Información

11.4: Impulsos nerviosos - Biología

11.4: Impulsos nerviosos - Biología



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Cuando cae un rayo

Este asombroso rayo de nube a superficie ocurrió cuando una diferencia en la carga eléctrica se acumuló en una nube con respecto al suelo. Cuando la acumulación de carga fue lo suficientemente grande, se produjo una descarga repentina de electricidad. Un impulso nervioso es similar a un rayo. Tanto un impulso nervioso como un rayo ocurren debido a diferencias en la carga eléctrica, y ambos dan como resultado una corriente eléctrica.

Generando impulsos nerviosos

A impulso nervioso, como un rayo, es un fenómeno eléctrico. Un impulso nervioso ocurre debido a una diferencia en la carga eléctrica a través de la membrana plasmática de una neurona. ¿Cómo surge esta diferencia de carga eléctrica? La respuesta tiene que ver con los iones, que son átomos o moléculas con carga eléctrica.

Potencial de reposo

Cuando una neurona no está transmitiendo activamente un impulso nervioso, está en un estado de reposo, lista para transmitir un impulso nervioso. Durante el estado de reposo, la bomba de sodio y potasio mantiene una diferencia de carga a través de la membrana celular de la neurona. La bomba de sodio-potasio es un mecanismo de transporte activo que mueve los iones de sodio fuera de las células y los iones de potasio hacia las células. La bomba de sodio-potasio mueve ambos iones de áreas de menor a mayor concentración, utilizando energía en ATP y proteínas transportadoras en la membrana celular. La figura ( PageIndex {3} ) muestra con mayor detalle cómo funciona la bomba de sodio-potasio. El sodio es el ion principal en el líquido fuera de las células y el potasio es el ion principal en el líquido dentro de las células. Estas diferencias de concentración crean un gradiente eléctrico a través de la membrana celular, llamado potencial de reposo. El control estricto del potencial de reposo de la membrana es fundamental para la transmisión de los impulsos nerviosos.

Potencial de acción

Un potencial de acción, también llamado impulso nervioso, es una carga eléctrica que viaja a lo largo de la membrana de una neurona. Se puede generar cuando el potencial de membrana de una neurona cambia por señales químicas de una célula cercana. En un potencial de acción, el potencial de membrana celular cambia rápidamente de negativo a positivo a medida que los iones de sodio fluyen hacia la célula a través de los canales iónicos, mientras que los iones de potasio salen de la célula, como se muestra en la Figura ( PageIndex {3} ).

El cambio en el potencial de membrana hace que la célula se despolarice. Un potencial de acción funciona sobre una base de todo o nada. Es decir, el potencial de membrana tiene que alcanzar un cierto nivel de despolarización, llamado umbral; de lo contrario, no se iniciará un potencial de acción. Este potencial umbral varía, pero generalmente es aproximadamente 15 milivoltios (mV) más positivo que el potencial de membrana en reposo de la célula. Si una despolarización de la membrana no alcanza el nivel de umbral, no se producirá un potencial de acción. Puede ver en la Figura ( PageIndex {4} ) que dos despolarizaciones no alcanzaron el nivel de umbral de -55mV.

Los primeros canales que se abren son los canales de iones de sodio, que permiten que los iones de sodio entren en la célula. El aumento resultante en la carga positiva dentro de la celda (hasta aproximadamente +40 mV) inicia el potencial de acción. A esto se le llama despolarización de la membrana. Los canales de iones de potasio se abren, permitiendo que los iones de potasio fluyan fuera de la célula, lo que pone fin al potencial de acción. El interior de la membrana vuelve a ser negativo. A esto se le llama repolarización de la membrana. A continuación, ambos canales iónicos se cierran y la bomba de sodio-potasio restablece el potencial de reposo de -70 mV. El potencial de acción se moverá por el axón hacia la sinapsis como una onda se movería a lo largo de la superficie del agua. La figura ( PageIndex {4} ) muestra el cambio de potencial de la membrana del axón durante un potencial de acción. El nervio pasa por un breve período refractario antes de acelerar el potencial de reposo. Durante el período refractario, no se puede generar otro potencial de acción.

En las neuronas mielinizadas, los flujos de iones ocurren solo en los nodos de Ranvier. Como resultado, la señal del potencial de acción "salta" a lo largo de la membrana del axón de un nodo a otro en lugar de extenderse suavemente a lo largo de la membrana, como ocurre en los axones que no tienen una vaina de mielina. Esto se debe a una agrupación de canales iónicos de Na + y K + en los Nodos de Ranvier. Los axones amielínicos no tienen nodos de Ranvier y los canales iónicos de estos axones se extienden por toda la superficie de la membrana.

Transmisión de impulsos nerviosos

El lugar donde un terminal de axón se encuentra con otra célula se llama sinapsis. Aquí es donde ocurre la transmisión de un impulso nervioso a otra célula. La célula que envía el impulso nervioso se llama célula presináptica y la célula que recibe el impulso nervioso se llama célula postsináptica.

Algunas sinapsis son puramente eléctricas y establecen conexiones eléctricas directas entre las neuronas. Sin embargo, la mayoría de las sinapsis son sinapsis químicas. La transmisión de impulsos nerviosos a través de sinapsis químicas es más compleja.

