Ventriculos dispuestos en el cerebro

Vista lateral de los ventrículos.

Ventriculos cerebrales

Ventriculos cerebrales vistos de frente. Ellos están llenos de líquido cefaloraquideo (135ml) que circulan por los ventriculos y el espacio subaracnoideo.
Consta de los ventrículos laterales, Tercer y Cuarto ventrículo. Los ventrículos laterales se conectan con el tercer ventriculo mediante el agujero interventricular de Monro (foramen interventricular). El Tercer ventrículo se conecta con el Cuarto ventrículo mediante el acueducto cerebral de Silvio. El líquido cefaloraquideo se produce en el techo del tercer ventrículo en unas estructuras llamadas plexo coroideo, que son modificaciones de vasos sanguíneos.
En el cuarto ventrículo hay dos agujeros: Luschka y Magendie, a través de los cuales sale el liquido cefaloraquideo.

Disposición de las capas meningeas en el cerebro.

Cerebro

Un cerebro humano tiene un volumen entre 1300 y 1500 cc. y pesa 1400 gr.

No existe ninguna relación entre tamaño o volumen cerebral e inteligencia.
Las protecciones del cerebro son: huesos del cráneo, meninges y líquido cefaloraquideo.
Las meninges son tres:
a) Duramadre, doble membrana que esta en contacto con el craneo. En algunos sitios entre ellas hay sinusoides, encargados de sacar sangre del cerebro que arrastra desechos. A nivel de la medula espinal existe un espacio epidural en donde se administra un anestesico antes del parto.
b) Aracnoides: capa entre la duramadre y la piamadre. Entre aracnoides y la piamadre esta el espacio subaracnoideo por donde circula el líquido cefalorraquideo.
c) Piamadre: capa mas interior en contacto con el cerebro. Es muy fina y le da la textura suave y brillante al cerebro de la foto.

Líquido cefaloraquideo: Liquido usado para humedecer el cerebro, como amortiguador natural de golpes, entrega nutrientes y permite la comunicación entre celulas mediante neurotransmisores.

Sistema vestibular o del equilibrio

El sistema vestibular permite el equilibrio bajo ciertas circunstancias y el control reflejo de la posición de la cabeza y de los ojos. La información aferente entra por el nervio vestibulococlear (nervio VIII).
El órgano del equilibrio está formado por el utrículo, el saculo y tres canales semicirculares (anterior, posterior y horizontal) dispuestos en los tres ejes espaciales. Cada una de estas estructuras contiene celulas especializadas para detectar aceleración y desaceleración, ya sea lineal (como la macula y el utriculo) o angular (como los canales semicirculares). El Saculo es sensible a la aceleración en el plano vertical y el utriculo en el plano horizontal. Los canales semicirculares están suspendidos en perilinfa, y en su interior hay endolinfa.
Cada canal semicircular esta formado por celulas ciliadas y de sostén cubiertas por una sustancia gelatinosa que cierra la ampula. En eln piso del utriculo, se localiza el organo otolitico (macula) y otra en la pared del saculo. Las maculas contienen celulas ciliadas cubiertas por una membrana otolitica en la que están insertados los otolitos, que son cristales de CaCO3.

Mecanismo de la audición

El sonido se introduce a través de la oreja y choca con el tímpano haciendolo vibrar. La vibración es recibida por tres huesos articulados en cadena y controlados por dos pequeños músculos que transmiten el movimiento al estribo, que en su extremo se une con una membrana: la ventana oval. La ventana oval es el lugar por donde penetra el sonido a la cóclea. Los movimientos del estribo y la ventana oval producen ondas en el líquido perilinfa que estimulan las terminaciones nerviosas o celulas ciliadas, lugar donde realmente comienza el proceso auditivo.

Celulas ciliadas: poseen una estructura común y cada una de ellas esta insertada en un epitelio formado por celulas de sostén. En el extremo apical se proyectan de 30 a 150 prolongaciones en forma de cilios. Uno de ellos el cinociliio, es un cilio verdadero, con estructura 9+2. Esta es una de las prolongaciones más grandes y su extremo esta abultado. En mamíferos a esta estructura se le llama esterocilio y se hallan en todas las celulas ciliadas. Cuando el cinocilio se dobla en una dirección se hipopolariza, en cambio si se dobla en dirección opuesta se hiperpolariza.

