- El sistema nervioso central ( SNC ) consiste en el cerebro y la médula espinal. Es en el CNS donde se lleva a cabo todo el análisis de la información.
- El sistema nervioso periférico ( SNP ), que consiste en las neuronas y partes de las neuronas que se encuentran fuera del SNC, incluye las neuronas sensoriales y las neuronas motoras. Las neuronas sensoriales traen señales al SNC, y las neuronas motoras llevan señales del SNC.
Diagrama del sistema nervioso humano.Sistema nervioso central: porciones del sistema nervioso en el cerebro y la médula espinal.Sistema nervioso periférico: partes del sistema nervioso fuera del cerebro y la médula espinal.También se marcan en el diagrama ganglios, grupos de células Cuerpos corporales en el SNP y nervios, haces de axones que viajan por la misma ruta. Los ganglios marcados se encuentran cerca, pero no en, la médula espinal. Los nervios marcados son nervios espinales.
Imagen modificada de “ Diagrama del sistema nervioso ” por Medium69 ( CC BY-SA 4.0 ).
Los cuerpos celulares de algunas neuronas PNS, como las neuronas motoras que controlan el músculo esquelético (el tipo de músculo que se encuentra en su brazo o pierna), se encuentran en el SNC. Estas neuronas motoras tienen largas extensiones (axones) que van desde el SNC hasta los músculos con los que se conectan (inervan). Los cuerpos celulares de otras neuronas PNS, como las neuronas sensoriales que proporcionan información sobre el tacto, la posición, el dolor y la temperatura, se encuentran fuera del SNC, donde se encuentran en grupos conocidos como ganglios .
Los axones de las neuronas periféricas que viajan en una ruta común se agrupan para formar nervios .
Clases de neuronas
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En función de sus funciones, las neuronas que se encuentran en el sistema nervioso humano se pueden dividir en tres clases: neuronas sensoriales, neuronas motoras e interneuronas.
Neuronas sensoriales
Las neuronas sensoriales obtienen información sobre lo que está sucediendo dentro y fuera del cuerpo y llevan esa información al SNC para que pueda ser procesada. Por ejemplo, si recogiste un carbón caliente, las neuronas sensoriales con terminaciones en las yemas de los dedos transmitirían la información a tu SNC de que hacía mucho calor.
Neuronas motoras
Las neuronas motoras obtienen información de otras neuronas y transmiten órdenes a sus músculos, órganos y glándulas. Por ejemplo, si recogiste un carbón caliente, las neuronas motoras que inervan los músculos de los dedos provocarían que tu mano se soltara.
Interneuronas
Las interneuronas , que se encuentran solo en el SNC, conectan una neurona a otra. Reciben información de otras neuronas (ya sean neuronas sensoriales o interneuronas) y transmiten información a otras neuronas (neuronas motoras o interneuronas).
Por ejemplo, si recogiste un carbón caliente, la señal de las neuronas sensoriales en las yemas de los dedos viajaría a interneuronas en tu médula espinal. Algunas de estas interneuronas indicarían a las neuronas motoras que controlan los músculos de los dedos (lo que hace que lo suelten), mientras que otras transmitirían la señal por la médula espinal a las neuronas del cerebro, donde se percibiría como dolor.
Las interneuronas son la clase más numerosa de neuronas y están involucradas en el procesamiento de la información, tanto en simples circuitos reflejos (como los provocados por objetos calientes) como en circuitos más complejos en el cerebro. Sería una combinación de interneuronas en su cerebro que le permitiría llegar a la conclusión de que las cosas que parecían carbones calientes no eran buenas para recoger, y, con suerte, retener esa información para referencia futura.
Las funciones básicas de una neurona
Si piensas en los roles de las tres clases de neuronas, puedes hacer la generalización de que todas las neuronas tienen tres funciones básicas. Estos son para:
- Recibe señales (o información).
- Integre las señales entrantes (para determinar si la información debe transmitirse o no).
- Comunique las señales a las células diana (otras neuronas o músculos o glándulas).
Estas funciones neuronales se reflejan en la anatomía de la neurona.
Anatomía de una neurona
Las neuronas, al igual que otras células, tienen un cuerpo celular (llamado soma ). El núcleo de la neurona se encuentra en el soma. Las neuronas necesitan producir muchas proteínas, y la mayoría de las proteínas neuronales también se sintetizan en el soma.
Diversos procesos (apéndices o protuberancias) se extienden desde el cuerpo celular. Estos incluyen muchos procesos cortos de ramificación, conocidos como dendritas , y un proceso separado que generalmente es más largo que las dendritas, conocido como el axón .