Sinapsis químicas

En una sinapsis química, tanto las áreas presinápticas como postsinápticas de las células están llenas de la maquinaria molecular que participa en la transmisión de los impulsos nerviosos. Como se muestra en la Figura ( PageIndex {5} ), el área presináptica contiene muchos vasos esféricos diminutos llamados vesículas sinápticas que están llenas de sustancias químicas llamadas neurotransmisores. Cuando un potencial de acción alcanza el axón terminal de la célula presináptica, abre canales que permiten que el calcio ingrese al terminal. El calcio hace que las vesículas sinápticas se fusionen con la membrana, liberando su contenido en el estrecho espacio entre las membranas presinápticas y postsinápticas. Esta área se llama hendidura sináptica. Las moléculas de neurotransmisores viajan a través de la hendidura sináptica y se unen a receptores, que son proteínas que están incrustadas en la membrana de la célula postsináptica.

El efecto de un neurotransmisor en una célula postsináptica depende principalmente del tipo de receptores que activa, lo que hace posible que un neurotransmisor en particular tenga diferentes efectos en varias células diana. Un neurotransmisor puede excitar un conjunto de células diana, inhibir otras y tener efectos moduladores complejos sobre otras, dependiendo del tipo de receptores. Sin embargo, algunos neurotransmisores tienen efectos relativamente consistentes en otras células.

Revisar

  1. Definir impulso nervioso.
  2. ¿Cuál es el potencial de reposo de una neurona y cómo se mantiene?
  3. Explique cómo y por qué ocurre un potencial de acción.
  4. Resuma cómo se transmite una señal de una célula presináptica a una célula postsináptica en una sinapsis química.
  5. ¿Qué determina generalmente los efectos de un neurotransmisor en una célula postsináptica?
  6. Identifique tres tipos generales de efectos que los neurotransmisores pueden tener en las células postsinápticas.
  7. Explica cómo una señal eléctrica en una neurona presináptica provoca la transmisión de una señal química en la sinapsis.
  8. ¿El flujo de qué tipo de ion hacia la neurona da como resultado un potencial de acción?
    1. ¿Cómo entran estos iones en la célula?
    2. ¿Qué efecto tiene este flujo de iones en la carga relativa dentro de la neurona en comparación con el exterior?
  9. La bomba de sodio-potasio:
    1. es activado por un potencial de acción
    2. requiere energía
    3. no requiere energia
    4. bombea iones de potasio fuera de las células
  10. Verdadero o falso. Algunos potenciales de acción son más grandes que otros, dependiendo de la cantidad de estimulación.
  11. Verdadero o falso. Las vesículas sinápticas de la célula presináptica ingresan a la célula postsináptica.
  12. Verdadero o falso. Un potencial de acción en una célula presináptica puede, en última instancia, hacer que la célula postsináptica se inhiba.
  13. Nombra tres neurotransmisores.

Biología

Puede realizar una prueba gratuita de un mes para cualquier Pensando sitio si no ha tenido una suscripción paga ni una prueba gratuita para ese tema en los últimos dos años.

Nuestros sitios para maestros incluyen ACCESO INTEGRADO PARA ESTUDIANTES que le permite establecer tareas y dar comentarios en línea. El acceso de los estudiantes es fácil de configurar, puede configurar tareas de lectura, escritura, discusión y opción múltiple y puede realizar un seguimiento del progreso de los estudiantes.

Lamentamos que nuestras pruebas gratuitas solo estén disponibles para los colegios del IB.

Iniciar sesión


11.4: Impulsos nerviosos - Biología

Las neuronas envían mensajes electroquímicamente, esto significa que los químicos (iones) provocan un impulso eléctrico. Las neuronas y las células musculares son células excitables eléctricamente, lo que significa que pueden transmitir impulsos nerviosos eléctricos. Estos impulsos se deben a eventos en la membrana celular, por lo que para comprender el impulso nervioso necesitamos revisar algunas propiedades de las membranas celulares.

El potencial de la membrana en reposo [volver arriba]

Cuando una neurona no envía una señal, está en `` reposo ''. La membrana es responsable de los diferentes eventos que ocurren en una neurona. Todas las membranas de células animales contienen una bomba de proteínas llamada bomba de sodio-potasio. (Na + K + ATPasa). Esto usa la energía de la división del ATP para bombear simultáneamente 3 iones de sodio fuera de la célula y 2 iones de potasio hacia adentro.

Si la bomba continuara sin control, no quedarían iones de sodio o potasio para bombear, pero también hay sodio y potasio. canales de iones en la membrana. Estos canales normalmente están cerrados, pero incluso cuando están cerrados, se `` fugan '', lo que permite que los iones de sodio se filtren y los iones de potasio se escapen, en sus respectivos gradientes de concentración.

Concentración de iones dentro y fuera de la neurona en reposo:

Ion Concentración dentro de la celda / mmol dm -3 Concentración fuera de celda / mmol dm -3 ¿Por qué los iones no descienden por su gradiente de concentración?
K + 150.0 2.5 Los iones K + no se mueven fuera de la neurona por su gradiente de concentración debido a la acumulación de cargas positivas fuera de la membrana. Esto repele el movimiento de más iones K + fuera de la célula.
Na + 15.0 145.0
Cl- 9.0 101.0 Los iones de cloruro no se mueven hacia el citoplasma ya que las moléculas de proteína con carga negativa que no pueden atravesar la membrana superficial los repelen.

