÁPTICOS DESPOLARIZANTES POTENCIALES SINÁPTICOS HIPERPOLARIZANTES (D) TERMINACION DE LA ACCION DEL NT (inactivación) El efecto postsináptico de la neurotransmisión es un fenómeno fugaz debido a 3 mecanismos de terminación de la acción del Nt. 1) Para aminas biógenas y (AA) consiste en un proceso activo de RECAPTACIÓN por el terminal presináptico y las vesículas sinápticas. Es un proceso de co-transporte asociado a la Bomba Na/K ATPasa y es independiente de los receptores presinápticos. Este mecanismo permite reutilizar la mayor parte del transmisor liberado Predominante en Nt como noradrenalina, dopamina, serotonina y en el caso de la Acetilcolina, se recapta la colina. 2) METABOLIZACIÓN del Nt: Principal mecanismo para la acetilcolina que es inactivada por la acetilcolinesterasa presente en la membrana postsináptica. De esta manera, se libera colina que es recaptada. 3) DIFUSION DEL Nt desde la hendidura sináptica hacia el LEC o a la circulación gral. Es predominante para los Neuropéptidos y los gases. CIRCUITOS SINÁPTICOS BÁSICOS Las neuronas se pueden organizar formando redes neuronales simples, cuya finalidad sea: la amplificación de señales sinápticas débiles, la atenuación de señales muy intensas mayor definición de contrastes mantener la actividad neuronal en un nivel optimo Los circuitos más comunes son: DIVERGENCIA Son neuronas sensoriales primarias, cuya soma se encuentra en el g.a.r.d de la ME. La prolongación central entra a la ME por las raíces dorsales y se divide en varias colaterales que viajan por los nervios espinales. Esta divergencia tiene como finalidad hacer accesible la información aferente en forma simultánea a varios segmentos del SNC. CONVERGENCIA En el grafico anterior, la 2da, 3ra y 4ta neurona están recibiendo conexión de dos fibras aferentes. Es decir que las fibras aferentes convergen sobre ellas. Un ejemplo: Aproximadamente 10.000 colaterales axónicos terminan sobre una motoneurona α proviniendo de la periferia y de diversas regiones del SNC. Estos contactos son excitatorios e inhibitorios. Por lo tanto, depende de la suma y dirección de los procesos que actúan a cada momento, el que una neurona descargue o no un PA. Es decir, las neuronas procesan e integran los PEPS y los PIPS que se producen en su membrana. INHIBICIÓN LATERAL Es una inhibición mixta formada por : - INHIBICIÓN RECIPROCA (Inhibición feed-forward) INHIBICION RECURRENTE (inhibición feedback) Una motoneurona se inhibe a si misma a través de una interneurona inhibitoria (en la ME se denomina “célula de Renshaw”). Es la misma neurona la activa una señal inhibitoria de su propia actividad. CIRCUITO REVERBERANTE (feedback positivo) FENOMENO DE OCLUSION A B C Cada cuadro contiene 12 neuronas con 2 entradas aferentes de estimulación. Cuando se estimula una de estas entradas se activan 6 neuronas (circuitos en color, figura A) y luego cuando se estimula la otra entrada, se activan 6 neuronas (círculos en color, figura B). Es decir que la estimulación secuencial (primero una y después la otra) activa 12 neuronas. Sin embargo, si estimulamos ambas entradas al mismo tiempo (estimulación simultánea) se activan 8 neuronas (círculos de color Figura C). Esto significa que hubo “oclusión” de 4 neuronas. ORGANIZACIÓN NEURONAL BÁSICA Las diferentes combinaciones de los circuitos básicos neuronales dan origen a una variedad de organizaciones neuronales en las áreas cerebrales. 3 tipos de organizaciones básicas: 1) Conexión punto a punto - Utilizadas por las neuronas de proyección (uno de los 2 subtipos de Golgi I) - Es la responsable de la transmisión de información entre áreas cerebrales. 2) Circuito local - Utilizadas por neuronas de tipo Golgi II - Da origen a los circuitos de procesado de información neuronal en cada una de las áreas cerebrales 3) En telaraña - Utilizada por las neuronas Golgi I del mesencéfalo cuyo axón se ramifica notablemente inervando numerosas áreas. - Su función es proveer una activación de base para la actividad de las conexiones punto a puto o de los circuitos locales. SINAPSIS NEUROMUSCULAR (placa neuromuscular o placa terminal) Es la sinapsis entre el terminal axonico de la motoneurona alfa con la fibra muscular esquelética. La llegada del PA a la placa terminal despolariza la membrana presináptica activando los canales de Ca2+ VD. La cantidad de canales que se abren y el tiempo que permanecen abiertos depende de la frecuencia de llegada de los PA. Es decir que: “la intensidad de corriente intracelular de Ca2+ es proporcional a la frecuencia de descarga de la neurona espinal” El aumento brusco de la [Ca2+]citoplasmática desencadena la activación de un complejo mecanismo de proteínas que transportan a las vesículas sinápticas a sitios específicos de la membrana, ocasionando la fusión de las membranas y la posterior liberación por exocitosis de su contenido a la hendidura sináptica. La ACETILCOLINA (*) liberada interacciona con receptores nicotínicosde la membrana postsináptica y produce un PEPS denominado POTENCIAL DE PLACA, que tiene las mismas características de los potenciales electrotónicos, la diferencia radica en la amplitud o intensidad. Su valor es de 60 mV y siempre origina un PA muscular lo que desencadena la contracción muscular. *Se necesita liberar 150 vesículas para generar un P. de placa En ausencia de estimulación neural puede haber liberación espontánea de un cierto número de vesículas de Ach generando cada uno una despolarización postsináptica espontánea de 0,5mV llamado “potencial miniatura”. Estos se registran en un electromiograma y son incapaces de generar un PA muscular y por lo tanto no desencadenan la contracción muscular. Lo que permite el electromiograma es medir la actividad exocitotica espontanea BLOQUEO NEUROMUSCULAR Conjunto de factores que determinan la interrupción de la transmisión neuromuscular ocasionando un déficit en la fuerza muscular que se manifiesta como fatiga (astenia) y debilidad muscular Nota: Frecuencia de descarga: número de PA originados en la zona de gatillo” Clasificación: Bloqueo por despolarización excesiva: - Por despolarización irreversible: Provocado por sustancias que tienen afinidad por el receptor nicotínico y provoca la despolarización permanente que inactiva los canales VD que generan el PA muscular bloqueando la contracción muscular. Estas sustancias son insensibles a la colinesterasa y por lo tanto no pueden ser removidos del lugar causando el bloqueo. - Patologías que producen deficiencias en la acetilcolinesterasa y por lo tanto no se puede remover el neurotransmisor impidiendo que su exceso genere el bloqueo. Bloqueo por despolarización insuficiente - Presinápticos: pueden ser por una síntesis insuficiente de Ach o de una liberación insuficiente (ej: botulismo1) - Postsinápticos: puede ser por un bloqueo competitivo (curare2) o una disminución de los receptores nicotínicos (ej: miastenia gravis3) 1 enfermedad provocada por la bacteria clostridium botulinium que en ciertas condiciones elabora una toxina neurotóxica que impide la descarga vesículas de Ach. 2 alcaloide natural extraída de una planta. Este se une a receptores nicotínicos impidiendo que lo haga la Ach (bloqueante o antagonista competitivo) 3 es una enfermedad autoinmune. Existen anticuerpos que destruyen receptores nicotínicos de la placa terminal. SINAPSIS ADRENERGICAS: Síntesis de novo TIROSINA TIROSINA Tirosina hidroxilasa DOPA dopamina βhidroxilasa Descarboxilasa AGONISTA: un agente químico que se liga a receptores fisiológicos y asemejan los efectos de los compuestos reguladores endógenos (neurotransmisores) Afinidad + efecto celular ANTAGONISTA: agente químico que por si solo carece de actividad reguladora intrinseca pero que ejerce su efecto al inhibir la acción de un agonista. Afinidad + bloqueo MEMBRANA CELULAR La hidroxilación de la TIROSINA es el paso limitante de la tasa de síntesis de las catecolaminas La tirosinahidroxilasa: - se activa después de la estimulación de las neuronas noradrenérgicas o de la médula suprarrenal (adrenalina) - es inhibida por feedback negativo de las catecolaminas CITOPLASMA: TIROSINA A DOPA Y DE DOPA A DOPAMINA VESÍCULAS: el 50% de la DOPAMINA formada en el citoplasma se transporta de manera activa hasta vesículas sinápticas y se convierte en noradrenalina. El resto de la dopamina se desamina a Acido 3,4-dihidroxifenilacetico (DOPAC) y a continuación se O- metila a Acido homovanilico (HVA) Obtención de noradrenalina del terminal presináptico noradrenérgico que consiste en la captura de manera activa del neurotransmisor liberado en el espacio sináptico (captura I). Este proceso es la causa de la terminación de los efectos (inactivación) de los impulsos noradrenérgicos en la mayor parte de los órganos. En otros casos, un gran porcentaje de neurotransmisor liberado se inactiva por una combinación de captación extraneuronal (captación II), desdoblamiento enzimático y difusión. Participan dos sistemas diferentes de transporte para la recaptación: uno ubicado en la membrana celular que transporta desde el liquida extracelular hacia el citoplasma y otro lo transporta desde el citoplasma hacia el interior de la vesícula. La terminación de las acciones de las catecolaminas se realiza por medio de 3 procesos 1) Recaptacion neuronal 2) Dilución por difusión hacia el exterior de la hendidura y captación extraneuronal 3) Transformación metabolica: Enzimas importantes en el inicio del metabolismo de las catecolaminas son: - MAO : monoaminooxidasa. Se encuentra en mitocondria - COMT: catecol – O- Metiltransferasa. Se encuentra en citoplasma aldehído reductasa MAO MAO (Desaminacion Oxidativa) aldehido deshidrogenasa COMT (metila) Acido vainililmandelico (VMA) es el principal metabolito de las catecolaminas que se excretan por orina. 3,4-dihidroxifenilglicoaldehido (DOPGAL) 3,4-dihidroxifeniletilenglicol (DOPEG) 3,4-dihidroximandelico (DOMA) METANEFRINA NORMETANEFRINA RECEPTORES ADRENÉRGICOS: Son todos metabotrópicos, pertenecen a la familia de los 7-TMS acoplados a proteína G α1: Gq que activa a FLC generando IP3 y DAG Efectos: principalmente es la contracción del músculo liso de : vasos sanguíneos incluyendo los de piel, riñon y cerebro arterias coronarias uréter esfínter uretral vasos deferentes útero (embarazo) bronquiolos (no tan fuerte como el β2) α2: Gi que inhibe a la adenilatociclasa que a su vez produce una disminución del segundo mensajero intracelular AMPc lo que conlleva a la apertura de un canal de K+. Efectos: Vasodilatación de arterias Vasoconstricción de las arterias coronarias que suplen irrigación sanguínea al corazón y de las venas. Vasoconstricción de venas Disminución de la motilidad del músculo liso del tracto gastrointestinal Relajación del tracto gastrointestinal—efecto presináptico. Contracción de los genitales masculinos durante la eyaculación Son mediadores de la neurotransmisión en los nervios pre y postsinápticos: - disminuyendo la liberación de acetilcolina - disminuyendo la liberación de noradrenalina Inhibición de la lipolisis en el tejido adiposo Inhibición de la liberación de insulina del páncreas Inducción de la liberación de glucagón del páncreas Agregación plaquetaria Secreción de las glándulas salivales β1 : Gs que estimula la adenilatociclasa aumentando la concentración de AMPc Efectos: Estimulación de secreciones viscosas repletas de amilsa de las glándulas salivales Incrementa el gasto cardiaco porque: - Aumenta la frecuencia cardiaca en el nodo sinusal (efecto cronotópico positivo) - Aumenta la contractilidad del musculo cardiaco de las aurículas (efecto inotrópico positivo) - Aumenta la contractibilidad y la automaticidad del músculo cardíaco de los ventrículos - Incrementa la conducción y la automaticidad del nódulo auriculoventricular liberación de la renina de las células yuxtaglomerulares lipolisis en tejido adiposo transducción de señales en la corteza cerebral http://es.wikipedia.org/wiki/Vasoconstricci%C3%B3n http://es.wikipedia.org/wiki/Acetilcolina http://es.wikipedia.org/wiki/Arterias http://es.wikipedia.org/wiki/Venas http://es.wikipedia.org/wiki/Vasodilataci%C3%B3n http://es.wikipedia.org/wiki/Arteria_coronaria http://es.wikipedia.org/wiki/Sangrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Coraz%C3%B3n http://es.wikipedia.org/wiki/Tracto_gastrointestinal http://es.wikipedia.org/wiki/Genitales_masculinos http://es.wikipedia.org/wiki/Eyaculaci%C3%B3n http://es.wikipedia.org/wiki/Neurotransmisi%C3%B3n http://es.wikipedia.org/wiki/Vena http://es.wikipedia.org/wiki/Sinapsis http://es.wikipedia.org/wiki/Insulina http://es.wikipedia.org/wiki/Noradrenalina http://es.wikipedia.org/wiki/Glucag%C3%B3n http://es.wikipedia.org/wiki/Plaqueta http://es.wikipedia.org/wiki/Lipolisis http://es.wikipedia.org/wiki/Tejido_adiposo http://es.wikipedia.org/wiki/Gl%C3%A1ndula_salival http://es.wikipedia.org/wiki/P%C3%A1ncreas http://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%B3dulo_auriculoventricular β2:Gs Efectos: relajación del músculo liso de - útero - bronquio - conducto eyaculador - musculo detrusor de la vejiga - tracto gastrointestinal (disminuye la motilidad) - bronquios (facilita la respiración) vasodilatador de las arterias coronaria, hepática y del musculo esquelético glucogenólisis β3:Gs Efectos: estimula la lipolisis en el tejido adiposo SINAPSIS COLINERGICAS: Acetilcolintransferasa AcetilCoA + COLINA La Acetilcolintransferasa se sintetiza dentro del pericarion y se transporta a lo largo del axón hasta su terminación. En las terminación axonicas hay grandes cantidades de vesículas que contienen numerosas mitocondrias que sintetizan AcetilCoA. La COLINA se capta desde la hendidura sináptica hacia el axoplasma por transporte activo. El proceso final de síntesis se produce en el citoplasma, después de lo cual se recapta la mayor parte de Ach dentro de las vesículas sinápticas. Gran parte de la colina se recicla después de la hidrolisis de Ach por la acetilcolinesterasa RECEPTORES COLINERGICOS Son receptores muscarinicos, metabotrópicos de la familia 7-TMS acoplados a Proteina G M1 M3 M5 M2 M4 SINAPSIS SEROTONINERGICAS Triptófano hidroxilasa descarboxilasa TRIPTÓFANO 5-HIDROXITRIPTÓFANO Gq: activan a la FLC aumentando los niveles de DAG y IP3. IP3: aumenta la descarga de Ca2+ intracelular desde sus sitios de almacenamiento en el R.endoplasmico desencadenando la contracción del músculo liso y secreción. DAG: activa a la protein kinasa C que se asocia a la disminución de la conductancia de K+ con despolarización (excitatorio) Acoplados a Gi que inhibe la adenilatociclasa y aumenta la conductancia de K+ con hiperpolarizacion (inhibitorio) La enzima triptófano hidroxilasa es la que controla la via La metabolización de la SEROTONINA se produce por la MAO y la aldehidoDHG siendo su principal producto de degradación el Acido 5-hidroxi-indolacetico SINAPSIS HISTAMINERGICOS La HISTAMINA es un autacoide activo cuando se libera de las células cebadas en la reacción inflamatoria y el control de los vasos, el musculo liso y glándulas exocrinas. SINAPSIS GLUTAMATERGICAS El GLUTAMATO se produce a partir del αcetoglutarato . Luego de su liberación es captado de la hendidura sináptica tanto por las neuronas como por la neuroglia. El glutamato captado por los astrocitos … Glutamina sintetasa GLUTAMATO GLUTAMINA La glutamina difunde hacia las neuronas donde es nuevamente hidrolizada a glutamato por una glutaminasa especfica, encargada de la recaptacion de la molécula para reutilizarla como transmisor. RECEPTORES NMDA: Presenta un sitio de unión para los agonista NMDA y Glutamato Es un receptor ionotrópico que posee un canal de Ca2+ bloqueado por Mg2+ cuando el potencial de membrana esta en reposo. La despolarización de la membrana postsináptica desbloquea el canal permitiendo la entrada de Ca2+ lo cual despolariza aún más la membrana y facilita la mayor entrada de Ca2+ iniciando un ciclo regenerativo de PEPS que mantiene sumamente activada a la neurona durante periodos prolongados siendo la base de la potenciación de larga duración. AMPA/KAINATO: son canales de Na+ que producen los efectos estimulatorios del glutamato SINAPSIS GABAÉRGICAS Glutámico descarboxilasa AC. GLUTÁMICO Su síntesis ocurre en el citosol Se degrada enzimáticamente por RECEPTORES GABA TIPO A: Es un canal de Cl- que produce su efecto inhibitorio por HIPERPOLARIZACION GABA TIPO B: Es un receptor metabotropico de la flia 7-TMS acoplado a Proteina Gi induciendo Varios tipos de inhibiciones pre y postsinápticos por la apertura de canales de K+ Produciendo HIPERPOLARIZACION por la salida de K+. Tambien cierra canales de Ca2+ Bloqueando la liberación del neurotransmisor. APUNTES DE NEUROFISIOLOGIA Seminario 3: “Compartimentos líquidos y barreras intracraneanas. Descripción y bases celulares del ACV” Generalidades de las células nerviosas Líquidos intracraneanos Barrera hematoencefálica Barrera hematocefalorraquidea Circulación cerebral , flujo y regulacion Definición de isquemia, infarto, penumbra ACV - Cambios bioeléctricos en las neuronas - Cambios en la neurotransmisión Generalidades de las células nerviosas Presentan 4 regiones morfológicas 1) SOMA (cuerpo o pericarion): - Constituye el centro metabólico de la neurona - Contiene 3 organelas fundamentales (para la síntesis de proteínas) a) Núcleo b) REG c) Aparato de Golgi 2) DENDRITAS - Son prolongaciones del soma neuronal - Es la principal zona de recepción de señales 3) AXON - Es una prolongación tubular - Su función es conducir las señales nerviosas que pueden alcanzar distancias considerables. - Hay axones mielínicos (rodeados de una vaina de mielina esencial para conducción de alta velocidad) y amielínicos (sin mielina) 4) TERMINAL AXÓNICO (sinápticos) - Estructura a través de la cual una neurona hace contacto y transmite información a la zona receptiva de otra neurona o de una célula efectora. Zona de contacto: SINAPSIS Clasificación de las neuronales: (A) Según el número de prolongaciones UNIPOLARES: Poseen una prolongación que sale del soma y que actua como dendrita o como axón. Es muy común en invertebrados. En vertebrados hay una variante. PSEUDOMONOPOLARES: Es una variante de la anterior que existen en los vertebrados Es la neurona sensitiva primaria cuyo soma se ubica en el g.a.r.d del NR BIPOLARES: El soma da origen a dos prolongaciones: una se dirige hacia la periferia (dendritas) y la otra tiene una dirección central (axón) Ej: células de la retina MULTIPOLARES: Presenta varias prolongaciones periféricas (arborización dendrítica) y 1 solo axón. Es el tipo predominante en el SNC Ej: motoneuronas α espinales, células de Purkinje en el cerebelo y células piramidales de la corteza cerebral. (B) Según la longitud del axón (indicativo de su función) Golgi I (de axón largo) De acuerdo al grado de ramificación del terminal axonico: - Neuronas de proyección: Presentan axones de considerable longitud pero su terminal axonico tiene pocas ramificaciones. Por lo tanto sirve de conexión entre zonas distantes pero especificas Ej: neuronas piramidales del haz corticoespinal. - Neuronas monoaminérgicas Presentan axones largos pero su terminal axonica tiene muchas ramificaciones (terminación en tela de araña) Sirve de conexión entre zonas distantes pero en forma difusa. Funcion es proveer un tono basal de excitación a amplias zonas cerebrales actuando como reguladores de la actividad cerebral. Golgi II de (axón corto) Su funcion es la de conectar a las neuronas entre si formando circuitos locales (interneuronas). Sonel componente celular más abundante del SNC (10 a 50 veces más que las neuronas) En general, carecen de la propiedad de generar activamente señales eléctricas (no son excitables) FUNCIONES: Soporte a las neuronas (como un tejido conectivo) Remoción de productos de desecho del metabolismo neuronal o restos celulares luego de la injuria o muerte celular Provisión de vaina de mielina Buffer espacial de K+ Guía para la migración neuronal durante el desarrollo Nutrición neuronal (lactato y glucosa) Captación de neurotransmisores Generación de señales de tipo parácrino, como las citoquinas Se clasifican en: ASTROCITOS (SNC) MACROGLIA OLIGODENDROCITOS (SNC) CÉLULAS DE SCHWANN (SNP) EPENDIMOCITOS MICROGLIA MICROGLIOCITOS (fagocitos del sistema nervioso) ASTROCITOS - Se ubican en los pequeños espacios que quedan entre las neuronas y los vasos sanguíneos (intersticio), separando o aislando a diversos elementos del sistema nervioso - Somas pequeños, irregulares y de forma estrellada, con extensas prolongaciones muy ramificadas. Citoplasma pobre en organelas y rico en glucógeno. Su membrana presenta uniones en hendidura que funcionan como sitios de interacción y/o acoplamiento con otros astrocitos o con diferentes zonas de la neurona o con los oligodendrocitos Presenta “pies terminales” perivasculares (terminaciones perivasculares), subpiales (glía limitante) y subependimaria (cavidades ventriculares) Existen dos subtipos PROTOPLASMÁTICOS Predominan en la sustancia gris alrededor de los cuerpos neuronales, dendritas y terminaciones sinápticas Desde su soma salen prolongaciones cortas y su forma se adopta a la citoarquitectura del medio que las rodea Participan en la regulación de las uniones estrechas de las células endoteliales de los capilares y vénulas que conforman la barrera hematoencefálica. Los más superficiales emiten prolongaciones con pedicelos hasta contactar con la piamadre encefálica y medular originando la membrana pial-glial. FIBROSOS Predominan en la sustancia blanca Forma estrellada con múltiples y delgadas prolongaciones de forma irregular que forman nudos Emiten prolongaciones que toman contacto con la superficie axonal de los nodos de Ranvier de los axones mielínicos, y suelen encapsular las sinapsis químicas. Por esta razón, es posible que se encarguen de confinar neurotransmisores a la hendidura sináptica y eliminen el exceso de Nt mediante pinocitosis. EPENDIMOCITOS (células ependimarias) Revisten los ventrículos del encéfalo y del conducto del epéndimo de la médula espinal que contienen al líquido cefalorraquídeo (LCR). Los tanicitos son células de contacto entre el tercer ventrículo del cerebro y la eminencia media hipotalámica. Su función no es bien conocida, y se les ha atribuido un papel de transporte de sustancias entre el LCR del tercer ventrículo y el sistema porta hipofisiario. Pueden considerarse una variedad especializada de células ependimarias. Las células del epitelio coroídeo producen líquido cefalorraquídeo (LCR), a nivel de los plexos coroídeos, en los ventrículos cerebrales. http://es.wikipedia.org/wiki/Tercer_ventr%C3%ADculo http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Eminencia_media&action=edit&redlink=1 http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Eminencia_media&action=edit&redlink=1 http://es.wikipedia.org/wiki/Hipot%C3%A1lamo http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquido_cefalorraqu%C3%ADdeo http://es.wikipedia.org/wiki/Tercer_ventr%C3%ADculo http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_porta http://es.wikipedia.org/wiki/Hip%C3%B3fisis http://es.wikipedia.org/wiki/Epitelio http://es.wikipedia.org/wiki/Plexo_coroideo OLIGODENDROCITOS - Son polimórficos - Tienen menos prolongaciones y son más cortas - Su citoplasma posee más ribosomas y un Ap. Golgi más desarrollado pero no posee glucógeno. - Se acoplan a los astrocitos a través de uniones en hendidura. Su función principal es la de formar y mantener la vaina de mielina a los axones en el SNC CÉLULAS DE SCHWANN Se encuentran en el SNP en contacto con las fibras nerviosas periféricas Son las encargadas de la formación de la vaina de mielina en el SNP MICROGLIOCITOS (microglia) - Pertenecen a la familia de los fagocitos mononucleares intrínsecos del SNC representando los elementos efectores inmunes primordiales del cerebro. - Son elementos gliales de menor tamaño - Ocupan del 5 al 20% de la población glial total VAINA DE MIELINA Diferencias entre oligodendrocitos (SNC) y células de Schwann (SNP) Se necesitan aprox 400/500 células de Schwann para envolver el axón periférico. En cambio un solo oligodendrocito rodea a más de un axón central. Los genes que participan en la síntesis de mielina en la célula de Schwann son activados por la presencia de los axones, mientras que la de los oligodendrocitos lo son por la presencia de astrocitos. En el proceso temprano de mielinización, las células de Schwann expresan una glicoproteína llamada MAG. Ésta se encuentra concentrada en la adyacencia de la membrana axonal y pertenece a la superfamilia de inmunoglobulinas implicadas en el reconocimiento celular COMPOSICION Es semejante a un ultrafiltrado del plasma (existe un equilibrio osmótico entre el LCR y el plasma) Es semejante al LEC del sistema nervioso (fácil intercambio entre ambos compartimentos) Sin embargo, el intersticio cerebral difiere en la composición iónica del plasma sanguíneo: en el LCR la concentración de K+, Ca2+, bicarbonato y glucosa es más baja y la de H+ es mas alta. FUNCIONES 1) HIDROSTATICA: Permite que el cerebro flote para reducir su peso de 1.400 gr a 50 gr 2) PROTECCION: Sirve de amortiguación del cerebro ante traumatismos craneanos 3) INMUNIDAD: Actúa como sistema linfático del SNC FORMACION - 70% por secreción de los plexos coroideos ubicados en los Ventriculos Laterales (VL),III y IV ventrículos - 30% por filtrado desde el espacio intersticial cerebral (liquido extracelular neuronal) hacia los ventrículos cerebrales. REABSORCION Se realiza en las vellosidades subaracnoideas que funcionan como válvulas unidireccionales del flujo. La velocidad de formación y reabsorción del LCR es de 500 ml/dia CIRCULACION VL AGUJERO DE MONRO III VENTRICULO ACUEDUCTO DE SILVIO IV VENTRICULO FORAMEN DE MAGENDIE ESPACIO SUBARACNOIDEO allí se distribuye tanto hacia abajo por el canal vertebral como hacia arriba por la convexidad cerebral. El LCR y el intersticio cerebral están aislados de la circulación general por dos barreras: Impide el libre pasaje de sustancias desde los capilares cerebrales al espacio extracelular del sistema nervioso. Esta compuesta por: ENDOTELIO VASCULAR (con uniones estrechas, no fenestrado) ppal componente MEMBRANA BASAL PIES CHUPADORES DE LOS ASTROCITOS En el SNC existen ciertas zonas (órganos circunventriculares) donde no existe BHE. Estos órganos circunventriculares son verdaderas “ventanas” del SNC, que cumplen funciones quimiorreceptoras y de recepción hormonal y que en su mayoría están especializadas en la neurosecrecion. Sus capilares no tienen uniones estrechas. Estos órganos son 7: 1) Eminencia media del hipotálamo 2) Glandula pineal 3) Órgano vasculoso de la lamina terminal 4) Área postrema 5) Órgano subcomisural 6) Órgano subfornical 7) Neurohipofisis Factores fisicoquímicos que influyen en el pasaje de una sustancia a través de la BHE: - Bajo peso molecular (favorece el pasaje) - Grado de liposolubilidad (mayor liposolubilidad mayor pasaje) - Naturalez proteica de la sustancia (no favorece el pasaje) Separa el compartimiento extravascular del LCR. Se ubica principalmente en el sello circunferencialestablecido entre las células del epitelio coroideo Los capilares del plexo coroideo presentan numerosas fenestraciones y por lo tanto su endotelio NO impide la difusión de sustancias desde la sangre al LCR. Permeable a: Agua, dióxido de carbono, el oxígeno y la mayoría de las sustancias liposolubles. Parcialmente permeables a electrolitos Casi totalmente Impermeables a las proteínas plasmáticas y la mayor parte de las moléculas orgánicas grandes no liposolubles. Formado por: ENDOTELIO VASCULAR (fenestrado) MEMBRANA BASAL EPITELIO COROIDEO (uniones estrechas) ppal componente El flujo sanguíneo cerebral normal (FSC) en un adulto es de 0,75 L/min siendo mas en la sustancia gris que en la sustancia blanca. El flujo