Ciclo de contracción de las fibras musculares

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El Ciclo comienza así:
1. Después que el Ca++ se une a troponina, este se desplaza y deja libre el sitio de unión a miosina. La miosina entonces de une a ese sitio en la actina.
2. La unión de ATP disminuye la afinidad de la miosina con la actina y se sueltan
3. La cebeza de Miosina con ATP unido, sufre una hidrlisis del ATP a ADP y eso cambia la conformación de la proteína desviandose hacia atrás.
4. La unión de ADP incrementa la afinidad de la Miosina por la Actina y se unen.
5. La salida de ADP desde la Miosina crea un movimiento conformacional hacia adelante, arrastrando a la fibra de actina.
6. Este ciclo se repite, haciendo que en cada ciclo la cabeza de miosina se una a sitios posteriores sucesivos para hacer avanzar la fibra de actina.

En conclusión:
1. Para contraer un músculo se necesita Ca++ y ATP
2. Este ciclo se repite muchas veces para producir la contracción de un musculo
3. La relajación del músculo se produce por falta de Calcio, el bloqueo del sitio de unión a Miosina y la imposibilidad de que ocurra este ciclo, hasta que llege una nueva señal.
4. Los calambres se deberían a la falta de oxígeno y la consecuente falta de ATP (respiración celular) en la célula. Al no haber ATP, la miosina tiene dificultades para soltarse de la Actina, y el musculo tiende a permanecer contraído.

Miosina

La miosina es una proteína con una cola y una cabeza. Esta miosina se une con otra formando un dimero y a su vez estos dimeros se unen formando un gran polimero de miosina, asemejandolo a ramitas de arbol. Todas estas miosinas conforman la fibra de miosina gruesa y central en el sarcomero.

Actina

La actina está formada por dos subunidades globulares (alfa y beta) en forma de dimeros. Estos dimeros forman cadenas fibrilares enrolladas helicoidalmente. Sobre esta cadena de actinas, se encuentran además la Tropomiosina y la Troponina, ambos importantes para la contracción muscular.

La troponina esta formada por tres subunidades: Subunidad C, Subunidad T y Subunidad I

La subunidad C: liga el ión Calcio (Ca++) y esta unión cambia la conformación tridimensional de la troponina.

La subunidad T: se une a la tropomiosina

La subunidad I: se encuentra bloqueando un sitio de unión para Miosina en la actina.

Disposicion espacial de la actina y miosina

Las fibrillas de actina y miosina están dispuestas tridimensionalmente dentro del haz cilindrico. Las fibras de miosina son los puntos gruesos. Las fibras de actina son los puntos delgados en forma de hexagono alrrededor de la miosina.

Fibras de Actina y Miosina interdigitadas

Se pueden observar pequeñas cabecitas de miosina que interactuan con la actina y cuyo movimiento permite la contracción y relajación de los sarcomeros.

Sarcomero

El sarcomero se observa en condiciones de relajación y de contracción. Esta actividad debe ser casi inmediata para que la contracción de un músculo sea eficaz.

Miofibrilla

Las miofibrillas posee miles de fibras de proteína de actina (finas) y miosina (gruesas), dispuestos de manera que se pueden interdigitar entre ellos, para provocar la contracción. La unidad fundamental de contracción es el llamado Sarcomero (foto). Un sarcomero relajado posee las fibras de actina más separadas; un sarcomero contraído posee las fibras de actina más juntas entre sí horizontalmente.
Las lineas Z limitan un sarcomero y lo separan de otros sarcomeros.
Banda A: corresponde al ancho de la las fibras de miosina
Banda H: corresponde a la separación entre filamentos de actina
Banda I: corresponde al ancho entre la linea Z y la banda A
Linea M: corresponde a un lugar de sujeción central de las fibras de miosina

Celula muscular

A la celula muscular se le llama también fibra muscular. La membrana plasmatica se denomina Sarcolema. Este sarcolema posee multiples extensiones hacia adentro del citoplasma llamadas tubulos T (tubulos transversos). Al Citoplasma se le denomina Sarcoplasma y al Retículo endoplasmatico rugoso se le denomina Retículo sarcoplasmatico.
La unión del Sarcolema internalizado (el tubulo T) y los reticulos sarcoplasmaticos, forman una estructura de tres cámaras llamada Triada. La función de la triada es la transmisión rápida del potencial de acción desde la membrana celular a todas las fibrillas en el músculo.
El citoplasma está repleto de unos haces cilindricos de miofibrillas.