Dendritas
Las dos primeras funciones neuronales, que reciben y procesan información entrante, generalmente tienen lugar en las dendritas y el cuerpo celular. Las señales entrantes pueden ser excitadoras , lo que significa que tienden a hacer que la neurona se dispare (genere un impulso eléctrico) o inhibidora , lo que significa que tienden a impedir que la neurona se dispare.
La mayoría de las neuronas reciben muchas señales de entrada a través de sus árboles dendríticos. Una sola neurona puede tener más de un conjunto de dendritas y puede recibir muchos miles de señales de entrada. Que una neurona excite o no un impulso depende de la suma de todas las señales excitatorias e inhibitorias que recibe. Si la neurona termina disparando, el impulso nervioso o potencial de acción se dirige hacia abajo del axón.
Estructura de una neurona En un extremo del cuerpo de la célula (y de hecho, alrededor de la mayor parte de su periferia) hay muchas pequeñas protuberancias de ramificación llamadas dendritas. Extendiéndose desde el otro extremo del cuerpo de la célula en un lugar llamado axón, el axón, un largo, delgado, protrusión en forma de tubo. El axón está envuelto en mielina, que enhebra algunas secciones pero deja secciones del axón desnudas entre su extremo envainado, el axón se divide en muchos terminales axónicos. Cada una forma una sinapsis con una dendrita o cuerpo celular de Otra neurona: la célula a la que pertenece el terminal del axón (célula emisora) se denomina célula presináptica, mientras que la célula a la que pertenece la dendrita o el cuerpo celular (célula receptora) se denomina célula postsináptica. Hay un espacio entre las dos células , a través del cual se comunican Cuando un potencial de acción llega al terminal del axón, desencadena la liberación de moléculas de neurotransmisor de la célula presináptica. Estas se difunden al otro lado de la sinapsis y se unen a receptores en la membrana ne de la célula postsináptica.
Axones
Los axones difieren de las dendritas de varias maneras.
- Las dendritas tienden a estrecharse y a menudo están cubiertas de pequeñas protuberancias llamadas espinas. Por el contrario, el axón tiende a permanecer el mismo diámetro en la mayor parte de su longitud y no tiene espinas.
- El axón surge del cuerpo de la célula en un área especializada llamada el montículo del axón . En las neuronas motoras y las interneuronas, es en el montículo del axón donde se inicia el potencial de acción.
- Finalmente, muchos axones están cubiertos con una sustancia aislante especial llamada mielina , que les ayuda a transmitir el impulso nervioso rápidamente. La mielina nunca se encuentra en las dendritas.
Hacia su final, el axón se divide en muchas ramas y desarrolla hinchazones bulbosas conocidas como terminales de los axones (o terminales nerviosos ). Estos terminales axónicos realizan conexiones en las celdas objetivo.
Sinapsis
Las conexiones de neurona a neurona se realizan en las dendritas y los cuerpos celulares de otras neuronas. Estas conexiones, conocidas como sinapsis , son los sitios en los que se transporta información desde la primera neurona, la neurona presináptica , hasta la neurona objetivo (la neurona postsináptica ). Las conexiones sinápticas entre las neuronas y las células del músculo esquelético generalmente se denominan uniones neuromusculares, y las conexiones entre las neuronas y las células o glándulas del músculo liso se conocen como uniones neuroefector.
En la mayoría de las sinapsis y las uniones, la información se transmite en forma de mensajeros químicos llamados neurotransmisores . Cuando un potencial de acción viaja por un axón y alcanza el terminal del axón, desencadena la liberación de un neurotransmisor de la célula presináptica. Las moléculas de neurotransmisores cruzan la sinapsis y se unen a receptores de membrana en la célula postsináptica, transmitiendo una señal excitadora o inhibidora.
Por lo tanto, la tercera función neuronal básica, la comunicación de información a las células diana, se lleva a cabo por el axón y los terminales del axón. Del mismo modo que una sola neurona puede recibir información de muchas neuronas presinápticas, también puede establecer conexiones sinápticas en numerosas neuronas postsinápticas a través de diferentes terminales de axones.
Variaciones sobre el tema neuronal
La mayoría de las neuronas siguen el mismo plan estructural general, pero la estructura de las neuronas individuales varía y se adapta a la función específica que una determinada neurona (o clase de neuronas) necesita para llevar a cabo. Los diferentes tipos de neuronas muestran una gran diversidad en tamaño y forma, lo que tiene sentido dada la tremenda complejidad del sistema nervioso y la gran cantidad de tareas diferentes que realiza.
