Conoce algunos de los magistrales dibujos realizados por Santiago Ramón y Cajal

Electricidad y excitabilidad neuronal.

La membrana celular separa el interior del exterior, dotando a las células de individualidad. Las células disponen de mecanismos para conservar en rangos adecuados las variables fisiológicas intracelulares. Algunas de estas variables tienen notables diferencias con las extracelulares, siendo de especial interés en el caso de las neuronas la asimetría intra-celular de los iones cargados eléctricamente. Esta asimetría genera una carga diferente a ambos lados de la membrana, determinando una electronegatividad del interior celular con respecto al exterior, en definitiva, una diferencia potencial (potencial de membrana) como la que se encuentra entre los bornes de una pila y con igual capacidad de generar un trabajo.

A simple vista, el cerebro humano parece un órgano flácido, pálido y gelatinoso, tan frágil y delicado que hasta una corriente de agua con un poco de fuerza podría deshacerlo fácilmente. Sin embargo, bajo sus rugosos muros, se esconde un complejo bosque microscópico que da lugar a todas aquellas funciones que nos hacen humanos. Todo lo que somos, la forma en como pensamos, expresamos nuestras ideas, sentimos o percibimos el mundo, radica en algo tan minúsculo como la neurona, el árbol más poderoso de este bosque. Y más allá de su individualidad y de forma fundamental, en como esta se conecta e interactúa con otras para transmitir el impulso nervioso y computar las respuestas que rigen nuestra conducta.

Sebastian Seung, neurocientífico de la Universidad de Princeton denomina a la neurona, de forma divertida como "la célula poliamorosa" ya que desde su redondo soma o cuerpo -donde encierra el núcleo y la maquinaria metabólica necesaria para la vida- extiende un profuso conjunto de ramificaciones con las que abraza a otras miles de neuronas.

Estas ramificaciones pueden ser de dos tipos: las dendritas, más cortas y gruesas que coronan el cuerpo de la neurona y actúan como receptoras del impulso nervioso y el axón, largo y delgado que puede extenderse hasta otras regiones y actúa como transmisor del impulso.

¿CUAL ES LA FUNCIÓN DE LAS NEURONAS?

Tu capacidad de percibir tu entorno, de ver, oír y oler lo que te rodea, depende de tu sistema nervioso; también tu habilidad para reconocer dónde estás y recordar si has estado allí antes. De hecho, ¡tu mera capacidad de preguntarte dónde estás depende de tu sistema nervioso.

Si lo que percibes indica peligro ("¡oh no, la casa está en llamas!"), tu capacidad para actuar según esa información también depende de tu sistema nervioso. Además de permitirte procesar conscientemente la amenaza, tu sistema nervioso activa respuestas involuntarias, como un aumento en el ritmo cardíaco y de flujo sanguíneo a los músculos con la intención de ayudarte a enfrentar el peligro.

Todos estos procesos dependen de las células interconectadas que forman el sistema nervioso. Como el corazón, los pulmones y el estómago, el sistema nervioso se compone de células especializadas. Estas incluyen células nerviosas (o neuronas) y células gliales (o glía). Las neuronas son las unidades funcionales básicas del sistema nervioso y generan señales eléctricas llamadas potenciales de acción que les permiten transmitir información rápidamente a largas distancias. La glía también es esencial para la función del sistema nervioso, pero su principal función es apoyar a las neuronas.

Así cuando el impulso nervioso viaja de una neurona a otra, lo hace gracias a la conexión que se establece entre el axón de la neurona que transmite la señal y la dendrita de la neurona que la recibe. Esta, sin embargo no es una conexión directa. Entre los extremos de una y otra célula se abre un diminuto espacio vacío llamado "sinapsis". Como ocurre con los claves de luz, la electricidad no puede transmitirse si hay un corte en el circuito. Para salvar la endidura, el botón sináptico, situado en el extremo del axón, libera unas moléculas llamadas "neurotransmisores" que atraviesan el espacio sináptico hasta unirse a unos receptores situados en el extremo de la dendrita o espina dendrítica. Esta unión activa la neurona receptora para que continúe transmitiendo el impulso recibido.

Este proceso aparentemente sencillo, constituye la base de nuestra actividad cerebral ya que gracias a él, las neuronas se conectan formando redes capaces de procesar y computar las señales para generar respuestas. Probablemente, en estos mecanismos reside la razón de existencia del cerebro, cuyo papel es ensamblar las miles de redes neuronales que subyacen a los procesos característicos de la mente.

Analicemos ahora cada una de sus estructuras:

Soma o cuerpo: El soma o cuerpo celular es el centro metabólico de la neurona, es el lugar donde se fabrican las moléculas y se realizan las actividades fundamentales para mantener la vida y las funciones de la célula nerviosa.

 

En el interior de la célula está constituido por el citoplasma donde se localizan los mismos orgánulos que en otras células: aparato de Golgi, lisosomas, mitocondrias, retículo endoplasmático rugoso y liso.