Sistema muscular: tipos de musculos

La función del sistema muscular es permitir el movimiento del esqueleto y de los órganos internos. Existen 3 tipos de musculos:

a) Musculo estriado o esqueletico: voluntario, con celulas muy diferenciadas en forma de cilindro. Mueven los músculos más importantes, posee estrias. Estas fibras son el resultado de fusiones de celulas individuales para formar una fibra muscular multinuclear o sincicio (citoplasmas unidos).

b) Músculo cardiaco: involuntario, no forma un tejido sincicial como el anterior, sino que su celulas estan separadas por moleculas de adhesión, posee estrias. Es exclusivo del corazón.

c) Músculo Liso: involuntario, no posee estrias. Permite el movimiento de vasos sanguíneos y otros órganos. La actina y la miosina están desordenadas y no forman los haces ordenados como los otros tejidos anteriores.

Nervios perifericos: Los Nervios Craneales

Los nervios somaticos se dividen en nervios raquideos y nervios craneales. Los nervios craneales son 12 pares y salen desde el encefalo y realizan diferentes funciones en este segmento del sistema nervioso. Los nervios suelen denominarse con números romanos. Hay nervios sensoriales, motores y mixtos.

I. Nervio olfatorio (sensorial): transmite información desde la mucosa olfatoria al cerebro

II. Nervio Óptico (sensorial): transmite información desde la retina a los centros visuales

III. Nervio oculomotor (motor): Movimientos del ojo, cristalino y pupila

IV. Nervio Troclear (motor): movimientos del ojo

V. Trigémino (mixto): sensaciones faciales de dolor y masticación

VI. Abductor (motor): Movimientos del ojo

VII. Facial (mixto): Expresión facial, salivación y gusto

VIII. Vestibulococlear (sensorial): Equilibrio y audición

IX. Glosofaringeo (mixto): Deglusión, salivación y gusto

X. Vago (mixto): sensación y control visceral. Vigila presión sanguínea, tos y deglusión

XI. Espinal (motor): Movimientos de la cabeza y hombros

XII. Hipogloso (motor): Movimientos de la lengua

Sistema nervioso Parasimpático

El sistema parasimpatico se caracteriza por:
1. Las neuronas preganglionares se originan en el tronco encefálico y la región sacra.
2. Los axones preganglionares son largos
3. Los axones postganglionares son cortos
4. Los axones preganglionares hacen sinápsis en ganglios terminales.
5. Los axones preganglionares y postganglionares son colinergicos (usan Acetilcolina como neurotransmisor).
6. El sistema se encarga de reestablecer las condiciones funcionales de equilibrio en el organismo.

Sistema nervioso Simpático (SNS)

El sistema simpatico se caracteriza por:
1. Esta formado por neuronas preganglionares que nacen en las porciones toraxicas y lumbar
2. Los axones preganglionares son cortos
3. Los axones postganglionares son largos
4. Los axones preganglionares hacen sinápsis en ganglios paravertebrales, prevertebrales y terminales.
5. Sus ganglios están cerca del sistema nervioso central y lejos de los efectores
6. Los axones preganglionares son colinergicos (usa Acetilcolina en las sinápsis)
7. Los axones postganglionares son adrenergicos en su mayor parte (usan Noradrenalina en las sinápsis). Ej. glándulas sudoriparas, vasos sanguíneos en músculos, piel y órganos genitales.
8. Responde a situaciones de emergencia, preferenciando la actividad de ciertos órganos en desmedro de otros. Por ejemplo: En una situación de asalto, la sangre llega en mayor proporción al cerebro y a los músculos en lugar de irrigar el sistema digestivo y renal.

8.

Sistema nervioso periférico SNP

Se subdivide en el sistema nervioso somatico y Autónomico.
1. El sistema nervioso somático lleva todos aquellos nervios que controlan los músculos voluntarios del cuerpo.