La combinación de la bomba de Na + K + ATPasa y los canales de fuga provocan un desequilibrio estable de los iones Na + y K + a través de la membrana. Este desequilibrio de iones provoca una diferencia de potencial (o voltaje) entre el interior de la neurona y su entorno, llamado potencial de membrana en reposo. El potencial de membrana es siempre negativo dentro de la célula y varía en tamaño de 20 a 200 mV (milivoltios) en diferentes células y especies (en humanos es 70 mV). Se cree que la Na + K + ATPasa ha evolucionado como un osmorregulador para mantener alto el potencial hídrico interno y así evitar que el agua entre en las células animales y las reviente. Las células vegetales no necesitan esto, ya que tienen paredes celulares fuertes para evitar estallar.

  • K + pasa fácilmente a la celda
  • Cl- y Na + tienen más dificultades para cruzar
  • Las moléculas de proteína cargadas negativamente dentro de la neurona no pueden atravesar la membrana.
  • La bomba de Na + K + ATPasa usa energía para mover 3Na + por cada 2K + hacia la neurona
  • El desequilibrio en el voltaje causa una diferencia de potencial a través de la membrana celular, llamada potencial de reposo.

El potencial de acción [volver arriba]

El potencial de reposo nos dice qué sucede cuando una neurona está en reposo. Un potencial de acción ocurre cuando una neurona envía información por un axón. Esto implica una explosión de actividad eléctrica, donde el potencial de membrana en reposo de las células nerviosas y musculares cambia.

En las células nerviosas y musculares, las membranas son eléctricamente excitable, lo que significa que pueden cambiar su potencial de membrana, y esta es la base del impulso nervioso. Los canales de sodio y potasio en estas células son dependiente de voltaje, lo que significa que pueden abrirse y cerrarse dependiendo del voltaje a través de la membrana.

El potencial de membrana normal dentro del axón de las células nerviosas es de 70 mV y, dado que este potencial puede cambiar en las células nerviosas, se denomina potencial de reposo. Cuando se aplica un estímulo, se produce una breve inversión del potencial de membrana, que dura aproximadamente un milisegundo. Esta breve inversión se llama potencial de acción:

Un potencial de acción tiene 2 fases principales llamadas despolarización y repolarización:


Tipos de sinapsis

Hay dos tipos de sinapsis:

Sinapsis eléctricas

En las sinapsis eléctricas, dos neuronas están conectadas a través de proteínas de canal para transmitir un impulso nervioso. El impulso nervioso viaja a través de la membrana del axón en forma de señal eléctrica. La señal se transmite en forma de iones y, por tanto, es mucho más rápida que las sinapsis químicas.

En las sinapsis eléctricas, la brecha sináptica es de aproximadamente 0,2 nm, lo que también favorece una conducción más rápida del impulso nervioso.

Sinapsis químicas

Impulso nervioso y del SNC

Las neuronas ayudan a transmitir señales en forma de impulso nervioso desde el sistema nervioso central a las partes periféricas del cuerpo. Las neuronas son una red compleja de fibras que transmiten información desde la terminación del axón de una neurona a la dendrita de otra neurona. La señal finalmente llega a la celda objetivo donde muestra una respuesta.

En la conducción del impulso nervioso, lo siguiente juega un papel importante:

  • Axon: ayuda en la propagación de los impulsos nerviosos a la célula diana.
  • Dendritas: reciben las señales de los extremos del axón.
  • Axon Ending: actúa como transmisor de señales.

Axon juega un papel importante en el proceso al transmitir señales en forma de impulsos nerviosos a través de sinapsis a las células diana. La neurona es responsable de transferir señales a tres células diana:

Y esto da como resultado la contracción del músculo, la secreción por glándulas y ayuda a las neuronas a transmitir el potencial de acción.


El sistema nervioso está formado por nervios. A nervio es un paquete de células nerviosas. Una célula nerviosa que transmite mensajes se llama neurona (Imagen siguiente). Los mensajes transportados por las neuronas se denominan los impulsos nerviosos. Los impulsos nerviosos pueden viajar muy rápidamente porque son impulsos eléctricos.

Piense en encender un interruptor de luz cuando ingrese a una habitación. Cuando acciona el interruptor, la electricidad fluye hacia la luz a través de cables dentro de las paredes. Es posible que la electricidad tenga que viajar muchos metros para alcanzar la luz, pero la luz aún se enciende tan pronto como presiona el interruptor. Los impulsos nerviosos viajan con la misma rapidez a través de la red de nervios del interior del cuerpo.

Figura ( PageIndex <1> ): Los axones de muchas neuronas, como la que se muestra aquí, están cubiertos con una capa de grasa llamada vaina de mielina. La vaina cubre el axón, como la cubierta plástica de un cable eléctrico, y permite que los impulsos nerviosos viajen más rápido a lo largo del axón. El nodo de Ranvier, que se muestra en este diagrama, es cualquier espacio en la vaina de mielina que permite una transmisión más rápida de una señal.

¿Qué aspecto tiene una neurona?