Prolongaciones muy finas llamadas uniones en punta unen cada esterocilio con celulas ciliadas menores. Así, el movimiento de una celula ciliada afecta inmediatamente a otra. El corte de estas fibras por el uso permanente de audífonos con un volumen alto puede ocacionar daños irreparables y acumulativos en el tiempo, haciendo perder la capacidad auditiva.

Organo de Corti

El órgano de corti se localiza sobre la membrana basilar y es la estructura que contiene las celulas ciliadas receptoras de la audición.

Esta estructura consta de celulas ciliadas (esterocilios) externas (2) e internas (12) con cilios que tocan la membrana tectorial (1). Las vibraciones de la membrana basilar (7) provoca movimientos en las celulas y estos crean impulsos nerviosos que bajan por neuronas (10) hacia el nervio auditivo.

El 90% de las neuronas aferentes inervan a las celulas ciliadas internas.

El 5-10% de las neuronas aferentes inervan celulas ciliadas externas.

Entre los esterocilios ubicadas en las celulas ciliadas existen unas uniones de punta (pequeñas fibras moleculares) que unen los esterocilios y los cilios menores. Cuando estas uniones de punta se cortan por exceso de movimiento a causa de ruidos muy fuertes, se va perdiendo la audición.

Coclea

En la figura se observa un corte del conducto coclear enrrollado en espiral. En esta estructura las ondas viajan por la escala o rampa vestibular hasta el apice del caracól o cóclea y se devuelven las ondas por la escala o rampa timpánica. Durante el viaje de las ondas por la escala timpánica, se ejerce presión sobre la membrana basilar, la cual mueve unas celulas ciliadas en el órgano de Corti. El movimiento de las celulas genera impulsos nerviosos que viajan hacia el cerebro.

El largo del conducto coclear es de 35mm y da 2 3/4 de vueltas.

La base de este conducto (mas cercano al oido medio) es sensible a sonidos de alta frecuencia, mientras que el ápice es sensible a sonidos de baja frecuencia (organización tonotópica).

Las membranas basilar y Reissner la dividen en toda su longitud en tres camaras (escalas o rampas). La rampa vestibular y timpanica contienen perilinfa, un liquido transparente. Ambas rampas se comunican en el ápice a través de un porificio llamado Helicotrema. La rampa o escala media o ducto coclear es contínuo con el laberinto membranoso vestibular y posee endolinfa.

Sistema auditivo (oído)

El sistema auditivo transmite señales de ondas mecánicas que se interpretan como sonido; La información aferente entra por el nervio vestibulococlear (nervio craneal VIII), a partir de los componentes periféricos hasta el sistema nervioso central.

El sistema auditivo consta de tres partes:

a) oido externo: oreja y pabellón auditivo

b) oído medio: membrana timpánica, martillo, yunque y estribo

c) oído interno: ventana oval, canales semicirculares, trompa de Eustáquio, caracol o coclea y ventana redonda.

1. Oreja: su labor es recibir y concentrar las ondas sonoras como una antena parabolica.
2. Pabellon auditivo: transporta la onda hacia el timpano.
3. Timpano: membrana tensa que al vibrar transmite el sonido hacia el interior
4. Conductos semicirculares (sistema vestibular)
5. Nervio coclear
6. Coclea: Conducto enrrollado en forma de caracol en donde se transmiten las ondas sonoras a traves de un liquido y permite estimular a celulas nerviosas para desarrollar potenciales de acción e impulsos nerviosos que viajan hacia el cerebro.
7. Hueso
8. Trompa de Eustaquio: conducto que sirve para igualar las presiones externa e interna
9. Ventana Oval: membrana que recibe las vibraciones del huesesillo estribo
10. Martillo y Yunque: Huesesillos que transmiten las vibraciones desde el timpano hacia la coclea

Receptores sensitivos: Vias aferentes y eferentes

El sistema nervioso cumple tres funciones básicas: Sensitiva, integradora y motora. Estas tres funciones están conectadas a nivel de la medula espinal y que constituyen las vías aferentes o sensitivas y eferentes o motoras.