ESTRUCTURA CELULAR DETALLADA DE LA NEURONA

Microtúbulos: Los microtúbulos son un componente del citoesqueleto con diversas funciones tales como organizar la disposición espacial de determinados orgánulos, el tráfico vesicular, la división celular, el desplazamiento celular y formar los cilios y flagelos.

Son tubos largos y relativamente rígidos (Figura 1). Sus paredes están formadas por dímeros de proteínas globulares denominadas tubulinas α y β.

Cuerpos densos: Contienen una variedad de proteínas de placa de adhesión que fijan elementos tanto finos como intermedios en forma directa e indirecta.

Mitocondrias: Las mitocondrias son orgánulos celulares encargados de suministrar la mayor parte de la energía necesaria para la actividad celular.

Retículo endoplasmático rugoso: Participa en la síntesis de todas las proteínas que deben empacarse o trasladarse a la membrana plasmática o de la membrana de algún orgánulo.

Ribosomas: Son complejos macromoleculares de proteínas y ácido ribonucleico (ARN) presentes en todas las células (excepto en los espermatozoides​). Son los centros celulares de traducción que hacen posible la expresión de los genes.

Membrana plasmática: La membrana plasmática, membrana celular, membranacitoplasmática o plasmalema, es una bicapa lipídica que delimita toda la célula.​ Es una estructura formada por dos láminas de fosfolípidos, glucolípidos y proteínas que rodean, limitan la forma y contribuyen a mantener el equilibrio entre el interior.

Microfilamentos: Los microfilamentos son finas fibras de proteínas globulares de 3 a 7 nm de diámetro que le dan soporte a la célula. Los microfilamentos forman parte del citoesqueleto y están compuestos predominantemente de una proteína contráctil llamada actina.

Membranas nucleares: La envoltura nuclear, membrana nuclear o carioteca, es una estructura porosa (con doble unidad de membranalipídica) que delimita el núcleo que es característico de las células eucariotas.

Poro nuclear: Los "poros nucleares" son grandes complejos de proteínas que atraviesan la envoltura nuclear, la cual es una doble membrana que rodea al núcleo celular, presente en la mayoría de los eucariontes. Hay cerca de 3000 a 4000 complejos de poro nuclear en la envoltura nuclear de la célula de un vertebrado, pero su número varía dependiendo del número de transcripciones de la célula. Las proteínas que forman los complejos de poro nucleares son conocidas como nucleoporinas.

TIPOS DE NEURONAS

Los tipos de neuronas principales se pueden clasificar según la transmisión del impulso, la función, la dirección, por la acción en otras neuronas, por su patrón de descarga, por la producción de neurotransmisores, por la polaridad, según la distancia entre axón y soma, según la morfología de las dendritas y según la ubicación y forma.

 

Estudios recientes muestran que existen aproximadamente 96 mil millones de neuronas en nuestro cerebro. En cambio, si hablamos de células gliales (las que sirven como soporte para las neuronas), el número aumenta a unas 360 mil millones aproximadamente.

Las neuronas se asemejan a otras células, entre otras cosas, en que tienen una membrana que las rodea, contienen genes, citoplasma, mitocondrias y desencadenan procesos celulares esenciales como sintetizar proteínas y producir energía.

Pero, a diferencia de otras células, las neuronas poseen dendritas y axones que se comunican entre sí por procesos electroquímicos, establecen sinapsis y contienen neurotransmisores.

Estas células se organizan como si fueran árboles en un denso bosque, donde entrelazan sus ramas y raíces. Al igual que los árboles, cada neurona individual tiene una estructura común, pero presenta variaciones en su forma y tamaño.

Las más pequeñas pueden tener un cuerpo celular de sólo 4 micras de ancho, mientras que los cuerpos celulares de las neuronas mas más grandes pueden llegar a tener una anchura de 100 micras.

De hecho, los científicos todavía se encuentran investigando las células cerebrales y descubriendo nuevas estructuras, funciones y maneras de clasificarlas.

 

Clasificación de los tipos de neuronas

Las neuronas se pueden clasificar por de distintas formas:

Por la transmisión del impulso

Una clasificación principal que vamos a encontrar de forma muy frecuente para comprender ciertos procesos neuronales es distinguir entre la neurona presináptica y la postsináptica:

  • Neurona presináptica: es la que emite el impulso nervioso.

  • Neurona postsináptica: la que recibe dicho impulso.

Hay que aclarar que esta diferenciación se aplica dentro de un contexto y momento específico.

Por su función

Se pueden clasificar las neuronas según las tareas que desempeñen. Según Jabr (2012), de forma muy común vamos a encontrarnos una división entre:

  • Neuronas sensoriales: son las que manejan información proveniente de los órganos sensoriales: la piel, los ojos, los oídos, la nariz, etc.

  • Neuronas motoras o motoneuronas: su tarea consiste en emitir señales desde el cerebro y la médula espinal hasta los músculos. Se encargan principalmente de controlar el movimiento.