Una neurona tiene una forma especial que le permite pasar señales de una célula a otra. Una neurona tiene tres partes principales (Figura anterior):

los cuerpo de la célula contiene el núcleo y otros orgánulos. Las dendritas y los axones se conectan al cuerpo celular, de forma similar a los rayos que salen del sol. Dendritas recibir impulsos nerviosos de otras células. Axones transmitir los impulsos nerviosos a otras células. Una sola neurona puede tener miles de dendritas, por lo que puede comunicarse con miles de otras células, pero solo con un axón. El axón está cubierto con un vaina de mielina, una capa de grasa que aísla el axón y permite que la señal eléctrica viaje mucho más rápido. los nodo de Ranvier Es cualquier espacio dentro de la vaina de mielina que exponga el axón y permite una transmisión aún más rápida de una señal.

Tipos de neuronas

Las neuronas generalmente se clasifican según el papel que desempeñan en el cuerpo. Dos tipos principales de neuronas son las neuronas sensoriales y las neuronas motoras.

  • Neuronas sensoriales llevan los impulsos nerviosos de los órganos de los sentidos y los órganos internos al sistema nervioso central.
  • Neuronas motoras llevan los impulsos nerviosos desde el sistema nervioso central a los órganos, glándulas y músculos y mdash en la dirección opuesta.

Ambos tipos de neuronas trabajan juntos. Las neuronas sensoriales transportan información sobre el entorno que se encuentra dentro o fuera del cuerpo al sistema nervioso central. El sistema nervioso central usa la información para enviar mensajes a través de las neuronas motoras para decirle al cuerpo cómo responder a la información.

La sinapsis

El lugar donde el axón de una neurona se encuentra con la dendrita de otra se llama sinapsis. Las sinapsis también se encuentran entre las neuronas y otros tipos de células, como las células musculares. El axón de la neurona emisora ​​no toca realmente la dendrita de la neurona receptora. Hay un pequeño espacio entre ellos, la hendidura sináptica (Imagen siguiente).

Figura ( PageIndex <1> ): este diagrama muestra una sinapsis entre neuronas. Cuando un impulso nervioso llega al final del axón, los neurotransmisores se liberan y viajan a la dendrita de otra neurona, llevando el impulso nervioso de una neurona a la siguiente.

Los siguientes pasos describen lo que sucede cuando un impulso nervioso llega al final de un axón.

  1. Cuando un impulso nervioso llega al final de un axón, el axón libera sustancias químicas llamadas neurotransmisores.
  2. Los neurotransmisores viajan a través de la sinapsis entre el axón y la dendrita de la siguiente neurona.
  3. Los neurotransmisores se unen a la membrana de la dendrita.
  4. La unión permite que el impulso nervioso viaje a través de la neurona receptora.

¿Alguna vez viste una carrera de relevos? Después de las primeras carreras de corredor, él o ella pasa el testigo al siguiente corredor, quien toma el relevo. Las neuronas son un poco como corredores de relevos. En lugar de un bastón, pasan neurotransmisores a la siguiente neurona. Ejemplos de neurotransmisores son sustancias químicas como la serotonina, la dopamina y la adrenalina.

Puede ver una animación de impulsos nerviosos y neurotransmisores en http://www.mind.ilstu.edu/curriculum/neurons_intro/neurons_intro.php.

Algunas personas tienen niveles bajos del neurotransmisor llamado serotonina en el cerebro. Los científicos creen que esta es una de las causas de la depresión. Los medicamentos llamados antidepresivos ayudan a que los niveles de serotonina vuelvan a la normalidad. Para muchas personas con depresión, los antidepresivos controlan los síntomas de la depresión y les ayudan a llevar una vida feliz y productiva.


Sistema nervioso humano

los sistema nervioso central está compuesto por el cerebro y la médula espinal
los sistema nervioso periférico está compuesto por todos los nervios que no se encuentran dentro de los límites del sistema nervioso central, así como por las colecciones de células nerviosas llamadas ganglios.

Estructura del sistema nervioso humano

La unidad funcional del sistema nervioso humano es la neurona.

Hay tres tipos de neuronas:

  1. Neuronas sensoriales: llevan impulsos hacia el sistema nervioso central.
  2. Interneuronas: transportan impulsos de una neurona a otra completamente dentro del sistema nervioso central.
  3. Neuronas motoras: llevan impulsos de una interneurona a un efector.
  • Un efector es un órgano o tejido que realiza una acción en respuesta a una señal del sistema nervioso.

Neurona sensorial:

Características de las neuronas sensoriales:

  • Las dendritas de la neurona sensorial a menudo forman parte de órganos sensoriales especializados (por ejemplo, el ojo, el oído, etc.)
  • Tienen una dendrita muy larga
  • El cuerpo celular se encuentra FUERA del sistema nervioso central en estructuras llamadas ganglios de la raíz dorsal.
  • Por lo general, tienen axones más cortos que las neuronas motoras.

Función de las neuronas sensoriales:

Interneurona:

Características de las interneuronas:

  • Se encuentra completamente dentro del sistema nervioso central.
  • Transferir mensaje / impulso de neuronas sensoriales a neuronas motoras
  • Tienen dendritas muy cortas y axones muy cortos.