debe mantenerse dentro de un margen estrecho debido a que: - La caída del FSC provocaría ISQUEMIA CEREBRAL (disminución de 02 en plasma) a lo que llevaría a la hipoxia cerebral (disminución del 02 en el tejido) y dada la alta sensibilidad del tejido nervioso a la falta de O2, en pocos segundos provocaría la pérdida de conocimiento y luego lesiones irreversibles - El aumento del FSC produciría acumulación de sangre en el lecho arteriovenoso cerebral con aumento de la “presión de perfusión cerebral (PPC)” lo que podría provocar una extravasación plasmática hacia el intersticio (edema cerebral). Como el cerebro está encerrado en una cavidad o sea inextensible, todo aumento del volumen de las estructuras intracraneanas (tejido nervioso, LCR o sangre) se traduce en un aumento de la presión intracraneana (PIC) ocasionando hipertensión endocraneana que puede ocasionar daños irreversibles. Regulacion del FSC Presión de perfusión cerebral El FSC está determinado por dos factores: Presión de perfusión cerebral FSC= PPC RVPC resistencia vascular periférica cerebral La PPC es la diferencia entre la Presión Arterial Media (PAM) y la presión intracraneal (PIC). AUTORREGULACION El cerebro bajo ciertas condiciones a pesar de las variaciones de la Presion de Perfusion Cerebral, puede mantener un nivel constante del FSC, modificando la resistencia vascular cerebral. Esta capacidad se conoce como autorregulación cerebral pues es la respuesta vascular que determinará: - vasodilatación ante PPC bajas y - vasoconstricción ante PPC altas. Este fenómeno puede ser explicado por diferentes teorías: Teoría miogénica Se basa en que el estiramiento brusco de los vasos sanguíneos pequeños provoca la contracción del músculo liso de la pared vascular durante unos segundos. Por tanto.. - Cuando una presión arterial elevada estira el vaso se provoca a su vez una constricción vascular reactiva que reduce el flujo sanguíneo casi a la normalidad. - Con presiones bajas el grado de estiramiento del vaso es menor, por lo que el músculo liso se relaja y permite el aumento del flujo. Teoría metabólica Para su integridad estructural y funcional, el cerebro depende del aporte constante de glucosa y oxígeno y de la remoción de sus desechos metabólicos. Esto implica una íntima relación entre el flujo sanguíneo cerebral, la disponibilidad de los sustratos necesarios y los requerimientos metabólicos cerebrales. El mayor porcentaje (50 al 95%) del metabolismo energético cerebral se invierte en el trabajo de la Bomba Na/K ATPasa, mientras que solo un 1% se utiliza para la biosíntesis de neurotransmisores. El resto de la energía se utiliza en tareas de biosíntesis neuronal (renovación de membranas celulares y síntesis de proteínas estructurales y enzimas). Ante incrementos de la actividad neuronal y de la demanda metabólica cerebral se produce, por acción de quimiorreceptores vasculares, un incremento del flujo sanguíneo cerebral. Depende principalmente de la acción de señales que se acumulan en el líquido extracelular durante la activación neuronal (K+, lactato, adenosina, H+, prostaglandinas, ON) y secundariamente de la acción de neurotransmisores actuando sobre receptores en la microcirculación cerebral (noradrenalina, acetilcolina, Sustancia P, VIP) VASODILATACION VASOCONSTRICCION K+ AUMENTADO K+ DISMINUIDO X X H+ AUMENTADO X ADENOSINA PEPTIDOS (ENCEFALINA, DINORFINA, BRADIQUININA Y CITOQUINAS) OXIDO NITRICO X SEROTONINA X seno carotideo BARORRECEPTORES aorta AFERENCIAS bulbo yugular QUIMIORRECEPTORES seno carotideo Inervacion adrenérgica () EFERENCIAS de los vasos cerebrales Inervacion colinérgica (para) Teoría neurogénica El FSC es mediado a través de un control neurógeno en el cual participa la inervación colinérgica y adrenérgica del músculo liso vascular. La autorregulación cerebral tiene límites de efectividad: - A una PPC de aproximadamente 60 mmHg el flujo sanguíneo cerebral comienza a caer rápidamente dando lugar a un aporte insuficiente de O2, y consecuentemente hipoxia e isquemia cerebral. - Una PPC de 150 mmHg o mayor hará que el flujo sanguíneo cerebral (FSC) aumente rápidamente, llevando a congestión vascular, rotura de la barrera hematoencefálica (BHE) y consecuentemente a edema cerebral. Control químico El FSC es sensible a los cambios de la presión parcial del dióxido de carbono en un rango de PaCO2entre 25 y 60 mmHg. - La hipocapnia causa vasoconstricción cerebral, lo que reduce significativamente el volumen sanguíneo cerebral (VSC). En consecuencia la hiperventilación (más ventilación, menos CO2) constituye un arma poderosa para reducir la PIC (pues a menor flujo, menor presión). - La hipercapnia induce vasodilatación cerebral, con incremento del VSC y con ello eleva la PIC. Los cambios de la presión parcial de oxígeno (PaO2), en menor grado, también influyen en los cambios del FSC. Las variaciones en las tensiones de O2 a concentraciones bajas causan vasodilatación y aumento del FSC. Estos cambios aparecen con una PaO2 de aproximadamente 50 mmHg, se duplican con 30 mmHg y llegan a su máxima expresión con 20 mmHg; por debajo de este mínimo, ocurren cambios en la glucólisis, pasándose a la vía anaeróbica. El efecto vasodilatador es probablemente secundario a la acidosis láctica, que da lugar a un aumento de la osmolaridad, determinando la formación de edema cerebral y, por ello, un incremento del volumen intracraneal (VIC) así como de la presión intracraneal (PIC) con disminución del flujo sanguíneo cerebral (FSC), lo que a su vez conlleva una disminución del aporte de oxígeno, creándose así un círculo vicioso que constituye una de las claves de la producción de hipertensión intracraneal (HIC) http://es.wikipedia.org/wiki/Acidosis_l%C3%A1ctica http://es.wikipedia.org/wiki/Hiperventilaci%C3%B3n http://es.wikipedia.org/wiki/Hipertensi%C3%B3n_intracraneal http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Control_qu%C3%ADmico_del_FSC.png http://es.wikipedia.org/wiki/Edema_cerebral CONJUNTO DE SIGNOS Y SINTOMAS ENCEFÁLICO A CAUSA DE UN COMPROMISO VASCULAR PATOLÓGICO QUE PROVOCA EL DÉFICIT NEUROLÓGICO NO CONVULSIVO DE MAS DE 24HS. (menos de 24hs se considera un AIT: accidente isquémico transitorio) FACTORES DE RIESGO Edad : > 55 años HTA (no hay relación con los niveles plasmáticos de colesterol Influyen factores de riesgo vasculares (cigarrillo, diabetes, obesidad) TIPOS 80% ISQUÉMICOS 15% HEMORRAGIA INTRACRANEANA 5% HEMORRAGIA SUBARACNOIDEA PROVOCA ORIGEN 50% ARTEROTROMBOEMBOLISMO 25% ENFERMEDAD DE PEQUEÑOS VASOS 20% EMBOLISMO CARDIACOS 5% CAUSAS RARAS Siendo el FSC normal aprox 40/50 ml/100 gr/min… - Por debajo de ese valor : HIPOPERFUSION - Por debajo de 20 ml/100g/min: ISQUEMIA - UMBRALES CRITICOS - Por debajo de 55: alteración de la síntesis de proteínas - Por debajo de 35: metabolismo anaeróbico de la glucosa (aumenta el Ac. Lactico) - Por debajo de 25: perdida del gradiente (perdidade la actividad neuronal) - Por debajo de 10: MUERTE CEREBRAL!!! ZONAS RELACIONADAS CON LA ISQUEMIA NECROSIS PENUMBRA ISQUEMICA (área de acción terapéutica) PERFUSION DAÑO EN EL TIEMPO 10 SEG: Perdida de actividad electrica 30 SEG: falla de la Bomba Na+/K+ ATPasa y perdida de la función cerebral 1 MIN: Aumento excesivo de Ac. Láctico que produce la muerte celular 5 MIN: cambios irreversibles en organelas intracelulares. Daño total y muerte neuronal - En la isquemia se abren canales iónicos en la membrana celular de las neuronas, el Na+ y el agua entran a la célula y causan edema celular - Se libera glutamato y se reduce su captación neuronal y glial por menor disponibilidad de ATP - El glutamato se une a receptores NMDA y no-NMDA con entrada de Ca2+ a las células - El exceso de Ca2+ produce injuria neuronal ya que libera fosfolipasas y alteración de fosfolípidos de membrana, con formación de eicosanoides, prostaglandinas, tromboxanos y leucotrienos. Esto lleva a mayor vasoconstricción, edema y coagulación intravascular. - El aumento de Ca2+ activa a proteasas, lipasas, nucleasas y aumenta la formación de radicales libres Otros factores agravantes son el edema de astrocitos perineuronales y perivasculares y el daño endotelial con aumento de la permeabilidad de la barrera hematoencefálica. Asi entran proteínas del plasma al espacio intersticial cerebral y se produce edema vasogenico con aumento de la PIC y mayor compromiso del flujo sanguíneo. Lesiones directas sobre el ADN y el ARN RADICALES LIBRES iniciación de la peroxidación lipídica (se degrada la membrana plasmática) Promotores de la inflamación Altera la microcirculacion Factores que participan en el daño cerebral progresivo Endotelio activado Ca2+ Acido láctico Radicales libres Glutamato FAP Expresión genética Apoptosis Edema cerebral Endotelina Citoquina Eicosanoides leucocitos ISQUEMIA CEREBRAL AGUDA (TAC Y RNM) Tanto la TAC como la RNM no detectan isquemia antes de las 8hs del inicio Las imágenes de difusión demuestran lesiones isquémicas aproximadamente a los 60min del comienzo de los síntomas Etiopatogenia: - tromboembolico (trombos que pueden ser cardiacos) - aterotrombotico (trombos de una placa de ateroma) A carotidas A vertebrales ambos en las bifurcaciones de Tronco Basilar A cerebral media NEUROFISIOLOGIA Seminario 4: “GENERALIDADES DE SISTEMAS SENSORIALES SISTEMA SOMATOSENSORIAL Y NOCICEPCION” Características grales- organización Receptores Transducción Estímulos - Caracteristicas ~ Modalidad ~ Intensidad ~ Temporalidad ~ Espacialidad - Concepto de Percepción Sistema somatosensorial Vías somatosensoriales Corteza somatosensorial Nocicepción Sistema de analgesia endógena Los sistemas sensoriales - Están formados por neuronas en serie que vinculan la periferia exterior o interior del cuerpo con la medula espinal, el tronco encefálico, el tálamo y la corteza cerebral. - Son los responsables de la percepción de los sentidos clásicos (visión, olfato, gusto, audición y tacto), de la percepción de los movimientos corporales (propiocepción, cinestesia) y de la percepción del dolor (nocicepción) - Dentro del sistema sensorial se incluye a las cadenas de neuronas especializadas en la detección de modalidades sensoriales no concientes como la presión arterial, el PH extracelular, la temperatura, la concentración de hormonas, glucosa, etc. - Características: Organización anatómica Organización jerárquica: se logra mediante la combinación de cada vez más compleja de los circuitos sinápticos básicos que trae como consecuencia una mayor elaboración de la información sensorial a medida que ascendemos por el SNC Organización paralela: una misma modalidad puede viajar por vías independientes y separadas dándole al sistema sensorial mayor capacidad para procesar la misma información y también sirve como mecanismo compensatorio en una lesión. Organización topográfica: gracias a los campos receptivos y dermatomas se puede obtener una representación topográfica ordenada de la superficie sensorial que se preserva en los diferentes niveles jerárquicos del sistema sensorial, de manera tal que lo que es vecino en la periferia también lo es a nivel central. Este proceso finaliza con la representación de un mapa topográfico en la corteza cerebral (HOMUNCULO SENSITIVO) Control de Eferencia: tanto el TE como la corteza cerebral modulan a los niveles inferiores mediante vías descendentes que terminan en las estaciones de relevo regulando la entrada de la información sensorial. Esto permite ajustar la sensibilidad del sistema sensorial ya que suprime la información irrelevantes. -.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-..-.-.-.-.-.-..-.-.-.-.-.-..-.-.-.-.-.-..-.-.-.-.-.-..-.-.-.-.-.-..-.-.-.-.-.-..-.-.-.-.-.-..-.-.-.-.-.-..-.-.-.-.-.-. RECEPTORES Son especializaciones de membrana encargados de la transducción de distintos tipos de energía provocada por los estímulos. TRANSDUCCIÓN: Es la interacción del receptor y la energía del estímulo que genera mecanismos de señalización de membrana con la formación de 2dos mensajeros (amplificación) para finalmente generar una respuesta bioeléctrica: “POTENCIAL RECEPTOR” El estímulo no es la fuente de energía del potencial receptor. Solo controla, interaccionando con procesos de membrana, el flujo de iones resultante de los gradientes electroquímicos y canales iónicos. Por lo tanto, la transducción esta siempre asociada con un proceso de amplificación. PROCESO DE TRANSDUCCIÓN - Se inicia cuando se aplica un estímulo adecuado sobre un receptor sensorial - Se produce la activación de canales físico-dependientes o químico-dependientes (de acuerdo al estimulo1) que generan potenciales locales o electrotónicos denominados potenciales receptores o generadores. - La duración y la amplitud de estos potenciales varían de acuerdo a como varían la duración e intensidad del estimulo - Cuando estos potenciales receptores alcanzan el umbral de la zona de gatillo se dispara el PA que lleva la información sensorial hacia las estructuras centrales. - El proceso de codificación de potenciales receptores en PA se produce o bien a nivel del axón de la misma neurona receptora (receptor primario); o en el terminal de un nervio aferente que hace contacto sináptico con la célula receptora (receptor secundario) CLASIFICACION MORFOLÓGICA (R) sensoriales de AXÓN CORTO: Es una célula especializada interpuesta entre el estímulo y la prolongación periférica de la neurona sensorial primaria. Ej: los sistemas visual (fotorreceptores), auditivo y vestibular (células ciliadas), del gusto y el olfato. (R) sensoriales de AXÓN LARGO: Modificación del extremo inicial de la prolongación periférica de la neurona sensorial de 1er orden (aferencia sensorial primaria) que es una neurona pseudomonopolar cuyo soma se encuentra en el G.A.R.D del nervio raquídeo según la modificación de este receptor, se los clasifica en: - Encapsulados - Terminaciones libres CLASIFICACION DE ACUERDO AL ESTIMULO ADECUADO AL QUE RESPONDEN FOTORRECEPTORES: responden a estímulos lumínicos QUIMIORRECEPTORES: responden a estímulos químicos MECANORRECEPTORES: responden a estímulos mecánicos TERMORRECEPTORES: responden a estímulos térmicos NOCICEPTORES: responden a noxas (estímulos que causan lesión celular y dolor) ESTIMULOS SENSORIALES Un estimulo sensorial es cualquier forma de energia que tenga la capacidad de activar a un receptor sensorial. Dos formas de energía distintas pueden activar al mismo tipo de receptor sensorial (ej: si ilumino un ojo con una linterna (energía electromagnética) el sujeto refiere ver luz. Sin embargo, si yo hago una fuerte compresión ocular conel dedo (energía mecánica) también refiere ver destellos de luz). Para determinar cuál de los dos estímulos es el adecuado para el fotorreceptor… “estimulo sensorial adecuado”: aquella forma de energía ante el cual el receptor sensorial se activa con un mínimo umbral. Es decir, la menor intensidad que un estímulo requiere para poder activar a un receptor sensorial. 1 ESTIMULO MECANICO: activación de canales físico-dependientes (por deformación de la membrana del receptor sensorial. ESTIMULO TERMICO: la activación de canales se produce por la deformación mecánica (contracción/dilatación) de la membrana del receptor sensorial ante la temperatura (canales físico-dependientes) ESTIMULO DOLOROSO: activa canales químico-dependientes por liberación de sustancias algésicas (bradiquinina, histamina, prostaglandinas) consecuencia de la lesión celular. CODIFICACION NEURAL Son procesos neurales cuya finalidad es la formación de la información sensorial: MODALIDAD Proceso que consiste en determinar la cualidad del estímulo. Mediante los receptores, el sistema sensorial hace ingresar estímulos de distinta naturaleza al SNC llegando a la corteza sensorial por vías sensoriales independientes y separadas (label coding o código de marca específica) Esto permite que el procesamiento central en la corteza sensorial primaria y algunas secundarias realice un análisis separado de cada tipo de estímulo y, que al tomar conciencia de cada uno de ellos, se conviertan en sensaciones cualitativamente diferentes Cada modalidad se puede dividir en submodalidades que son las subcualidades de cada modalidad. Ej: MODALIDAD: gusto SUBMODALIDADES: salado, amargo, dulce… INTENSIDAD La intensidad del estímulo sensorial se codifica a través de 2 procesos generales comunes a todos los sistemas: CODIFICACION SENSORIAL DE FRECUENCIA: Cuanto mayor sea la intensidad del estímulo, mayor será la activación de canales y por lo tanto mayor será la amplitud del potencial receptor. Esto ocasiona la despolarización de la membrana que en la zona de gatillo alcanzado el umbral, dispara el PA. En la fase de repolarización, cuando se pasa del periodo refractario absoluto al relativo y la membrana se mantiene despolarizada a valores supraumbrales se genera un 2do PA y sucesivamente. Cuanto mayor sea la amplitud del potencial receptor, mayor será la amplitud de la despolarización en la zona de gatillo y menor el tiempo de la fase repolarizante necesario para llegar al periodo refractario relativo. Por lo tanto, se genera un PA más rápido aumentando la frecuencia de descarga del receptor y en consecuencia el SNC lo interpreta como un aumento en la intensidad de la sensación procesada. CODIFICACION SENSORIAL DE POBLACION NEURONAL A medida que el estímulo sensorial aumenta, aumenta la cantidad de receptores sensoriales y por lo tanto mayor cantidad de fibras aferentes que llegan al SNC estarán descargando y se procesa como un aumento de la sensación. CORRELATO SENSORIAL PSICOFISICO Consiste en establecer una relación entre los aspectos objetivos de la intensidad del estimulo y los aspectos subjetivos. La fisiología sensorial objetiva: estudia la respuesta ante un estimulo en términos de potenciales eléctricos, la amplitud de los potenciales receptores o la frecuencia de PA o la actividad eléctrica de una neurona central. La fisiología sensorial subjetiva: estudia las intensidades de la sensación por medio de la evaluación de lo que el sujeto nos dice acerca de lo que percibe. LA BASE DEL CÓDIGO DE FRECUENCIA ES EL PERIODO REFRACTARIO RELATIVO PERCEPCIÓN: Es la construcción mental del SNC a partir del procesamiento de las características del estímulo y sobre la cual influyen los factores externos, experiencias previas y estructuras psicológicas del que percibe. Es una interpretación y apreciación de una sensación. Es subjetivo. Existen 3 categorías de percepción 1) EXTEROCEPCIÓN: consciente 2) PROPIOCEPCIÓN: tanto consciente como inconsciente 3) INTEROCEPCIÓN: inconsciente Los elementos fundamentales para la evaluación psicofísica del estímulo son: UMBRAL SENSORIAL ABSOLUTO: Es el mínimo estimulo que un individuo puede percibir para una una modalidad sensorial determinada. UMBRAL DIFERENCIAL: Es la mínima diferencia de intensidad entre dos estímulos necesaria para que sean distinguidos como diferentes. Varía de acuerdo a la intensidad del estímulo aplicado. A mayor intensidad del estímulo, mayor será el umbral diferencial, o sea mayor deberá ser la intensidad del segundo estímulo para que pueda ser discriminado como diferente del primero. No siempre el umbral de la actividad neural coincide con el umbral psicofísico. Es decir, que estos no son fijos aunque la actividad neural desencadenada en las fibras correspondientes sea siempre la misma. Los umbrales psicofísicos pueden aumentar o disminuir, dependiendo del estado emocional del individuo. Esta es la razón por la cual la capacidad de percepción de un estímulo debe analizarse como resultante de dos componentes: 1) La detectibilidad absoluta del sistema sensorial y su capacidad de transmisión (dada por la determinación objetiva de la actividad del receptor y de la fibra sensitiva) 2) Un aspecto motivacional, determinante del criterio que el individuo utiliza para evaluar la presencia o ausencia de estimulo. Esto se evalua mediante la determinación subjetiva de los umbrales psicofísicos. TEMPORALIDAD (DURACION) Es la duración de un estímulo. Este proceso se realiza en base al fenómeno de ADAPTACION O ACOMODACION. Consiste en la disminución de la descarga de PA de los receptores sensoriales ante la persistencia de un estímulo. HAY (R) no adaptables (R) adaptables: 2 TIPOS - de adaptación rápida (FASICOS): desencadenan un potencial local por un breve tiempo al iniciarse el estímulo, al modificarse su intensidad o al retirarse de la zona receptora (inicio, variación y fin de estímulo). De esta manera se extraen las características dinámicas o fásicas del estimulo - de adaptación lenta (TÓNICOS): desencadenan un potencial receptor cuya amplitud se mantiene mientras dure el estímulo y en consecuencia la descarga de PA también se mantiene. De esta manera, extraen las características estáticas o tónicas del estímulo. ADAPTACIÓN VS HABITUACIÓN La ADAPTACIÓN es un fenómeno que ocurre a nivel del receptor sensorial (fenómeno periférico) La HABITUACIÓN es un fenómeno que ocurre a nivel del SNC (fenómeno central) no relacionado al receptor sensorial ya que si bien este último sigue descargando, esta información no llega al procesamiento central por lo tanto no se le presta atención. ESPACIALIDAD (LOCALIZACIÓN) Para determinar la localización del estímulo se utilizan varios procesos neurales: 1) CAMPOS RECEPTIVOS PERIFERICOS Y CENTRALES 2) ANTAGONISMO CENTRO-PERIFERIA Y CONTROL EFERENTE 3) DERMATOMAS 4) ORGANIZACIÓN TOPOGRAFICA 1) CAMPOS RECEPTIVOS (CR) Área de la superficie sensorial que al ser estimulada produce la activación de una sola neurona sensorial. El (CR) periférico es el de las neuronas primarias que debido al fenómeno de convergencia origina en las neuronas de alto orden (CR) centrales más grandes. Los (CR) periféricos tienen diferente tamaño de acuerdo a la zona en que se encuentran, esto determina que la sensibilidad discriminativa bipuntual (capacidad de detectar dos puntos o estímulos como diferentes) sea variable según la zona. (ver dibujo) Ej: En el pulpejo de los dedos el tamaño del campo receptivo es aprox 1 a 2 mm y en la pantorrilla puede llegar a varios centímetros. Por lo tanto, la sensibilidad discriminativa es mayor en los dedos. En consecuencia se produce una desproporción en la cantidad de fibras sensoriales que llevan la información del cuerpo ala corteza, determinando una representación cortical no homogénea, sino que las regiones más sensibles tengan más representación que las menos sensibles. Cuanto MENOR sea el campo receptivo MAYOR DENSIDAD DE INERVACION (Se necesita más cantidad de receptores (fibras sensoriales para cubrir dichas superficies) Cuanto MAYOR sea el campo receptivo MENOR DENSIDAD DE INERVACION 2) ANTAGONISMO CENTRO-PERIFERIA Es el resultado tanto de la existencia de circuitos sinápticos de inhibición lateral como del control descendente de la información neuronal. Consiste en organizar los campos receptivos en una zona central y una periférica con características opuestas una de la otra. Esto se logra mediante uno de los circuitos neuronales básicos “circuito de inhibición lateral”. Esto genera el aumento de la capacidad de discriminación del estímulo y mejora su contraste. En ausencia de inhibición lateral, no puede discriminarse la individualidad de los estímulos debido a la descarga de dos conjunto de neuronas de campos receptivos cercanos. Mediante el control descendente (o de entrada), las estructuras superiores reducen la entrada de información irrelevante. Este control describe la modulación que, a distintos niveles de una vía neural, ejerce una estructura ubicada más centralmente sobre otra de nivel inferior. Solo parte de la información generada en niveles inferiores de la vía neural alcanza los niveles superiores. Este control es ejercido por estructuras sensoriales superiores a través de vías descendentes que terminan en las estaciones de relevo de la vía sensorial o del receptor (es el caso de la vía auditiva). El control descendente ajusta la sensibilidad (ganancia) del sistema sensorial ya que suprime la información lateral irrelevante, destacando la estimulación en el centro del campo receptivo. 3) DERMATOMAS Es el área de la piel inervada por una raíz o nervio dorsal de la ME. Es el conjunto de campos receptivos de las neuronas de una raíz dorsal. Los límites de los dermatomas no están bien definidos ya que existe superposición entre raíces dorsales vecinas en la inervación de un área de la piel. Esto se debe a que en los nervios periféricos, hay mezcla de fibras correspondientes a distintas raíces dorsales. VELOCIDAD DE CONDUCCION DEL ESTIMULO Las distintas modalidades sensoriales son conducidas por fibras nerviosas de diámetro variado, arribando antes al SNC las que utilizan fibras mielínicas de mayor diámetro. Es el sistema que recibe y procesa los estímulos provenientes de la piel, los músculos, las articulaciones y las vísceras abarcando las 3 categorías de percepción. Presenta 4 modalidades: - DOLOR - TEMPERATURA - TACTO (protopatico y epicritico) - PROPIOCEPCIÓN Las neuronas sensoriales están dispuestas en serie que introducen un progresivo procesado de información, de jerarquía creciente a cada nivel. La misma modalidad sensorial puede ser procesada en paralelo a través de mas de una vía. VIAS SOMATOSENSORIALES CENTRALES: La neurona pseudomonopolar (aferencia sensorial) presenta una prolongación periférica que hace contacto con el receptor y que comunica la periferia con el soma ubicado en el g.a.r.d de donde parte la prolongación central que penetra en la ME por la raíz dorsal originando las vías somatosensoriales: TACTO FINO (EPICRITICO) - Vía dorsal o lemnical (cordon posterior): PROPIOCEPCION TEMPERATURA - Vía extralemniscal o anterolateral TACTO GRUESO (PROTOPATICO) DOLOR Existen 3 tipos de receptores somatosensoriales: NOCICEPTORES A delta (dolor rápido) Son terminaciones libres de fibras aferentes primarias de tipo Hay 3 tipos C (dolor lento) - Mecánicos - De calor - Polimodales (responden a estímulos dolorosos, térmicos y mecánicos) Entran las terminaciones libres empleadas en los distintos aspectos de la interocepción. TERMORRECEPTORES Son terminaciones libres semejantes a las nociceptivas. Hay 2 tipos: - De frio: con activación optima desde 10 a 30º (fibras A delta y C) - De calor: con activación por encima de 45º (fibras C) Si se estimula con una temperatura de mas de 45º a una zona de la piel inervada por los receptores para el frio, la sensación percibida es frio. A esto se lo denomina “frio paradojal”. Esto se debe a que, superada cierta temperatura, el estimulo térmico estimula inespecíficamente a las fibras de neuronas sensoriales primarias que participan en la detección del frio. MECANORRECEPTORES Son receptores que responden ante estímulos mecánicos como: - Presión cutánea - Aceleración o estiramiento muscular. Existe un grupo de mecanorreceptores cutáneos y un grupo subcutáneo del cual salen fibras aferentes de tipo A beta y que tienen la función de detectar el tacto. Los mecanorreceptores ubicados en los músculos, articulaciones y en el aparato vestibular tienen como función la propiocepción. 