– Interneuronas: hacen de puente de unión entre dos neuronas. Pueden presentar axones más largos o más cortos, según lo lejanas que se encuentren dichas neuronas entre sí.

– Neurosecretoras (Gould, 2009): liberan hormonas y otras sustancias, algunas de estas neuronas se encuentran en el hipotálamo.

Por su dirección

  • Neuronas aferentes: también llamadas células receptoras, serían las neuronas sensoriales que hemos nombrado antes. En esta clasificación se quiere destacar que estas neuronas reciben información de otros órganos y tejidos, de forma que transmiten la información desde estas áreas hacia el sistema nervioso central.

  • Neuronas eferentes: es otra forma de llamar a las neuronas motoras, señalando que la dirección de la transmisión de información es opuesta a las aferentes (envían los datos desde el sistema nervioso hacia las células efectoras).

Por su acción sobre otras neuronas

​Una neurona influye sobre las otras liberando distintos tipos de neurotransmisores que se unen a receptores químicos especializados. Para hacer esto más comprensible, podemos decir que un neurotransmisor funciona como si fuera una llave y el receptor sería como una puerta que bloquea el paso.

Aplicado a nuestro caso es algo más complejo, ya el mismo tipo de “llave” puede abrir muchos tipos distintos de “cerraduras”. Esta clasificación está basada en el efecto que provocan sobre otras neuronas:

  • Neuronas excitatorias: son las que liberan glutamato. Se llaman así porque, cuando esta sustancia es captada por los receptores, se produce un incremento en la tasa de disparo de la neurona que lo recibe.

  • Neuronas inhibitorias o GABAérgicas: éstas liberan GABA, un tipo de neurotransmisor que tiene efectos inhibitorios. Esto se debe ya que reduce la tasa de disparo de la neurona que lo capta.

  • Moduladoras: no tienen un efecto directo, sino que cambian a largo plazo pequeños aspectos estructurales de las células nerviosas.

 

Aproximadamente el 90% de las neuronas liberan glutamato o GABA, por lo que esta clasificación incluye a la gran mayoría de las neuronas. El resto, tiene funciones específicas según los objetivos que presente.

Por ejemplo, algunas neuronas secretan glicina ejerciendo un efecto inhibidor. A su vez, existen motoneuronas en la médula espinal que liberan acetilcolina y aportan un resultado excitador.

De todas formas, hay que señalar que esto no es tan simple. Es decir, una única neurona que libera un tipo de neurotransmisor puede tener efectos tanto excitatorios como inhibidores, e incluso moduladores sobre otras neuronas. Esto parece depender, más bien, del tipo de receptores activados de las neuronas postsinápticas.

Por su patrón de descarga

Podemos encasillar a las neuronas por rasgos electrofisiológicos.

  • Tónicas o de disparos (spiking) regulares: se refiere a las neuronas que están activas de manera constante.

  • Fásicas o “de estallido” (bursting en inglés): son las que se activan en ráfagas.

  • Disparos rápidos (fast spiking): estas neuronas destacan por sus altas tasas de disparo, es decir, que disparan de forma muy frecuente. Las células del globo pálido, las células ganglionares de la retina o algunas clases de interneuronas inhibitorias corticales serían buenos ejemplos.

​Por la producción de neurotransmisores

  • Neuronas colinérgicas: este tipo de neuronas libera acetilcolina en la hendidura sináptica.

  • Neuronas GABAérgicas: liberan GABA.

  • Neuronas Glutamatérgicas: secretan glutamato, que, junto con el aparato, consisten en los neurotransmisores excitadores por excelencia. Cuando el flujo de sangre que llega al cerebro se reduce, el glutamato puede provocar excitotoxicidad al provocar una sobre-activación

  • Neuronas dopaminérgicas: liberan dopamina, que se vincula al estado de ánimo y al comportamiento.

  • Neuronas serotoninérgicas: son las que liberan serotonina, que puede actuar tanto excitando como inhibiendo. Su falta se ha relacionado tradicionalmente con la depresión.

Por su polaridad

Las neuronas se pueden catalogar según el número de procesos que se unen al cuerpo celular o soma, pudiendo ser (Sincero, 2013):

  • Unipolares o pseudounipolares: son las que poseen un solo proceso protoplasmático (sólo una prolongación o proyección primaria). Estructuralmente se observa que el cuerpo celular se encuentra a un lado del axón, transmitiéndose los impulsos sin que las señales pasen por el soma. Son propias de los invertebrados, aunque podemos encontrarlas también en la retina.

  • Las pseudounipolares: se distinguen de las unipolares en que el axón se divide en dos ramificaciones, generalmente una va hacia una estructura periférica y la otra se dirige hacia el sistema nervioso central. Son importantes en el sentido del tacto. En realidad, podrían considerarse una variante de las bipolares.

  • Bipolares: en contraste con el tipo anterior, estas neuronas poseen dos extensiones que parten del soma celular. Son comunes en las vías sensoriales de la vista, el oído, el olfato y el gusto, así como la función vestibular.