Neurona motora:

Características de las neuronas motoras:

  • Tienen dendritas muy cortas.
  • Tener un axón muy largo
  • El cuerpo celular está DENTRO del sistema nervioso central

Función de las neuronas motoras:

Componentes de la neurona

  • Dendritas: reciben impulsos de otras neuronas y transmiten el impulso hacia el cuerpo celular.
  • Cuerpo celular: ubicado entre las dendritas y el axón. Es responsable del mantenimiento de la célula y de producir sustancias neurotransmisoras.
  • Neurotransmisor: sustancia química liberada por una neurona para transmitir un impulso nervioso a otra neurona o efector.
  • Axón: lleva los impulsos desde el cuerpo celular hacia las terminales del axón.
  • Vaina de mielina: capas de lípidos formadas a partir de una célula de Schwann que envuelven el axón y las dendritas de las neuronas. Aísla el axón / dendrita manteniendo y acelerando el impulso electroquímico.
  • Célula de Schwann: produce vaina de mielina.
  • Terminales del axón: presentes al final del axón y contienen vesículas sinápticas que contienen neurotransmisores.
  • Vesículas sinápticas: contienen sustancias químicas neurotransmisoras. Se fusionan con la membrana celular cuando un impulso alcanza la terminal del axón. Esto libera el neurotransmisor.

Impulso nervioso:

El impulso nervioso es una señal electroquímica de corta duración que viaja a lo largo de las neuronas a través del movimiento de iones químicos dentro y fuera de la neurona.

Transmisión del impulso nervioso a otra neurona:
Ocurre en las sinapsis.

Sinapsis: estructura donde dos neuronas entran en estrecho contacto para que se pueda transmitir un impulso nervioso entre las dos neuronas.

  • El impulso nervioso llega a un axón terminal (neurona presináptica)
  • Las vesículas sinápticas son estimuladas para fusionarse con la membrana celular.
  • Las sustancias químicas neurotransmisoras se liberan desde la vesícula hacia el espacio entre las dos neuronas, llamado hendidura sináptica. Ejemplos de sustancias neurotransmisoras incluyen: acetilcolina, noradrenalina y dopamina.
  • Una vez que el neurotransmisor está en la hendidura sináptica, recorre la corta distancia hasta la dendrita de la neurona postsináptica, donde estimula la membrana celular para permitir que los iones fluyan hacia adentro, creando un nuevo impulso electroquímico.
  • Luego, el neurotransmisor es descompuesto por enzimas o reabsorbido en la neurona presináptica.
  • Permitir la transmisión del impulso de una neurona a otra.
  • Controle la dirección del impulso & # 8211 el impulso no puede viajar hacia atrás.
  • Actúan como uniones que permiten que el impulso se divida y viaje a lo largo de muchas neuronas diferentes o unan muchos impulsos en un solo impulso.

El sistema nervioso periférico:Los sentidos

1. Vista:

Los ojos son los órganos de los sentidos de la vista.

Funciones de las partes del ojo humano:

  • Conjuntiva: produce mucosidad protegiendo la parte frontal del ojo.
  • Córnea: parte transparente de la esclerótica que protege la parte frontal del ojo; también permite que la luz entre en el ojo y refracta los rayos de luz ligeramente como parte del enfoque de la luz en la retina.
  • Iris: parte coloreada del ojo tipo de músculo liso que puede contraerse y relajarse en respuesta a la cantidad de luz que ingresa al ojo cuando la luz es brillante el iris se contrae limitando la cantidad de luz que ingresa cuando la luz es tenue, el iris se relaja permitiendo mucho más luz en el ojo.
  • Alumno: orificio en la parte interna del ojo justo detrás del iris que permite la entrada de luz al ojo y su tamaño está controlado por el iris; aparece negro debido a que la luz entra y no sale del ojo, ya que todo es absorbido por el ojo.
  • Humor acuoso: líquido acuoso presente justo dentro de la córnea que da forma al frente del ojo.
  • Humor vitreo: líquido viscoso presente dentro del globo ocular que mantiene la forma del ojo manteniendo la presión hacia afuera sobre la esclerótica.
  • Cuerpo ciliar: tipo de músculo liso que rodea al cristalino que puede contraerse y relajarse cambiando la forma del cristalino como parte del enfoque de la luz en la retina.
  • Ligamento suspensorio: se adhiere y rodea el cuerpo ciliar proporcionando una palanca para la contracción del músculo ciliar.
  • Lente: estructura transparente mantenida en su lugar por el cuerpo ciliar y el ligamento suspensorio cambia de forma en respuesta a la contracción y relajación del cuerpo ciliar responsable de enfocar la luz en la retina.
  • Esclerótico: el blanco del ojo que cubre todo el globo ocular, excepto la parte frontal, protege el ojo y actúa como superficie de unión para los músculos externos que mueven el ojo en diferentes direcciones.
  • Coroides: la capa muy pigmentada que se encuentra entre la retina y la esclerótica absorbe toda la luz que entra en el ojo y ayuda a prevenir el reflejo dentro del ojo.
  • Retina: La estructura del ojo sensible a la luz contiene bastones y conos Los bastones son sensibles solo a los conos blancos y negros son sensibles a la luz roja, verde y azul.
  • Fovea: región de la retina donde convergen todos los rayos de luz cuando miras directamente a un objeto compuesto principalmente por conos.
  • Punto ciego: región de la retina donde convergen todas las fibras nerviosas de la retina y salen del ojo y viajan al cerebro no hay células fotosensibles en esta región hay una en cada ojo.
  • Nervio óptico: conjunto de neuronas sensoriales que llevan mensajes al cerebro desde la retina.