Para que se genere una sensación deben ocurrir determinados procesos en el receptor sensorial, en las neuronas aferentes y en el centro elaborador:

a. Estimulación: un estímulo es detectado por un tipo de receptor específico

b. Transducción: el receptor sensitivo convierte la energía del estímulo en señales electroquímicas. El estímulo produce una despolarización local.

c. Conducción: Si el potencial de la membrana alcanza o supera el nivel umbral, se generan los potenciales de acción que son conducidos al SNC.

d. Traducción: Una región determinada del SNC transforma los impulsos nerviosos en sensación.

Modalidad ; receptor ; Estímulo

-Visión; fotorreceptor ; Luz

-Audición ;Mecanoreceptor; ondas de presión

-Equilibrio ;Mecanoreceptor; Movimiento de la cabeza

-Tacto ;Mecanoreceptor; Mecánico-presión, ;Termoreceptor; termico, Nociceptor/quimiorreceptor (termico)

-Gusto ;Quimiorreceptor; químico

-Olfato ;Quimiorreceptor; químico

Teoría de Young-Helmholtz de visión de color

Postula que hay 3 tipos de conos y cada uno tiene un tipo de fotopigmento diferente, con una sensibilidad máxima a uno de los 3 colores primarios, por lo que la sensación de cualquier color en particular esta determinado por la frecuencia relativa de los potenciales de acción que provienen de cada uno de los tipos de conos.

Los conos S tienen su máxima absorción en el azul (cono S esta en el cromosoma 7)

Los conos M tienen su máxima absorción en el verde (cono M está en cr. X)

Los conos L tienen su maxima absorción en el amarillo (cono L esta en cr. X)

El gen de la rodopsina esta en Cr. 3

Rodopsina

La luz incide sobre la rodopsina (opsina + retinal cis) y provoca un cambio conformacional de la molécula (retinal-trans) que la suelta de la opsina. El retinal es una molécula derivada de la vitamina A y la ausencia de esta vitamina causa ceguera reversible.

La Opsina activa una proteína G que a su vez activa la fosfodiesterasa (PDE), una enzima de membrana que cambia el GMPc por 5´-GMP, y cierra el canal de Na. El GMPc normalmente esta activando la abertura del canal de Na en ausencia de luz, pero en presencia de luz se cierra de manera proporcional a los canales deprivados de GMPc o bloqueados con 5´-GMP.

Este mecanismo de abertura o cierre de canales de Na se debe a la ausencia o presencia de luz.

Una vez apagada la luz, pasa un tiempo breve para que el retinal se pegue nuevamente a la opsina y se abran nuevamente los canales de sodio.

Adaptación a la oscuridad: Es el tiemp necesario para la adaptación a la oscuridad. Esta determinado por el tiempo requerido para reponer los depósitos de rodopsina.

Umbral visual: Cantidad minima de luz que desencadena una sensación luminosa.

Agudeza visual: Es el grado en que los detalles y contornos de los objetos son percibidos.

Retina

Estructura de la Retina: organizada por 10 capas diferentes, entre ellas las células ganglionares, amacrinas, bipolares, horizontales, Conos y bastones. Notese en el esquema que el fondo de la retina está arriba y la luz proviene desde abajo.

Bastones y conos

Bastones = Celula nerviosa que no define detalles, colores ni limites en los objetos. Es responsable de la visión nocturna. En cada ojo hay 120 millones de bastones ocupando la periferia.
Conos = Poseen un umbral mayor; presentan mayor agudeza visual y responsables de la visión diurna y de color. Determina también la textura, límites y movimiento. En cada ojo hay 6 millones de conos, ocupando principalmente la mácula y la fóvea.

Fondo de ojo

La estructura circular más oscura al centro del fondo del ojo es la fóvea, región libre de bastones (fotorreceptores visión nocturna). Posee gran densidad de conos (fotorreceptor visión diurna). Es muy sensible a la luz. Aquí enfocamos durante el día y es la zona de mayor agudeza visual, ya que los conos están densamente empaquetados en esta área.
La estructura circular ligeramente más clara y que rodea a la fovea se le llama Mácula lutea o mancha amarilla. Esta es una región con menos densidad de conos que la fovea, pero contiene mayor concentración que los alrrededores.
La región clara a la derecha es el origen del nervio óptico. En la superficie de la retina se comporta como un punto ciego, sin receptores visuales.
En la región periferica de todo este fondo de ojo se encuentran más concentrados los bastones.