  • Las multipolares: La mayoría de las neuronas pertenecen a este tipo, que se caracteriza por poseer un solo axón, normalmente largo, y muchas dendritas. Éstas pueden originarse directamente desde el soma, suponiendo un importante intercambio de información con otras neuronas. Pueden subdividirse en dos clases:

a) Golgi I: axones largos, típicos de las células piramidales y células de Purkinje.

b) Golgi II: axones cortos, propios de las células granulares.

PRIMER ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE:

1.- Realizar un mapa conceptual sobre los tipos de neuronas (compartir en el Foro de discusión con fecha límite: 14 de julio.

LAS CÉLULAS GLIALES

El Sistema Nervioso no sólo está formado de neuronas. Junto con las neuronas, que son la unidad funcional del SN, encontramos las células gliales (neuroglia o glía).

Las neuroglias, también llamadas células gliales, son células del sistema nervioso. Forman parte de un sistema de soporte y son esenciales para el adecuado funcionamiento del tejido del sistema nervioso. A diferencia de las neuronas, las células gliales no tienen axones, dendritas ni conductos nerviosos. Las neuroglias son más pequeñas que las neuronas y son aproximadamente tres veces más numerosas en el sistema nervioso.

Son casi tan numerosas como las neuronas. Las células gliales fueron descritas alrededor de 1850 por Rudolf Virchow (1821 a 1902).

La palabra glía significa ‘pegamento’ en griego. Así, el término neuroglia querría decir “adhesivo de las neuronas”. Este nombre fue dado por Rudolf Virchow porque pensaba que estas células servían de adhesivo para las neuronas, que las unían para formar el tejido nervioso.

 

Así, la principal función de las células gliales sería estructural, es decir, proporcionar apoyo físico a las neuronas.

Las células de glía se encuentran alrededor de las neuronas y desarrollan funciones muy importantes como, por ejemplo, proporcionar soporte estructural y metabólico a las neuronas.

El conjunto de células gliales recibe el nombre de neuroglia.

Hay varios tipos de células gliales presentes en el sistema nervioso central (SNC) y el sistema nervioso periférico (SNP) de los humanos. Los seis tipos principales de neuroglia incluyen lo siguiente:

ASTROCITOS

Son las células gliales más abundantes y se denominan de esta manera por su forma estrellada.

Se encuentran en el cerebro y la médula espinal. Son neuroglia en forma de estrella que reside en las células endoteliales del SNC que forman la barrera hematoencefálica. Esta barrera restringe qué sustancias pueden ingresar al cerebro. Los astrocitos protoplasmáticos se encuentran en la sustancia gris de la corteza cerebral, mientras que los astrocitos fibrosos se encuentran en la sustancia blanca del cerebro. Otras funciones de los astrocitos incluyen el almacenamiento de glucógeno, la provisión de nutrientes, la regulación de la concentración de iones y la reparación de neuronas.

Funciones de la microglia

En condiciones normales, el número de células de microglia es pequeño, pero cuando se produce una lesión o inflamación del tejido nervioso, estas células proliferan rápidamente (al igual que lo hacen los astrocitos) y migran hacia la zona de la lesión para fagocitar los restos celulares, fragmentos de mielina o neuronas lesionadas.

La microglia actúa como una célula fagocítica y protege el cerebro de microorganismosinvasores.

Oligodendrocitos

Los oligodendrocitos son estructuras del sistema nervioso central que envuelven algunos axones neuronales para formar una capa aislante conocida como vaina de mielina. La vaina de mielina, compuesta de lípidos y proteínas, funciona como un aislante eléctrico de los axones y promueve una conducción más eficiente de los impulsos nerviosos.

Funciones de los oligodendrocitos

Forman la capa de mielina del SNC: un solo oligodendrocito puede mielinitzar diferentes segmentos de un mismo axón o de axones diferentes (de 20 a 60 axones diferentes).

Forman la capa de mielina del SNC: un solo oligodendrocito puede mielinitzar diferentes segmentos de un mismo axón o de axones diferentes (de 20 a 60 axones diferentes).

Astroglía

Estas células gliales satélite cubren y protegen las neuronas del sistema nervioso periférico. Proporcionan soporte estructural y metabólico para los nervios sensoriales, simpáticos y parasimpáticos.

ELEMENTOS BÁSICOS DE LA NEUROFISIOLOGÍA

Los electrones están localizados en niveles de energía alrededor del núcleo. Se designan con la letra "n". El primer nivel (n=1) es el más cercano al núcleo y el de menor energía. Contiene no más de 2 electrones; el segundo nivel (n=2) no más de 8 electrones y el tercer nivel (n=3) puede aceptar un máximo de 18 electrones. Es decir, el número máximo de electrones en cualquier nivel está representado por la expresión  2n2. Esto es parte del principio de exclusión de Pauli.

Sin embargo, hay que tomar en consideración que dentro de cada nivel de energía (n) también existen subniveles, asignados con las letras s,p,f. Estos a su vez, tienen un cierto número de orbitales. Cada orbital de un determinado subnivel acepta hasta 2 electrones.