2 grupos de mecanorreceptores: Corpúsculos de Meissner De adaptación rápida Corpusculos de Paccini Discos de Merkel De adaptación lenta Corpusculos de Ruffini RECEPTORES PARA EL TACTO Se distribuyen en la superficie de la piel y en el tejido celular subcutáneo RECEPTOR FIBRA NERVIOSA ADAPTACION FUNCION UBICACION FOLICULO PILOSO A beta RAPIDA Desplazamiento y velocidad del estimulo DISCOS DE MERKEL A beta LENTA TACTO Y PRESION EPIDERMIS CORPUSCULO DE MEISSNER A beta RAPIDA TACTO Y PRESION Vibración de alta frecuencia Principalmente en la piel sin pelos CORPUSCULOS DE PACCINI A beta RAPIDA PRESION Y VIBRACION Tejido subcutáneo, membranas interóseas y visceras CORPUSCULOS DE RUFFINI A beta LENTA ESTIRAMIENTO Toda la piel CORPUSCULO DE KRAUSE TERMINACIONES LIBRES C A DELTA LENTA Dolor Temperatura Tacto grueso Toda la piel Vía dorsal o lemniscal (CORDON POSTERIOR) Una vez que la prolongación central llega al cordón posterior de la ME, deja colaterales para que formen circuitos locales y asciende por ella hasta el BR donde hace sinapsis con las neuronas de 2do orden ubicadas en los NUCLEOS DE GOLL (delgado) Y BURDACH (cuneiforme), estas se decusan y ascienden formando el Lemnisco medio que termina en los núcleos de proyección especifica del tálamo: NUCLEOS VENTROPOSTEROLATERAL (VPL) donde hacen sinapsis con las neuronas de 3er orden quienes proyectan a la cortezas somatosensoriales donde se encuentran las neuronas de 4º orden. Características de la via: . Filogenéticamente mas nuevo que el anterolateral . Tiene campos receptivos mas pequeños que el anterolateral (mayor discriminación) . Sus fibras tienen mayor velocidad de conducción debido al mayor diámetro axonal . Las neuronas de 2º orden terminan casi exclusivamente en los núcleos talámicos Modalidades: TACTO EPICRITICO (fino) PROPIOCEPCION: incluye las submodalidades: - Palestesia: sensibilidad vibratoria - Topognosis: localización del área estimulada sin la ayuda visual - Cinestesia: sentido del movimiento - Estereognosis: capacidad de identificar la forma y el tamaño del objeto por palpación sin ayuda visual. - Estatoestesia: capacidad de reconocer la posición de un miembro en el espacio sin ayuda visual. VÍA DEL CORDON ANTEROLATERAL Una vez que ingresa por la raíz dorsal, hace sinapsis con las neuronas de 2º orden ubicadas en el asta posterior de la ME. Estas fibras se decusan y ascienden por el cordón anterolateral contralateral. - Hay fibras ascienden como HAZ ESPINOTALAMICO LATERAL que terminan haciendosinapsis con neuronas de 3º orden en los nucles del tálamo ventroposterolateral (VPL) desde donde parten fibras hacia la corteza somatosensorial Es la vía que lleva la información de la TERMOALGESIA - Hay fibras que ascienden formando el HAZ ESPINORRETICULAR que termina principalmente en el TE y en menor medida en los nucleos intralaminares del tálamo (este ultimo relacionado con el sistema límbico y es quien relaciona el dolor con el comportamiento que adopta el sujeto frente a la agresión) - Hay fibras que ascienden formando el HAZ ESPINOTECTAL que terminan en los TCS (área pretectal). Es quien permite relacionar el dolor con la función visual y auditiva. Características de la vía - Filogenéticamente es mas antiguo que el del cordon posterior - Tiene campos receptivos mas grandes (menor discriminación) - Tiene menor velocidad de conducción que el del cordon posterior. - Las fibras que llegan al tálamo son minoritarias. La mayoría termina difusamente en la FR del TE, especialmente en la SUSTANCIA GRIS PERIACUEDUCTAL (SGP) Modalidades: DOLOR TEMPERATURA TACTO PROTOPATICO o grueso Existen 2 tipos neuronales que realizan 4 tipos de proyecciones eferentes: 1) INTRACORTICALES: mediadas por interneuronas corticales 2) DE ASOCIACION: con diferentes áreas corticales ipsiltarales desde las capas II y III 3) INTERHEMISFERICAS: que a través del cuerpo calloso se conectan con el área del hemisferio opuesto. Se originan de las capas II y III. 4) SUBCORTICALES: siendo las más importantes: al estriado, al tálamo, a los núcleos de Goll y Burdach y al asta dorsal de la ME. Las proyecciones al tálamo salen de la lámina VI, el resto de la lámina V. Son 2 las aferencias que llegan a la corteza somatosensorial 1) Las originadas del TÁLAMO que terminan en la capa IV 2) Las originadas en otras partes de la CORTEZA que terminan en las capas II y III ÁREAS SOMATOSENSORIALES CORTEZA SOMATOSENSORIAL PRIMARIA (S-I): Ubicada en el giro postcentral (circunv. Postrrolandica) y en la profundidad del surco central (cisura de Rolando) Conforma las AREAS 3a y 3b,1,2 de Brodmann La información proviene del hemicuerpo contralateral. CORTEZA SOMATOSENSORIAL SECUNDARIA (S-II): Más lateral y posterior a la primaria sobre el borde superior de la cisura Silvio que corresponde a la región periinsular del AREA 2 de Brodmann. La información que llega es bilateral (de ambos hemicuerpos) Existen además 2 regiones corticales vinculadas a la sensibilidad somatica: - REGION INSULAR: ubicada en la profundidad de la cisura de Silvio - CORTEZA PARIETAL POSTERIOR: corteza de alto orden somatosensorial (áreas 5 y 7 de Brodmann) ORGANIZACIÓN TOPOGRÁFICA (SOMATOTÓPICA) El tamaño de cada área cortical es proporcional a la densidad de receptores cutáneos en la zona correspondiente S-I AREA 3a : receptores musculares de estiramiento AREA 3b: receptores cutáneos de adaptación lenta AREA 1: receptores cutáneos de adaptación rapida AREA 2: presión y posición articular. Un cierto porcentaje de las neuronas corticales de áreas somatosensoriales presenta respuestas ante la dirección y trayectoria del estimulo. A estas neuronas, se las denomina neuronas complejas y resultan de un proceso mayor de abstracción de información a nivel cortical, por el cual se extraen ciertas características del estimulo. El dolor se transmite por vías neurales especificas que se inicial a nivel de terminaciones libres superficiales y profundas. Estos receptores responden a submodalidades especificas (térmicas, mecánicas) o son polimodales. En parte responden como quimiorreceptores, reaccionando ante sustancias químicas producidas por el daño celular. La SENSIBILIZACION de un receptor es el proceso por el cual la fibra aferente nociceptiva aumenta su respuesta, disminuye su umbral de activación y en algunas ocasiones comienza a descargar espontáneamente. Este proceso ocurre cuando en consecuencia a una lesión celular, se liberan o se forman sustancias químicas (Algesicas) tales como - K+ - Bradiquinina - Histamina - Prostraglandinas - Leucotrienos La sensibilización es la responsable de la HIPERALGESIA, que se caracteriza por un aumento de la percepción y sensibilidad al dolor. HIPERALGESIA PRIMARIA: es la hiperalgesia en la zona lesionada HIPERALGESIA SECUNDARIA: es la hiperalgesia en la zona perilesional ALODINIA: percepción de dolor por estímulos que generalmente no lo causarían ej: dolor al ponerse la remera. Tipos de DOLOR VISCERAL PROFUNDO REFERIDO: Provienen de las articulaciones, del periostio de los huesos, del cráneo y de los músculos. Se caracterizan por ser difusos (mal localizados), sordos, agotadores y se acompañan de respuestas autonómicas, como salivación, caída de la TA, nauseas, vomitos,etc. Dan lugar al dolor referido Es el dolor que se percibe en una zona del cuerpo diferente del lugar de origen. Esta irradiación no ocurre al azar (ej: dolor de infarto de miocardio se irradia hacia el epigastrio, mandibula, brazo izq, etc) La base neural se encuentra en la convergencia de las aferencias nociceptivas viscerales con las cutáneas sobras las mismas neuronas de 2º orden. Los impulsos nerviosos transmitids por estas neuronas de alto orden son interpretadas por el SNC como provenientes de la piel La info dolorosa se canaliza por 2 vias Las fibras mielínicas A delta terminan en las laminas I y IV de las astas posteriores de la ME Las fibras amielínicas tipo C terminan en las laminas I y II sobre interneuronas que conectan principalmente sobre la lámina V. El neurotransmisor en las neuronas es un neuropeptido: SUSTANCIA P Existe liberación de sustancia P y otros neuropeptidos, como somatostatina, tanto a nivel de la prolongación central de la fibra C como en la periférica, a nivel de las terminaciones libres cutáneas. Esta liberación periférica de transmisor participa en el desarrollo de la respuesta inflamatoria local (reflejo axónico) En el asta dorsal de la ME existen dos poblaciones de neuronas de 2do orden para la transmisión del dolor: NEURONAS DE RELEVO: envían sus axones hacia el tálamo o TE Comprenden 2 subpoblaciones - Neuronas de relevo de la lamina I: Reciben info exclusivamente de los nociceptores a traves principalmente de fibras A delta pero tambien de fibras C. Envian sus axones por el cordón anterolateral del lado opuesto constituyendo el haz neoespinotalamico. Median el DOLOR AGUDO, BRILLANTE Y BIEN LOCALIZADO, RAPIDO. - Neuronas de relevo de la lamina V: Reciben info de los nociceptores (principalmente de las fibras C), de los mecanorreceptores (principalmente fibras A beta) y termorreceptores (fibras C) Envian sus axones por el cordon anterolateral opuesto y del mismo lado, constituyendo los haces espinorreticular y espinotectal. Son multirreceptivas, responden tanto a estímulos dolorosos como no dolorosos. Entre los dolorosos a quellos provenientes de neuronas sensoriales primarias de las fibras de menor velocidad: DOLOR SORDO, PROBREMENTE LOCALIZADO, LENTO INTERNEURONAS: conectan con otras semejantes en el asta post. o con N. de relevo. Las fibras ascendentes del cordon anterolateral, la minoría se dirigen al tálamo y la mayoría termina difusamente en la FR del TE particularmente en la zona que rodea al acueducto de Silvio “sustancia gris periacueductal”, área estrechamente relacionada con el sistema límbico. Esto explica la capacidad de los estímulos dolorosos para producir estados de alerta y respuestas neurovegetativas difusas como cambios respiratorios y cardiovasculares. En la población de axones de 2do orden que llegan al tálamo se mantiene la segregación del as modalidades encontradas en las neuronas de las laminas I y IV del asta posterior. Es decir, el haz neoespinotalamico termina en los núcleos talamicos de proyección especificay el haz espinorreticular termina en los núcleos laminares del tálamo (inespecíficos) DOLOR Clínicamente: Dolor nociceptivo: dolor de corta duración y brillante luego de una injura Dolor inflamatorio: la respuesta de dolor e hipersensibilidad es como respuesta a la injuria celular y la inflamación Dolor neuropatico: cuando se asocia con lesión del SNC Dolor funcional: asociado con el procesamiento central anormal de la info neural normal. Durante el dolor fisiológico los estímulos activan fibras A y liberan aminoácidos excitatorio como glutamato actuando sobre receptores NO- NMDA. La activación de las fibras A y C con agentes químicos, mecánicos o físicos que dañan los tejidos producen sensaciones dolorosas aumentadas: DOLOR PATOLOGICO, mediadas por una liberación conjunta de aminoácidos y neuroquininas (sust P) que conduce a la activación de receptores NMDA del glutamato y potenciación progresiva de la sensación dolorosa patológica. Estos cambios de la membrana son los causales de la hiperalgesia y la alodinia. Desde el punto de vista psicofísico existen 3 fases en el dolor luego de una injuria grave. 1) FASE AGUDA: se caracteriza por el sistema de analgesia endógena. Se desencadena en segundos, con respuestas psicológicas y autonómicas que dependen del estímulo y el contexto. 2) FASE DE REACCION INFLAMATORIA: cambios locales que alteran la generación de señales en el área de la injuria. Existe alodinia e hipersensibilidad. 3) FASE DE fenómenos centrales y periféricos de sensibilización luego de días y en particular cuando existe lesión neural.existe alodinia intensa. MECANISMOS CENTRALES DE ANALGESIA “SISTEMA DE ANALGESIA ENDOGENA” La función principal de este control aferente o de entrada es suprimir la inflo irrelevante originada en la periferia dejando pasar solo la de intensidad suficiente como para tener un significado adaptativo. El control descendente de la info sensorial se ejerce a nivel medular, mesencefálico y diencefálico (tálamo). Se activan por la actividad física, sexual, pero el estímulo más importante es el propio dolor. En la sustancia gris periacueductal (SGP) se encuentran neuronas monoaminérgicas (noradrenalina, serotonina) que proyectan sus axones hacia la ME donde hacen sinapsis excitatorias con interneuronas encefalinérgicas (opiode endógeno). Cuando no estamos realizando una actividad de importancia, las neuronas monoaminérgicas se encuentran inhibidas por interneuronas gabaérgicas presentes en la SGP y por lo tanto el sistema de analgesia esta desconectado, las interneuronas encefalinergicas no funcionan permitiendo la conducción del dolor. Cuando la actividad que realizamos es de importancia y estamos en presencia de un dolor molesto, el sistema límbico activa una vía descendente que inhibe las interneuronas gabaérgicas de la SGP mediante interneuronas encefalinergicas rodeando a la misma. De ese modo se desinhibe a las neuronas monoaminérgicas activando el mecanismo de analgesia endógena. Se libera de este modo una interneurona excitatoria que activa al locus coeruleus (Noradrenalina) y al núcleo dorsal del rafe (serotonina) que a su vez activan a un interneurona encefalinérgica medular (inhibitoria). Estas interneuronas espinales inhiben presinápticamente (y postsinápticamente) la liberación de sustancia P de la aferencia sensorial nociceptiva bloqueando la conducción del dolor hacia la corteza (analgesia). Cuando la actividad cesa, el sistema límbico desactiva la vía descendente y nuevamente el mecanismo de analgesia de inactiva permitiendo la conducción del dolor La forma en que se ejerce el efecto analgésico resultante de la estimulación de las raíces dorsales es central y no a través de un mecanismo simple medular de inhibición sináptica. DOLOR VISCERAL En las vísceras existen numerosos receptores que responden a cambios en el medio interno. Estos receptores son la base de la INTEROCEPCION. Las áreas cerebrales de impacto de esta info incluyen al sistema límbico. Estas modalidades de recepción que incluye a la nocicepción, mecanorrecepción y termorrecepción viscerales está dada por terminaciones libres (nociceptores polimodales) que participan en el DOLOR VISCERAL. Parte de sus fibras aferentes viajan por vías somáticas y los cuerpos de las neuronas primarias están ubicados en los ganglios dorsales de las metámeras correspondientes. Las neuronas de 2do orden y sus vías ascendentes son semejantes a las de la sensibilidad periférica y puede encontrarse en las representaciones corticales una distribución conjunta de los campos receptivos de extero e interoceptores. La convergencia de aferentes viscerales y cutáneos sobre los mismos grupos neuronales de 2do orden da lugar a que el dolor visceral se experimente en una porción de la superficie cutánea (dolor referido) NEUROFISIOLOGÍA Seminario 5: “Sistema visual” LUZ GLOBO OCULAR SISTEMA OPTICO - Caracteristicas y patologías asociadas RETINA FOTORRECEPTORES FOTOTRANSDUCCION PROCESAMIENTO DE LA INFO VISUAL CIRCUITO ON-OFF ANTAGONISMO CENTRO/PERIFERIA CAMPOS VISUALES VIAS VISUALES PRIMARIAS Y SECUNDARIAS LESIONES OPTICAS MOVIMIENTOS OCULARES CORTEZA VISUAL LUZ: Es la percepción de la radiación electromagnética de longitud de onda entre 400 y 750nm. Los objetos que nos rodean reflejan luz con diferentes grados de intensidad (luminosidad). La base de la visión es la comparación de contrastes, más que de la determinación de intensidades absolutas. En la percepción visual existen dos aspectos esenciales: Detección del BRILLO: consiste en detectar la cantidad de luz (aspecto cuantitativo) Detección del COLOR: consiste en detectar subtipos de luz (aspecto cualitativo) En la visión escotópica los objetos carecen de color pero difieren de su brillo. En la visión fotópica (a la luz solar), los objetos difieren tanto en el brillo como en el color ESTRUCTURA DEL GLOBO OCULAR 3 capas concéntricas: 1) Estrato FIBROSO: - CÓRNEA - CONJUNTIVA - ESCLERÓTICA 2) Estrato VASCULAR: - IRIS: se comporta como un diafragma que determina el diámetro pupilar. Contiene fibras musculares lisas dispuestas . radialmente: dilatador de la pupila (inervación por SNA =) ) . circularmente: constrictor de la pupila (Inervación por SNA Para=) Está sujeto a un ligamento: el CUERPO CILIAR - COROIDES: es rica en vasos sanguíneos que irrigan la superficie externa de la retina 3) Estrato NERVIOSO: - RETINA La CORNEA junto al CRISTALINO actúan como un grupo de LENTES. Los líquidos transparentes: humor acuoso y vítreo contribuyen a mantener la forma del ojo y permiten que la luz alcance la retina. Distancia X al objeto distancia X´ a la imagen F F´ EJE ÓPTICO La distancia x a un objeto, la distancia x´ a la imagen en la retina y la distancia focal están relacionadas por la fórmula de los focos conjugados El ojo en reposo tiene su foco imagen en la retina. Si el objeto se encuentra en el infinito, la imagen se forma en el foco imagen, es decir la retina. Esto se cumple cuando el objeto se encuentra mas alla de los 6mts (inifinito) En este caso el poder dióptrico del cristalino no acomodado (cristalino delgado) es de 50 dioptrias El sistema óptico del ojo es una lente compuesta que forma una imagen REAL, INVERTIDA Y MENOR. CENTRO ÓPTICO R = 1 + 1 f x x´ Cuando el objeto se encuentra a una distancia menor a 6mts, la imagen se forma mas alla del foco imagen (detrás de la retina). Por lo tanto en estas condiciones el ojo en reposo (no acomodado) no puede ver la imagen con nitidez. Para lograr que la imagen se siga formando en la retina sepone en funcionamiento el fenómeno de acomodación. MECANISMO DE ACOMODACION (ajuste focal) Proceso mediante el cual el ojo se ajusta para hacer que la imagen se forme sobre la retina cuando la distancia entre el objeto y el ojo es menor a 6mts. Este mecanismo es controlado por el componente parasimpático del III par craneal (M.O.C) que ocasiona la contracción de los músculos ciliares para aflojar la tensión de los lgamentos suspensores del cristalino (zónula de zinn) el que librado a su elasticidad natural, tiende a adquirir forma esférica aumentando su poder dióptrico de convergencia de modo que la imagen siga formándose en la retina. PUNTO REMOTO: el punto mas cercano que el ojo puede ver con nitidez sin emplear el mecanismo de acomodación. En el ojo normal, se encuentra a 6mts. A medida que el objeto se va acercando al ojo, el cristalino se hace mas convergente (mas gordito) disminuyendo su distancia focal de modo que la imagen se mantiene siempre en la retina. Esta acomodación tiene un limite máximo. En una persona adulta normal, cuando el objeto se ha acercado a 20cm del ojo, el cristalino ya no puede acortar mas su distancia focal (máxima acomodación) del cristalino. Si el objeto se sigue acercando, se forma una imagen borrosa. PUNTO PROXIMO: es el punto mas cercano que puede formar una imagen nítida en la retina gracias a la máxima acomodación del cristalino. Varia con la edad: es mas cercano en los niños (7 cm) y se aleja del ojo a medida que aumenta la edad (15 a 20cm en el adulto y mayor en el anciano). PODER DE ACOMODACION del ojo (PA) es la variación del poder dióptrico que tiene lugar en el ojo como consecuencia de la acomodación. Se calcula como la inversa de la distancia al punto próximo expresada en metros. Valor normal: 4 Hay dos tipos de lentes: Convergentes (o positivas) Aquellas lentes que cuando un haz de luz los atraviesa sale acercándose al eje principal. Esto ocurre en las lentes a) Biconvexas b) Convexo-plano c) Convexo- cóncavo (Cuando la convexidad es mayor que la concavidad) Son lentes más gruesos en el centro que en el borde. Divergentes (negativas) Aquellas lentes que cuando el haz de luz los atraviesa, este sale alejándose del eje principal. Son mas gruesas en el borde que en el centro. Esto ocurre en lentes a) Biconcavo b) Plano cóncavo c) Cóncavo-convexa OJO EMETROPE (Normal) p.remoto: 6 mts p.proximo: varia con la edad distancia focal: 0,02 mts (ojo no acomodado) MIOPIA El diámetro antero-posterior del ojo es mayor a lo normal, de modo que aun en ausencia de acomodación, la imagen del punto remoto se forma delante de la retina. El poder convergente d el ojo no acomodado resulta excesivo para un ojo demasiado largo. En consecuencia, no se puede ver con nitidez los objetos alejados. Se corrige restando poder convergente con lentes ESFERICAS NEGATIVAS o DIVERGENTES HIPERMETROPIA El diámetro anteroposterior es menor a lo normal, de modo que la imagen de un objeto alejado, con el ojo en reposo, se forma detrás de la retina. El poder convergente del ojo no acomodado resulta débil para un ojo relativamente corto. La persona puede corregir el problema, acomodando permanentemente (vista cansada) Cuando el objeto se va acercando al ojo llegara al máximo de acomodación cuando todavía el objeto se encuentre relativamente lejos del ojo. Por lo tanto, la persona no puede ver con nitidez los objetos cercanos. Se corrige aumentando el poder convergene del ojo con LENTES ESFERICAS POSITIVAS o CONVERVERGENTES. ASTIGMATISMO El defecto reside en la CORNEA en la cual no son superficies esféricas sino que tienen ondulaciones en sentido vertical (ve claramente las líneas horizontales) o en sentido horizontal (ve claramente las líneas verticales). Se corrige colocando una LENTE CILINDRICA cuyo eje lineal sea perpendicular al eje alterado de la córnea (positiva o negativa) PRESBICIA La capacidad de ver nítidamente objetos cercanos depende la elasticidad del cristalino. Mayor elasticidad, mayor es la capacidad de aumentar el diámetro anteroposterior por lo tanto mayor el aumento de la curvatura y en consecuencia, mayor convergencia. Esta elasticidad disminuye con la edad. El poder de acomodación varia desde 14 diopt en el niño hasta 1 dpt en el adulto anciano, quien pierde la capacidad de ver de cerca por una falla en el poder de acomodación (falla el poder de convergencia) La persona con presbicia tiene disminuida la acomodación, el punto próximo se va alejando (no ve bien de cerca) y el punto remoto es normal (ve bien de lejos). Se corrige con LENTES CONVERGENTES (POSITIVAS). Muy similar a lo que ocurre en la hipermetropía. RETINA Los rayos de luz atraviesan los elementos ópticos antes de alcanzar la retina, el cual tapiza el polo posterior del ojo y se apoya sobre una capa de células que contienen melanina, el epitelio pigmentario, cuya principal función es la de absorber la luz incidente que no ha sido captada por la retina, evitando que la luz se refleje y que pueda distorsionar la imagen. Existe también una región más o menos central llamada MÁCULA, en donde abundan los CONOS. Su extensión es aprox 1cm de diámetro. FOVEA: Es una pequeña depresión en el centro de la macula en donde los cuerpos neuronales de las capas proximales están desplazados de forma que la luz incida más directamente sobre los fotorreceptores. Tiene forma circular con un diámetro total de 1 a 1,5mm Proporciona la máxima agudeza visual no solamente por la mejor llegada de luz, sino porque es donde se encuentra la mayor densidad de fotorreceptores (CONOS)de toda la retina, que se hallan densamente empaquetados. La retina también presenta una zona por la cual los axones que constituyen el nervio óptico tienen su salida. Es un espacio desprovisto de receptores, lo que significa que no da información del campo visual y se denomina “MANCHA CIEGA” CAPAS 1. Epitelio pigmentario: Es la capa más profunda. Está formada por células cubicas que no son neuronas y poseen gránulos de melanina que le dan una pigmentación característica. 2. Capa de las células fotorreceptoras: Está formada por los segmentos más externos de los conos y los bastones 3. Capa limitante externa: No es una membrana, sino uniones intercelulares del tipo zónula adherente entre las células fotorreceptoras y las células de Müller. 4. Capa nuclear o granular externa: Está formada por los núcleos celulares de las células fotorreceptoras. 5. Capa plexiforme externa: Es la región de conexión sináptica entre células fotorreceptoras y las células bipolares. 6. Capa nuclear o granular interna: Está formada por los núcleos celulares de las células bipolares, las células horizontales y las células amácrinas. 7. Capa plexiforme interna: Es la región del conexión sináptica entre células bipolares, amácrinas y ganglionares. 8. Capa de las células ganglionares: Está formada por los núcleos de las células ganglionares. 9. Capa de fibras del nervio óptico: Está formada por los axones de células ganglionares que forman el nervio óptico 10. Capa limitante interna: Separa la retina del humor vítreo http://es.wikipedia.org/wiki/Melanina http://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAcleo_celular http://es.wikipedia.org/wiki/Cono_(c%C3%A9lula) http://es.wikipedia.org/wiki/Sinapsis http://es.wikipedia.org/wiki/Nervio_%C3%B3ptico http://es.wikipedia.org/wiki/Humor_vitreo http://es.wikipedia.org/wiki/Nervio_%C3%B3ptico http://es.wikipedia.org/wiki/Axones http://es.wikipedia.org/wiki/Sinapsis NEURONAS DE LA RETINA 6 tipos neuronales que procesan la información visual: CÉLULAS BIPOLARES: Emiten dos prolongaciones. Una se dirige hacia la capa plexiforme externa pararecibir el “input” de los fotorreceptores y la otra hacia capa plexiforme interna, donde contacta con las células ganglionares y amácrinas. CÉLULAS GANGLIONARES: Son la vía de salida de la retina. Reciben información de las células amácrinas y bipolares y convierten estas señales en PA que por medio de sus axones se transmiten a otros sitios del SNC. CÉLULAS HORIZONTALES Ubicadas en la capa plexiforme externa Reciben información de los fotorreceptores y a su vez contactan con las células bipolares y otros fotorreceptores Son inhibitorias y utilizan GABA como neurotransmisor, siendo responsables de la retroalimentación negativa de la porción distal de la retina. CÉLULAS AMÁCRINAS: Los somas se ubican en la capa plexiforme interna (borde proximal) Emiten prolongaciones hacia la capa plexiforme externa, en donde reciben las entradas de las células bipolares y/o de otras amácrinas. Restringen sus contactos a la plexiforme interna en donde las células disponibles para establecer contactos sinápticos son las bipolares, las interplexiformes, las ganglionares y otras amácrinas. Existe una diversidad que difieren de acuerdo con criterios morfológicos y farmacológicos. Las más abundantes son las amácrinas inhibitorias que utilizan GABA o GLICINA como neurotransmisor, y las excitatorias que utilizan ACETILCOLINA. CÉLULAS INTERPLEXIFORMES: Los somas se ubican en la capa plexiforme interna (borde proximal) Emiten prolongaciones hacia la capa plexiforme externa, en donde reciben las entradas de las células bipolares y/o de otras amácrinas. Envían también prolongaciones hacia atrás a la retina externa en donde hace sinapsis con las células horizontales y los fotorreceptores. Contiene DOPAMINA FOTORRECEPTORES: “CONOS Y BASTONES” Presentan 3 regiones funcionales: 1) EXTERNO: Especializado en la fototransducción. Están totalmente ocupados por los pigmentos visuales que absorben la luz. Cada molécula de pigmento está formada por una pequeña molécula (el retinal) que absorbe la luz unida a una gran proteína (opsina) que se extiende por la membrana. Tanto los conos como bastones poseen gran cantidad de pigmento ya que poseen en esta región disponen de un complejo de sistema de discos membranosos apilados que aumentan notablemente la superficie de sus membranas. Estos discos se desarrollan como una serie de invaginaciones de la membrana plasmática de las células. En los conos: los discos se continúan con la membrana celular. En los bastones: se separan de ella y se convierten en organelas intracelulares. 