Trastornos del ojo:

Miopía (hipermetropía):
Síntoma:

Miopía (miopía):
Síntoma:

Audiencia:

  • Detección de sonido.
  • El oído es responsable de la detección del sonido.
  • La oreja se compone de tres partes:
  1. Oído externo
  2. Oído medio
  3. Oído interno
  • Compuesto por el pabellón auricular y el conducto auditivo. Estos captan ondas sonoras y las canalizan hacia el tímpano.
  • Las ondas sonoras llegan al tímpano y se transfieren a los tres huesos pequeños de la oreja y los huesecillos. Se llaman martillo, yunque y estribo. Transfieren ondas sonoras al oído interno. Pueden amplificar los sonidos suaves y amortiguar los sonidos fuertes.
  • La trompa de Eustaquio también forma parte del oído medio. Está conectado a la garganta para que las diferencias de presión se puedan igualar durante la deglución y evitar daños en el tímpano.
  • Funciona tanto en la audición como en el equilibrio.
  • Compuesto por dos estructuras principales: la cóclea y el aparato vestibular.
  • Recibe vibraciones sonoras de los huesecillos a través de la ventana ovalada & # 8211, que es la abertura de la cóclea cubierta por una fina membrana. Esta delgada membrana vibra con la misma frecuencia con la que vibran los huesecillos.
  • Está lleno de linfa a través de la cual pasan las ondas sonoras.
  • Hay células ciliadas dentro de la pared interna de la cóclea que detectan las vibraciones de la linfa dentro de la cóclea y convierten estas vibraciones en impulsos eléctricos que luego se envían al cerebro a través del nervio auditivo.
  • Finalmente, hay una ventana redonda debajo de la ventana ovalada que vibra con una fase opuesta a la ventana redonda permitiendo que las vibraciones se transfieran dentro de la linfa de manera más eficiente.
  • Consta de tres canales semicirculares llenos de linfa.
  • Cada canal tiene células ciliadas que recubren sus paredes internas.
  • A medida que la cabeza se mueve, la linfa se mueve dentro de los canales estimulando las células ciliadas.
  • El movimiento de la linfa es convertido en impulsos eléctricos por las células ciliadas y estos impulsos se transfieren al cerebro a través del nervio vestibular.

Trastorno del oído:
Pegamento de oreja:
Síntoma:

  • El sentido del olfato también se llama olfato.
  • Ocurre en la cavidad nasal.
  • Hay células especializadas llamadas células receptoras olfativas.
  • Este grupo de células detecta los olores y envía señales al cerebro a través del bulbo olfatorio y el nervio olfatorio.
  • El gusto es el sentido de detectar sabores.
  • Las papilas gustativas en la lengua son los órganos asociados con el gusto.
  • Hay cinco sabores básicos: dulce, ácido, salado, amargo y umami.
  • Las papilas gustativas se distribuyen uniformemente sobre la superficie superior de la lengua.
  • La piel es el principal sistema de órganos asociado con el tacto.
  • Hay receptores táctiles en toda la piel, pero su concentración varía.
  • Las yemas de los dedos tienen altas concentraciones de receptores táctiles.

El sistema nervioso central

El cerebro

El cerebro es el órgano más complejo del cuerpo humano. Está compuesto por varias partes diferentes: cerebro cerebelo Medula oblonga hipotálamo glándula pituitaria.

  • La mayor parte del cerebro.
  • Compuesto por dos hemisferios simétricos (izquierdo y derecho).
  • Gran superficie plegada que proporciona un área adicional para las neuronas.
  • Dividido en diferentes lóbulos: lóbulo frontal lóbulo temporal lóbulo parietal lóbulo occipital, teniendo cada lóbulo funciones específicas.

1. Lóbulo frontal: funciones en el razonamiento, la memoria a corto plazo, la inteligencia, la personalidad, la resolución de problemas, la emoción, el lenguaje y el movimiento.
2. Lóbulo temporal: función en la memoria a largo plazo, habla, audición.
3. Lóbulo parietal: funciones en las sensaciones, el tacto y su relación con el movimiento.
4. Lóbulo occipital: funciones en la visión.

Medula oblonga:

  • Pertenece a una parte del cerebro llamada tronco encefálico (en la parte superior de la médula espinal).
  • Funciones en la respiración, frecuencia cardíaca, presión arterial, vómitos, tos, estornudos y deglución.

Hipotálamo:

  • Pequeña región del cerebro ubicada justo encima del tronco encefálico y la hipófisis.
  • Funciones en el control del sistema endocrino a través de la secreción de neurohormonas como la hormona liberadora de la hormona del crecimiento (GHRH) y la hormona liberadora de tirotropina (TRH).
  • También funciona para controlar la temperatura corporal, el hambre y la sed.

Glándula pituitaria:

  • La glándula pituitaria es el vínculo entre el sistema nervioso y el sistema endocrino.
  • Libera muchas hormonas que incluyen: hormona del crecimiento (GH) y hormona estimulante de la tiroides (TSH).

Trastorno del sistema nervioso: Parkinson y enfermedad # 8217s)

  • Muerte de neuronas específicas en lo profundo del cerebro. Se desconocen las razones de la muerte de estas neuronas, pero se cree que son causadas por la exposición a pesticidas.
  • Sacudidas y temblores de manos, brazos y piernas durante el movimiento, cuerpo rígido y rígido y mirada fija.