Anatomía de OJO

Esclerotica = es la capa protectora más externa. Se modifica en su parte anterior para formar la córnea.
Córnea = Capa transparente por donde entran los rayos de luz
Coroides = Capa con vasos sanguineos que nutren el ojo
Retina = Tejido nervioso que contiene las celulas receptoras de la luz
Cristalino = Lente transparente
Cuerpo ciliar = Contiene fibras musculares circulares y longitudinales que mueven al lente
Iris = Musculatura radial pigmentada y opaca. Al entrar exceso de luz la musculatura se contrae y cierra la pupila.
Humor vitreo = sustancia gelatinosa y transparente. Con un indice de refracción muy bajo. llena la camara interna con cierta presión.
Humor acuoso = Liquido claro que se produce en el cuerpo ciliar y fluye a través de la pupila y llena la camara anterior.

Procesamiento de los Neurotransmisores

La Noradrenalina es recaptada por el terminal presinaptico y luego es destruida por la enzima Monoamina oxidasa (MAO) que es una peptidasa.

La Acetilcolina (Ach) es capturada por la enzima Acetilcolinesterasa (AchE) quien la rompe en Colina y acetato y la recapta al terminal presinaptico para producir nuevamente el neurotransmisor.

Los Neurotransmisores pueden ser recapturaados también por receptores presinápticos y con los cuales va a ejercer una retroalimentación negativa. Así el exceso de NT puede inducir una disminución de la liberación del NT o una disminución de la síntesis del NT.

La Inhibición presináptica: consiste en que la activación de una neurona B, inhibe la liberación de una neurona A. Esta sinápsis es normalmente del tipo axo-axonica. La actividad de la neurona B implica una disminución en la entrada de Calcio o una disminución en la liberación del NT.

Sumación espacial y temporal

La activación de neuronas puede ocurrir por sumación espacial o temporal:
a) Sumación espacial: Varias neuronas liberan una cantidad limitada de NT y solo la sumatoria de varios de ellos podrá provocar el potencial de acción en la neurona post-sináptica.

b) Sumación Temporal: La actividad repetitiva de alta frecuenica hace que se estimule y gatille el potencial de acción en la neurona post-sináptica.

Potenciales rápidos y de corta duración

En estos casos, el receptor post-sináptico y el canal ionico son la misma entidad. Ejemplo: las neuronas colinergicas (usan Acetilcolina, Ach). Una vez que la Ach se une al receptor de Acetilcolina, el canal se abre inmediatamente, dejando entrar sodio. Una vez que se disocia el neurotransmisor, el canal se cierra automáticamente.

Potenciales lentos y larga duración

En este tipo de sinápsis, el receptor postsinaptico y el canal ionico son entidades independientes. En algunos casos el AMPc actúa como segundo mensajero, activando proteínas kinasas que fosforilan el canal y de esa manera abrir los canales de sodio. El canal permanecerá abierto mientras permanesca el grupo fosfato. Las proteínas fosfatasas desfosforilan el canal y lo cierran. Ejemplo las neuronas Noradrenérgicas. En la foto se observa la actividad de proteínas G para activar un canal.

PEPS y PIPS

PEPS (Potencial Excitatorio Post-Sinaptico): La liberación del NT por parte de la vesícula, activa un receptor excitatorio que puede ser una entidad separada o el mismo canal ionico. En la foto, se observa la activación directa de un canal de sodio activado por ligando. La entrada de Sodio produce una despolarización, un potencial de acción y gatilla un impulso nervioso.

PIPS (Potencial inhibitorio Post-sináptico): La liberación de un NT inhibitorio por parte de la vesícula, activa un receptor inhibitorio el cual puede activar la abertura de un canal de Potasio (sale K+) o una abertura de un canal de Cl- (entra Cl-). En cualquiera de los casos alternativos, pero no simultáneos, el terminal post-sináptico se hiperpolariza y de esta manera bloquea la transmisión sináptica.

Neurotransmisores

Una sinapsis representa en 4 a los neurotransmisores que interactúan con los receptores post-sinapticos.