2) INTERNO: Se conecta con el externo mediante un cilio formado por 9 partes de microtúbulos. Contiene al núcleo, mitocondrias y demás organelas celulares 3) TERMINAL SINAPTICO: Es la estructura por el cual entra en contacto con las células bipolares y horizontales Cada retina tiene 100 millones de BASTONES y 10 millones de CONOS. Las características diferenciales de ambos tipos de visión son consecuencia tanto de las propiedades de los conos y bastones como de las conexiones que estos establecen con otras neuronas retinianas. CONOS BASTONES Menos sensibles a la luz (UMBRAL ALTO) Muy sensibles a la luz (UMBRAL BAJO) Menor cantidad de fotopigmento CONOPSINA Mas cantidad de fotopigmento RODOPSINA Muy concentrados en la fóvea (mayor agudeza visual) Mayormente en la periferia (parafovea) (menor agudeza visual) Alta resolución temporal; respuesta rápida Baja resolución temporal. Respuesta lenta Luz diurna Luz nocturna Colores (cromáticos) Blanco y negro (acromáticos) Alta resolución espacial Baja resolución espacial Visión fototópica Visión escotópica (carente de detalles) Relación cono célula ganglionar 1/1 Relación bastón célula ganglionar mayor Baja convergencia Alta convergencia Relación cono célula ganglionar 1/1 Relación bastón célula ganglionar mayor FOTOPIGMENTOS RODOPSINA: fotopigmento de los bastones Es un complejo covalente formado por dos componentes: Porción proteica (“opsina”): que se encuentra embebida en la membrana del disco y que por sí misma no absorbe la luz. El retinal: un aldehído de la Vitamina A, responsable de la absorción de la luz (cromóforo). Puede adoptar varias configuraciones isoméricas. En su forma inactiva (oscuridad) el retinal se une a la opsina en configuración 11-cis retinal, una forma muy estable que puede durar años. En la luz el retinal se isomeriza cambiando a configuración 11-trans retinal (único paso fotosensible de todo el proceso). El 11-trans retinal tiene poca afinidad por la opsina y por ende el complejo se degrada rápidamente. Para que el fotopigmento puede regenerarse el 11-trans retinal debe ser transportado al epitelio pigmentario donde se reisomeriza a Vit A, precursor del 11-cis retinal. La unión del precursor con la opsina regenera el fotopigmento en su forma estable, proceso que se da en la oscuridad. CONOPSINAS Formadas por un retineno-1,11-cis más tres diferentes opsinas que permiten responder a diferentes longitudes de onda y ver los colores: Eritropsina: Fotopigmento conopsina rojo Cloropsina: Fotopigmento conopsina verde Cianopsina: Fotopigmento conopsina azul El rojo y el verde son más abundantes que el azul En la fóvea solo se encuentran conos correspondientes al rojo y al verde El fotopigmento encargado de empezar la cascada de liberaciones para permitir la transducción de la luz en los conos se llama CONOPSINAS. Dicho proceso es similar al de los bastones. DATO DE COLOR: La Vit A es un componente importante en el funcionamiento de la retina. Como no puede ser sintetizada por el organismo, deberá incorporarse con la dieta. Una deficiencia de Vit A puede conducir a la ceguera nocturna, a la degeneración del segmento externo de los fotorreceptores y finalmente ceguera total. FOTOTRANSDUCCIÓN Durante la oscuridad, cuando la membrana del fotorreceptor se encuentra en reposo, existe una corriente despolarizante de Na+ (corriente oscura) a través de canales regulados por GMPc (2do mensajero). La presencia de guanilato ciclasa mantiene la [GMPc]i y por lo tanto los canales de Na+ permanecen abiertos y el fotorreceptor se mantiene despolarizado a -30mV (su Vmr). En consecuencia a la despolarización, se produce una constante activación de canales de Ca2+ VD ubicados en el terminal sináptico y se libera GLUTAMATO de manera tónica hacia las células bipolares y horizontales produciendo potenciales postsinápticos: La absorción de luz constituye el estímulo que ocasiona el cambio conformacional de la rodopsina o conopsina, esto lleva a la activación de una transducina que a su vez activa a una fosfodiesterasa. Esta hidroliza al GMPc y por ende este disminuye su concentración intracelular. Esto produce el cierre de canales de Na+ y el fotorreceptor se hiperpolariza, disminuyendo la liberación de glutamato. Por lo tanto, la HIPERPOLARIZACION constituye el POTENCIAL RECEPTOR. Es decir, la configuración eléctrica del estímulo de modo tal que cuanto mayor sea la cantidad de luz absorbida por el fotorreceptor, mayor será la amplitud de la respuesta hiperpolarizante con menor liberación de glutamato ACTIVACIÓN DE TRANSDUCINA (PROTEINA G) ACTIVACION DE FOSFODIESTERASA CAMBIO CONFORMACIONAL DE LA RODOPSINA O DE LAS CONOPSINAS (ISOMERIZACION) CIERRE DE CANALES DE NA+ (disminuye la conductancia) HIDRÓLISIS DE GMPc DISMINUYE LA LIBERACION DE GLUTAMATO El glutamato liberado por los CONOS genera: PEPS o PIPS El glutamato liberado por los BASTONES genera PIPS Existe un factor de amplificación ya que la activación de una molécula de RODOPSINA por un fotón activa unas 500 moléculas de transducina, provocando a su vez la activación de 500 moléculas de fosfodiesterasaque hidrolizan aprox 100.000 moléculas de GMPc Adaptación a la luz: Procesos que tienden a ajustar la sensibilidad de los fotorreceptores retinianos. Con bajos niveles de iluminación, los fotorreceptores son los más sensibles a la luz. A medida que los niveles de iluminación aumentan, la sensibilidad disminuye, lo que impide que los receptores se saturen, y aumenta así el intervalo de intensidades de luz sobre el cual operan. Los canales con puerta de GMPc en el segmento externo son permeables tanto al Na+ como al Ca2+, por lo tanto el cierre de estos canales inducidos por la luz lleva a la disminución de los niveles de concentración interna de Ca2+. Esto desencadena modificaciones en la cascada de la fototransducción, las cuales tienden a reducir la sensibilidad del receptor a la luz. Ej: la disminución de Ca2+ - aumenta la actividad de la guanilato ciclasa generando el aumento de los niveles de GMPc. - Aumenta la afinidad de los canales con puerta de GMPc por el GMPc. Las interacciones neurales entre las células horizontales y las terminaciones de los fotorreceptores. La finalización de la respuesta a la luz está compuesta por varios eventos: - Fosforilación de la rodopsina activada por medio de la rodopsina-kinasa lo que disminuye su capacidad de activar a la transducina - Una vez fosforilada, se une a una proteína “arrestina” que inhibe de manera competitiva la unión de la transducina a la rodopsina - La resíntesis de GMPc de la guanilato ciclasa para reestablecer los niveles iniciales. Adaptación a la oscuridad: Implica 2 componentes * Una adaptación neural rápida de los conos, responsable solo de una parte mínima del proceso adaptativo * Una adaptación fotoquímica, dada por la resíntesis de la rodopsina en los bastones, indispensable para la visión nocturna. Procesamiento de la información en la retina En la retina hay 3 neuronas principales de neuronas que forman circuitos sinápticos con diversas funciones. Fotorreceptores Establecen conexiones sinápticas entre si Células bipolares en la capa plexiforme externa Células horizontales Células bipolares Establecen conexiones sinápticas entre si Células amácrinas en la capa plexiforme interna Células ganglionares La información fluye verticalmente desde los fotorreceptores a las células bipolares y desde estas a las neuronas ganglionares (circuito vertical o de proyección porque los axones de estas últimas forman el N. óptico) La información también fluye lateralmente a través de las células horizontales (c. plexif externa) y de las amácrinas (c.plexif interna) Células horizontales: interneuronas que vinculan lateralmente a los fotorreceptores con las células bipolares. Células amácrinas: interneuronas que vinculan lateralmente a las células bipolares con las ganglionares. Así constituyen circuitos de inhibición lateral cuya función es el antagonismo centro-periferia. Existen 4 tipos de células ganglionares: Células P (parvosistema): - 80% de las células ganglionares - Se ubican en la fóvea (conos) - Campos dendríticos pequeños (CR pequeños = mayor discriminación = mayor nitidez) - Soma de tamaño mediano - Proyectan exclusivamente al cuerpo geniculado lateral del tálamo (vía visual 1ria) - Presentan una respuesta de tipo estático (descargan permanentemente mientras el estímulo este presente) con muy poca adaptación y baja sensibilidad a los contrastes de luz - Responsables del análisis visual fino y del color - Tienen una organización concéntrica centro-periferia. A menudo la periferia posee una preferencia espectral diferente a la del centro, originando la propiedad “antagonismo al color” , generando un antagonismo centro-periferia no de luz y oscuridad sino entre diferentes longitudes de onda. Ej: rojo en el centro, verde en la periferia. Células M (magnosistema): - 10% de las células ganglionares - Campos dendríticos y somas grandes (CR grandes= menor discriminación = menor nitidez) - Proyectan tanto al cuerpo geniculado lateral como al área tectal (TSC) - Presentan una respuesta de tipo dinámico (descargan cuando el estímulo aparece o cuando varia su intensidad) - Son responsables del análisis de formas y movimientos, con alta sensibilidad para detectar contrastes de la luz y NO procesan el color (acromáticos) Células ni P ni M (células K) - 10% de las células ganglionares - Proyectan al área tectal y al hipotálamo (núcleo supraquiasmático) - Poseen alta sensibilidad para detectar contrastes de luminosidad y NO procesan el color (acromáticos) - Participan en algunos reflejos neuroendócrinos, como la sincronización de ritmos circadianos (vía óptica 2ria) - 3 grupos distintos: Uno relacionado con la información cromática (de long de onda corta) y los otros dos están compuestos por células en donde no se ha demostrado sensibilidad al color y proyectan fundamentalmente al TCS. Participan en los reflejos pupilares y oculomotores. Células ganglionares ubicadas en la periferia de la retina - contiene un cuarto tipo fisiológico de fotopigmento: la melanopsina y por lo tanto tiene propiedades fotorreceptoras. - Proyectan a los núcleos supraquiasmático del hipotálamo y a otras áreas hipotalámicas - Están vinculadas con la respuesta neuroendocrina a la luz. CIRCUITO ON-OFF CENTER El glutamato liberado en la oscuridad por los fotorreceptores produce en las células bipolares 2 tipos de respuesta , dependiendo del receptor postsináptico en la célula bipolar. Existen dos formas de conexión diferentes para conos y bastones. En los conos… 50% c.bipolares presentan un receptor de glutamato 1- AP4 que produce un PIPS. Como estas células están inhibidas en la oscuridad y se activan con la luz se llaman células bipolares“ON CENTER”. En algunas de las bipolares “ON” existe un aumento en la conductancia al K+ producida por el glutamato, con la consiguiente hiperpolarización. En otras existe una disminución de la entrada de Na+, por cierre de un canal regulado por GMPc. En estas sinapsis el glutamato liberado actúa sobre las bipolares aumentando la hidrolisis del GMPc y cerrando el canal de Na+ El otro 50% de las células bipolares presenta un receptor de glutamato AMPA/KAINATO que responde con un PEPS, estando activas durante la oscuridad e inhibidas en presencia de luz. Se las denomina c. bipolares “OFF CENTER” Cada tipo de célula bipolar conecta con un tipo de célula ganglionar, que también reciben el nombre de ganglionares “ON” y “OFF”. La “on” se activa con la luz y la “off” se inhibe por la luz. De esta manera, existen dos vías posibles para el flujo de información desde los conos a las células ganglionares. En los bastones… El fotorreceptor conecta con un tipo de célula bipolar: la “ON”. Esto no significa que los bastones sean ajenos al procesamiento paralelo en dos canales ,ON y OFF. Lo que sucede es que tal procesamiento se realiza de forma más indirecta y en base a las conexiones que establecen las células bipolares de los bastones en la retina interna. Las células bipolares de los bastones no conectan directamente con las células ganglionares, sino que lo hacen mediante las células amácrinas, las cuales establecen dos tipos de sinapsis - Sinapsis eléctrica: sobre las terminaciones de la bipolar que excitaran a la ganglionar “on center” - Sinapsis química: de polaridad invertida sobre la ganglionar de “off center” que la inhibirá. ANTAGONISMO CENTRO PERIFERIA Sirve para facilitar la detección de elementos con débiles contrastes; o sea que refuerza el contraste generando una mejor definición de la imagen. Por eso, ante la iluminación difusa de un campo periférico en centro y periferia las células ganglionares responden pobremente; porque están programadas para detectar contrastes. Además, que una vía responda a la luz y otra a la oscuridad, permite detectar variaciones bruscas tanto de una como de otra. El antagonismocentro periferia se explica mediante un mecanismo de inhibición lateral. Esta inhibición está mediada por células horizontales; neuronas Gabaérgicas que comunican un fototransductor con otro. Las células horizontales son activadas por el glutamato (fotorreceptor “oscuro”) y por acción del GABA hiperpolariza (como si hubiese luz) a los fotorreceptores vecinos. El efecto final; es que las células horizontales aumentan la hiperpolarización de la célula iluminada, generando un efecto reforzador sobre la ganglionar correspondiente; “apagando” las ganglionares de la periferia. Solo las células ganglionares (y algunas amácrinas) dan origen a PA. La transmisión en el resto de la vía intrarretiniana es de tipo electrotónico. CAMPO VISUAL Es la imagen del mundo exterior vista por ambos ojos con la cabeza inmóvil y sin movimiento de los globos oculares. La superficie de la retina se divide en 2 mitades: Hemirretina nasal: Por dentro de la fóvea Recibe la luz del campo temporal de visión. Hemirretina temporal: Por fuera de la fóvea Recibe la luz del campo nasal de visión. A su vez, cada una de ellas se divide en cuadrantes: superior e inferior Se proyecta sobre - Retina nasal izquierda - Retina temporal derecha Se proyecta sobre - Retina nasal derecha - Retina temporal izquierda Mira al campo superior de la visión Mira al campo inferior de la visión Como las fibras de la porción nasal de la retina de cada ojo, cruzan al lado opuesto a través del quiasma, el tracto óptico izquierdo lleva axones de la hemirretina temporal izquierda y de la hemirretina nasal derecha. Por lo tanto, contiene una representación completa del hemicampo visual derecho y viceversa: el tracto óptico derecho lleva axones de la hemirretina temporal derecha y de la hemirretina nasal izquierda, formando una representación completa del hemicampo izquierdo. Entonces, debido al entrecruzamiento parcial de fibras en el quiasma óptico, cada mitad del cerebro recibe la información del hemicampo visual contralateral. VÍAS VISUALES PRIMARIA: Las células ganglionares de la retina salen por la papila óptica donde se mielinizan y se unen para formar en N.OPTICO de cada lado y a la altura del quiasma óptico, las fibras de la hemirretina nasal de cada ojo se cruzan al lado opuesto del encéfalo. Las fibras de las hemirretinas temporaes no se cruzan. Por lo tanto, la cintilla óptica izquierda lleva axones de la hemirretina temporal izq y de la hemirretina nasal derecha conteniendo una representación completa del hemicampo derecho; y la cintilla óptica derecha lleva axones de la hemirretina temporal derecha y de la hemirretina nasal izq. Es decir, cada mitad del cerebro recibe la info del hemicampo visual contralateral. La cintilla óptica de cada lado finalmente se proyecta a 3 regiones subcorticales principales: - Área pretectal - TCS: Controlan los movimientos sacádicos del ojo. - NÚCLEO GENICULADO LATERAL DEL TÁLAMO En la vía visual 1ria va al tálamo y de allí a la corteza cerebral (áreas visuales) HEMICAMPO VISUAL IZQUIERDO HEMICAMPO VISUAL DERECHO PARTE INFERIOR DE LA RETINA PARTE SUPERIOR DE LA RETINA La parte CENTRAL del campo visual es BINOCULAR. La PERIFERIA del campo visual es MONOCULAR. SECUNDARIAS La cantidad de luz que entra se regula por el diámetro pupilar, bajo el control del SNA. En la oscuridad, la pupila se dilata (MIDRIASIS) para que penetre mayor cantidad posible de luz. La iluminación de un ojo, produce la contracción pupilar (MIOSIS) ipsilateral (reflejo pupilar) asi como la del otro ojo (reflejo consensual). Los reflejos pupilares implican una proyección de la retina al AREA TECTAL y desde aquí a: El NÚCLEO DE WESTPHAL Donde salen neuronas preganglionares parasimpáticas que hacen sinapsis en el ganglio ciliar con neuronas postganglionares parasimpáticas que terminan inervando al esfínter iridoconstrictor: REFLEJO PUPILAR Y CONSENSUAL MIOSIS EL ASTA O COLUMNA INTERMEDIOLATERAL DE LA ME Donde salen las neuronas preganglionares simpáticas que hacen sinapsis en el ganglio cervical superior con neuronas postganglionares simpáticas que inervan el esfínter iridodilatador: MIDRIASIS. LESIONES DE LA VÍA OPTICA Lesión del N. óptico: causa perdida de la visión del ojo correspondiente Lesión del quiasma óptico: causa hemianopsia bitemporal Lesión del tracto óptico: causa hemianopsis contralateral Lesión parcial de las radiaciones ópticas: causa hemicuadrantopsias contralaterales Lesiones en la corteza visual: en gral respetan la fóvea, debido a su extensa representación. La localzacion, bsqueda y seguimiento de objetos en el campo visual se realiza mediante un conjunto de movimientos oculares bien definidos, cuyo finalidad es lograr la proyección del objetivo o blanco visual sobre la fóvea. MOVIMIENTOS OCULARES: 5 tipos: 1) Movimientos sacádicos - de dirección rápida de la mirada hacia un blanco de interés. - Son de tipo balístico - De alta velocidad - Tienden a la ubicación del blanco en el campo visual - Conjugados (ambos globos oculares se mantienen con ejes paralelos) 2) Movimientos de persecución lenta - De fijación del blanco en la fóvea una vez localizado - La corteza visual computa tanto dirección como velocidad. - Conjugados 3) Movimientos optocinéticos - De atracción de la mirada hacia un blanco en movimiento en el campo visual - Conjugados 4) Reflejos vestibulooculomotores - Por señales a partir del laberinto cuyo objeto es mantener estable la visión a pesar del movimiento de la cabeza. - conjugados 5) Movimientos de convergencia - Para mantener la visión binocular al alejarse o acercarse de los objetos. - No son conjugados Los movimientos oculares están bajo el control de neuronas oculomotoras presentes en los núcleos de los PC 3,4 y 6. A su vez estos están regulados por 3 núcleos premotores: TCS, FR pontina y los N. vestibulares. Estos últimos afectan a todos los movimientos menos a los sacádicos, cuyo control principal proviene del centro de la fijación de la mirada de la FR pontina. La función de los TCS es traducir la información visual en comandos oculomotores. Para ello reciben proyecciones de la corteza visual 1ria y de las células M ganglionares. Los TCS integran la información óptica, sensorial y auditiva y tienen una representación retinotópica en la corteza Las regiones premotoras están bajo el control de dos áreas corticales: Campo visual frontal (área 8): contribuye a la iniciación de los movimientos oculares de fijación (sacadicos). Campo visual occipital (V1, V2,etc): importante para los movimientos de seguimiento lento del blanco. controlan controlan controlan ÁREAS CORTICALES NÚCLEOS PREMOTORES NÚCLEOS DE LOS PC 3,4 Y 6 MOVIMIENTOS OCULARES El procesamiento central de la información visual es tanto jerarquico como paralelo Solos las células ganglionares P y M proyectan al tálamo (cuerpo geniculado lateral). Por lo tanto la información visual que llega desde la retina al tálamo lo hace por dos canales: “on-center” y “off- center”, y cada uno de ellos divido en parvosistema (para el análisis del color y de la estructura fina del campo visual ) y magnosistema (para el análisis del movimiento y contrastes). Ambas vías siguen diferentes caminos también en la corteza. Ejemplo del procesado en paralelo: un punto único de la retina extrae diversos tipos de información del mundo visual y esta información es llevada a estructuras centrales por canales distintos. El proceso jerárquico se manifiesta en la vía óptica ya que existen numerosas estaciones de relevo,a nivel de las cuales se produciendo una abstracción creciente de la información originada en los fotorreceptores. Cada cuerpo geniculado lateral contiene 6 representaciones del hemicampo visual opuesto. El C.G.L se compone de 6 capas neuronales que mantienen una organización retinotópica del hemicampo visual contralateral. La porción central de la retina (fóvea) es mucho mayor que el de la periferia. Las capas 1 y 2 son llamadas MAGNOCELULARES y las 3 al 6 son llamadas PARVOCELULARES, debido al tamaño de sus neuronas. En la porción de la visión binocular del campo visual, ambas retinas reciben información simultánea sobre un punto del campo visual Las capas 2,3 y 5 reciben proyección de las células ganglionares de la hemirretina ipsilateral (porción temporal); y las capas 1,4 y 6 reciben proyección de la hemirretina contralateral (porción nasal). Existen así, 6 mapas del hemicampo visual opuesto en cada C.G.L. Solo un 15% de las conexiones que llegan al C.G.L lo hacen desde la retina. La mayoría restante provienen de la FR mesencefálica y de la corteza, y cumplen una función regulatoria del análisis visual. En el núcleo geniculado, el mensaje procedente de la retina sufre transformaciones debido a la actividad de: - Interneuronas gabaérgicas - Distintos sistemas moduladores procedentes del TE - Conexiones procedentes de la corteza visual El resultado de los procesos que operan en el tálamo se traduce en: Control cualitativo: ¿qué es lo más importante en el campo visual? Control cuantitativo: ¿Cuánta información visual ha de pasar a la corteza? CORTEZA VISUAL Existen 6 mapas retinotópicos en el lóbulo occipital: - 1 en el área 17 (V1) - 2 en el área 18 (V2, V3) - 3 en el área 19 (V3a, V4,V5) Otros mapas retinotópicos son: - V5: área mediotemporal (borde posterior del surco temporal superior) - V5a: área medial superior temporal (borde anterior del mismo surco) - VIIa: La corteza parietal posterior. donde se integra la sensación somatica con la visual. En síntesis, el mundo visual está representado en V1 y en 30 localizaciones diferentes de la corteza cerebral (25 relacionadas con la visión, 7 son áreas visuales de asociación que están implicadas además en funciones polisensoriales, visual-motoras o límbicas) Cada localización forma un mapa, y los mapas se diferencian entre sí en cuanto al detalle de la representación del mundo visual y a las características de las imágenes representadas. Cada representación o mapas corticales están conectados entre sí formando una red intrincada. La PERCEPCION VISUAL se originará por la actividad global de toda la corteza cerebral. ORGANIZACIÓN RETINOTOPICA: Esta determinada por las fibras que provienen de la retina A) Las fibras procedentes del núcleo geniculado lateral se expanden alrededor del VL en la radiación óptica hasta alcanzar la corteza visual 1ria. Las fibras que llevan las aferencias procedentes de la mitad inferior de la retina forma un asa rostral alrededor del asta temporal del VL, llamada ASA DE MEYER. B) Corte transversal de la corteza visual primaria del lóbulo occipital. Las fibras que transportan aferencias procedentes de la mitad inferior de la retina terminan en el escalon inferior de la corteza visual, por debajo de la cisura calcarina. Las que llevan las aferencias procedentes de la mitad superior de la retina terminan en el escalón superior Organización columnar La corteza visual primaria muestra columnas neuronales que se extienden desde la PIAMADRE a la sustancia blanca. Las neuronas Magno y Parvocelulares provenientes del C.G.L proyectan por separado a la capa IV de V1 de modo tal que las primeras terminan en IV alfa y las segundas terminan en IVbeta. Los CR de IV alfa y IV beta son concéntricos con antagonismo centro-periferia. Estas características se pierden al registrar la actividad neuronal por arriba por debajo de la capa IVc. Esto sugiere que la información ha sido procesada para alcanzar un nivel de abstracción mayor dando origen a CAMPOS NO CONCÉNTRICOS. Las neuronas de campos no concéntricos encontradas en todas las capas de V1 se agrupan según su función en: COLUMNAS DE CÉLULAS SIMPLES: Cuyos campos receptivos en líneas paralelas tienen zonas excitatorias o inhibitorias con una determinada orientación. El eje de orientación es el mismo para todas las neuronas simples de una columna. Se las encuentra entre los pequeños “tarugos” (blops). Participan en la identificación del eje de orientación de un objeto en un punto del campo visual. COLUMNAS DE CÉLULAS COMPLEJAS Sus campos receptivos no muestran zonas antagónicas, pero el eje de orientación es el mismo para todas las células complejas de una columna dada. Muchas de estas células muestran estimulación ante el movimiento de un objeto en una dirección determinada, y otras, por la posición precisa del objeto. Se ubican principalmente en la capa IVb y participan en el análisis del movimiento y otras características complejas de un objeto en un punto del campo visual. MINICOLUMNAS DE CÉLULAS CROMATICAS Denominados “blob” o “tarugos”, que no procesan el eje de orientación pero participan en el análisis del color de un objeto en un punto del campo visual. HIPERCOLUMNA Es el conjunto de columnas de V1 que analizan todas las orientaciones posibles de un punto en el campo visual por medio de ambos ojos (columnas de dominancia ocular) y que además procesa el color de ese punto. APUNTES DE NEUROFISIOLOGIA Seminario 6a: “Sistema auditivo” SONIDO (definición y propiedades) OIDO Transducción sensorial de la audición Codificación de la intensidad de un sonido Características de la membrana basilar Procesado de la información sobre el tipo y localización de la fuente sonora Corteza auditiva Resumen de vía auditiva Test de audición (RINNE Y WEBER) SONIDO: consiste en condensaciones y rarefacciones oscilatorias del aire (aumento y disminución de la presión) La transmisión de una onda de presión (energía mecánica) a través de un medio elástico (aire) no implica que haya desplazamiento de las moléculas. Cada molécula ejecuta al ser alcanza por la onda de presión, un movimiento oscilatorio armónico alrededor de su punto de equilibrio en reposo, sin desplazamiento neto. Lo que se propaga es la energía mecánica, que pasa de molécula a molécula. Esta onda de presión está determinada por ciertas propiedades: Periodo: el tiempo necesario para que una molécula pase dos veces en su movimiento oscilatorio por el mismo punto en el mismo sentido. Frecuencia: es el número de oscilaciones dobles completas (ciclos) en la unidad de tiempo. Altura (tono): Está determinado por la frecuencia de vibración. Su unidad es el Hertz (Hz) o ciclos/segundos. Para el oído humano, el rango es de 20 Hz (tonos graves) hasta 15000 Hz (tonos agudos). Entre ambos extremos, existe un espectro de frecuencias dividido en 7 tonos puros (do-re-mi-fa-sol-la-si) Intensidad: cantidad de energía que tiene un sonido. Disminuye en forma proporcional al cuadrado de la distancia de la fuente de emisión. Se mide en decibeles (dB): escala logarítmica relativa a un sonido de referencia de 1000 Hz que permite determinar el umbral auditivo, que es la mínima intensidad de un sonido necesario para ser percibido. Este valor no es fijo sino que varía dependiendo de la frecuencia del sonido. Intensidad en dB = 10 x log (intensidad) (umbral) En la práctica lo que se mide es la presión sonora cuya relación con la intensidad es: intensidad = presión2 Intensidad en dB = 20 x log (presión) (umbral) El rango de intensidades de sonidopara el oído humano es de 120 dB, es decir sonidos más intensos percibidos sin incomodidad. Este valor es un 1millon de veces la intensidad del umbral. Sonidos persistentes de más de 120dB pueden dañar la cóclea. Timbre: un sonido puro, es decir un tono puro, es difícil de encontrar. Generalmente esta acompañado de otras cuya frecuencia es múltiple o submúltiplo de la “frecuencia fundamental”. Estas ondas se conocen como armónicas y son las que determinan el timbre de un sonido. La presencia de armónicas es lo que nos permite diferenciar dos sonidos de igual frecuencia (altura) e intensidad, producidos por dos instrumentos musicales distintos. OIDO Divido en 3 partes: OIDO EXTERNO: - Pabellón auricular - Conducto auditivo externo Su función es la de actuar como resonador. Recoge la energía auditiva (presión sonora) y la concentra en la membrana timpánica. OIDO MEDIO: - Membrana timpánica - Martillo - Yunque - Estribo Su función es la de amplificar el sonido de modo que la energía sonora compuesta de ondas de aire pueda transmitirse en forma satisfactoria al medio líquido de la cóclea. Esta comunicado con la rinofaringe por la Trompa de Eustaquio con el fin de igualar las presiones del oído medio con la atmosférica. Refuerza la presión sonora unas 200 veces. Ese refuerzo se logra, en parte, por concentrar la presión de la membrana timpánica en la ventana oval, de diámetro mucho menor. OÍDO INTERNO: Formada por el espiral coclear constituido por 2 vueltas y media alrededor del modiolo o eje. Tiene 3 compartimientos: - Rampa timpánica (externa): Separada del oído medio por la ventana redonda Se comunica con la rampa vestibular por un orificio: helicotrema Contiene PERILINFA - Rampa media: Separada de la rampa timpánica por la membrana basilar y Separada de la rampa vestibular por la membrana de Meissner. Contiene ENDOLINFA - Rampa vestibular (interna: ) Separada del oído medio por la ventana oval sobre el cual termina el estribo. Contiene PERILINFA PERILINFA: Tiene composición semejante al LEC ENDOLINFA: difiere del LEC por poseer alta [K+] y pobre [Na+] El transporte electrogénico de K+ hacia la endolinfa produce una diferencia de potencial (potencial coclear) de +80mV en relación a la perilinfa. La endolinfa, que funciona como LEC para las células receptoras, difiere en 150mV del potencial intracelular de las células del órgano de Corti (-70mV) El sonido que atraviesa el C.A.E hace vibrar a la membrana timpánica. Esta vibración se transmite por medio de la cadena de huesecillos: martillo, yunque y estribo. Este último hace vibrar a la ventana oval (donde se apoya). La ventana oval está ubicada en la rampa vestibular. Cuando el estribo oscila, la vibración se propaga al líquido de la rampa vestibular, y hace vibrar a la rampa media y su piso: la membrana basilar, donde se encuentra el órgano de Corti. El objetivo final de los diferentes compartimientos cocleares es convertir las diferencias de presión entres las rampas vestibular y timpánica en vibraciones de regiones definidas de la membrana basilar. También existe conducción de sonido por vibración ósea. (Ver hipoacusias) HAY 3 FILAS DE CÉLULAS CILIADAS EXTERNAS Y 1 FILA DE CÉLULAS CILIADAS INTERNAS. El 95% de las fibras que componen el N.Auditivo provienen de las internas. TRANSDUCCIÓN SENSORIAL DE LA AUDICIÓN Cada frecuencia específica produce la vibración de una determinada porción de la membrana basilar. Esta vibración produce un movimiento basculante en la membrana basilar que modifica la inclinación de las estereocilias de las células de Corti que se hallan sostenidas en la membrana tectorial. el movimiento de los estereocilios en dirección del quinocilio, produce la entrada de Na+ y K+ y produce DESPOLARIZACION de la célula ciliada interna. Los canales se abren por acción mecánica. El movimiento de los estereocilios tensa la proteína elástica (que mantiene en contacto los estereocilios con el quinocilio y los esterocilios entre si), provocando la apertura de dichos canales. Como consecuencia de la DESPOLARIZACIÓN, se produce la apertura de Canales de Ca2+ VD que genera la fusión de las membranas de las vesículas que contienen los Nt con la membrana plasmática y la consecuente liberación de los Nt (GLUTAMATO) Los canales de Ca2+ también generan la apertura de canales de K+ para que dicho ion vuelva a salir compensando sus concentraciones. Este proceso aumenta la frecuencia de descarga de PA en la fibra aferente. el movimiento de los estereocilios en dirección opuesta al quinocilio, no produce despolarización. Esto se debe a que la proteína elástica no se tensa y no se abren los canales de K+. Por la tanto se produce una HIPERPOLARIZACION y no se genera la liberación de Nt. Por lo tanto, disminuye la descarga de PA en la fibra aferente. QUINOCILIO PROTEINA ELÁSTICA ESTEREOCILIOS CANAL DE K+ RAMPA MEDIA: [K+] RAMPA TIMPANICA [K+] FIBRA EFERENTE: COLINÉRGICAS FIBRA AFERENTE: Los axones forman el N.AUDITIVO (VII PC) cuyos somas se encuentran en el ganglio espiral. Codificación de la intensidad de un sonido Para un sonido con una determinada frecuencia, cuanto mayor sea su intensidad, mayor será la compresión y rarefacción del aire y por lo tanto, mayor la amplitud del movimiento oscilatorio. Esto produce un movimiento basculante de mayor amplitud de la m.basilar (olas grandes y altas) con una mayor despolarización seguida de una mayor hiperpolarización de una célula receptora que produce mayor liberación de Nt seguida de una menor liberación. Esto ocasiona una mayor frecuencia de descarga de PA (mayor compresión) seguida de una menor frecuencia de descarga (mayor rarefacción) respectivamente en el cono axonal de la N. sensorial auditiva. Si la intensidad del sonido es menor, la compresión y rarefacción del aire es menor, por lo tanto el movimiento basculante también es menor (olas chicas y bajas). Esto ocasiona una menor despolarización e hiperpolarización con una menor frecuencia de PA. Las dimensiones de la membrana basilar cambian desde la base hasta el ápice: APICE: en el vértice de la cóclea. Flexible y ancha Vibran con sonidos de baja frecuencia (graves)= 20 Hz BASE: cerca de la ventana oval Es estrecha y rígida Vibran con sonidos de alta frecuencia (agudos)= 15000 Hz Entre ambas porciones extremas, las distintas frecuencias están codificadas tonotópicamente en regiones definidas de la membrana basilar. Un sonido compuesto por varias frecuencias hará vibrar simultáneamente a diversos puntos de la membrana basilar. A este fenómeno se lo denomina resonancia mecánica. El Vm de las células ciliadas La célula ciliada muestra oscilaciones espontaneas de Vm, permitiendo el fenómeno de resonancia eléctrica. 3 canales iónicos involucrados en los cambios de Vm: Canal de Ca2+ VD Canal de K+ activado por Ca2+ Canal lento de K+ Las oscilaciones espontaneas del Vm alrededor del valor de reposo son ampliadas por la oscilación mecánica de la membrana basilar, siempre que esta ocurra en el lugar y rango adecuado de oscilación. Es decir, la célula ciliada actúa como un amplificador y optimiza la transducción de estímulos mecánicos en señales eléctricas. En la cóclea humana las células bipolares están ubicadas en el ganglio de Corti o espiral: el 90% inervan a las células ciliadas internas y el resto, a las externas. Hay unas 3.000 células ciliadas internas en cada cóclea que reciben en promedio unas 10 fibras por célula. Existe también una inervación eferente de las células ciliadas, proveniente de los TCI y de otras regiones en la vía auditiva, que a su vez están controladas por la cortezaauditiva primaria. La inervación eferente induce la contracción de las células ciliares, y así modifica la longitud de las cilias y la ganancia del sistema. De esta manera se suprime la información auditiva irrelevante en un momento dado. Como las neuronas ganglionares establecen contacto con una sola célula ciliar, existe una frecuencia característica para cada fibra del N. auditivo. Ej: las fibras auditivas no pueden descargar a la alta frecuencia necesaria como para generar un PA por cada ciclo de onda sonora. Debido al periodo refractario del PA, la frecuencia máxima de descarga de las fibras está en el orden de los 500 Hz (500 PA por segundo). Como el límite máximo de frecuencias audibles es 15.000 Hz, deben existir otros mecanismos de percepción que no sean la simple relación 1 onda sonora = 1 PA La cóclea utiliza no solo análisis de frecuencias sino también descodifica información sobre armónicos y amplitud. Procesado de la información sobre el tipo y localización de la fuente sonora El sistema auditivo contiene una gran cantidad de núcleos subcorticales Numerosas propiedades del sonido son extractadas en estos núcleos y existe un intenso procesamiento de información antes de llegar a la corteza, desencadenándose muchas veces respuestas subcorticales que no incluyen a la corteza auditiva. La información sobre las características de la fuente sonora es procesada en forma diferente a la información sobra su localización. Los núcleos subcorticales auditivos se agrupan en 5 componentes fundamentales: 1) NÚCLEO COCLEAR 2) NÚCLEO OLIVAR SUPERIOR 3) NÚCLEOS DEL LEMNISCO LATERAL 4) TCI 5) CUERPO GENICULADO MEDIAL DEL TÁLAMO Las fibras que constituyen la prolongación central de las células ganglionares del ganglio espiral terminan en el NÚCLEO COCLEAR en la Pr. Este núcleo consta de 3 porciones a) Anteroventral b) Dorsococlear c) Posteroventral Y está organizado tonotópicamente. Existen 2 células principales con diferente patrón de descarga: Estrelladas: descargan de manera continua y dependiente de la frecuencia de sonido Boscosas: descargan solo al comienzo del sonido. La parte dorsal del N. Coclear como ambas partes de la Oliva Superior proyectan ipsi y contra lateralmente, tanto a los núcleos lemniscales como a los TCI. La función de la Oliva Superior es extraer información sobre la horizontalidad de la fuente sonora y se divide en 2 partes: Porción medial Su función es la localización del sonido por la computación de las diferencias de tiempo de arribo de los estímulos a ambos oídos. Porción lateral Su función también es la localización del sonido pero por las diferencias de intensidad entre un oído y otro. TCI son una estación de relevo de importancia en la vía auditiva y reciben proyección de ambos oídos. Proyectan al cuerpo geniculado medial. Este último a su vez proyecta a la circunvolución temporal superior (áreas 41 y 42) o corteza auditiva primaria. La organización tonotópica del Núcleo Coclear es la base de la percepción y conducción de la información auditiva. CORTEZA AUDITIVA En la corteza auditiva, la membrana basilar esta mapeada topográficamente en un conjunto de columnas de baja y alta frecuencia. Estos conjuntos de columnas se repiten varias veces para diferentes localizaciones de sonidos. Una columna particular representa un sonido de particular frecuencia y de localización contralateral. En la corteza cerebral hay varios mapas completos tonotópicos. Las zonas de la base de la cóclea se proyectan mas caudalmente que las del ápex en la corteza auditiva primaria Las proyecciones que entran y salen de las diferentes capas de las columnas cerebrales son semejantes a las descriptas para la corteza visual. La organización de la corteza auditiva es columnar, alternándose dos tipos de columnas: De sumación: la respuesta biaural es mayor que la monoaural De supresión: un oído es dominante. Las columnas con conexiones interhemisféricas (callosas) de las columnas corticales auditivas se yuxtaponen con otras sin conexiones callosas Cuando se escucha música monoaural (no estéreo) uno oye diferentes frecuencias pero todas vienen de la misma localización, cerca del punto medio y todas activan un conjunto determinado de columnas. El escuchar con efecto estereofónico agrega la percepción de la localización (por diferencias de tiempo e intensidad). Por lo tanto, se activan múltiples conjuntos de columnas, dependiendo de la localización de los diferentes sonidos. Esto es importante para distinguir frecuencias similares que provienen de diferentes localizaciones. Resumen de la vía auditiva Los axones que forman el nervio auditivo tienen su soma en el ganglio espiral del órgano de Corti (1º neurona de la vía). Las dendritas proyectan hacia las células ciliadas internas; y los axones hacia el núcleo coclear, 2º neurona de la vía la cual también posee organización tonotópica. La 3º neurona es el complejo olivar superior; cuya zona lateral se excita con la estimulación sonora homolateral y se inhibe con la estimulación sonora contralateral. El proceso de fusión biauricular tiene lugar por primera vez en la oliva superior, tercera neurona de la vía. La diferencia de intensidad (oliva superior lateral) y en el tiempo (oliva superior medial) de llegada del sonido en ambos oídos genera asimetrías que permiten ubicar una fuente sonora en el espacio. También hay un sistema eferente o reflejo; que se conoce como sistema olivococlear. Al ser estimulado se ve una reducción en los potenciales de acción en el nervio auditivo; o sea que su función es inhibitoria. Sus funciones son las de mejorar la detección de un sonido enmascarado por una cortina de ruidos, pero principalmente, de proteger de un posible daño coclear por daños intensos, ejerciendo un control de entrada auditiva. Sus efectoras son las células ciliadas externas, que poseen actina y miosina; y que pueden contraerse. Al hacerlo, regulan la distancia d e la membrana basilar con al membrana tectoria, influyendo así en la mecánica coclear, y por lo tanto, en la transducción auditiva. Las lesiones de la corteza cerebral no alteran la percepción del sonido en forma importante, pero si la localización del sonido en el espacio. En la HIPOACUSIA DE CONDUCCIÓN: la vía aérea se hallará alterada (porque hay un “bloqueo” en oído externo o medio que no deja pasar el sonido) pero la vía ósea para el mismo oído será normal, ya que el sistema de transducción y la vía auditiva están indemnes (se “saltea” la obstrucción). En la HIPOACUSIA NEUROSENSORIAL: ambas vías estarán alteradas (umbrales mayor a lo normal; necesita sonidos más fuertes para escuchar), ya que, llegue por donde llegue el sonido, al estar enfermo el sistema de transducción y/o la vía auditiva, no va a escucharlos TEST DE RINNE COMPARA LA AUDICION POR VIA AEREA CON LA AUDICION POR VIA OSEA - Se hace vibrar el diapasón - Se coloca el pie de este sobre la base de la apófisis mastoides, hasta que el paciente lo deje de oir (vía osea) - Mientres aun vibre el diapasón, se colocan las ramas frente al C.A.E (vía aérea) Resultados: RINNE + : Si el paciente lo escucha mejor por la vía aérea (mas fuerte) RINNE - : Si el paciente lo escucha igual o mejor por vía osea En un paciente de audición normal es Test de Rinne es + En un oído con hipoacusia de conducción es Test de Rinne es - En pacientes con hipoacusias neurosensoriales el Test de Rinne es + TEST DE WEBER PERMITE COMPARAR LAS VIAS OSEAS DE AMBOS OIDOS. Es de utilidad en los casos de hipoacusias unilaterales o bilaterales asimétricas. - Se hace vibrar el diapasón - Se coloca el pie de este en la línea media de la cabeza, dorso nasal ofrente del paciente - Se le pregunta al paciente donde escucha el sonido. Resultados: W WEBER NO LATERALIZA: el paciente escucha el sonido al medio W WEBER LATERALIZAAL OD: El paciente escucha del OD W WEBER LATERALIA AL OI: el paciente escucha del OI AUDICION NORMAL o HIPOACUSIAS DEL MISMO ORIGEN Y SIMETRICAS HIPOACUSIAS DE CONDUCCION HIPOACUSIAS NEUROSENSORIAL TEST DE WEBER NO LATERALIZA TEST DE WEBER LATERALIZA AL OIDO PEOR TEST DE WEBER LATERALIZA AL OIDO MEJOR OIDO NORMAL: RINNE + WEBER NO LATERALIZA HIPOACUSIA DE CONDUCCION RINNE - WEBER LATERALIZA AL OIDO PEOR APUNTES DE NEUROFISIOLOGIA “SEMINARIO 6b: Sistema Vestibular” Componentes Proceso de Transducción Reflejos vestibulares Reflejo vestibuloocular horizontal NISTAGMO Sistema vestibular Su función es detectar y medir la aceleración angular y lineal de la cabeza a través de una estructura compleja en el oído. Esto permite conocer la información propioceptiva de la cabeza. El laberinto, se compone de dos partes separados por PERILINFA. - Laberinto oseo - Laberinto membranoso Los dos laberintos vestibulares son estructuras con simetría en espejo localizados en los oídos internos Cada laberinto vestibular comprende 5 órganos receptores: - 3 canales semicirculares - Vestíbulo: formado por UTRICULO Y SACULO Complementados con los 5 en el oído contralateral pueden detectar tanto la magnitud (cantidad) como la dirección (orientación) de la aceleración lineal y angular en cualquier eje de las 3 dimensiones espaciales. UTRICULO Y SACULO: detectan ACELERACIONES LINEALES Cada uno consiste en una estructura sacular ovoidea de laberinto membranoso de 3mm. Las células ciliadas receptoras (similares a las auditivas) en cada órgano se localizan en una placa elipsoide denominada MACULA. El utrículo contiene aprox 30 mil células ciliadas; mientras que el sáculo contiene alrededor de 16 mil. Sobre las células ciliadas asienta la membrana otolitica, que cubre toda la macula sensorial. Sobre dicha membrana e incluidas en su interior, hay partículas densas llamadas OTOCONIAS (Otolitos o polvo auditivo) constituidas por carbonato cálcico. Cuando la cabeza está en su posición normal… - la mácula de los UTRICULOS se dispone sobre un plano horizontal detectando la aceleración que se produce en dicho plano. - Los SACULOS tienen la mácula orientada en un plano vertical detectando la aceleración que se produce en dicho plano. UTRICULO: PLANO LINEAL HORIZONTAL SACULO: PLANO LINEAL VERTICAL CONDUCTOS SEMICIRCULARES: Detectan ACELERACIONES ANGULARES Este tipo de aceleraciones se producen siempre que un objeto modifica su velocidad de rotación alrededor de un eje. Por lo tanto, nuestra cabeza experimenta una aceleración angular durante los movimientos de giro o inclinación de la misma o durante los movimientos rotatorios del cuerpo. Son 3 de cada lado: - Vertical anterior - Vertical posterior - Horizontal lateral Dispuestos cada uno con respecto al otro en forma octogonal, es decir en angulo de 90º. De esa manera cubren las 3 dimensiones espaciales: largo, alto y ancho. Cada uno de los conductos semicirculares de un lado de la cabeza está dispuesto en una posición determinada que se complementa con la disposición con un canal semicircular del otro lado (contralateral), formando 3 pares complementarios o antagónicos recíprocos: Cada canal semicircular anterior se complementa con el posterior contralateral Los canales semicirculares horizontales se complementan entre si Contienen ENDOLINFA (20 Mm de Na+ y 150 mM de K+) En la unión de los canales semicirculares con el utrículo se observa una dilatación denominada AMPOLLA, dentro de la cual se encuentra el epitelio sensorial denominado CRESTA AMPULAR (lo que sería la macula) que contiene las células ciliadas vestibulares. PROCESO DE TRANSDUCCIÓN: Es muy similar al sistema auditivo. Cada célula ciliada es un mecanorreceptor de axón corto en cuyo borde apical presenta esterocilios con canales de Na+ y K+ físico dependientes; y un quinocilio en uno de los extremos. El eje de sensibilidad mecánica de cada célula ciliada en el utrículo está orientado hacia la estriola, un borde curvo que discurre sobre la superficie de la macula. Cuando la cabeza se mueve se produce una aceleración desplazando a la endolinfa que a su vez mueve la cúpula o la membrana otolitica, ocasionando la inclinación de las esterocilias hacia el quinocilio (potencial receptor despolarizante) o hacia el lado contrario (potencial receptor hiperpolarizante). Las células ciliadas hacen sinapsis con las prolongaciones periféricas de las neuronas ganglionares cuyos somas se ubican en el ganglio vestibular (de Scarpa) y del cual salen las prolongaciones centrales que se dirigen hacia el SNC (n. vestibulares y lóbulo floculonodular del cerebelo). Estas células en reposo tienen una descarga basal espontanea de PA debido a la liberación espontanea de GLUTAMATO desde el polo basal de la célula ciliada. En los canales semicirculares las células ciliadas están distribuidas en forma ordenada. En los horizontales el eje de sensibilidad de las células ciliadas apuntan hacia el centro de la cabeza y en los verticales, lo hacen en dirección opuesta: hacia afuera. Cuando se produce la rotación de la cabeza hacia la izquierda (antihorario), provoca el desplazamiento inercial de la endolinfa hacia la derecha (horario) lo que produce: - la despolarización de la ampolla izquierda, con aumento en la descarga de PA del N. vestibular izquierdo; - la hiperpolarización de la ampolla derecha con disminución de la actividad eléctrica del N. vestibular derecho. El laberinto tiene dos funciones interrelacionadas DINAMICA Mediada por los canales semicirculares. Permite detectar la rotación de la cabeza en el espacio y es importante para el control reflejo de los movimientos oculares. ESTATICA Mediada por el utrículo y el sáculo permite la determinación de la posición absoluta de la cabeza en el espacio y es fundamental para el control de la postura. REFLEJOS VESTIBULARES 2 tipos de reflejos A) VESTIBULOOCULARES: mantienen los ojos quietos cuando se mueve la cabeza. En los componentes principales del laberinto se originan tres subtipos: vestibuloocular de rotación o nistagmo vestibular: Recibe aferencias preferentemente de los conductos semicirculares vestibuloocular de traslación Recibe sus aferencias preferentemente de los órganos otoliticos, buscando compensar el movimiento lineal de la cabeza. La respuesta ocular de contrarrotación: Recibe aferencias de los órganos otoliticos y busca compensar la inclinación de la cabeza en el plano vertical. B) VESTIBULOESPINAL: Permite al sistema motor esquelético compensar el movimiento de la cabeza. Las neuronas vestibulares informan sobre el grado y dirección de la aceleración a los núcleos vestibulares del TE. Esta información se utiliza para generar reflejos posturales necesarios para mantener la postura erecta, sobre ambos pies. NISTAGMO VESTIBULAR Cuando se rota la cabeza hacia una determinada dirección, se inicia un movimiento ocular conjugado a la misma velocidad pero en dirección contraria al de la cabeza, cuya finalidad es la de mantener la mirada fija en un punto del espacio a pesar del movimiento. A este movimiento ocular se lo denomina: FASE LENTA DEL NISTAGMO. Si la rotacion continua y los ojos alcanzan el límite de la excursión ocular, se inicia un movimiento ocular conjugado en la misma dirección que la rotación de la cabeza, cuya finalidad es la de buscar un nuevo punto en el espacio en donde fijar la mirada. Este movimiento es sacadico (balístico y rápido) y se lo denomina: FASE RÁPIDA DEL NISTAGMO. La dirección del nistagmo se define por el sentido de la fase rápida Si el movimiento rotatorio alcanza una velocidad constante, desaparece el nistagmo porque no existe aceleración.Si se detiene bruscamente la rotacion de ese movimiento constante, aparece el NISTAGMO VESTIBULAR POSTROTATORIO. -.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-..-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-. REFLEJO VESTIBULOOCULAR HORIZONTAL CONEXIONES EXCITATORIAS La rotacion de la cabeza hacia la izquierda excita el conducto horizontal izquierdo, que a su vez excita las neuronas que provocan el movimiento del ojo hacia la derecha - Una población de neuronas de 1er orden se localizan en el N. vestibular medial. Sus axones atraviesan la línea media y excitan neuronas en el N. motor ocular externo (VI PC) derecho y en el N. hipogloso principal. En el Nucle M.O.E existen dos poblaciones de neuronas: Neuronas motoras que conforman el Nervio M.O.E y que estimulan al m.recto externo derecho Interneuronas cuyos axones atraviesan la línea media y ascienden en el fascículo longitudinal medial izquierdo hasta el Núcleo M.O.C, donde estimulan las neuronas que se proyectan en el m. recto interno izquierdo. - La otra población se localiza en el N. vestibular lateral. Sus axones ascienden homolateralmente en el fascículo ascendente de Deiters y excitan neuronas en el N. motor ocular común (III PC) izquierdo que se proyecta hasta el musculo recto interno izquierdo Estas conexiones facilitan el movimiento ocular horizontal hacia la derecha que compensa el movimiento de ka cabeza en sentido contrario a las agujas del reloj. CONEXIONES INHIBITORIAS Durante el movimiento de la cabeza en sentido antihorario, el movimiento ocular hacia la izquierda esta inhibida por fibras sensitivas procedentes del conducto horizontal izquierdo. Estas fibras estimulan neuronas en el N. vestibular medial que inhiben las neuronas del N.motor ocular externo izquierdo y las interneuronas izquierdas. Esta reacción reduce la excitación de las neuronas motoras que inervan los músculos rectos externo izq e interno derecho. APUNTES DE NEUROFISIOLOGIA Seminario 7: “Sistema motor I” FISIOLOGIA DEL MUSCULO CONTRACCION MUSCULAR UNIDADES MOTORAS FUERZA MUSCULAR CARACTERISTICAS DEL SISTEMA MOTOR CLASIFICACIÓN DE MOVIMIENTOS GRUPOS DE MOTONEURONAS VIAS DESCENDENTES PROYECCIONES DE LA CORTEZA CEREBRAL LESIONES DE LAS VIAS MOTORAS RECEPTORES MUSCULARES REFLEJOS POSTURA Y EQUILIBRIO DESCEREBRACIÓN Y DESCORTICACIÓN ESPASTICIDAD Y RIGIDEZ GENERACIÓN Y CONTROL DE LA MARCHA FISIOLOGIA DEL MÚSCULO MÚSCULO: conjunto de células musculares unidas por tejido conectivo. FIBRA MUSCULAR: Es la célula muscular en el musculo esquelético Cada una de las fibras se comporta como una unidad funcional. Un musculo esquelético tiene tantas unidades como fibras (MULTIUNITARIO) Posee todos los elementos comunes a cualquier célula Posee diferenciaciones citoplasmáticas: MIOFIBRILLAS, son adaptaciones morfológicas a la funcion especifica del musculo, la contracción. APARATO CONTRÁCTIL Las MIOFIBRILLAS se disponen longitudinalmente a lo largo del citoplasma constituyendo el aparato contráctil (son el efector final del acoplamiento excitocontráctil) La estriación que presenta el músculo estriado se encuentra solo en las miofibrillas y se debe a la repetición a lo largo de ellas de la unidad contráctil del musculo: SARCOMERO. Cada sarcómero está compuesto por miofilamentos finos y gruesos interdigitados entre sí. Filamento grueso de MIOSINA: - Forma de bastón, con una cola orientada hacia el centro del filamento y una cabeza globular flexible que se proyecta fuera de él. Esta cabeza posee dos pares de cadenas livianas y tiene actividad ATPasa Filamento fino de ACTINA: - Longitud de 1μm - Se extienden hasta las líneas Z que constituyen el límite del sarcómero, hacia el centro de este. - Constituidos principalmente por ACTINA y otras proteínas: TROPONINA Y TROPOMIOSINA. Los monómeros de actina se ordenan en el filamento fino como las perlas de un collar, en cadenas enroscadas entre si helicoidalmente Las moléculas de tropomiosina son largas y delgadas y unidas entre si extremo con extremo formando un filamento que se extiende a lo largo del filamento fino, en el hueco que crean al enroscarse las dos cadenas de actina. Cada 7 monómeros de actina (por lo tanto, cada una molécula de tropomiosina) existe una molécula de troponina. Esta está formada por 3 componentes 1) Troponina T: une el complejo troponina a la tropomiosina 2) Troponina I: inhibe junto a la tropomiosina la interacción entre actina y miosina 3) Troponina C: capacidad para unirse al ion al Ca2+ Bases moleculares de la contracción muscular El mecanismo básico es la interacción cíclica entre las cabezas de miosina (puentes transversales) con la actina asociada con la hidrolisis de ATP. Las fuerzas que se generan como resultado de dicha interacción son las que causan el deslizamiento de los filamentos de actina sobre los de miosina. El puente transversal se une al filamento fino de actina, gira sobre su eje de modo que desarrolla tensión y tracciona sobre el mismo filamento fino, que se desliza sobre el grueso y se desune para volver a otro punto del filamento fino. Los puentes transversales de las mitades opuestas del sarcómero giran en direcciones opuestas y de esta manera acercan cada mitad del sarcómero hacia el centro. La energía para la contracción muscular proviene de la hidrólisis del ATP a ADP + Pi La diferencia de energía entre estos compuestos es liberada y queda disponible para ser utilizada como trabajo mecánico, producción de fuerza y acortamiento. Una molécula de ATP se une a un sitio particular en la cabeza de la