La medula espinal:

  • La médula espinal es un haz de fibras nerviosas encerradas dentro de la columna, cubiertas por tres capas de membranas especializadas llamadas meninges y bañadas en líquido cefalorraquídeo.
  • Transporta mensajes hacia y desde el cerebro.
  • Tiene 31 pares de nervios espinales.
  • Hay estructuras llamadas raíz dorsal, ganglio de la raíz dorsal y raíz ventral asociadas con cada nervio espinal.
  • La raíz dorsal transporta neuronas sensoriales.
  • El ganglio de la raíz dorsal contiene los cuerpos celulares de esas neuronas sensoriales.
  • La raíz ventral transporta las neuronas motoras.
  • La médula espinal está compuesta de materia blanca y materia gris con la región externa de la materia blanca de la médula espinal y la región interna gris.
  • Hay un canal central que está lleno de líquido cefalorraquídeo.

Acto reflejo:

Las acciones reflejas son respuestas involuntarias a un estímulo.

  • Las acciones reflejas son adaptaciones para permitir que un animal se proteja de situaciones peligrosas.
  • Las acciones reflejas se llevan a cabo mediante arcos reflejos.
  • Los arcos reflejos constan de una neurona sensorial, una interneurona y una neurona motora.
  • Una acción refleja común es el reflejo de retirada & # 8211 en el que si toca algo caliente, retirará la mano muy rápidamente.
  • La neurona sensorial detecta que se ha tocado algo caliente y envía un mensaje a la médula espinal a través de la raíz dorsal.
  • La neurona sensorial hace sinapsis con una interneurona justo dentro de la materia gris de la médula espinal y transmite el mensaje.
  • La interneurona transmite el mensaje a la neurona motora, cuyo cuerpo celular está justo dentro de la materia gris de la médula espinal.
  • La neurona motora envía un mensaje a través de la raíz ventral a los músculos esqueléticos del brazo para alejar la mano del objeto caliente.

Comparación del sistema nervioso con el sistema endocrino:

Sistema nervioso:
Velocidad de respuesta: Rápida
Mensajes transmitidos por: Electroquímicos (movimiento de iones)
Velocidad de transmisión del mensaje: Rápida
Duración de la respuesta: de corta duración
Áreas afectadas: áreas específicas

Sistema endocrino:
Velocidad de respuesta: lenta
Mensajes transmitidos por: hormonas químicas
Velocidad de transmisión del mensaje: lenta
Duración de la respuesta: de larga duración
Áreas afectadas: áreas amplias


11.4: Impulsos nerviosos - Biología

# 1) El voltaje es presión eléctrica. (Pero el voltaje cero no se puede definir: solo hay diferencias) Una diferencia de voltaje = "un potencial"

Una diferencia de voltaje entre un lado de una membrana y el otro lado de esa membrana es un "potencial de membrana"

# 2) Los nervios son como cables (pero también algo diferentes).

Los nervios SÍ transportan señales eléctricas, pero no por la simple conducción de una corriente eléctrica.

Las señales nerviosas ("impulsos") se parecen más a la combustión de un fusible que a las corrientes eléctricas a lo largo de un cable.

Un cambio en una ubicación provoca más cambios en las áreas adyacentes, como el calor de una llama que hace que se queme la siguiente parte de la mecha.

# 3) Cada fibra nerviosa es una hebra de citoplasma y su membrana plasmática sufre cambios en la permeabilidad a los iones.

Los nervios transportan señales de tacto, dolor, calor, etc. de la piel.
(Nervios sensoriales)
y el mismo tipo de señales controlan las contracciones de los músculos.
(Nervios motores)

UNA PREGUNTA PARA DISCUSIÓN EN CLASE:
¿Qué sucede cuando su brazo o pierna "se duerme"?
(pellizco de los nervios: previene la propagación de los impulsos nerviosos a lo largo de los nervios sensoriales y también inicia señales aleatorias)

# 4) ¿Qué son los iones?
Cuando el cloruro de sodio se disuelve en agua, produce miles de millones de iones de sodio, cada uno con una carga positiva, "Na +" y también miles de millones de iones de cloruro, cada uno con una carga negativa. Cl -

Cuando el cloruro de potasio se disuelve en agua, produce miles de millones de iones de potasio, cada uno con una carga positiva, "K +" y también miles de millones de iones de cloruro, cada uno con una carga negativa. Cl -

También existen cosas como iones de calcio = Ca ++ e iones de aluminio = Al +++, etc., etc.

# 5) Bombas de iones: proteínas de membrana que utilizan energía ATP para extraer iones particulares de un lado de esa membrana hacia el exterior.

"La bomba de sodio-potasio" utiliza casi la mitad del suministro de ATP de las células
para bombear iones de sodio fuera de las células y para bombear iones de potasio hacia adentro, hacia el citoplasma.

En una célula sana, la concentración de potasio en el interior es aproximadamente 30 veces mayor que en el exterior.

El sodio es 10 o más veces más concentrado en el exterior. Los iones de calcio son bombeados fuertemente por diferentes ATPasas y se mantienen en concentraciones MUY bajas dentro de las células.

# 6) Potenciales en reposo: ocurren en casi todas las células diferenciadas de su cuerpo, incluidas las células nerviosas y las células musculares. (también todas las demás células, pero la mayoría de las personas solo conocen los nervios)

El potencial de reposo consiste en una diferencia de voltaje entre el citoplasma y el exterior de la célula, = aproximadamente 70 milésimas de voltio. En otras palabras, alrededor de setenta milivoltios.
El exterior es más positivo que el interior, el interior es más negativo que el exterior.