2. El sistema nervioso autónomo controla el funcionamiento de todos aquellos organos que poseen una actividad independiente de la voluntad y que son de importancia vital como por ejemplo controlar frecuencia cardiaca, frecuencia respiratoria durante día y noche, músculos estriados y glándulas. El sistema autónomo se subdivide en el sistema simpático y el sistema parasimpático. El Simpático regula la función de los órganos en situaciones de emergencia y el sistema parasimpatico regula la función de los órganos a contextos normales de actividad.

Los sistemas simpáticos y parasimpaticos están siempre activos aunque a veces a mayor o menor actividad según la situación. Durante el día las situaciones de emergencias son más comunes, por lo tanto el sistema simpatico es más activo. Durante la noche y/o en el día, en situaciones de reposo y tranquilidad, el sistema parasimpático es el que predomina.

Medula espinal y vías conductoras y elaboradoras

Muchas de las respuestas reflejas tienen su origen en la medula espinal. Las funciones de la medula espinal son principalmente dos:

a) Función conductora: Conduce información sensitiva y motora de cada lado de la medula. Actualmente la medula esta casi completamente mapeada y se conocen muchas vías o tractos que conducen axones mielinicos aferentes y eferentes a través de la sustancia blanca.

Algunas de las vías son:

1. Vía espinotalamica: conduce información de dolor y temperatura desde los receptores perifericos hacia el cerebro.

2. Vías corticoespinales: Conduce información motora desde cerebro a los nervios raquideos.

3. Vías Espinocerebelar: Conduce información desde músculos y tendones hacia la corteza cerebelosa.

4. Vías de Goll y Burdach: Conducen información sensitiva relacionada con tacto y presión.

b) Función elaboradora: Aquí se elaboran conductas simples como los reflejos. Ej. el reflejo rotuliano, reflejo de parpadeo y otros.

Las vías elaboradoras son:

1. Vías de Goll

2. Vías de Burdach

3. Vías Corticoespinal lateral o espinocerebeloso dorsal

4. Vías Espinatalamico lateral o sistema antero lateral

5. Vías Espinotalamico anterior o espinocerebeloso ventral

6. Vías Corticoespinal anterior.

Si una lesión ocurre en la 5ta vertebra cdervical, la parálisis afecta a todo el organismo (Cuadraplejia o Tetraplejia). Si la lesión afecta solo a la región lumbar, la parálisis ocurrirá en las extremidades inferiores (Paraplejia).

Medula espinal y vertebras

Los nervios espinales se subdividen en pares (bilateral). 8 nervios cervicales, 12 nervios toraxicos, 5 nervios lumbares, 5 nervios sacros y 1 nervio coxigeo. En total 31 pares de nervios. Cada nervio tiene dos puntos de contacto con la medula espinal: la raiz dorsal y la raiz ventral.
Recordemos que un nervio es un fasciculo grueso de axones con vasos sanguíneos

Cerebelo

Controla los movimientos finos (escribir), de precisión (enhebrar una aguja) y coordinación (andar en bicicleta). Mantiene la tonicidad muscular y la postura corporal. Además mantiene el equilibrio, integrando la información del aparato vestibular. Se une al tronco encefalico por el pedunculo cerebeloso, formando dos hemisferios cerebelosos y ambos hemisferios se conectan por el vermis.

La corteza del cerebelo esta formada por sustancia gris y posee celulas de Purkinje que son neuronas gigantes, que integran información motora y nos informa sobre la posición del cuerpo permanentemente.

El Cerebelo utiliza el mecanismo de retroalimentación: Compara el movimiento que desea hacer con la postura del cuerpo y así corrige contínuamente la dirección y precisión de los movimientos (recibe información de musculos y articulaciones).

Respiración controlada por la [H+]

Cuando se realiza un ejercicio físico, se incrementan los niveles de CO2 en la sangre por acción de la respiración celular de las celulas musculares. Este CO2 en el plasma sanguíneo es tomado por la enzima Anhidrasa Carbonica (A.C.) y junto con el H2O es convertido a H2CO3 (acido carbónico), el cual por ser un ácido débil, se disocia en el agua a H+ y HCO3-. Los protones viajan via sanguínea hasta el área quimiosensitiva en la parte anterior del bulbo raquídeo, este envía señales al grupo respiratorio dorsal y este último envía señales a los musculos respiratorios para incrementar la frecuencia respiratoria y disminuir el CO2 sanguíneo.