miosina. Esto produce la inhibición de la unión a la actina. La miosina por su actividad ATPasa, desdobla el ATP y sus productos ADP + Pi forman junto a la miosina un complejo: “MIOSINA-ADP-Pi”. Este se une a la actina formando un complejo activo “ACTINA-MIOSINA-ADP-Pi”. Esta unión de la actina a la miosina es una unión débil y no hay producción de fuerza (tiene gran cantidad de energía potencial). La interacción de la actina con la miosina activa a la ATPasa de la miosina y se promueve la liberación del fosfato de alta energía (Pi) del ATP. Esto genera una unión fuerte entre la actina y la miosina que se acompaña de un cambio posicional del puente transversal, provocando el deslizamiento del filamento fino sobre el grueso. El nuevo complejo formado se denomina “complejo de rigor”. Este complejo con bajo nivel de energía se mantiene intacto hasta que una nueva molécula de ATP se une a la miosina (ocurre en una célula normal donde los niveles de ATP es alto). A medida que desaparece gradualmente el ATP (muerte), cada vez se une menos ATP a la miosina y se forman cada vez menos complejos de rigor entre los filamentos gruesos y finos. En consecuencia, el músculo se hace más y más inextensible, rígido: rigor mortis En el musculo estriado, con solo la presencia de MIOSINA- ACTINA Y ATP el ciclo de contracción se daría continuamente. Sin embargo, existen dos proteínas en el filamento fino de ACTINA que actúan como inhibidores naturales del proceso contráctil e impiden la interacción entre la actina y la miosina - Cuando el musculo esta en reposo o relajado, el complejo troponina-tropomiosina cubre físicamente el sitio activo de la actina bloqueando la interacción entre la miosina y la actina. - Luego de la excitación, cuando el Ca2+ intracelular aumenta, se une a la troponina C. esta unión produce un cambio en el complejo troponina-tropomiosina que determina el desplazamiento de la tropomiosina, liberando el sitio activo de la actina y permitiendo la interacción de la actina y la miosina. - El musculo vuelve a su estado de relajación o reposo cuando el nivel de Ca2+ citoplasmático vuelve a disminuir. ****************************************************************************UNIDAD MOTORA (UM) Es el conjunto de fibras musculares inervadas por cada motoneurona alfa. La relación de inervación que existe entre el número de fibras inervadas por cada motoneurona determina el “campo de acción” de esa unidad motora (homologo al campo receptivo sensorial): “cuanto menor sea la relación, mayor será la precisión del movimiento” Clasificación según el tipo de fibra muscular RAPIDAS Y FATIGABLES LENTAS Y POCO FATIGABLES Motoneuronas α de soma grande Motoneuronas α de soma mas pequeño Descargan a ALTA FRECUENCIA 30 a 60 espigas/seg Descargan a MENOR FRECUENCIA 10/20 espigas/seg Conducen a ALTA VELOCIDAD Conducen a MENOR VELOCIDAD Fibras musculares de MAYOR FUERZA CONTRACTIL Y MAYOR VELOCIDAD DE ESTIRAMIENTO Y ACORTAMIENTO Fibras musculares de MENOR FUERZA CONTRACTIL Y MENOR VELOCIDAD DE ESTIRAMIENTO Y ACORTAMIENTO BAJA CONCENTRACION DE Mb (fibras pálidas) ALTA CONCENTRACION DE Mb (Fibras rojas) POCA VASCULARIZACION RICA VASCULARIZACION ESCASAS MITOCONDRIAS ABUNDANTES MITOCONDRIAS GLUCÓLISIS ANAERÓBICA (produce lactato) con altos niveles de GLUCÓGENO GLUCÓLISIS AERÓBICA (metabolismo oxidativo) RÁPIDAS Y POCO FATIGABLES Características intermedias con gran cantidad de fosforilasas y mitocondrias. Las proteínas reguladoras son inhibitorias en ausencia de Ca2+ La capacidad del Ca2+ para iniciar la contracción del musculo no resulta de activar el proceso contráctil, sino de revertir una inhibición preexistente. FUERZA MUSCULAR Es la intensidad de la contracción muscular y puede graduarse por 2 mecanismos: 1) RECLUTAMIENTO de un mayor número de UM, que se realiza según el principio del tamaño, en la cual las motoneuronas cuyos somas tengan menor volumen se activan primero. Para un numero semejante de terminales sinápticas sobre motoneuronas grandes y pequeñas, la posibilidad de suma espacial de potenciales electrotónicos es mayor cuando el volumen de la neurona es menor. Ppio del tamaño se sustenta en dos aspectos: - La densidad de inervación: cantidad de sinapsis por unidad de superficie, que es mayor cuando menor sea el tamaño del soma de la motoneurona α - La constante de espacio: es mayor en las motoneuronas α de menor volumen debido a que tienen menor longitud 2) AUMENTO DE LA FRECUENCIA DE DESCARGA de las motoneuronas α. Cuando esta frecuencia supera al tiempo de la relajación del musculo se produce una contracción permanente denominada “tétanos”. Los músculos pueden producir PA. Es decir que tienen la capacidad de convertir energía química directamente en energía mecánica (trabajo) y calor. Cuando un músculo aislado y separado es cargado con un cierto peso y luego es estimulado eléctricamente con un pulso breve de corriente, el músculo se contrae. Al levantar el peso se realiza un trabajo mecánico. 2 tipos de contracción: - CONTRACCION ISOTÓNICA: en el cual el músculo se acorta bajo un peso constante - CONTRACCION ISOMÉTRICA: la longitud muscular no cambia. Existe una longitud óptima para el desarrollo de la máxima tensión muscular. Esto se debe a la longitud óptima que debe tener el sarcómero para desarrollar la máxima fuerza. SISTEMA MOTOR JERARQUIA (en orden creciente) ME TE CORTEZA MOTORA I (AREA 4) CORTEZA MOTORA II (AREA 6) CEREBELO Y GANGLIOS DE LA BASE Función regulatoria sobre el sistema motor La jerarquia tiene 3 aspectos importantes: Hay somatotopia en los diferentes componentes, es decir un mapa ordenado de los sistemas musculares controlados a cada uno de los niveles de organización Cada nivel jerarquico recibe información de la periferia. A cada nivel la entrada sensorial modifica la expresión de la orden descendente del comando Los niveles superiores tienen la capacidad de controlar o suprimir la información que les llega (control aferente) Las áreas encargadas de la diagramación del programa motor son: - Corteza premotora - Corteza motora suplementaria - Corteza parietal posterior - Ganglios de la base - Cerebrocerebelo Las áreas de ejecución del sistema motor son: - Corteza motora primaria y Núcleo Rojo (para el sistema DORSOLATERAL o del movimiento) - Ns motores del TE (N. vestibulares, TCS y FR) para el sistema VENTROMEDIAL o de la postura) La vía final común responsables directos de la contracción muscular está representada por: - Las unidades motoras de la ME - Las unidades motoras de los núcleos de los PC motores El procesamiento de información en el sistema motor ocurre en paralelo Varios sistemas descendentes contribuyen de manera conjunta al control de movimientos y postura. -.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-. MOVIMIENTOS (CLASIFICACION) Según participe la VOLUNTAD en su realización: VOLUNTARIOS INVOLUNTARIOS Según los grupos musculares: AXIALES Y PROXIMALES DE LOS MIEMBROS DISTALES DE LOS MIEMBROS Según participe en feedback sensorial: SERVOASISTIDOS: Movimientos que se pueden corregir mientras se están realizando, porque las estructuras que los planifican y ejecutan reciben el feedback sensorial que informa constantemente sobre lo que esta ocurriendo con dichos movimientos (sobre el resultado de los movimientos). Ej: tomar un objeto. BALISTICOS: Movimientos por lo general de gran velocidad que no se pueden corregir mientras se esta realizando ya que no poseen feedback sensorial, es decir que las estructuras que los planifican no reciben constantemente información sobre el resultado del movimiento. Ej: tirar un objeto. Según la referencia del espacio personal EXTRAPERSONALES: Movimientos que se dirigen hacia objetos fuera del cuerpo ej: abrir la puerta INTRAPERSONALES Movimientos que se dirigen hacia el propio cuerpo ej: peinarse El control del movimiento y de la postura se obtiene mediante el ajuste del grado de contracción de los músculos esqueléticos. Dicho ajuste es imposible sin 3 informaciones sensoriales básicas: a) Exteroceptores: proveen al s.motor con las coordenadas espaciales de los objetos buscados. b) Propioceptores: canalizan la información sobre la posición del cuerpo en el espacio, los angulos de las articulaciones y la longitud y tensión de los músculos. c) AMBOS: informan al s.motor sobre las consecuencias de la acción motora que se efectua Se llama “pool” de motoneuronas al grupo de neuronas que inervan al musculo. Estos conjuntos neuronales ocupan columnas longitudinales que se extienden de 2 a 4 segmentos a lo largo de la ME. Las motoneuronas (alfa y gamma) y sus dendritas se distribuyen en posición rostrocaudal y hacen contacto con terminales aferentes primarios originados en el mismo musculo y que arriban al mismo segmento medular. 2 grupos de motoneuronas VENTROMEDIAL Inervan a los músculos axiales y proximales de los miembros. Músculos que realizan movimientos que tienen como función principal mantener el equilibrio y la postura. Ej: marcha, balanceo, trepar, etc DORSOLATERAL Inervan a los músculos distales de los miembros. Los músculos más proximales se inervan por neuronas ubicadas mas ventralmente que los distales. Músculos que realizan movimientos finos, fraccionados y precisos ej: manipulación de objetos y la prensión manual. En ambos, las motoneuronas que inervan a los músculos extensores se ubican mas ventral que aquellas que inervan a los músculos flexores. La zona intermedia de la sustancia gris comprende INTERNEURONAS, distribuidas también somatotópicamente. Las más laterales: - Reciben sinapsis de neuronas motoras de alto orden y de las aferencias sensoriales primarias - Proyectan ipsilateralmente sobre motoneuronas αdel grupo DORSOLATERAL (de cada lado respectivo) permitiendo de ese modo que losmovimientos finos de un miembro estén disociados con los del otro lado. Las más mediales: - Reciben sinapsis de las neuronas motoras de alto orden y de colaterales de las aferencias sensoriales primarias. - Proyectan bilateralmente sobre las motoneuronas α del grupo VENTROMEDIAL (ambos lados). - Muchas de estas proyectan sus axones hacia arriba y hacia abajo conectando diferentes segmentos medulares entre si. - Algunos axones recorren la totalidad de la ME formando el haz propioespinal. Las interneuronas reciben proyección ordenada de las distintas clases de fibras aferentes y participan en diferentes reflejos, asi como también de proyecciones descendentes de las vías superiores. VIAS DESCENDENTES En base al grupo de motoneuronas que controlan se dividen en: VIAS VENTROMEDIALES: Terminan en el Gpo ventromedial de motoneuronas Importante en el control de la postura y equilibrio Las mas importantes son: - Vestibuloespinal medial y lateral: control del equilibrio. Haces directos - Tectoespinal: cuya función es la coordinación de movimientos oculares con los de la cabeza y cuello en la búsqueda del blanco en el campo visual. Haces cruzados - Reticuloespinal: control del tono muscular. Haces directos. Se caracterizan por la gran divergencia en su terminación a nivel del gpo de motoneuronas ventromedial y sus interneuronas, comprendiendo varios segmentos medulares. VIAS DORSOLATERALES Terminan en el Gpo dorsolateral de motoneuronas Importante en la ejecución de los movimientos finos de los miembros. Están representadas por un único haz: - Rubroespinal: se origina en el Núcleo Rojo (porción magnocelular) y cruza la línea media y desciende por el cordon dorsolateral opuesto. Se caracteriza por tener poca divergencia, inercando cada fibra un numero reducido de motoneuronas del grupo dorsolateral y sus respectivas interneuronas. VIAS AMINÉRGICAS Modulan la excitabilidad de ambos sistemas (dorsolateral y ventromedial) Comprenden proyecciones descendentes de los sistemas que participan en funciones modulatorias centrales: - Noradrenérgico ( a partir del locus cerulus) - Serotoninérgico ( a partir de los núcleos del rafe) - Dopaminérgico ( a partir de las zonas vecinas a la sustancia nigra) La distribución es típicamente en “telaraña”: es posible que cada neurona en telaraña comunique con todos los niveles espinales y supraespinales. PROYECCIONES DE LA CORTEZA CEREBRAL Las neuronas motoras de la corteza cerebral controlan a las motoneuronas espinales a través de dos vías descendentes, originadas ambas en las mismas zonas corticales: Corteza motora primaria (área 4): 30% de fibras Corteza premotora (área 6): 30% de fibras Corteza somatosensorial (áreas 3,1,2): 40% de fibras. HAZ CORTICOBULBAR - Fibras que terminan en: los núcleos de los PC (motores y sensitivos) y los núcleos del TE Ej: núcleos que dan origen a las vía ventromediales y dorsolaterales Núcleos de Goll y Burdach Núcleos pontinos que proyectan al cerebelo. - Las proyecciones al trigémino son bilaterales, mientras que las del facial son contralaterales (Una lesión unilateral de esta vía produce hemiparesia contralateral de la mitad inferior de la cara ) HAZ CORTICOESPINAL - Fibras que terminan en las neuronas de la ME (sensoriales y motoras) - A nivel del BR forman las pirámides (haz piramidal) donde una parte de las fibras del haz corticoespinal se decusa (decusación de las pirámides) y desciende por el cordón dorsolateral contralateral y se denomina haz corticoespinal cruzado o lateral: Termina sobre las mismas motoneuronas espinales (asta posterior)y sus respectivas interneuronas controladas por el haz rubroespinal, es decir sobre las del Gpo dorsolateral. Estas proyecciones provienen principalmente del área 4 y en menor proporción del Área 6 contralateral. Las fibras que no se decusan, descienden por el cordón anterior homolateral y se denomina haz corticoespinal directo o ventral Termina bilateralmente sobre las mismas interneuronas que reciben proyecciones de las vías ventromediales del TE, es decir sobre las motoneuronas del Gpo ventromedial. Esta proyección viene del área premotora y de la zona de la corteza motora primaria que controla los movimientos de los musuclos axiales. EFECTO DE LA LESIÓN DE LAS VÍAS MOTORAS Lesión exclusiva del haz corticoespinal: Produce alteraciones motoras que son compensadas por las vías del TE. Sin embargo existe un déficit irreversiblemente que es la pérdida del fraccionamiento de los movimientos (capacidad de mover grupos musculares en forma aislada e independiente uno de otros) Ej: lesión en ambas pirámides o en la corteza motora I, el sujeto puede trepar, balancearse, caminar, trepar pero no puede realizar movimientos finos como manipular un objeto. En una lesión de las vías ventromediales (incluyendo el haz corticoespinal ventral) tiene imposibilidad de realizar movimientos como caminar, trepar y mantener el equilibrio. La lesión del haz corticoespinal produce signos: positivos (síndrome piramidal): como la hiperreflexia, espasticidad y aparición de reflejos anormales. negativos: pérdida del movimiento fraccionado del hemicuerpo contralateral Hoy en día se sabe que la lesión del haz corticoespinal producida a nivel de las pirámides bulbares, produce HIPOTONIA MUSCULAR en lugar de espasticidad. Esta última implicaría que la lesión afecta al haz corticobulbar o a las vías ventromediales del TE. RECEPTORES MUSCULARES TENSION MUSCULAR ORGANO TENDINOSO DE GOLGI LONGITUD MUSCULAR HUSO MUSCULAR PRESION MECANICA MECANORRECEPTORES CUTANEOS Y ARTICULARES DOLOR NOCICEPTORES (terminaciones libres de f.aferentes ( tipo II si provienen del musc, A delta si es de la piel o C si viene de las vísceras) HUSO MUSCULAR Esta formado por 3 componentes: 1) FIBRAS INTRAFUSALES: - Son fibras musculares especiales distribuidas en forma paralela con respecto a las fibras musculares extrafusales (las encargadas de la contracción y están inervadas por las motoneuronas α) - No contribuyen a la fuerza contráctil del musculo, sino que sirven de sostén para los aferentes sensoriales regulando la excitabilidad de dichas fibras mediante la deformación mecánica de la superficie receptora - 2 tipos: En BOLSA NUCLEAR: sus núcleos se agrupan en el medio de la fibra En CADENA NUCLEAR: sus núcleos se distribuyen a lo largo de la fibra 2) INERVACION MOTORA: - Dado por un grupo de motoneuronas pequeñas: “motoneuronas gamma”, cuyos somas se encuentran en el asta anterior de la ME. - De acuerdo a la forma en que descargan se las clasifica en: Gamma dinámica: descargan en salvas e inervan f. intrafusales en bolsa nuclear Gamma estática: descargan constantemente e inervan f. intrafusales en cadena nuclear. 3) INERVACION SENSORIAL: Se clasifican en: Terminaciones primarias: fibras Ia Forman un resorte o espiral alrededor de ambos tipos de fibras intrafusales Terminaciones secundarias: fibras tipo II Inervan predominantemente las fibras en cadena nuclear. Ambas son mecanorreceptores de axón largo. Cuando el músculo es estirado, se produce el estiramiento de la fibra intrafusal y en consecuencia, el estiramiento de la membrana celular en la porción terminal de la prolongación periférica de la fibra sensorial. Esto provoca la apertura de canales físico-dependientes (por deformación mecánica) generando potenciales electrotónicos que mantienen despolarizada la membrana celular en la zona de gatillo aumentando la descarga de PA: informan sobre un aumento de longitud muscular Cuando el musculo se acorta, los canales se van cerrando, disminuyendo la descarga: informan sobre una disminución de la longitud muscular. ÓRGANO TENDINOSO DE GOLGI - Estructura capsular presente en los tendones, que se conecta en serie con respectoa las fibras extrafusales. - No tiene inervación motora - Presenta inervación sensorial por fibras tipo Ib que son mecanorreceptores de axón largo que descargan tanto cuando el musculo se contrae como cuando esta estirado (cuando existe tensión muscular) HUSO MUSCULAR ORGANO TENDINOSO DE GOLGI Censa la LONGITUD DEL MUSCULO Censa la TENSION MUSCULAR INERVACION MOTORA (motoneuronas gamma) NO tiene inervación motora INERVACION SENSITIVA (FIBRAS Ia y II) INERVACION SENSITIVA (FIBRAS Ib) FIBRAS INTRAFUSALES EN PARALELO A LAS F.EXTRAFUSALES Estructura capsular EN SERIE A LAS F. EXTRAFUSALES. DESCARGA DE AMBOS RECEPTORES SEGÚN LOS ESTADOS MUSCULARES Debido a la diferencia de disposición de ambos receptores (en serie el O.T.G y en paralelo del H.M) con respecto a las f. extrafusales, estos descargan en forma diferenciada de acuerdo a los diferentes estados musculares: Músculo en REPOSO: solo descarga el huso muscular porque existe LONGITUD pero no TENSION Músculo ESTIRADO, descargan ambos: existe LONGITUD Y TENSION Músculo CONTRAIDO: descarga el O.T.G porque existe TENSION pero no LONGITUD. Durante la contracción muscular, la longitud del huso muscular aumenta en forma relativa con relación a la longitud de las f. extrafusales contraídas y dicho uso se pliega y deja de descargar. El O.T.G descarga más intensamente cuando el musculo esta contraído que cuando esta estirado. COACTIVACIÓN ALFA-GAMMA La función del sistema de motoneuronas gamma es darle al huso muscular un amplio rango de sensibilidad ante cambios en la longitud del musculo, mediante la mayor o menor contracción de las f. intrafusales. La activación simultánea de motoneuronas alfa y gamma tiene como finalidad que el huso muscular siga enviando la información estática y dinámica sobre la longitud muscular a pesar de que el musculo se está acortando como consecuencia de su contracción. Esto sería imposible si solo hubiera contracción extrafusal por estimulación exclusiva de las motoneuronas alfa, ya que el huso muscular se plegaria y dejaría de descargar. FIBRAS EXTRAFUSALES MOTONEURONAS ALFA FIBRAS INTRAFUSALES MOTONEURONAS GAMMA FIBRAS Ia son sensibles a la velocidad de estiramiento (respuesta dinámica o fasica) como a la longitud final de este (respuesta estatica o tónica). Predomina la respuesta dinámica FIBRAS II son sensibles solo a la longitud final (respuesta estatica) REFLEJOS ESPINALES, TONO MUSCULAR , POSTURA Y EQUILIBRIO REFLEJOS: son respuestas motoras Simples Automáticas Estereotipadas Desencadenadas por un estímulo que actua a nivel de un intero, extero o propioceptor En la ME se observan ARCOS REFLEJOS: MONOSINAPTICOS: compuestos por las neuronas sensorial y motora y la sinapsis que la conecta. Único ej: reflejo de estiramiento o miotatico. POLISINAPTICOS: un circuito de interneuronas se interpone entre las neuronas sensorial y motora o preganglionar autonómica. Ej: todas menos el miotatico. Componentes de los reflejos: ESTIMULO: desencadena el reflejo RECEPTOR : transductor VÍA AFERENTE: lleva la info desde el receptor al centro integrador CENTRO INTEGRADOR: donde se realiza la integración entre la vía aferente y la eferente VÍA EFERENTE: lleva la info desde el centro integrador al efector EFECTOR: desarrolla el efecto o respuesta. Son los músculos esqueléticos que, de acuerdo a sus efectos se clasifican en - Extensor fisiológico: cuya contracción se opone a la fuerza de gravedad - Flexor fisiológico: cuya contracción favorece la acción de la gravedad Estimulo: Estiramiento muscular (variación de la longitud del musculo) Receptor: huso muscular Vía aferente: fibras Ia Centro integrador: ME: las fibras sensitivas Ia hacen contacto directo monosinaptico excitatorio con las motoneuronas α que inervan al mismo musculo que ha sido estirado (ya sea flexor o extensor). Vía eferente: estimulación de la motoneurona α que inerva al musculo estirado Efector: contracción del musculo estirado FUNCIÓN: Componente tónico: constituye la base del TONO MUSCULAR, que es la resistencia activa (contracción muscular) que ofrece el musculo al estiramiento pasivo (estiramiento muscular) La influencia que ejercen las estructuras motoras superiores sobre el tono muscular determina la postura de una persona. Componente fásico: constituye la “REFLEXIA” (reflejo). Ante un estiramiento repentino del musculo se estimula el huso muscular produciendo la contracción del musculo estirado. Circuitos neuronales asociados al reflejo miotático Son circuitos neuronales locales presentes en la ME que, sin formar parte del reflejo, realizan ciertas funciones adicionales al mismo. 1) Las fibras Ia hacen contacto monosináptico excitatorio con interneuronas inhibitorias que inhiben a las motoneuronas α de los músculos antagonistas. A este fenómeno se lo denomina “inhibición recíproca” cuya finalidad es amplificar el resultado mecánico del reflejo. 2) Circuito de la célula de Renshaw: una interneurona inhibitoria que es activada por la motoneurona α y realiza 4 funciones: - Inhibición recurrente de la motoneurona α que la activo previamente, limitando el tiempo de activación de dichas motoneuronas (enfocado temporal) - Inhibición lateral de las motoneuronas α circundantes para aumentar el contraste centro- periferia ya que inhibe más fácilmente a las motoneuronas α circundantes que a la central fuertemente activada (enfocado espacial) - Inhibición de la interneurona inhibitoria estimulada por la fibra Ia, desinhibiendo la motoneurona α del antagonista - Proyecta al sitio de origen del haz espinocerebeloso ventral. Estimulo: tensión muscular y del tendón (consecuencia de una contracción muscular máxima) Receptor: órgano tendinoso de Golgi Vía aferente: Fibras Ib Centro integrador: ME. Las fibras Ib hacen contacto polisináptico con interneuronas excitatorias e inhibitorias. Vía eferente: inhibición de las motoneuronas α que inerva el musculo contraído (agonista) Estimulación de las motoneuronas α que inervan al musculo no contraído (antagonista) Efector: relajación del musculo contraído Contracción del musculo no contraído o previamente relajado FUNCIÓN: Protección muscular, evitando la desinserción del tendón. Estimulo: doloroso Receptor: nociceptores (terminaciones libres de fibras aferentes Vía aferente: 3 tipos: - Tipo II si proviene del músculo - Tipo III o A delta si proviene de la piel - Tipo IV o C si proviene de las vísceras Centro integrador: ME . las fibras aferentes hacen sinapsis con interneuronas excitatorias e inhibitorias. Vía eferente: (ejemplo con la pierna) - Inhibición de la motoneurona α que inerva al musculo extensor ipsilateral (pierna lesionada) - Estimulación de la motoneurona α que inerva al musculo flexor ipsilateral (pierna lesionada) - Inhibición de la motoneurona α que inerva al musculo flexor contralateral (pierna no lesionada) - Estimulación de la motoneurona α que inerva al musculo extensor contralateral (pierna no lesionada) Efector: - Relajación del musculo extensor ipsilateral - Contracción del musculo flexor ipsilateral - Relajacion del musculo flexor contralateral - Contraccion del musculo extensor contralateral FUNCION: Permite retirar la pierna afectada del lugar de lesión (huida) Extiende la otra pierna para sostener el cuerpo Este reflejo presenta el “signo local” que es la relación topográfica que existe entre lugar de estimulación y el lugar donde se produce la respuesta motora. Correlato clínico: SHOCK ESPINAL Se define como shock espinal al cuadro de arreflexia e hipotonía muscular que se produce luego de la sección medular. Como consecuencia de una sección medular completa se produce la parálisis y pérdida de sensibilidad y una pérdida total dela actividad refleja (arreflexia). Esta no depende del trauma quirúrgico, sino de la interrupción de las vías descendentes facilitatorias de los reflejos medulares. Entre estas vías, la vía noradrenérgica descendente del locus coeruleus(originada en el TE)juega un papel importante. Transcurrido un cierto tiempo desde la lesión medular (meses en humanos), los reflejos reaparecen y se exageran (fase de hiperreflexia). En muchos casos, los reflejos exacerbados se desencadenan inespecíficamente y en forma conjunta ante estimulaciones de intensidad normal. Los mecanismos que participan en la génesis de la hiperreflexia que sigue a la lesión crónica medular - Desaparición de influencias descendentes negativas para la actividad refleja - Supersensibilidad de mecanismos segmentarios medulares por la denervación - Desarrollo de nuevas conexiones dendríticas entre motoneuronas, neuronas sensoriales e interneuronas por debajo de la sección medular. FLEXIÓN DE LA PIERNA LESIONADA EXTENSIÓN DE LA PIERNA NO LESIONADA Las motoneuronas e interneuronas involucradas en el reflejo de la flexión (circuito neuronal) son las mismas que se utilizan en la MARCHA POSTURA Y EQUILIBRIO Postura: posición relativa que tienen las diferentes partes del tronco entre si, a la relación del tronco con respecto a las extremidades y de ambos como un todo con respecto al espacio que lo rodea. Equilibrio: una persona se encuentra en equilibrio cuando tiene una postura estable, aquella en la cual el centro de gravedad se proyecta dentro de la base de sustentación. Cuando una fuerza externa provoca el desplazamiento del centro de gravedad fuera de la base de sustentación el sujeto sufre un desajuste postural que lo coloca en una situación inestable. Esto desencadena los reflejos posturales, un conjunto de reflejos antigravitatorios que forman el programa de mantenimiento de la postura cuya funcion es el ajuste postural para lograr una postura estable. El desencadenante es un conjunto de estímulos que proveen la información sensorial a las estructuras centrales sobre Información visual Informa sobre la relación que existe entre la posición vertical del cuerpo con respecto a la línea del horizonte. También envía información sibre el movimiento de los objetos en el campo visual y sobre el movimiento de la cabeza Información propioceptiva: - La que proviene del huso muscular y el órgano tendinoso de Golgi que a través de las aferencias primarias Ia y Ib, informan sobre longitud muscular, velocidad de contracción y grado de contracción muscular (tensión muscular). Es importante para la detección de la posición y el movimiento del cuerpo con respecto al espacio. - La que proviene del aparato vestibular informa sibre la