El primer nivel (n=1) contiene un subnivel s, con un orbital de 2 electrones. El segundo nivel de energía (n=2) tiene dos subniveles: un s que alberga un orbital (dos electrones) y un p con tres orbitales (6 electrones); es decir, en total 8 electrones para n=2. El tercer nivel (n=3) tiene tres subniveles: un s con un orbital (2 electrones), un p con tres orbitales (6 electrones) y un d con 5 orbitales (10 electrones), para un total de 18 electrones.

Para no perder el enfoque del tema, no revisaremos más a fondo lo que sucede en otros niveles de energía.

Ahora hablaremos un poco sobre los electrones que se encuentran en los niveles de energía más externos (electrones libres o de valencia). Es sumamente importante entender que estos electrones son los responsables de la formación de iones, enlaces y reactividad. La regla del octeto dice que los átomos interaccionan para modificar el número de electrones en sus órbitas más externas en un intento por lograr una estructura eléctrica similar a la de un gas noble. La estructura de un gas noble consta de 8 electrones en el nivel más externo, lo cual lo hace muy estable. Esta tendencia, dada por la regla del octeto explica los enlaces químicos en los compuestos y la formación de iones. Como ejemplo, veamos que ocurre con el sodio.

éste átomo tiene su primer nivel de energía completo, es decir, 2 electrones en el subnivel s de n=1. Tiene también completo su n=2 con 8 electrones (2 en s y 6 en p). Sin embargo, en el nivel de energía 3 tiene sólo un electrón en la órbita s y debemos recordar que este nivel acepta hasta 2 en s, 6 en p y 10 en d. Así que es muy fácil que pierda el electrón más externo y adquiera la configuración del gas noble llamado neón, con 8 electrones en n=2. Al perder un electrón, el ahora ión sodio se ha quedado con sólo 10 electrones (con carga negativa) y mantiene el mismo número de protones en el núcleo con carga positiva, por tanto, se dice que hay una carga neta positiva. Así, el ion sodio se representa  como Na+.

MOLÉCULAS

Una molécula es la partícula más pequeña que incorpora todas las propiedades físicas y químicas de una sustancia.

Una molécula se encuentra formada por dos o más átomos. Los átomos que forman las moléculas pueden ser iguales (por ejemplo, la molécula de oxígeno (Dioxígeno), que cuenta con dos átomos del elemento), o distintos (la molécula de agua, que tiene dos átomos de hidrógeno  y uno de oxígeno). Cada molécula de una sustancia compuesta constituye la porción más pequeña de materia que conserva las propiedades químicas de dicha sustancia.

Por ejemplo, si vemos una bolsa de sal  de cocina como un todo, podremos apreciar que ese todo es un polvillo de color blanco. Ahora, si observamos más de cerca, vemos que ese polvillo está conformado por gránulos diminutos de configuración espacial, como si fueran pequeñas cajitas. Estas cajitas, a su vez, están formadas por agrupamientos de varias unidades, las cuales se denominan moléculas. En el caso de la sal, las moléculas serían de cloruro de sodio.

Las moléculas sólo se hallan perfectamente individualizadas en los gases en estado de movimiento rectilíneo desordenado, en cuyo caso su interacción se limita a choques muy breves. En los líquidos, si bien las moléculas se desplazan libremente, existe un mayor contacto intermolecular. En los sólidos, las moléculas ocupan por lo general posiciones fijas en los nudos de redes cristalinas. Los agregados atómicos moleculares pueden ser polares o no polares. En el primer caso, las moléculas forman pequeños dipolos y es la atracción que se manifiesta entre éstos lo que causa la unión intermolecular. En las moléculas no polares, la unión es debida únicamente a las fuerzas de Vander Waals, que, por ser más débiles, corresponden a compuestos de bajo punto de fusión.

DIMENSIONES

Las dimensiones de la molécula dependen de las características y del número de los átomos que la forman, y pueden ir desde 2,4 ångström (molécula de hidrógeno) hasta longitudes perceptibles a simple vista (moléculas orgánicas o macromoléculas). La masa de las moléculas es extremadamente pequeña, ya que guarda relación con sus dimensiones, lo que hace evidente la necesidad de recurrir a unidades de masa especiales, tales como la molécula gramo o mol, que equivale a la masa de un cuerpo que en estado gaseoso ocupa el mismo volumen que 32 g de oxígeno (dado que la molécula de este elemento consta de dos átomos).

Por su parte, el volumen molecular, volumen ocupado por una molécula gramo de gas a 0 °C y a la presión atmosférica (760 mm de mercurio), es de 22,4 litros. Así, el número de moléculas de que consta una molécula gramo es una constante universal (conocida como «número de Avogadro»), cuyo valor es 0,023 . 1023. Las moléculas se encuentran en constante movimiento, lo que se conoce como vibraciones moleculares (que pueden ser de tensión o de flexión). Sus átomos se mantienen unidos gracias a que comparten o intercambian electrones.