Regulación nerviosa de la Presión arterial

Si en un momento determinado la presión sanguínea se incrementa por sobre ciertos niveles, los baroreceptores aórticos y del seno carotídeo son distendidos y envían señales aferentes a través del nervio vago y de Hering (que se une con el glosofaringeo) respectivamente. Las señales entran al grupo respiratorio dorsal del bulbo raquídeo y desde allí se envían señales a dos centros nerviosos:
a) Se inhibe al centro vasocontrictor, produciendo vasodilatación y
b) Activa el centro vagal, el cual disminuye la frecuencia cardíaca y la fuerza sistólica.
En ambos casos, la acción restaura la condición normal disminuyendo la presión sanguínea.
Esta situación ocurre de manera inversa si ocurre una baja en la presión sanguínea.

Respiración controlada por Oxígeno

Si en un momento baja la concentración de Oxígeno disuelto en la sangre, los quimioreceptores de los cuerpos carotideos y cuerpo aórtico envían señales via el nervio glosofaringeo y nervio vago respectivamente. Estas señales aferentes llegan al grupo respiratorio dorsal del bulbo raquídeo y estos envian señales eferente a los musculos intercostales y diafragma para incrementar la frecuencia inspiratoria y así aumentar la concentración de Oxígeno.

Tronco encefálico: Bulbo raquídeo

En la zona anterior están las Piramides, zona en donde se cruzan el 80% de las fibras descendentes. Esto determina que el movimiento derecho del cuerpo sea controlado por el hemisferio Izquierdo y viceversa.
En el bulbo raquideo se controla la Presión arterial, el diametro de los vasos sanguíneos, las pausas entre espiración e inspiración, la frecuencia cardiaca y la fuerza del latido cardiaco. Existen centros o grupos respiratorios dorsal (controla la inspiración) y ventral (controla la inspiración y la espiración solo cuando se requiere gran ventilación). Estos centros también reciben señales desde el pulmón (stretch receptors) a través del nervio vago, que detienen la inspiración (Reflejo protector de Hering-Brewer).

Tronco encefalico: Protuberancia

Permite integración entre cerebro y cerebelo. Elabora respuestas reflejas que salen por los nervios craneales. Posee centros respiratorios:

Centro Neumotaxico: limita la duración de la inspiración y facilita la espiración. Recibe señales aferentes desde quimioreceptores, baroreceptores y enteroreceptores, vía los nervios vago y glosofaríngeo.

Centro Apneustico: Prolonga la inspiración e inhibe la espiración. envía señales hacia el grupo respiratorio dorsal del bulbo raquídeo.

Tronco encefalico: Mesencefalo

El tronco encefalico comunica el cerebro con la medula espinal. Controla funciones vitales como respiración y frecuencia cardiaca. Se compone de un Mesencefalo, Protuberancia y Bulbo raquídeo.

Mesencefalo: Posee centros reflejos para el movimiento de los ojos, cabeza y cuello en respuesta a estimulos visuales, y para los movimientos de la cabeza en respuesta a estimulos auditivos.

Los colículos superiores se encargan del movimiento de los ojos

Los colículos inferiores procesan información auditiva

Pedunculos cerebrales: Poseen 3 zonas importantes

a) Sustancia nigra: respuestas motoras

b) Nucleo rojo: celulas de relevo entre cerebro y cerebelo

c) Tuberculos cuadrigeminos: centros reflejos del control de movimiento de ojos.

Función superior: El lenguaje

El area de Broca: procesa información que recibe del area de Wernicke en patrones para la vocalización.
Cuando una palabra es escuchada, la sensación es recibida en el oido por la corteza auditiva primaria, pero la palabra no puede ser entendida hasta que la señal ha sido procesada en el area de Wernicke. Si la palabra va a ser vocalizada, las señales van a traves del fasciculo arqueado al area de Broca. En el Area de broca se evoca un detallado programa de articulación apoyado por la corteza motora y los musculos de la cara y la boca (efectores).
Cuando una palabra es leida, la sensación es registrada por la corteza visual primaria, luego la señal pasa por el giro angular el cual asocia la forma visual de la palabra con el correspondiente patrón auditivo en el área de Wernicke. luego pasa por fasciculo arqueado y llega al área de Broca.