posición y movimiento de la cabeza con respecto al espacio inercial. La sensación de posición se llama estatoestesia y la de movimiento, cinestesia. - Información cutánea Proviene de los mecanorreceptores de la piel, en especial de los plantares, que informan sobre el tamaño de la superficie de sustentación y sobre la distribución del peso del cuerpo dentro de esa superficie. Esta info ingresa al SNC donde se integra y analiza en las diferentes estructuras centrales manteniendo una organización jerarquica. El mantenimiento de la postura es imprescindible para que se puedan realizar los movimientos voluntarios. El programa de ajuste postural se encuentra en el TE pero bajo el control de la corteza motora primaria y secundaria que realizan la integración de los movimientos voluntarios con su postura adecuada. La ejecución del programa de ajuste postural se realiza a través de 2 mecanismos 1) COMPENSATORIOS (feedback) Primero se produce el desajuste postural y luego se desencadenan los movimientos que llevan a la recuperación de la postura estable. Utiliza movimientos servoasistidos 2) ANTICIPATORIOS (feed forward) Son mecanismos de gran complejidad que permiten analizar temporalemnte el momento mas probable en el que puede presentarse un desajuste postural y prevenirlo Utiliza movimientos balísticos. Sin reflejos espinales no hay postura estable Sin postura estable adecuada no se pueden realizar movimientos voluntarios Estos ajustes son automáticos, extremadamente rapidos y tienen una disposición espacio- temporal estereotipada semejante a los reflejos espinales. Difieren de estos en que las respuestas posturales son adecuadas y apropiadas al objetivo propuesto. Si el sistema de ajuste falla, se realizan correcciones tanto en la programación como en la ejecución que refinan continuamente la respuesta. Esto indica que hay un aprendizaje motor (donde interviene el cerebelo) profundamente influenciado por la experiencia. Lo que en una fase es compensatorio, con la repetición se torna anticipatorio. Influencias descendentes sobre el tono muscular y la postura Según estudios se observó que el gato descerebrado presentaba una hipertonía extensora e hiperreflexia y que este tipo de hipertonía desaparecía por sección de las raíces posteriores denominándose “rigidez” por descerebración. Esto se debe a que ambos signos son la manifestación de reflejos miotáticos exacerbados, siendo la hiperactividad del componente tónica la base de la hipertonía, y la hiperactividad del componente fásico la base de la hiperreflexia. La descerebración se produce mediante un corte entre los TCS y los TCI, dejando intacto el hipotálamo. Las estructuras centrales controlan el tono muscular y en consecuencia la postura mediante influencias: Reticuloespinales La FR mesencefálica es el origen de influencias estimulatorias como inhibitorias del tono muscular. - La parte medial: está bajo control estimulatorio de la corteza cerebral y tiene un influencia inhibitoria sobre el tono de los músculos extensores. - La parte lateral: estimula el tono extensor Luego de la sección de descerebración desaparece el control estimulatorio cortical de la FR medial inhibitorio, pero persiste la actividad estimulatorio de las zonas laterales, que continúan recibiendo aferencias estimulatorias de las vías medulares ascendentes. Las vías reticuloespinales inervan tanto a las motoneuronas α como a las ɣ , o a sus interneuronas respectivas, pero como las ɣ son mas pequeñas se reclutan antes y predominan produciendo HIPERTONIA. Esta es la razón por la cual, la sección de las raíces posteruires resulta de la abolición de la hipertonía del miembro respectivo. A esta hipertonía se la denomina “rigidez gamma” Vestibuloespinales La destrucción unilateral de los núcleos vestibulares, en especial el lateral disminuye marcadamente (o hace desaparecer) la rigidez de descerebración del mismo lado de la lesión. Se necesita de esta vía intacta para que se exteriorice la rigidez dada por el hax reticuloespinal lateral. Cerebelosas La corteza cerebelosa (paleocerebelo) tiene una influencia inhibitoria sobre el núcleo vestibular lateral (de Deiters) y sobre el fastigio. Este último a su vez estimula al N. de Deiters. La hipertonía del gato descerebrado aumenta cuando se elimina la influencia de la corteza cerebelosa. Cuando a la descerebración se le agrega la lesión de la corteza cerebelosa, se produce la desinhibición o liberación del fastigio y del N. de Deiters, con un aumento marcado en la actividad del haz vestibuloespinal que produce un grado tal de sobreestimulacion en las motoneuronas que permiten el reclutamiento directo de las α generando la “HIPERTONIA O RIGIDEZ α “porque no desaparece con la sección de las raíces posteriores. DESCEREBRACIÓN Y DESCORTICACIÓN La DESCEREBRACIÓN se produce por la sección del TE a nivel rostral (superior) al N. de Deiters. Se caracteriza por: - Extensión de brazos - Extensión del cuello - Hiperextensión del tronco - Flexión ventral del pie La DESCORTICACIÓN la lesión se produce rostral al Núcleo Rojo. Presenta los mismos signosque la descerebración excepto: - Los miembros superiores están flexionados (porque está intacta la vía rubroespinal) - Se mantiene la interacción antagónica entre la posición de la cabeza y el grado de rigidez (si se rota la cabeza hacia la derecha, la rigidez es mayor a la izquierda y viceversa) ESPASTICIDAD Y RIGIDEZ Fisiológicamente hablando, el aumento del tono muscular se lo denomina hipertonía o rigidez, existiendo de ese modo una rigidez gamma y otra alfa. En términos clínicos a la HIPERTONIA O RIGIDEZ GAMMA se la denomina “ESPASTICIDAD” y se caracteriza por: - Hipertonía a predominio extensor con hiperreflexia - Aumento gradual de la resistencia ante los movimientos pasivos - Resistencia proporcional a la velocidad del movimiento pasivo - Presentar el “signo de navaja” por activación del reflejo tendinoso que inhibe al musculo - Presentar “clonus” por disminución en el umbral del reflejo miotático que se manifiesta por contracciones repetitivas ante el estiramiento constante del musculo. La HIPERTONIA O RIGIDEZ ALFA clínicamente se la denomina “RIGIDEZ” y se caracteriza por: - hipertonía extensora y flexora sin hiperreflexia - Resistencia contaste ante los movimientos pasivos - Resistencia independiente de la velocidad del movimiento pasivo ESPASTICIDAD: LESION PIRAMIDAL RIGIDEZ: LESION EXTRAPIRAMIDAL GENERACIÓN Y CONTROL DE LA MARCHA La estimulación eléctrica del TE a nivel del locus coeruleus (noradrenalina) produce en el animal descerebrado marcha, trote o galope, según la intensidad de la estimulación. A esta zona se la denomina región locomotora mesencefálica. Otras áreas supraespinales involucradas son - Núcleo rojo - Núcleo vestibular - FR En animales con sección medular alta (mesencéfalo desconectado), la estimulación eléctrica medular produce marcha aun después de la sección de las raíces posteriores. Todo esto indica que existe un programa central para la marcha, que involucra componentes medulares como supramedulares. Componentes medulares: son los circuitos neuronales que forman parte de los distintos reflejos espinales Componente supramedulares: contiene a los programas motores mas complejos (ajuste postural, marcha etc.). Establece conexiones descendentes con los circuitos neuronales del componente espinal a través de neuronas monoaminérgicas de proyección difusa (telaraña). La ejecución del programa central de la marcha está bajo influencia modulatoria de las aferencias provenientes de los músculos activados. Cuando esta influencia falta (por sección de raíces posteriores) el ritmo de marcha se altera tornándose más lento y desincronizado. La información aferente muscular es importante para 2 funciones accesorias de la marcha: Facilita el cambio de ritmo de la fase de balanceo (pie en el aire), principalmente flexora a la fase de apoyo (paso) principalmente extensora Facilita la marcha sobre un terreno cuya superficie es irregular La información proveniente de la ME se envía a través de los haces espinocerebelosos DORSAL: se origina en la columna dorsal de Clarke y lleva la info sobre la actividad muscular: longitud muscular (huso muscular) o la tensión muscular (O.T.G) VENTRAL: se origina a partir de las células de Renshaw y lleva info sibre el grado de activación de las motoneuronas espinales (grado de contracción muscular) Ambos haces descargan durante la marcha, pero si se seccionan las raíces posteriores, desaparece la actividad del espinocerebeloso dorsal persistiendo la actividad de la ventral. APUNTES DE NEUROFISIOLOGIA “SISTEMA NERVIOSO AUTONOMO HIPOTALAMO Y SISTEMA LIMBICO” HOMEOSTASIS JERARQUIA AUTONOMA ESTRÉS DIFERENCIAS ENTRE SISTEMA SIMPATICO Y PARASIMPATICO FISIOPATOLOGIAS DEL SNA HIPOTALAMO SISTEMA LIMBICO HOMEOSTASIS: mecanismos fisiológicos que regulan el medio interno. Ante un desequilibrio en el medio interno ya sea por factores externos o internos, el SNA desencadena una serie de respuestas fisiológicas integradas y organizadas cuya finalidad es la de ajustar esas variables fisiológicas para mantener al organismo en un estado estacionario. 2 tipos de homeostasis: REACTIVA: En la cual primero se produce el desajuste interno y luego se desencadenan las estrategias que permiten al organismo dar la respuesta apropiada a esos cambios. Se lo conoce como “sistema de control por retroalimentación (feedback)” PREDICTIVA A través de cambios temporales le permiten al organismo predecir cual puede ser el momento mas probable que aparezca un factor desequilibrante con el fin de iniciar de anteman las respuestas adecuadas. Se lo conoce como “sistema de control anticipado” Ej: el aumento de cortisol que precede al despertar anticipa los cambios en el alerta, la postura, etc a producirse en esta fase. JERARQUIA Existen 4 niveles de organización autonómica que en orden jerárquico creciente son: ME TE (Mesencéfalo) DIENCEFALICO (hipotálamo) SISTEMA LIMBICO En el SNC la diferenciación entre somático y autónomo es difícil de apreciar debido a que ambas comparten vías aferentes y eferentes. A nivel del SNP, el SNS tiene como vía final común a las motoneuronas alfa que se dirigen al efector. El SNA tiene como vía final común a dos grupos de neuronas autonómicas dispuestas en serie: - Neuronas preganglionares: soma en el SNC (me o te) y sus axones se proyectan hacia los ganglios autonómicos periféricos donde sinapsan con las… - Neuronas posganglionares: somas en los ganglios autónomos y sus axones se proyectan hacia los efectores SNA periférico tiene 2/3 componentes que se diferencian en lo anatómico, farmacológico y funcional. SIMPÁTICO PARASIMPÁTICO ENTERICO (se lo considera aparte) ESTRÉS: Conjunto de cambios desencadenados por el organismo como repsuesta ante una variedad de estímulos nocivos. La respuesta fisiológica al estrés comprende una serie de ajustes de corto y largo plazo de varios sistemas que permiten que el organismo se adapte a estímulos no placenteros La respuesta inmediata al estrés esta mediada por el SNA con una descarga simpática y simultanea inhibición parasimpática. Si el estimulo persiste se ponen en funcionamiento sistemas de respuestas neuroendocrinas (ej: secreción de cortisol) SIMPATICO PARASIMPATICO CORRIENTE TORACOLUMBAR (C8-L2) CORRIENTE CRANEOSACRA (PC: 3,7,9,10 Y S1,S2 Y S3) SOMAS DE N. PREGANGLIONARES COLUMNA INTERMEDIO LATERAL DE LA ME TE Y ME SACRA AXONES DE N. PREGANGLIONARES DELGADOS MIELINICOS (TIPO B) CORTOS Abandonan la ME por los ramos comunicantes blancos y terminan en ganglios para o prevertebrales Son COLINERGICAS AMIELINICOS (mayoría) TIPO C LARGOS Son COLINERGICAS GANGLIOS (SOMA DE LAS N. POSTGANGLIONARES) PARAVERTEBRALES: a los lados de la columna. Están conectados por fibras nerviosas formando la CADENA SIMPATICA, desde la Base del cráneo hasta el sacro. Sus fibras postganglionares toman 2 caminos: . entran por r.c.g a los N. espinales Y se distribuyen por los dermatomas . forman nervios especiales que Inervan vísceras de la región cefálica, Torácica, abdominal o pelviana. PREVERTEBRALES: por delante de La columna. Son: CELIACO, MESENTERICO SUP E INFERIOR. Sus fibras postganglionares a través De plexos o nervios inervan órganos Abdominales o pelvianos. AXONES POSTGANGLIONARES LARGOS ya que los ganglios simpáticos se encuentran a distancia del órgano inervado. (excepto las neuronas adrenérgicas cortas ubicadas en la pared de algunos órganos genitourinarios) Son noradrenérgicas (a excepción del grupo que inerva las glándulas écrinas y el lecho vascular muscular) CORTOS ya que los ganglios están ubicados mas cerca del órgano inervadoSon COLINERGICAS EFECTORES MUSC LISO EN GRAL CORAZON GL EXOCRINAS Y ENDOCRINAS TEJ ADIPOSO HIGADO RIÑON TEJ LINFOHEMOPOYETICO Musc liso y gl del tubo digestivo ORGANOS EXCRETORIOS SISTEMA GENITAL CORAZON PULMON ORGANOS LINFOPOYETICOS ORGANOS ENDOCRINOS MUSC. INTRAOCULARES. DIFERENCIAS FUNCIONALES Existen funciones autonómicas independientes en las cuales la regulación de la actividad de un órgano, aparato o sistema esta determinada por el efecto de un solo sistema autonómico (o simpático o parasimpático, ej: resistencia vascular periférica recibe inervación simpática solamente) Muchos órganos reciben doble inervación haciendo de la funcion autonómica interdependiente de ambos sistemas. Es la suma de los efectos de ambos sistemas lo que regula la actividad de un determinado órgano, aparato o sistema (sinergia funcional). Hay órganos con funcion autonómica interdependiente cuyos sistemas autonómicos son antagónicos. Sin embargo hay casos en los que los sistemas son complementarios Ej: en el coito: el parasimpático + erección simpático + eyaculación SIMPATICO PARASIMPATICO MUSC IRIDOCONSTRICTOR Contraccion- MIOSIS (M1) MUSC IRIDODILATADOR Contraccion- MIDRIASIS (α1) MUSC CILIAR (acomodación) Relajacion débil (β1) Contracción (M1) EFECTO INOTROPICO EFECTO CRONOTROPICO POSITIVO (β1) NEGATIVO (M2) FRECUENCIA CARDIACA TAQUICARDIA BRADICARDIA MUSC TRAQUEOBRONQUIAL BRONCODILATACION (β2) BRONCOCONSTRICCION (M1) GL. NASOFARINGES SECRECION (M3) GL. BRONQUIALES INHIBICIÓN DEBIL (α1) SECRECION (M3) GL SUDORIPARAS SECRECION (M3) MUSC PILOERECTOR CONTRACCION (α1) SISTEMA DIGESTIVO (-)DEFECACION (+) DEFECACION ESFINTERES CONTRACCION (α) RELAJACION (M3) GL SALIVALES MUCOSA DEBIL (α1) SEROSA (M3) GL DIGESTIVAS INHIBICIÓN (α) SECRECION (M3) VEJIGA (-) MICCION (+) MICCION DETRUSOR RELAJACION (β2) CONTRACCION (M1) TRIGONO CONTRACCION (α1) RELAJACION (M3) VESÍCULAS SEMINALES CONTRACCION (eyaculacion) (α1) UTERO CONTRACCION (α1) RELAJACION (β2) Arteriolas de piel y mucosas Arteriolas esplacnicas A Coronarias Arteriolas cerebrales Arteriolas renales VASOCONSTRICCION (α1) Arteriolas del musc. Esquelet. VASODILATACION (M2) Arteriolas del pene DILATACION- ERECCION (M2) HIGADO GLUCOGENOLISIS (α1) GLUCONEOGENESIS (β2) (hiperglucemiante) GLUCOGENOGENESIS (hipoglucemiante) CÉLULAS ADIPOSAS LIPOLISIS (β1) GLANDULAS SUPRARRENALES ESTIMULA A LA ME (LIBERACION DE ADRENALINA) Algunas patologías que involucran al SNA son: El síndrome de Claude Bernard Horner Caracterizado por miosis, ptosis palpebral (caída del párpado) y el hundimiento aparente del ojo. Además, disminuye la sudoración de la hemicara afectada y aumenta levemente su temperatura. Estos síntoma se explican por la pérdida de tono simpático, por daño en algún lugar de la vía que conecta los centros motores del hipotálamo y TE con las neuronas preganglionares del asta intermediolateral de la médula torácica (T1-T3); o bien de algunas de las fibras eferentes de ese sector. Las neuronas de esos segmentos medulares controlan el músculo dilatador de la pupila y el tono de los músculos lisos del párpado. Donde más frecuentemente se haya la lesión es en ganglio cervical superior, que solo lleva fibras simpáticas (por eso, acomodación y miosis están conservadas).Suele verse en tumores del vértice superior del pulmón que comprometen el ganglio mencionado. Intoxicación con órganos fosforados: Son usados como pesticidas; estas sustancias son tóxicas ya que inhiben la AChE; por lo cual los niveles de Ach aumentan en todo el cuerpo produciéndose una impregnación parasimpática. La sintomatología entonces, es un cuadro a predominancia del parasimpático. Puede ser mortal por acumulación de secreciones en el árbol bronquial o por la bradicardia. Se trata con atropina (anticolinérgico). Feocromocitoma: Es un tumor de las células cromafines de la médula suprarrenal. El cuadro clínico está dominado por una exacerbación del sistema simpático (por un aumento de las catecolaminas en sangre producidas por el tumor). Se trata con extirpación quirúrgica. El shock medular también afecta las funciones autonómicas por debajo de la lesión. Por ejemplo la función vesical es regulada en condiciones normales voluntariamente. Luego de la lesión, obviamente, se pierde el control voluntario (cuyo centro se encuentra en el tallo encefálico; centro protuberancial de la micción). En la etapa aguda del shock medular todos los reflejos medulares; incluso los autonómicos están deprimidos. Entonces durante esta etapa habrá retención urinaria. Luego, en la etapa crónica el reflejo se restituye; el cual provoca emisión involuntaria de orina cuando el volumen vesical llega a los 250 cc. En la etapa crónica entonces aparece la incontinencia urinaria. Está en la base del encéfalo; limitado rostralmente por el quiasma óptico y posteriormente por el tegmento mescencefálico. Es el principal regulador de las funciones homeostáticas. Está organizado para cumplir funciones autonómicas, endócrinas y somáticas En sentido mediolateral se divide en 3 regiones: 1) ZONA PERIVENTRICULAR: Región estrecha que rodea al III ventrículo (sin núcleos) 2) ZONA MEDIAL: Se compone de varios núcleos que se relacionan con la hipófisis formando el eje HIPOTALAMO-HIPOFISARIO. - Los núcleos hipotalámicos que se relacionan con la adenohipofisis constituyen el área hipofisotropa-eminencia media. - Los núcleos supraoptico y paraventricular contienen los somas de las neuronas que forman el haz hipotálamo-neurohipofisiario, lugar donde se sintetizan la ADH Y OXITOCINA que son liberados en la neurohipofisis. Esta zona del hipotálamo tienen abundantes conexiones reciproca con el hipotálamo lateral, pero recibe pocas proyecciones desde otras áreas cerebrales. Su funcion es principalmente neuroendocrina ya que posee receptores que captan los estímulos del medio interno (glucosa, temperatura, osmolaridad, etc) y sus eferencias son los péptidos hipofisotropos y neurohipofisarios que libera. 3) ZONA LATERAL No se observan núcleos Contiene neuronas de axón corto (interneuronas) que rodean al haz central del prosencefalo. Este haz establece conexiones reciprocas entre el mesencéfalo y el sistema límbico permitiendo la relación de ambas estructuras con el hipotálamo, que además recibe directamente desde el tálamo info somatica, intero y exteroceptiva lo que hace que esta zona del hipotálamo desempeñe un papel importante como centro de integración para las funciones somaticas, autonómicas y neuroendocrinas. HIPOTALAMO: 4 funciones fundamentales: Regulación neuroendocrina Se realiza mediante los sistemas supraóptico y paraventricular – neurohipófisis y la adenohipófisis (ver endocrino) Regulación del SNA En el hipotálamo están contenidos los programas motores complejos de las respuestas autonómicas que se hacen efectivas a través de los efectores simpáticos y para simpáticos Regulación de conductas Conducta: coordinación de distintos mecanismos de respuesta (autonómicos, somáticos o motores, endocrinos) que se asocian a un determinado componente emocional (límbico). Esto implica un vinculo entre el hipotálamo, encargado de la integración de las distintas respuestas, y el sistema límbico, estructura de máximo nivel autonómico y que se encarga de asociar dichas respuestas a una determinada emoción o intencion (hago algo por un motivo: me alimento porque tengo hambre) Conducta de defensa: En el NÚCLEO PARAVENTRICULAR existen neuronas pequeñas (parvocelular) que contienen CRH que proyectan a: - Eminencia media: desde donde a través del sistema porta-hipofisario se conecta con la adenohipófisis activando el eje hipofiso-suprarrenal (ACTH –CORTISOL) - TE: al NÚCLEO DEL TRACTOSOLITARIO Y DORSAL DEL VAGO desde donde salen proyecciones parasimpáticas; y al ASTA INTERMEDIO LATERAL DE ME de donde salen proyecciones simpáticas. Sin el sistema límbico (desaferentación hipotalámica) el sujeto no puede reconocer y memorizar cuándo el estimulo representa una amenaza o no. Responde ante cualquier obejto con una reacción de defensa a pesar de no serlo (falsa rabia) Conducta apetitiva: La estimulación del HIPOTALAMO LATERAL desarrolla una conducta de “búsqueda de alimentos” caracterizado por sensación de apetito (hambre) , aumento de la actividad parasimpática (salivación, aumento del flujo intestinal con decremento del flujo muscular, metabolismo anabólico). La LESION de esta zona: ANOREXIA (falta de apetito) La estimulación del HIPOTALAMO VENTROMEDIAL produce SACIEDAD y aumento de la actividad simpática (metabolismo catabólico) La LESION de esta zona: HIPERFAGIA (aumento de apetito) Existen circuitos orexigénicos y anorexigénicos de regulación de la ingesta. Estos actúan principalmente en el núcleo arcuato. ANOREXIGENOS OREXIGENOS CRH NPY MSH (hormona melanocito estimulante) MCH CART GHrelina (estómago) INSULINA (en el postprandial se inhibe una nueva ingesta) Proteína agouti LEPTINA (producida por el tejido adiposo; cuanto más tejido adiposo, más leptina, más se inhibe la ingesta; mediador de regulación a largo plazo. Mayor en mujeres) Opioides endógenos MCH Conducta termorregulatoria: La producción de calor o termogénesis se realiza a través de: - la activación del sistema motor somatico que desencadena la termogénesis por escalofríos cuyos núcleos del TE estan bajo control del hipotálamo caudal - a través del sistema simpático, que desencadena la termogénesis no asociada a escalofríos. Esta se caracteriza por la producción de calor a partir del tejido adiposo pardo, de los cambios vasomotores en el flujo sanguíneo de las extremidades y troncos y a través de la secreción sudorípara. La estimulación del HIPOTALAMO ANTERIOR produce vasodilatación periférica, aumento de la sudoración y termogénesis sin escalofrio con caída de la temperatura (HIPOTERMIA). Su lesión produce HIPERTERMIA La estimulación del HIPOTALAMO POSTERIOR produce HIPERTERMIA y su lesión HIPOTERMIA Conducta sexual Se desarrolla a partir del SNA (PST: Ereccion S: eyaculación) y del sistema endocrino que regula el ciclo sexual femenino y masculino (eje hipotálamo-hipofiso-gonadal) Regulación de los ritmos biológicos Es el reloj circadiano; según el cual se adecuan múltipes variables fisiológicas a distintas horas del día, aún suprimiendo la luz. Diversas hormonas (como el cortisol o somatostatina) que tienen secreción por ciclos haciendo “picos” a horas regulares. La base es la homeostasis predictiva. Nuestro reloj biológico es constante y fiable pero puede modificarse. Los ritmos se sincronizan en 24 hs por la acción de Zeitgebers o sincronizadores, de los cuales el más importante es la luz (ciclo luz oscuridad). Un agente sincronizador puede resetear el reloj corporal (que es lo que ocurre con los vuelos transatlánticos, en los que cambiamos de hábito de sueño). Dependiendo de cuando se aplica el estímulo sincronizador, depende si el ritmo se adelanta, se atrasa o no se modifica. La luz es censada a través de los núcleos supraquiasmáticos (NSQ); los cuales se convierten en los principales cicladores (sobre ellos convergen fibras de la retina, que traen información lumínica). La melatonina es un cronobiótico (sustancias que pueden modificar el ritmo circadiano, pueden ser sintéticas) producido por la glándula pineal, que recibe información sobre el ciclo luz oscuridad a través del NSQ. La melatonina induce el sueño y es inhibido por la luz. ooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo Tiene un vínculo primordial con la emocionalidad y la motivación, así como también con el aprendizaje y la memoria. Sólo recuerda aquello que nos interesa. Las estructuras corticales que forman parte de este sistema son la circunvolución límbica (parte de la corteza cerebral en la cara interna de los hemisferios que separa la neocórtex del hipotálamo). Esta circunvolución comprende: - El giro parahipocámpico; cingulado y subcalloso (rinencéfalo, por estar vinculado con la vía olfatoria) - Corteza orbitofrontal. Las estructuras subcorticales son: - Amígdala - Hipocampo - Núcleo accumbens - Bulbo olfatorio - Tálamo anterior - Núcleos hipotalámicos. El circuito de Papez es un modelo según el cual, a través de conexiones hipotálamo corticales, la corteza modificaba los programas emocionales; y a su vez estos se hacían concientes. El hipocampo, según esta idea procesa la información emocional y proyecta a los tubérculos mamilares a través del fornix. A su vez también, a través del haz mamilotalámico lleva información hacia tálamo anterior. La amígdala se conecta con el neocortex, el hipotálamo, tálamo. Su lesión bilateral altera la conducta; ya que la amígdala funciona como un centro inhibidor de conductas inapropiadas con respecto a la alimentación, el sexo y la exploración del entorno. Aparece hipersexualidad, hiperfagia y temeridad excesiva. La estimulación de la amígdala produce una reacción de alerta. A través de la amígdala se inducen las conductas afectivas que han demostrado ser apropiadas, y participa en procesos de aprendizaje que asocian un estímulo con una respuesta afectiva (memoria emocional). El sistema límbico controla la conducta emocional, y por lo tanto motivacional. Actúa como un inhibidor de deseos y necesidades relacionadas a la supervivencia en función de las condiciones del medio interno y el mundo exterior (un animal no se para a comer si detecta cerca a su predador). Las emociones tienen un componente externo, conductual, que permite reconocerlas entre individuos de la misma especie. El límbico también, media la adaptación del individuo a los múltiples cambios del medio ambiente; en las alteraciones límbicos se pierde esta adaptabilidad. La ablación bilateral de la amígdala suprime en el animal su función social, ya que no pueden reconocer el significado social de las señales exteroceptivas de la conducta grupal. Las expresiones emocionales comprenden reacciones neurovegetativas, que son en parte innatas y típicas de la especie; pero también un componente adquirido, que depende de los eneagramas particulares que cada niño fijará según la estimulación emocional que haya tenido. La amígdala es el núcleo de salida del sistema límbico APUNTES DE NEUROFISIOLOGÍA “ELECTROENCEFALOGRAMA Y FISIOLOGíA DEL SUEÑO” ELECTROENCEFALOGRAMA POTENCIALES EVOCADOS VIGILIA CLASIFICACION DE SUEÑOS CARACTERISTICAS DEL SUEÑO REM Y NO REM ALTERACIONES DEL SUEÑO REGULACIÓN CICLO VIGILIA- SUEÑO Existen 2 grupos básicos de neuronas corticales: NEURONAS PIRAMIDALES (Golgi I): Principalmente utiliza neurotransmisor GLUTAMATO (+) NEURONAS ESTRELLADAS (Golgi II) - Interneuronas de orientación vertical - Interneuronas de orientación horizontal La neurona piramidal presenta mayor concentración de sinapsis inhibitorias (provenientes de las horizontales) en las dendritas mas proximales al cuerpo celular, permitiendo ejercer un control predominantemente inhibitorio ya que la hiperpolarización local impide la libre transmisión electrotonica hacia el cuerpo neuronal. Si se introduce un electrodo en una neurona piramidal, sea en dendrita o soma, siempre se registrata la misma actividad: despolarizantes si recibe un PEPs o hiperpolarizante si recibe un PIPs. Un electrodo extracelular registrara diferentes aspectos de la actividad neuronal, según este en la proximidad o no del sitio de origen de la señal dendrítica. Cuando la señal es excitatoria se detecta: # en la cercanía de la dendrita de origen:una señal electronegativa (la corriente fluye hacia el interior celular, se aleja del electrodo) # en la cercanía del cuerpo celular: una señal electropositiva (la corriente sale de la neurona y fluye hacia la dendrita de origen a través del liq extracelular. Cuando la señal es inhibitoria se detecta el resultado registrado es exactamente a la inversa. TECNICAS PARA EL ESTUDIO DE LA ACTIVIDAD ELECTRICA CORTICAL EEG POTENCIALES EVOCADOS ELECTROENCEFALOGRAMA Es el registro de la actvudad eléctrica cerebral desde la superficie craneana. Es el resultado de la activación de grandes grupos de neuronas corticales (piramidales que liberan glutamato); lo que se reconoce en el trazado son corrientes asociadas a cambios subumbrales del Vm. No son ni PA ni PEPS o PIPS. En base a la frecuencia de las ondas eléctricas se distinguen 5 ritmos básicos: Por convención… Potenciales extracelulares POSITIVOS: Deflexion hacia ABAJO Potenciales extracelulares NEGATIVOS: Deflexión hacia ARRIBA El EEG de una persona adulta normal en vigilia y con los ojos abiertos es DESINCRONIZADO, sin ritmo predominante POTENCIALES EVOCADOS Procedimiento computacional de promediado de la actividad eléctrica detectada en la superficie craneana sobre la zona sensorial de la corteza cerebral ante la estimulación del campo periférico respectivo. Un electrodo sobre la superficie craneana en la proximidad de la corteza sensorial primaria detectara una deflexión negativa ante la estimulación periférica (que arriba a la capa IV), seguida de otra positiva resultado del procesado intracolumnar. .