Cabe destacar que las moléculas pueden ser neutras o presentar carga eléctrica. En este último caso, se las denomina Ion-molécula o Ion poliatómico. Cuando dos o más átomos iguales o diferentes se unen entre sí formando una agrupación estable, dan lugar a una molécula. Así, los gases hidrógeno (H2) y oxígeno (O2) están constituidos por moléculas diatómicas, en las cuales los dos átomos componentes son esencialmente iguales. Cuando dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno se unen forman el agua (H2O). Y cuando cuatro átomos de hidrógeno se enlazan con uno de carbono forman el gas metano (CH4).

FORMACIÓN

Ante la diversidad de elementos químicos existentes en la naturaleza, cabe preguntarse cuál es la razón por la que unos átomos se reúnen formando una molécula y otros no. Una primera respuesta puede hallarse en la tendencia observada en todo sistema físico a alcanzar una condición de mínima energía. Aquella agrupación de átomos que consiga reducir la energía del conjunto dará lugar a una molécula, definiendo una forma de enlace químico que recibe el nombre de enlace covalente. Esta unión química permite que dicho enlace no se disocie con facilidad y de esta manera se forma una molécula.

FORMULAS QUÍMICAS

Las sustancias compuestas se representan mediante una combinación de símbolos químicos de los elementos que las constituyen. Esta forma de representación, introducida por el químico sueco Jöhn J. Berzelius, posee un doble significado, pues no solo indica qué elementos están presentes en un compuesto dado, sino también en qué proporción los átomos respectivos participan en la formación de su molécula.

Cada símbolo en una fórmula química equivale a un átomo de la sustancia simple correspondiente. Los subíndices que pueden aparecer en una fórmula hacen referencia al número de átomos de cada molécula. Si se toma en consideración la masa de los átomos, la fórmula de una combinación química expresa, además, la proporción en masa en la que los elementos intervienen formando una sustancia compuesta dada.

Así, la fórmula del amoníaco, NH3, indica que esta sustancia resulta de la combinación de hidrógeno y nitrógeno a razón de tres átomos de hidrógeno por cada uno de nitrógeno, o, en otros términos, en la proporción de 3 x 1,008 gramos de hidrógeno por cada 1 x 14,007 gramos de nitrógeno. Este tipo de fórmula, llamada también fórmula empírica o molecular, no indica, sin embargo, nada sobre la estructura de la molécula; es decir, sobre la forma en que sus átomos componentes y los enlaces entre ellos se distribuyen en la molécula.

COMPUESTOS QUÍMICOS

Las sustancias que resultan de la unión química de dos o más elementos se denominan compuestos químicos. De esto se infiere que un compuesto va a estar formado por dos o más átomos diferentes. Y que para que un determinado compuesto se pueda formar, los átomos que lo constituyen deben unirse en proporciones fijas y exactas. 


Los compuestos se representan a través de una fórmula química. Por ejemplo, la sal común se denomina cloruro de sodio y se forma al unirse un átomo de sodio con un átomo de cloro y por lo tanto, la fórmula química de este compuesto es NaCl.


Otro ejemplo es el caso de la glucosa, cuya fórmula química es C6H12O6. Esto significa que participan seis átomos de carbono, doce átomos de hidrógeno y seis átomos de oxígeno. Si se varía la proporción de átomos se formará un compuesto distinto.

CLASIFICACIÓN​

Dependiendo de su composición química, específicamente, de si contienen átomos de carbono (C) o no, los compuestos químicos se pueden clasificar en dos grupos.


Así, existen los compuestos orgánicos, que son todos aquellos en los cuales el componente más importante es el carbono. Este se une con otros elementos, como pueden ser el oxígeno, hidrógeno u otros. La gran mayoría de los compuestos que existen en la naturaleza son orgánicos. Algunos de ellos son:

 

El otro grupo lo constituyen los Compuestos inorgánicos, que son todos los compuestos formados por distintos elementos, pero cuyo componente principal no es el carbono. Por ejemplo, el agua es igual a H2O, y eso es igual a 2 átomos de hidrógeno más 1 átomo de oxígeno. Otros compuestos inorgánicos son:

ELECTRICIDAD (Concepto básico)

Los conceptos vinculados a la electricidad son fundamentales en la neurofisiología y para ello nos basaremos en la teoría propuesta por el físico y matemático alemán Georg Simon Ohm.

La ley de ohm es una teoría básica para explicar cómo se comporta la electricidad. Para esto debemos conocer tres conceptos. Corriente, Voltaje y Resistencia. La relación entre estos conceptos es la llamada ley. En este tutorial te explicamos las relaciones básicas con ejemplos y aplicaciones, y también para que sirve. Para esto primero tenemos que analizar los tres términos importantes:

  1. Intensidad o corriente.

  2. Voltaje.

  3. Resistencia.

 

La definición de estos conceptos es:

  • Intensidad: Es la circulación de electrones que va de un punto a otro. Su unidad de medición son los amperios.