Los neurotransmisores NT son sustancias producidas selectivamente por una terminación nerviosa para transmitir un impulso nervioso o bloquearlo, mediante receptores específicos. Su naturaleza química es variada y se conocen muchos NT. Veamos algunos:

1) Aminoácidos Glutamato y aspartato: son NT excitatorios del SNC. Están presentes en la corteza cerebral, el cerebelo y medula espinal.

2) GABA (ácido gama-aminobutirico): principal NT inhibitorio cerebral. Se deriva del ácido glutamico. Tras la interacción de GABA con sus receptores específicos, el GABA es recaptado por el terminal y metabolizado.

3) Glicina (aminoácido): Tiene acción similar al GABA pero actua en la medula espinal.

4) Serotonina (5-hidroxitriptamina, 5-HT): existe en protuberancia y mesencefalo. Se deriva del triptofano. Los niveles de 5-HT están regulados por la captación de triptofano y la acción de la monoaminooxidasa (MAO).

5) Acetilcolina (Ach): Presente en neuronas motoras y autonomas. Los niveles de Acetilcolina están regulados por la Acetilcolinesterasa (AchE) y el grado de captación de colina.

6) Dopamina: tras ser liberada, la Dopamina interactúa con los receptores dopaminergicos y el complejo NT-Receptor es captado por las neuronas presinaprticas. La tirosina-hidroxilasa y la MAO regulan los niveles intraneuronales de noradrenalina.

7) Beta endorfina: Es un polipeptido que activa muchas neuronas. El soma produce un gran peptido denominado propiomelanocortina, el precursor de varios neuropeptidos (alfa, beta y gama endorfinas). Tras su liberación e interacción con los receptores opiaceos, se hidroliza por acción de peptidasas en varios peptidos menores y aminoácidos.

8) Dinorfinas: son un grupo de 7 peptidos con una secuencia de aminoácidos similar.

9) Sustancia P: peptido liberado por la acción de estímulos dolorosos aferentes.

10) Noradrenalina: desactivada por MAO

11) Adrenalina: Identica a la hormona de la glándula suprarrenal

12) Encefalinas: peptidos que inhiben impulsos dolorosos.

13) Otros: Histamina, vasopresina, peptido intestinal vasoactivo (VIP), carnosina, bradicinina, colecistocinina (CCK), bombesina y neurotensina.

Sinápsis

La sinapsis es la unidad funcional del sistema nervioso. Ella altera y modula los impulsos nerviosos electroquímicos, confieren flexibilidad y capacidad de adaptación a un organo.

Una Sinapsis esta constituida por un terminal pre-sináptico, una hendidura sinaptica y un terminal post-sináptico. Una sinapsis puede ocurrrir entre neurona-neurona, neurona-músculo y neurona-glándula.

Los eventos que ocurren en una sinapsis son:
1) Un impuso nervioso que viaja por un axón alcanza el terminal presinaptico.
2) El cambio en el potencial de membrana abre canales de Calcio
3) El Calcio entra al terminal presinaptico y colabora fusionando las vesículas con la membrana plasmatica.
4) La fusión de vesículas libera el Neurotransmisor, que difunde libremente por el espacio sinaptico.
5) El neurotransmisor llega hasta el terminal post-sinaptico e interactua con un receptor específico.
6) La unión neurotransmisor - receptor modifica la estructura tridimensional del receptor y sufre un cambio conformacional que estimula a un canal de sodio a abrirse.
7) La entrada de Sodio provoca una despolarización de la membrana y se gatilla un nuevo potencial de acción.
8) Un potencial de acción gatilla un nuevo impulso nervioso que avanza en la nueva neurona.

Velocidad de conducción

Hay dos formas de conducción:

1) Conducción contínua: Una neurona con su axón desnudo (sin mielina), hará que la onda del impulso nervioso viaje de sitio en sitio de manera más lenta, porque la concentración de canales de sodio es menor. Los potenciales de acción se activan en cada sitio vecino inmediato al anterior.

2) Conducción saltatoria: El potencial de acción "salta" de un nodo de Ranvier a otro, por lo cual el proceso es más rápido. Normalmente la concentración de canales de sodio en los nodos de Ranvier es mucho mayor en este tipo de Neuronas mielinicas.