-.-.-. -.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-. Muestra un patrón de ondas de bajo voltaje y alta frecuencia; además durante la vigilia el patrón de descargas en distintas cortezas es diferente (digamos que cada corteza procesa la información que le corresponde; la visual lo que ve, la auditiva lo que oye; la motora los movimientos que va a ejecutar) o desincronizado. El sueño es un proceso ACTIVO (durante el sueño REM el consumo de oxigeno es superior al de la vigilia) y RITMICO (se repite en ciclos cada 24hs) El reloj endógeno circadiano del sueño lento se encuentra en el núcleo supraquiasmático, el del sueño REM se desconoce su ubicación. A través de polisomnograma se puede estudiar la arquitectura básica del sueño. Este consiste en evaluar las distintas variables biológicas a través de: EEG, electrooculograma (actividad de los musc extrínsecos del ojo, es decir los movimientos oculares), electromiograma (registra la actividad del musc esquelético, o sea el tono muscular), ECG (75%) 50% etapas 1 y 2 (25%) 50% etapas 3-4 SUEÑO NO REM - Las primeras 4 fases - Corresponden al progresivo enlentecimiento de las ondas cerebrales - Se extiende desde el ritmo alfa hasta el delta en 30-45 min - Durante los distintos estadios, la corteza descarga sincrónicamente (descargan todas lo mismo) FASE 1: (somnoliencia) predomina el ritmo alfa intercaladas con frecuencias mas lentas Modificaciones minimas en el tono postural Modificación oculares lentas FASE 2: (sueño leve) Disminuye la frecuencia de ondas pero aumenta la amplitud Caracterizada por los HUSOS DEL SUEÑO (oscilaciones de 14/15 Hz de menor amplitud Aparición del complejo K (ondas bifásicas) SUEÑO SUEÑO LENTO (NO REM) SUEÑO REM (paradójico) FASE 3: Menos husos del sueño Menor frecuencia Mayor amplitud Ondas delta FASE 4: “sueño de ondas lentas” o sueño profundo Ondas delta Aparicion de ondas gamma Frecuencia muy baja Alto umbral para despertarse En ese mismo momento, de forma abrupta se presenta el 5to estadio: SUEÑO REM (paradojal) que presenta un EEG desincronizado semejante al de vigilia y que dura 10 a 15min. Latencia: es el periodo de tiempo que tarda en aparecer el primer REM y su valor normal es de 60min. Una vez finalizado el sueño REM, se inicia un nuevo ciclo de enlentecimiento y subsiguiente aceleración de ondas cerebrales, se inicia unan nueva etapa de sueño lento. Por noche, se producen de 4 a 7 REM, ppalmente en la segunda mitad de la noche HIPOTONIA En ciertos grupos musculares respetando los músculos axiales. ATONIA GENERALIZADA Incluso los músculos axiales (excepto musc respiratorios,oculares y del oído medio) Mediado por acción cerebelosa DISMINUYE LA FRECUENCIA CARDIACA y LA PRESION ARTERIAL AUMENTA LA FRECUENCIA CARDIACA y LA PRESION ARTERIAL Y APARICION DE ARRTIMIAS RESPIRACION LENTA Y REGULAR RESPIRACION IRREGULAR TERMORREGULACION CONSERVADA (pero a un nivel mas bajo) TERMORREGULACION SUSPENDIDA (Tambien las reacción termogenicas) Hay SIGNO DE BABINSKY (disminución de la acción del haz piramidal sobre motoneuronas espinales) CONTRACCIONES FASICAS en diferentes músculos del cuerpo, entre otros los “movimientos rapidos oculares” relacionados con potenciales ponto-geniculo occipitales. AUMENTO DEL SIMPATICO DISMINUCION DEL PARASIMPATICO OPERACIONES NO HOMEOSTATICAS O “LAZO ABIERTO” (el SNA parece olvidarse de controlar ciertas variables) MIOSIS PUPILAR DISMINUYEN REFLEJOS BARORRECEPTORES ERECCION HAY AUMENTO DE LA SECRECION INTESTINAL Y MENOR CONSUMO DE O2 Y GLUCOSA AUMENTO DEL CONSUMO DE O2 Y GLUCOSA SUEÑOS: Imágenes imprecisas y difusas (mal recordadas) Sueños: son mas vívidos (mas recordados) con alto contenido visual y psicológico. El máximo umbral para despertarse se ubica en la etapa 4 El minimo umbral en el REM Evolución del sueño durante las etapas de la vida FETO: 80% REM 20% No REM RN PREMATURO: 60% REM Y 40% No REM RN A TERMINO: 50% Y 50% 3ER AÑO ADULTO: 25% REM 75% No REM (en los ancianos disminuye el REM) El sueño no REM disminuye con la edad hasta que en el anciano prácticamente desaparece el ritmo delta. Correlato clínico: alteraciones del sueño Las patologías del sueño pueden clasificarse como disomnias o parasomnias. DISOMNIAS Son alteraciones del curso de sueño Dentro de las cuales se encuentra - El insomnio (disminución de la cantidad – calidad del sueño) Hay 3 tipos 1) De inicio: La dificultad en el dormir se encuentra en conciliar el sueño, lo cual le lleva horas al paciente. 2) De mantenimiento: se caracteriza por despertares intermitentes que aparecen durante el transcurso de la noche y afectan la calidad del sueño. El paciente descansa mal. 3) De despertar temprano: El paciente se despierta antes de tiempo, aún antes de haber suplido la demanda metabólica de sueño. - La hipersomnia (aumento patológico de la cantidad de sueño). La cualidad de patológico la da la afectación de la calidad de vida del paciente; que consulta por el displacer que le genera el trastorno (se siente permanentemente cansado, hipolúcido, disminución desempeño en las tareas laborales o académicas, etc.) PARASOMNIAS Son trastornos que ocurren durante el sueño; que afectan su calidad pero cuya estructura y duración es normal. NO REM REM Sonambulismo Parálisis del sueño (al despertar, el paciente no se puede mover) Bruxismo (rechinar los dientes) Pesadillas Enuresis (hacerse pis en la cama) Asistolia sinusal relacionada con el REM Apnea del sueño (patrón de respiración interrumpida) Trastornos de la conducta del sueño REM Muerte súbita nocturna Terrores nocturnos Se considera que el sueño No REM y el REM son imprescindibles para corregir errores de información, reforzar y fijar lo aprendido durante la vigilia y sobre todo borrar y olvidar lo menos importante. . La NARCOLEPSIA es un trastorno en el cual los pacientes pueden pasar directamente de la vigilia al REM. Se caracteriza por ataques irresistibles de sueño de 5 a 30 minutos que aparecenen cualquier momento del día y ejecutando cualquier actividad. Puede aparecer pérdida brusca del tono muscular durante emociones bruscas (risa, llanto, excitación sexual) con conservación de la conciencia. También aparece parálisis del sueño, junto con alucinaciones visuales y auditivas al inicio del sueño (son normales; en el narcoléptico son mucho más intensas y vívidas). Disminuye la latencia del sueño. ¿Por qué dormimos? Existen 3 mecanismos responsables del fenómeno del sueño 1) Proceso homeostático reactivo: determinado por la historia previa del sueño y la vigilia del sujeto 2) Proceso circadiano predictivo, controlado por el reloj biológico e independiente de la historia previa de sueño y vigilia. 3) Componente ultradiano que se presenta con una periodicidad de 90 minutos, perceptible tanto dentro del sueño como en la vigilia. Estos 3 fenómenos están producidos por las interacciones de mecanismos centrales y periféricos. El estado de COMA se diferencia del sueño porque existe en el una disminución del consumo de oxigeno cerebral Sus causas pueden ser: 70% de origen metabolico: coma hepático, alcohólico, diabético 30% de origen cerebral: por consecuencias vasculares, traumáticas o infecciosas Por su ubicación con respecto a la tienda del cerebelo se las clasifica en: SUPRATENTORIALES: mejor pronostico porque no compromete las funciones cardiorrespiratorias INFRATENTORIALES: compromete el control cardiorrespiratorio bulbar. REGULACIÓN CICLO SUEÑO-VIGILIA En la regulación del ciclo sueño vigilia aparecen implicadas numerosas estructuras, de cuya activación depende el pasaje de un estado a otro; e inclusive entre los dos tipos de sueño (REM y LENTO). - El área ventro lateral preóptica (AVLP) del hipotálamo es el área inductora del sueño por excelencia. A través de sus proyecciones GABAérgicas inhibe al núcleo coeruleus (noradrenalina, NA) y núcleo dorsal del rafe (serotonina; 5-HT); que inducen el despertar. También inhibe a las neuronas histaminérgicas de los tubérculos mamilares - El hipotálamo posterior (tubérculos mamilares), productor de histamina, es inductor también de la vigilia. Por eso los bloqueantes H1 son hipnógenos. - La adenosina es una sustancia que se acumula durante el día como indicador metabolico. Sus concentraciones máximas en los vasos hipotalámicos hacia el atardecer inhiben a las interneuronas GABAérgicas que están “apagando”, durante el día a AVLP. La inhibición de una inhibición da como producto la activación de esta área. Por lo tanto, la adenosina induce el sueño al activar el AVLP. (proceso S). - La orexina, producida por el hipotálamo lateral; estabiliza las estructuras del despertar durante la vigilia (activación tónica). - El núcleo supraquiasmático (NSQ), el cual recibe información retiniana, proyecta sobre el hipotálamo lateral, reforzando la vigilia, al contrarrestar los efectos del proceso S (adenosina).Su actividad es alta durante el día. Su lesión aumenta las horas de sueño. - La melatonina, producida por la glándula pineal, comienza a liberarse a las 19:00 hs y actúa sobre mecanismos gabaérgicos que en los NSQ reducen la actividad eléctrica; por ende “abre las puertas del sueño” (hipnógeno). - Como en la vigilia, la activación del cerebro en el sueño REM ocurre a través de sistemas excitatorios ascendentes del TE; formación reticular pontina. A diferencia de la vigilia, en el REM son escasas la aminas (NA, 5-HT, H) y sólo aumenta la actividad colinérgica. La FRP también inhiba a las estructuras que inducen la vigilia (tubérculos mamilares) La formación reticular tiene una función activante y despertadora, activa el SARA (sistema ascendente reticular activante). Su activación induce un aumento de aminas y de Ach y se encarga del despertar en el EEG. El hipotálamo posterior en cambio se encarga del despertar comportamental; su lesión deja al paciente en coma irreversible. APUNTES DE NEUROFISIOLOGIA “MEMORIA Y APRENDIZAJE” DEFINICIONES CLASIFICACION DE MEMORIAS FASES DE LA MEMORIA DECLARATIVA MEMORIA DE TRABAJO MEMORIA EPISODICA MEMORIA SEMANTICA CONDICIONAMIENTO CLASICO Y OPERANTE MEMORIA DE PROCEDIMIENTO SENSIBILIZACION Y HABITUACION DESPOLARIZACION A LARGO PLAZO LOBULOS FRONTALES APRENDIZAJE: es la forma por la cual adquirimos conocimiento del mundo MEMORIA: Es la forma que tenemos de codificar y almacenar esa información y tenerla disponible para usarla en el futuro. Existen áreas cerebrales especializadas en la memoria, especialmente en el lóbulo temporal. Hipocampo derecho: predomina la MEMORIA VISUAL Hipocampo izquierdo: predomina la MEMORIA VERBAL Según como se almacena y se recuerda la memoria se clasifica en EXPLICITA (DECLARATIVA) : Almacenamiento y recuperación de informaciones que pueden verbalizarse. ejemplos: recordar un número de teléfono, una letra de una canción o un hecho del pasado. Involucra a la corteza cerebral (conciente) INPLICITA (NO DECLARATIVA): Da información sobre como realizar algo. Un tipo de momoria que se recuerda de manera inconciente e implica un cambio en el comportamiento (ej: saber manejar) Surge en el entrenamiento de capacidades reflejas motoras o perceptivas. FASES DE LA MEMORIA EXPLICITA ADQUISICION: Contacto por 1ra vez con la info importante. Es necesario prestar atención CONSOLIDACION: Guardado y mantenimiento de la info (hipocampo). falla en la enfermedad de Alzheimer. EVOCACION: utilización conciente de la info Las memorias declarativas se almacenan en sitios especializados de la corteza. La recuperación de esta memoria involucra a la zona temporal medial y a ciertas áreas de la corteza frontal. El primer lugar de formación de LPTs es el hipocampo; y según la aversión o el placer que genere cada memoria, en la amígdala y el Septum. Luego se produce la activación de la corteza entorrinal, que es activada por las estructuras anteriores. De allí la memoria pasa a cortezas asociativas, como la corteza parietal posterior o la corteza prefrontal. Además conecta la memoria que está siendo grabada con su significado emocional. De dos a tres meses luego de la adquisición de las memorias, ya se hallan en la corteza, y la evocación se hace más sencilla. MEMORIA A LARGO PLAZO EXPLICITA (DECLARATIVA) IMPLICITA (NO DECLARATIVA HECHOS EVENTOS LOBULO TEMPORAL MEDIAL PRIMING HABILIDADES ASOCIATIVA NO ASOCIATIVA NEOCORTEZA N. ESTRIADO CEREBELO EMOCIONES MUSC ESQ AMIGDALA CEREBELO VIAS REFLE JAS CONSOLIDACION MEMORIA DE TRABAJO - Es EXPLICITA Y DECLARATIVA - Mantener una info con un fin determinado ej: acordarse un num de tel antes de llamar pero luego lo olvido. - Capacidad temporaria (seg a min) pero puede transformarse en memoria a largo plazo. La capacidad para retener información en el ser humano es limitada (7-9 números de una lista). Sin embargo esta capacidad aumenta enormemente si se aplica una estrategia: la asociación. - Necesaria para guardar y recuperar la memoria explicita. - Depende de la atencion (corteza prefrontal) - Requiere una extensa red cortical y subcortical por lo que suele estar afectada en el Alzheimer, enfermedad de Parkinson o Corea de Hungtington. MEMORIA EPISODICA - Es EXPLICITA Y DECLARATIVA - Memoria de los acontecimientos, experiencias o hechos de uno mismo - La memoria del ¿qué? Y ¿cuándo? - Puede ser almacenada por minutos hasta años - Ubicada en el lobulo temporal medial e hipocampo. - Ej: contar lo que hice en mis vacaciones, como fue mi casamiento,etc MEMORIA SEMANTICA - Es EXPLICITA Y DECLARATIVA - Almacenamiento del conocimiento objetivo, el que adquirimos en el colegio y los libros. Se el concepto pero no recuerdo como ni cuando lo adquiri ej: las cebras son animales de cuatro patas con rayasblancas y negras o La capital de Francia es Paris. - Se obtiene de la integracion de varias representaciones corticales en distintas areas. Cada una involucradas con algun aspecto del concepto. MEMORIA INMEDIATA (FRACCION DE SEG) MEMORIA DE TRABAJO (DE SEG A MIN) MEMORIA A LARGO PLAZO (DIAS A AÑOS) OLVIDAR MEMORIA IMPLICITA O NO DECLARATIVA (APRENDIZAJE) APRENDIZAJE: ASOCIATIVO - Condicionamiento clasico - condicionamiento operante NO ASOCIATIVO - Habituacion - Sensibilizacion CONDICIONAMIENTO CLASICO (min a años) Almacenamiento de conceptos y hechos que se aprenden Implica la asociacion de un estimulo “condicionado” con otro “no condicionado” Puede ser apetitivo (que de placer) o aversivo (que no cause placer) Principales estructuras: AMIGDALA Y CEREBELO 3 Componentes: Ejemplo: EC: sonar la campana ENC: comida R: salivacion Con el tiempo el animal asocia el EC con el ENC y emite la respuesta. Con el solo hecho de sonar la campana el animal empieza a salivar. CONDICIONAMIENTO OPERANTE Implica la asociacion de una conducta con un episodio ambiental reforzador de dicha conducta Tiene 2 componentes: - Conducta - reforzador ej: una madre va al supermercado con el hijo y este le hace un berrinche para que le compre un juguete. Al principio la madre se niega pero el nene insiste y grita mas fuerte y la madre le compra el juguete. Al dia siguiente, el nene grita muy fuerte y le compra el juguete. Conducta: el berrinche del nene Reforzador: juguete HABITUACION: Disminucion de la respuesta ante un estimulo nocivo repetido Ej: una obra en construcción. Al principio lo voy a escuchar y me va a molestar, después me habituo al ruido y “no lo escucho”. SENSIBILIZACION: aumento de la respuesta ante un estimulo nocivo repetido Ej: presenciar un tiroteo y cada vez que escucho un ruido parecido aunque no sea nocivo (el escape de un auto) reacciono muy exageradamente por ejemplo esconderme. ESTIMULO CONDICIONADO ESTIMULO NO CONDICIONADO RESPUESTA MEMORIA DE PROCEDIMIENTO Aquella que comprende habilidades motrices y de comportamiento (ej: manejar un auto, tocar un instrumento) Se almacenan en regiones subcorticales (ganglios de la base, cerebelo, área mot suplementaria). son procesadas sin participación de la conciencia; de hecho, pensar en ellas mientras se está realizando una acción puede inhibir la capacidad de hacerlo con eficiencia. El LTP (despolarización a largo plazo) es el mecanismo por el cual las informaciones se almacenan en la corteza. Las sinapsis involucradas son glutamatérgicas. 1) En la pos sinapsis se encuentran tres receptores para glutamato: El AMPA (canal para Na), el NMDA (canal para Ca++, que se encuentra bloqueado por una molécula de Mg++) y receptores metabotrópicos cuya respuesta, a través de 2º mensajeros, es más lenta pero amplificada. Los receptores que primero se activan son los AMPA que dejan entrar el Na; la despolarización inducida por esta corriente saca al Mg++ del NMDA y comienza a entrar el Ca. El exceso de Ca, sumado a la acción de las PGs activadas, activa: a la fosfolipasa A que libera AA (ácido araquidónico) y PAF, a la ON sintetasa, que libera óxido nítrico y a la hemooxigenasa, que libera CO. Todos estos mediadores, liposolubles retrodifunden a la presinapsis y allí aumentan la liberación de glutamato; manteniendo en primera instancia, activa esa sinapsis. 2) Luego, en momentos siguientes el aumento del Ca genera activación de proteína quinasas que fosforilan a otras proteínas, (incluso canales glutamatérgicos) modificando su actividad. La fosforilación de los AMPA mejora su eficacia; por lo cual este fenómeno también refuerza esta sinapsis. (2- 3 horas). 3) Si la sinapsis sigue activa, 3 a 4 horas después el LTP se mantiene por acción de la CREB (factor de transcripción que modifica la síntesis proteica, induciéndola y promoviendo la plasticidad sináptica. Son sitio de 2 tipos de cortezas de asociación: la PREFRONTAL Y ORBITOFRONTAL La corteza de la convexidad FRONTAL: imporante para frmar planes estables e intenciones capaces de controlar el consecuente comportamiento conciente del sujeto a través de la regulación de los procesos de activación que se encuentran en la base de la atención. Los pacientes con lesiones frontales, no pueden advertir sus errores, pierden la capacidad de verificar los resultados de sus acciones Las regiones prefrontales de la corteza tienen conexiones no solo con estructuras inferiores del tallo cerebral y del diencefalo sino con todas las demás regiones corticales y son, de hecho una supraestructura sobre las demás partes de la corteza cerebral, de modo que realizan una funcion mas universal en la regulación general de la conducta que la realizada por la corteza de asociación parieto-temporo-occipital. La corteza PREFRONTAL elabora funciones mentales superiores: - Capacidad de juicio - Capacidad de abstracción - Capacidad de síntesis - Capacidad de planeamiento - Aspectos complejos de la personalidad FUNCIONES EJECUTIVAS: Grupos de funciones que permiten coordinar capacidades cognitivas básicas, emociones y para la regulación de respuestas conductuales frente a diferentes demandas ambientales. Es decir, entender el contexto para actuar en respuesta. Las áreas prefrontales al recibir info de eventos externos e internos, genera con ellos nuevos esquemas para la acción voluntaria, la decisión, la volición y el deseo. Las acciones tienen un propósito, son conductas dirigidas, son acciones voluntarias con elementos de selección y control. Elementos claves: Anticipación Control de impulsos y autorregulación Iniciación de una actividad Memoria de trabajo Flexibilidad cognitiva y la utilización del feedback Planificación y organización Selección eficiente de estrategias de resolución de problemas. Las áreas prefrontales al recibir info de eventos externos e internos, genera con ellos nuevos esquemas para la acción voluntaria, la decisión, la volición y el deseo. Las acciones tienen un propósito, son conductas dirigidas, son acciones voluntarias con elementos de selección y control. La corteza frontal ejempifica como funcionan los centros de integración de lo que llamamos COGNICION. Las regiones que se han propuesto como centrales para el proceso de cognición son: Corteza prefrontal dorsolateral Participa en mecanismos de aprendizaje, asi como establecer planes y decisiones Corteza prefrontal medial: involucrada en la atención Corteza orbitofrontal: Es parte del sistema límbico y juega un papel importante en el control de las respuestas emocionales. SINDROMES DORSOLATERAL: - Fallas en la memoria de trabajo - Trastorno de planificación y alternancia - Trastornos en la resolución de problemas o toma de decisiones - Fallas en la flexibilidad - Fallas en la programación motora - Fallas en la teoría de la mente: (metidas de pata) “Son las personas sin filto” ORBITOFRONTAL - Distracciones - Fallas de empatía (ponerse en el lugar del otro) - Disminuye el juicio y la autocritica - Comportamiento de imitación y utilización - Labilidad emocional - Desinhibición - Irritabilidad y manias CINGULO ANTERIOR - Falta de motivación (apatía) - Poco monitoreo de las conductas Conjunto de signos visuales y fonéticos que expresan una idea y permiten la comunicación entre las personas Compuesto por: - Fonemas: unidades funtadmentales del lenguaje oral que componen las palabras - Grafemas: unidades del lenguaje escrito que componen las palabras En el lenguaje se distinguen: FLUIDEZ: habilidad de producir normas gramaticales COMPRENSION: capacidad para reconocer símbolos hablados o escritos REPETICION: capacidad para repetir o escribirsin errores VOCABULARIO: capacidad de etiquetar con un nombre a un objeto. Las capacidades del lenguaje están localizadas y lateralizadas, lo cual significa que están desigualmente representadas en ambos hemisferios. De hecho, se dice que un hemisferio es dominante cuando la función lingüística está localizada en él. En el hemisferio dominante para el lenguaje se hallan las cortezas donde está representado. Hay dos áreas de fundamental importancia: (Ambas están comunicadas por el fascículo arcuato - El área de Broca: (44 – 45 de Brodman) Se encarga de los aspectos motores del lenguaje. Está en el lóbulo frontal, al pie de la circunvolución prerrolándica (donde se encuentran representados los músculos de la fonación.). - Al área de Wernicke: (22) Se encarga de la comprensión de las palabras. Se encuentra en el lóbulo temporal. Es importante diferenciar el lenguaje del habla (el mecanismo motor coordinado que permite emitir sonidos) Clínicamente, a la anormalidad en la producción o entendimiento del lenguaje se lo llama AFASIA. Mientras que a las alteraciones motoras en el habla se conocen como DISARTRIAS O ENARTRIAS. Hay ciertas condiciones clínicas que se afectan ambas. Afasia de Broca: - Producida por la lesión en el área correspondiente. - Afecta la expresión del lenguaje, ya que se han alterado los aspectos organizativos del mismo. - Se caracteriza por falta de fluidez en el lenguaje oral; y por “hablar telegráfico” ya que no usan conectores. Son incapaces de repetir frases escuchadas, pero la comprensión del lenguaje está conservada. Afasia de Wernike: - Producida por la lesión de esta área. - También se la denomina afasia de comprensión, ya que está capacidad está profundamente alterada en estos enfermos. - El habla es fluida pero sin sentido. Tampoco pueden comprender lo que se les dice (el código auditivo está localizado aquí). Utilizan parafasias (una palabra es reemplazada por otra de sonido parecido) y neologismos (palabras inventadas, que carecen de significado para el entorno). Afasia de conducción: - Producida por la lesión del fascículo arcuato. - Se parece a una afasia de Wernicke, dado que la fluidez es normal, la diferencia es que la comprensión está conservada; pero no pueden repetir frases escuchadas. Afasias transcorticales Se produce por afectación de las conexiones entre áreas de Broca o de Wernicke y sus respectivas áreas asociativas, la corteza prefrontal y la del lóbulo parietal sordera pura para las palabras - No muestran defectos auditivos en las audiometrías, pero no comprenden absolutamente nada del lenguaje oral, no tienen problemas ni para hablar, ni para leer ni escribir alexia sin agrafia - Por un defecto en el campo visual derecho que no permite comprender el lenguaje escrito, pueden escribir espontáneamente, pero no leer. afasia nominal - Dificultad para nombrar las cosas, las lesiones correspondientes se encuentran fuera de las áreas clásicas del lenguaje. En el hemisferio no dominante se encarga de la prosodia, es decir la capacidad de emitir y comprender variaciones en la entonación de acuerdo al contenido emocional que se intenta expresar La lateralización cerebral no sólo concierne al lenguaje. Otras funciones, como la dominancia manual, son de suma importancia. En la mayoría de los individuos, una de las manos es más hábil que la otra y es la elegida para explorar los objetos. Nuevamente, la dominancia es más frecuente para el hemisferio izquierdo. Sin embargo no siempre dominancia manual y lenguaje convergen en el mismo hemisferio. Otra función lateralizada es la atención: Las personas normales no pueden dividir la atención dirigiéndola a distintos puntos en el espacio, por lo cual se asume que existe un único sistema atencional integrado, que es compartido por los dos hemisferios. El neglect (o heminegligencia, hemiinatención espacial) es un déficit observado frecuentemente en pacientes con lesiones que afectan la corteza parietal posterior derecha (área asociativa). Se caracteriza por una ausencia de atención sobre los objetos ubicados en la mitad izquierda del espacio o del cuerpo. El paciente sólo come la mitad derecha del plato, se afeita y se cuida la mitad derecha del cuerpo, etc. La mayor parte del tiempo no son concientes de lo que ocurre en “la mitad izquierda”. Esto se debe a que la mitad del cuerpo y del espacio izquierda sólo se encuentran localizados en el hemisferio derecho (por eso su lesión suprime la atención sobre este campo); en cambio la mitad derecha tiene representación en ambos hemisferios. Dibujos de un paciente con hemineglect CLASIFICACION: SINAPSIS QUÍMICAS, ELÉCTRICAS Y MIXTAS NEUROTRANSMISORES: “POTENCIAL EXCITATORIO POSTSINAPTICO” (PEPS) “POTENCIAL INHIBITORIO POSTSINAPTICO” (PIPS) CIRCUITOS SINÁPTICOS BÁSICOS Acetilcolintransferasa AC. GLUTÁMICO Presión de perfusión cerebral AUTORREGULACION Teoría miogénica Teoría metabólica Teoría neurogénica Control químico TEST DE RINNE TEST DE WEBER