  • Voltaje: Es la fuerza que deja a los electrones que puedan tener movimiento a través del material conductor. Su unidad de medición son los voltios.

  • Resistencia: Es la obstrucción que se le presenta a los electrones dentro de un conducto. Su unidad de medición son los ohmios.

 

La ley de ohm dice que la intensidad que circula por un conductor de electricidad es directamente suministrada a la variación de voltaje y paralela e inversamente a la resistencia. Su importancia es debido a que en un circuito se puede saber desde antes la forma en que va funcionar antes de conectar. Teniendo en cuenta la información de dos de los tres elementos que se manejan. Las fórmulas para saber con anticipación como funcionara tu circuito son las siguientes:

EL POTENCIAL DE ACCIÓN

Nuestro cerebro está formado por miles de células que se llaman neuronas. En las membranas de las neuronas existe una batería de canales que hacen posible cambios concertados en el potencial de membrana (en otras palabras, la carga eléctrica dentro y fuera de la célula) produciendo "potenciales de acción”. Las neuronas están conectadas unas a otras en zonas celulares concretas llamadas sinapsis, a través de las cuales los potenciales de acción pueden pasar de una neurona a otra. La frecuencia con la que se producen estos potenciales de acción, su forma y otras características constituyen un lenguaje. Así, las neuronas "hablan” unas con otras. A veces se ayudan (sinapsis "excitatorias”) y otras se frenan unas a otras (sinapsis "inhibitorias”). En conjunto, este funcionamiento hace que aprendamos, tengamos memoria, podamos oír, ver, sentir y soñar. Y también manejar al resto del cuerpo, porque el cerebro manda sobre todo lo que hacemos... para que lo hagamos bien.

Se entiende como potencial de acción la onda o descarga eléctrica que surge del conjunto al conjunto de cambios que sufre la membrana neuronal debido a las variaciones eléctricas y la relación entre el medio externo e interno de la neurona.

Se trata una única onda eléctrica que se va a transmitir por la membrana celular hasta llegar al final del axón, provocando la emisión de neurotransmisores o iones a la membrana de la neurona postsináptica, generando en ella otro potencial de acción que a la larga acabará llevando algún tipo de orden o información a alguna área del organismo. Su inicio se produce en el cono axónico, cercano al soma, donde pueden observarse una gran cantidad de canales de sodio.

El potencial de acción cuenta con la particularidad de seguir la llamada ley del todo o nada. Es decir, o se produce o no se produce, no existiendo posibilidades intermedias. Pese a ello, que aparezca o no el potencial puede verse influido por la existencia de potenciales excitatorios o inhibitorios que lo facilitan o dificultan.

Todos los potenciales de acción van a tener la misma carga, pudiendo únicamente variar su cantidad: que un mensaje sea más o menos intenso (por ejemplo la percepción de dolor ante un pinchazo o una puñalada va a ser diferente) no va a generar cambios en la intensidad de la señal, sino que únicamente va a provocar que se realicen potenciales de acción más frecuentemente.

Además de ello y en relación con lo anterior también cabe comentar el hecho de que no es posible sumar potenciales de acción, ya que poseen un breve periodo refractario en el cual esa parte de la neurona no puede iniciar otro potencial.

Por último, destaca el hecho de que el potencial de acción se produce en un punto concreto de la neurona y ha de ir produciéndose a lo largo de cada uno de los puntos de esta que le siguen, no pudiendo volver la señal eléctrica atrás.

Fases del potencial de acción

El potencial de acción se produce a lo largo de una serie de fases, que van desde la situación de reposo inicial hasta el envío de la señal eléctrica y por último la vuelta al estado inicial.

SINAPSIS

Las neuronas se comunican entre sí en las uniones llamadas sinapsis. En una sinapsis, una neurona envía un mensaje a una neurona blanco: otra célula.

  • La mayoría de las sinapsis son químicas, las cuales se comunican con mensajeros químicos. Otras sinapsis son eléctricas, en ellas los iones fluyen directamente entre células.

  • En una sinapsis química, un potencial de acción provoca que la neurona presináptica libere neurotransmisores. Estas moléculas se unen a receptores en la célula postsináptica y modifican la probabilidad de que esta dispare un potencial de acción.

 

INTRODUCCIÓN

¡Una sola neurona, o célula nerviosa, puede hacer mucho! Puede mantener un potencial de reposo o voltaje a través de la membrana; puede disparar impulsos nerviosos, o potenciales de acción; y puede llevar a cabo los procesos metabólicos necesarios para seguir viva.

Sin embargo, la señalización en una neurona es mucho más emocionante cuando consideramos sus interacciones con otras neuronas. Las neuronas individuales hacen conexiones con neuronas blanco y estimulan o inhiben su actividad, lo que forma circuitos que pueden procesar la información entrante y producir una respuesta.