Afasia Expresiva: si la zona dañada es el área de Broca, el paciente habla lento y tiene dificultad en expresar las palabras.
Afasia Receptiva: si la zona dañada es el área de Wernicke, el sujeto habla fluido, pero usa palabras incorrectas, ni percibe su propio lenguaje.
Afasia conductiva: si el daño esta en el fasciculo arqueado, el paciente comprende lo que escucha y habla con fluidez, pero no puede repetir las palabras.
Afasia Nominal: si el daño esta en la unión de lobulos temporal y occipital, el paciente tiene dificultad para nombrar objetos, colores y otros elementos conocidos.

Tiempo en fases REM (MOR) y NREM (NMOR)

Gráfico 1: Con la edad va disminuyendo rapidamente el número de horas de sueño hasta hacerse constante a casi 6 horas.
Gráfico 2: Con la edad, el tiempo en fase de ensoñación REM va disminuyendo rapidamente cuando jovenes y lentamente cuando adultos.
Gráfico 3: El porcentaje de tiempo en la etapa 4 de sueño disminuye rapidamente con la edad.

Perfil de sueño con la edad

A edad temprana, los niños llegan más tiempo a la etapa 4 de NMOR y sueñan mucho. En jovenes adultos, el tiempo en etapa 4 de NMOR disminuye considerablemente y se despiertan más. En adultos ancianos, no se llega a la etapa 4, se despiertan muchas veces durante la noche y sueñan menos.

Ondas de sueño

Dependiendo de la Fase o etapa de sueño, se inducirán ondas cerebrales con las características arriba mencionadas. Estas ondas se detectan con electrodos sensibles y permiten reconocer la fase o etapa de sueño en la que se encuentra un paciente o si este presenta o no transtornos del sueño.

Sueño-Vigilia

Durante una fase de sueño, este pasa por dos etapas: La NMOR o NREM y la MOR o REM.

La Fase NMOR (no movimiento rápido de ojos) posee varios estados de profundidad, el estado 1 el menos profundo, el estado 2, estado 3 y estado 4 de sueño muy profundo (aquí se le puede tocar a la persona o hablar y no se despierta). A esta etapa NMOR se puede entrar y salir entre 5 y 8 veces durante las horas de la noche, aunque a medida que avanza la noche se llega menos al estado 4. En estas etapas, hay sueño tranquilo, de ondas lentas y movimientos oculares lentos. Es posible tardarse hasta 60 min en llegar a la etapa 4

La Fase MOR (Movimiento rápido de ojos), llamada también paradojal, es de ondas rapidas, movimiento oculares rápidos. Aumenta el ritmo cardiaco, frecuencia respiratoria y aumento de presión. Esta es la etapa de ensoñaciones. Aquí se sueña y se tienen pesadillas.

Cuando a una persona se le despierta en la etapa MOR, recuerda el sueño.

Asalto emocional

La llegada de un estímulo emocional, como por ejemplo un temor a ser agredido o un ataque de rabia, entra por la vía visual (ojos) hacia el Talamo, desde allí viaja por el cíngulo hacia la corteza entorrinal, entrando a la amigdala. La respuesta se elabora rapidamente y se envía por el hipocampo, el fornix y nuevamente de vuelta al Talamo, desde donde la señal baja hacia los efectores perifericos. La respuesta es rápida, no pensada y de sobrevivencia frente a una agresión.

Una persona bien entrenada educativamente hablando, puede enviar señales desde el Talamo hacia la corteza prefrontal para su análisis antes de manifestar una conducta agresiva y desde allí decidir conductas más racionales, previsoras y adaptativas.

Nuestra labor en una sociedad desarrollada es educarnos para controlar permanentemente los asaltos emocionales que derivan en agresión física.

"La Neocorteza se sienta en el sistema límbico, igual que un jinete en un Caballo sin rienda." (Nauta)