Dibujo de una celda de Purkinje por Santiago Ramón y Cajal. La célula de Purkinje tiene un “árbol” muy complejo de dendritas con muchas ramas, hasta el punto de que se asemeja a un arbusto o arbusto ramificado.
Imagen modificada de “ Celda de Purkinje “ , por Santiago Ramón y Cajal (dominio público).
Por ejemplo, las neuronas especializadas llamadas células de Purkinje se encuentran en una región del cerebro conocida como cerebelo. Las células de Purkinje tienen un árbol dendrítico altamente complejo que les permite recibir, e integrar, una enorme cantidad de entradas sinápticas, como se muestra arriba. Otros tipos de neuronas en el cerebelo también se pueden reconocer por sus formas distintivas.
Un dibujo clásico de una sección (rebanada) de tejido cerebral, que muestra que los diferentes tipos de células neuronales que se encuentran en el cerebelo tienen diferentes formas. Por ejemplo, algunos tienen muchas dendritas de ramificación, mientras que otros tienen menos dendritas o dendritas que son menos ramificadas. También hay variación en la longitud y ramificación de los axones de los diferentes tipos de células.
Del mismo modo, las neuronas pueden variar mucho en longitud. Mientras que muchas neuronas son pequeñas, los axones de las neuronas motoras que se extienden desde la médula espinal para inervar los dedos de los pies pueden medir un metro (o más, en jugadores de baloncesto como Michael Jordan, LeBron James o Yao Ming).
Otro ejemplo de diversidad en la forma proviene de las neuronas sensoriales: en muchas neuronas sensoriales, la distinción morfológica entre el axón y las dendritas es borrosa. Un único proceso mielinizado abandona el cuerpo de la célula y se divide en dos, enviando una rama a la médula espinal para comunicar información y la segunda a receptores sensoriales en la periferia para recibir información.
Diagrama simple de una neurona sensorial, que muestra que tiene solo un proceso que abandona el cuerpo celular, que posteriormente se divide en dos, formando un proceso que tiene estructuras similares a dendritas y otro que tiene estructuras similares a terminales de axones.
Las neuronas forman redes
Una sola neurona no puede hacer mucho por sí misma, y la función del sistema nervioso depende de grupos de neuronas que trabajan juntas. Las neuronas individuales se conectan a otras neuronas para estimular o inhibir su actividad, formando circuitos que pueden procesar la información entrante y llevar a cabo una respuesta. Los circuitos neuronales pueden ser muy simples, y estar compuestos solo por unas pocas neuronas, o pueden involucrar redes neuronales más complejas.
El reflejo reflejo
Los circuitos neuronales más simples son aquellos que subyacen a las respuestas de estiramiento muscular, como el reflejo reflejo que ocurre cuando alguien golpea el tendón debajo de la rodilla (el tendón rotuliano) con un martillo. Al tocar ese tendón se extiende el cuádriceps muscular del muslo, estimulando las neuronas sensoriales que lo inervan para disparar.
Los axones de estas neuronas sensoriales se extienden a la médula espinal, donde se conectan a las neuronas motoras que establecen conexiones con (inervan) los cuádriceps. Las neuronas sensoriales envían una señal de excitación a las neuronas motoras, lo que las hace disparar también. Las neuronas motoras, a su vez, estimulan el cuadriceps para contraerse, enderezando la rodilla. En el reflejo reflejo, las neuronas sensoriales de un músculo particular se conectan directamente a las neuronas motoras que inervan ese mismo músculo, lo que hace que se contraiga después de que se ha estirado.
Diagrama simplificado de los circuitos neuronales involucrados en el reflejo reflejo. Cuando se golpea el tendón rotuliano, se estira el cuádriceps en la parte frontal del muslo, lo que activa una neurona sensorial que se envuelve alrededor de una célula muscular. El axón de la neurona sensorial se extiende hasta la médula espinal, donde sinapsis en dos objetivos: la neurona motora que inerva el músculo cuádriceps. La neurona sensorial activa la neurona motora, causando la contracción del músculo cuádriceps. Interneuron. La neurona sensorial activa la interneurona. Sin embargo, esta interneurona es en sí misma inhibidora, y el objetivo que inhibe es una neurona motora que viaja al músculo isquiotibial en la parte posterior del muslo. Por lo tanto, la activación de la neurona sensorial sirve para inhibir la contracción en el músculo isquiotibial. Así, el músculo isquiotibial se relaja, lo que facilita la contracción del músculo cuádriceps (que se antagoniza por el músculo isquiotibial).