Arco Reflejo

Los reflejos son respuestas automáticas, rápidas y predecibles frente a cambios en el ambiente y que ayudan a mantener las condiciones del medio interno de nuestro organismo dentro de rangos normales.

El Circuito más simple se denomina "arco reflejo" y constituye la unidad básica de la actividad nerviosa.

Los componentes del arco reflejo son:

1. Receptor: corresponde a las dendritas de una neurona sensitiva o una estructura asociada que detecta un estímulo específico desencadenando uno o más impulsos nerviosos.

2. Neurona sensitiva o aferente: Conduce el impulso nervioso hasta el centro integrador.

3. Neurona de asociación: Conecta las neuronas sensitiva y motora.

4. Centro integrador: región del sistema nervioso (medula espinal o cerebro) que analiza la información para elaborar una respuesta.

5. Neurona motora o eferente: conduce el impulso nervioso hasta un efector.

6. Efector: Estructura que responde al impulso nervioso (músculo esqueletico, músculo liso, cardiaco o una glándula).

Potencial de acción

Un potencial de acción se da sólo cuando un estímulo es suficientemente grande para superar un cierto umbral y en ese caso los iones sodio entran en gran magnitud, provocando una despolarización de la membrana. El sodio entra y entra hasta invertir las cargas a través de la membrana y luego llega hasta un potencial positivo (+30 mV). Ya antes de llegar a ese potencial máximo, los canales de sodio se va cerrando y los canales de potasio se van abriendo, provocando una salida masiva de potasio hacia el exterior mientras los canales de sodio se encuentran cerrados. La salida de potasio restaura las cargas de la membrana (repolarización), hasta hiperpolarizar (-80mV) la membrana, debido al exceso de potasio que sale al exterior. En ese momento pasa a tomar importancia la acción de la bomba Na-K ATPasa que devuelve los iones hacia sus distribuciones originales y el potencial vuelve al de reposo.

Canales ionicos

Los canales ionicos son proteinas integrales de membrana, con gran cantidad de aminoácidos apolares que interactuan con la membrana y pueden formar una estructura globular con una forma de tunesl en su interior. Al interior del tunel existen aminoácidos cargados que interactuan con los iones que lo atraviesan de manera específica. Cada canal tiene una especificidad para un ión determinado. Estos canales se clasifican como dependientes de potencial y dependientes de un ligando.

a) Canales dependiente de potencial: se abren o cierran cuando una diferencia de potencial a través de la membrana los estimula. Aminoácidos cargados son los que "sienten" el potencial y se mueven, moviendo con esto a la proteína entera (proteína Alosterica).

b) Canales dependiente de ligando: se abren o se cierran dependiendo de la presencia o no de una molecula que se une a su estructura con cierta afinidad. La unión del ligando (hormona, ion) tiene una cierta cinetica de unión que le permite abrir un tiempo breve los canales, para luego cerrarse.

Potencial de membrana o de reposo

El potencial de membrana hace referencia a la diferencia de caragas eléctricas a través de la membrana plasmatica. Fuera de la membrana esta cargado positivamente debido a los iones Na+ y Ca2+ en grandes concentraciones y por dentro de la membrana es negativo debido a grupos cargados negativamente en el citoplasma.

El potencial de membrana o de reposo depende de:

a) La redistribución de los iones a través de la membrana. El Na+ y Ca+2 son más abundantes afuera. El K+, PO4-, SO4- y Cl- es más abundante adentro.

b) la acción de la bomba Na-K ATPasa. La bomba tira 3 sodios hacia afuera y 2 potasios hacia adentro simultáneamente, por eso se carga positivo afuera.

c) los canales de K siempre abiertos. El potasio sale por los canales abiertos atraido por el gradiente químico y luego incrementa la repulsión electrica con los iones de sodio, incrementandose el gradiente electrico que repele al potasio. Se crea un equilibrio entre ambos gradientes y el potasio deja de salir quedandose más concentrado en el interior de la celula.

El potencial es de alrededor de -75 mV en las neuronas y es solo unas 20 veces menor que una pila de 1,5 V. Todas las celulas vivas tienen un potencial de reposo característico.