¿Cómo se "hablan" las neuronas entre sí? La acción sucede en la sinapsis, el punto de comunicación entre dos neuronas o entre una neurona y una célula blanco, como un músculo o una glándula. En la sinapsis, el disparo de un potencial de acción en una neurona —la neurona presináptica, o emisora— provoca la transmisión de una señal a otra neurona —la neurona postsináptica, o receptora—, lo que aumenta o disminuye la probabilidad de que la neurona postsináptica dispare su propio potencial de acción.

A finales del siglo XIX y principios del XX, hubo mucha controversia sobre si la transmisión sináptica era eléctrica o química.

  • Algunas personas pensaban que en señalización de la sinapsis participa el flujo directo de iones de una neurona a otra, o transmisión eléctrica.

  • Otras personas pensaban que dependía de la liberación de sustancias químicas de parte de una neurona, lo que causaba una respuesta en la neurona receptora; es decir transmisión química.

 

Ahora sabemos que la transmisión sináptica puede ser eléctrica o química, en algunos casos, ¡ambas en la misma sinapsis!

La transmisión química es más común, y más complicada, que la transmisión eléctrica. Por lo tanto, primero veremos la transmisión química.

Panorama de la transmisión en las sinapsis químicas

En la transmisión química ocurre la liberación de mensajeros químicos conocidos como neurotransmisores. Los neurotransmisores llevan información de la neurona presináptica o emisora, a la célula postsináptica o receptora.

Como tal vez recuerdes del artículo sobre estructura y función de la neurona, las sinapsis generalmente se forman entre las terminales nerviosas —terminales axónicas— de la neurona emisora y el cuerpo celular o las dendritas de la neurona receptora.

Un solo axón puede tener múltiples ramificaciones, lo que le permite hacer sinapsis con varias células postsinápticas. Del mismo modo, una sola neurona puede recibir miles de entradas sinápticas de muchas neuronas presinápticas o emisoras diferentes.

Dentro de la terminal axónica de una célula emisora hay muchas vesículas sinápticas. Estas son esferas membranosas llenas de moléculas de neurotransmisor. Hay un pequeño espacio entre la terminal axónica de la neurona presináptica y la membrana de la célula postsináptica, este espacio se llama espacio sináptico.

Cuando un potencial de acción, o impulso nervioso, llega a la terminal axónica, acciona canales de calcio activados por voltaje en la membrana celular. El Ca2+que está mucho más concentrado fuera de la neurona que dentro, entra a la célula. El Ca2+ permite que las vesículas sinápticas se fundan con la membrana de la terminal axónica, con lo que se liberan los neurotransmisores en el espacio sináptico.

Por otro lado, si ocurrió un PIPS junto con los dos PEPS, el primero podría impedir que el potencial de membrana alcanzara el umbral y evitaría que la neurona disparara un potencial de acción. Estos son ejemplos de suma espacial.

¿Qué sucede con la suma temporal? Un punto clave es que los potenciales postsinápticos no son instantáneos; por el contrario, duran un ratito antes de disiparse. Si una neurona presináptica se dispara rápidamente dos veces seguidas, y causa dos PEPS, el segundo PEPS puede llegar antes de que el primero se disipe, lo que lleva el potencial hacia el umbral de membrana. Este es un ejemplo de suma temporal.

Terminación de la señal

Una sinapsis solo puede funcionar con eficacia si hay alguna manera de "apagar" la señal una vez que se envió. La terminación de la señal permite a la célula postsináptica regresar a su potencial de reposo normal, lista para recibir nuevas señales.

Para poder terminar la señal, el espacio sináptico debe limpiarse del neurotransmisor. Hay varias maneras diferentes de lograr esto. El neurotransmisor puede ser degradado por una enzima, la neurona presináptica lo puede reabsorber, o simplemente puede difundirse hacia otro lado. En algunos casos, las células gliales cercanas también pueden "limpiar" el neurotransmisor (no se muestra en el siguiente diagrama).

Para fortalecer los conceptos antes analizados, te invitamos a ver el siguiente video

SEGUNDA ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE: 

1.- Realizar un esquema explicativo (cuadro sinóptico, mapa conceptual, lluvia de ideas etc) en el que se expliquen las funciones primordiales de las neuronas y las células gliales. Como se conectan con otras neuronas en donde se incluya la función del potencial de acción. Esta actividad deberá remitirse por correo y compartirse e el foro de discusión con fecha limite: 16 de julio.

2.- Descarga, imprime y colorea las imágenes que se muestran a continuación y a través de esta divertida y útil herramienta pedagógica, aprende con mayor precisión los conceptos antes descritos, la sinapsis y el potencial de acción. Envía tus láminas por correo a más tardar el día 1 de marzo.

Se eligirán las mejores imágenes, las cuales serán compartidas en nuestra fan page y obtendrán 2 puntos adicionales en la evaluación de la Unidad 2.

La evaluación de esta unidad, estará disponible en línea, los días 18 y 19 de julio.

A partir del día 21 de julio podrás acceder al contenido de la siguiente unidad.

Bibliografía de apoyo:

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Disponible 23 y 24 de julio

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