Las neuronas sensoriales del cuádriceps también son parte de un circuito que causa la relajación de los isquiotibiales, el músculo que antagoniza (se opone) al cuádriceps. No tendría sentido que las neuronas sensoriales del cuádriceps activaran las neuronas motoras del tendón de la corva, porque eso haría que el tendón de la corva se contrajera, lo que dificultaría la contracción del cuádriceps. En cambio, las neuronas sensoriales del cuádriceps se conectan a las neuronas motoras de los isquiotibiales indirectamente, a través de una interneurona inhibidora. La activación de la interneurona causa la inhibición de las neuronas motoras que inervan el tendón de la corva, haciendo que el músculo isquiotibial se relaje.
Las neuronas sensoriales del cuádriceps no solo participan en este circuito reflejo. En su lugar, también le envían mensajes al cerebro, lo que le permite saber que alguien le golpeó el tendón con un martillo y tal vez le provocó una respuesta. (“¿Por qué hiciste eso?”) Aunque los circuitos de la médula espinal pueden mediar comportamientos muy simples como el reflejo reflejo de la rodilla, la capacidad de percibir conscientemente los estímulos sensoriales, junto con todas las funciones superiores del sistema nervioso, depende de los complejos redes neuronales que se encuentran en el cerebro.
Células gliales
Al comienzo de este artículo, dijimos que el sistema nervioso estaba formado por dos tipos de células, neuronas y glía, con las neuronas actuando como la unidad funcional básica del sistema nervioso y la glía desempeñando un papel secundario. Así como los actores secundarios son esenciales para el éxito de una película, la glía es esencial para el funcionamiento del sistema nervioso. De hecho, hay muchas más células gliales en el cerebro que neuronas.
Hay cuatro tipos principales de células gliales en el sistema nervioso de vertebrados adultos. Tres de estos, astrocitos, oligodendrocitos y microglia, se encuentran solo en el sistema nervioso central (SNC). El cuarto, las células de Schwann, se encuentran solo en el sistema nervioso periférico (SNP).
Tipos de glía y sus funciones
Los astrocitos son el tipo más numeroso de células gliales. De hecho, ¡son las células más numerosas en el cerebro! Los astrocitos vienen en diferentes tipos y tienen una variedad de funciones. Ayudan a regular el flujo sanguíneo en el cerebro, mantienen la composición del fluido que rodea las neuronas y regulan la comunicación entre las neuronas en la sinapsis. Durante el desarrollo, los astrocitos ayudan a las neuronas a llegar a su destino y contribuyen a la formación de la barrera hematoencefálica, que ayuda a aislar el cerebro de sustancias potencialmente tóxicas en la sangre.
Microglia se relaciona con los macrófagos del sistema inmune y actúa como carroñeros para eliminar las células muertas y otros desechos.
Los oligodendrocitos del SNC y las células de Schwann del SNP comparten una función similar. Ambos tipos de células gliales producen mielina, la sustancia aislante que forma una envoltura alrededor de los axones de muchas neuronas. La mielina aumenta drásticamente la velocidad con la que un potencial de acción viaja por el axón y juega un papel crucial en la función del sistema nervioso.
Panel izquierdo: glía del sistema nervioso central. Los astrocitos extienden sus “pies” (proyecciones) sobre los cuerpos celulares de las neuronas, mientras que los oligodendrocitos forman las vainas de mielina alrededor de los axones de las neuronas. Las células microgliales cuelgan en los intersticios, buscando células muertas y escombros. Las células ependimales recubren los ventrículos del cerebro y tienen proyecciones (en el lado no ventricular de la capa ependimal) que se unen con los “pies” de los astrocitos. Panel derecho: glía del sistema nervioso periférico. El cuerpo celular de una neurona sensorial en un ganglio está cubierto con una capa de células gliales satélites. Las células de Schwann mielinizan el único proceso que se extiende desde el cuerpo de la célula, así como los dos procesos producidos por la división de ese único proceso (uno de los cuales tendrá terminales de axón en su extremo, y el otro de los cuales tendrá dendritas en su extremo.
Otros tipos de glía (además de los cuatro tipos principales) incluyen células gliales satélites y células ependimarias.
Las células gliales satélite cubren los cuerpos celulares de las neuronas en los ganglios PNS. Se cree que las células gliales satelitales apoyan la función de las neuronas y pueden actuar como una barrera protectora, pero su función aún no se comprende bien.
Las células ependimales , que recubren los ventrículos del cerebro y el canal central de la médula espinal, tienen cilios en forma de pelos que golpean para promover la circulación del fluido cerebroespinal que se encuentra dentro de los ventrículos y el canal espinal.