# 7) La causa del potencial de reposo es que los iones de potasio se escapan a través de la membrana plasmática. (pero los otros tipos de enzimas no pueden filtrarse tanto)

¡Tenga en cuenta que esto parece algo paradójico! .
¡Los iones de potasio están más concentrados dentro de la célula!
¡Y los iones de potasio tienen cargas positivas!
Sin embargo, ¡hacen que el interior se cargue negativamente!

Como primer paso para comprender por qué ocurre esto,
Sugiero recordar que parece al revés.

La explicación es que estos iones con fugas llevan su carga positiva hacia afuera, a medida que se escapan. Es una especie de ósmosis causada por la fuga de agua de alta a baja concentración y creando una mayor presión de agua en el lugar al que se difunde.

Si los iones de sodio pudieran filtrarse a través de la membrana, entonces el resultado sería que el interior estuviera cargado positivamente.

# 8) Los impulsos nerviosos son causados ​​por la membrana plasmática que se vuelve temporalmente más permeable al sodio que al potasio.

Este cambio en la permeabilidad hace que el voltaje se convierta en aproximadamente 15 milivoltios negativos en el exterior (la dirección inversa de antes).

El impulso nervioso es un ejemplo de potencial de acción.

# 9) Las células nerviosas y las células musculares (y muy pocas otras) propagarán los potenciales de acción porque sus membranas plasmáticas tienen canales de sodio especiales activados por voltaje que permiten que el sodio se difunda (durante un tiempo muy corto> 1 milésima de segundo).

Estos canales se abren (más rápido que el obturador de una cámara y más breves) siempre que el potencial de reposo sea menor a, digamos, 65 mv. (el potencial umbral)

Entonces, si algo hace que el reposo caiga por debajo del umbral en un lugar, eso induce la apertura de los canales de sodio allí, lo que permite que el sodio se difunda hacia adentro, lo que hace que toda el área se despolarice, abriendo más canales.

# 10) "Canales activados por voltaje" significa canales que se abren en respuesta a ciertos cambios de voltaje.

Adivine qué cambio provoca la apertura de los "canales de sodio regulados por temperatura".

Adivine qué causaría la apertura de "canales de sodio controlados por químicos".

¿Qué pasa con los canales de cloruro activados por glicina?

¿Imagina que ciertas plantas sintetizan una determinada sustancia química que de alguna manera causaría la apertura de los canales de sodio activados por el calor? ¿A qué sabría esa planta?

¿Te gusta la comida mexicana? ¿Te has preguntado cómo funciona?

¿Qué pasaría si alguien inyectara una solución concentrada de sal de potasio junto a las células nerviosas o musculares?

# 11) Período refractario (= período insensible) Los canales de sodio activados por voltaje se abren solo brevemente, por menos de una milésima de segundo.

After that, these channels close , and remain closed for about thousandth of a second, during which they are NOT able to re-open , even though the voltage difference across the plasma membrane is still less than the threshold voltage.

This allows time for repolarization = the reestablishment of the resting potential

(which is achieved by potassium leaking out, and does NOT require functioning of the sodium pump! Contrary to what many elementary textbooks claim.

A given nerve fiber can propagate a hundred thousand or more nerve impulses even after the sodium pump is poisoned somehow.

A thought question , if the refractory period were 5 milliseconds, then what would be the maximum number of action potentials that could be propagated per second along that nerve?

(for this calculation, assume that 5 milliseconds is the sum of the refractory period and the time of the depolarization itself)

Another thought question : What would happen if repolarization were slowed down enough that a nerve wasn't able to re-establish its resting potential (above the threshold for opening Na + channels) by the end of the refractory period of those channels? (DDT does that)

Please Guess The Following : When a nerve fiber sends a stronger signal , such as to report more heat, or more pain, or to increase the contraction of a muscle, etc. do you guess this is done by sending BIGGER nerve impulses , or by sending MORE nerve impulses of the same size?

ALSO GUESS: is the same mechanism of nerve impulses used for sensory nerves as for motor nerves (that stimulate muscles to contract)? What about the waves of stimulation that sweep across heart tissue, to cause the heart beat? Could/should that also work by voltage-gated sodium channels?

Questions that you should be able to answer on an exam:

b) How to the concentrations of sodium ions differ, inside versus outside the plasma membrane of a healthy cell?

c) How are voltages related to electricity?

d) What is another word for a voltage difference? What phrase refers to a voltage difference between the inside of a cell, as compared with the outside?

e) If a cell's plasma membrane were much more permeable to sodium ions than to any other ions, then what voltage difference would that create across the plasma membrane?

f) In an ordinary cell, or a resting nerve or muscle cell (when it isn't currently propagating a signal), which ion is its plasma membrane most permeable to?

g) Explain the seeming paradox that the outside of a cell is given a positive voltage by diffusion of a positive ion that has a higher concentration inside the cell.

h) Why do potassium ions tend to diffuse from the inside to the outside of cells?

i) If the concentration of potassium ions were higher on the outside of cells, then in which direction would these ions tend to diffuse?

j) What prevents more than just a millionth of the potassium ions from diffusing out of cells (even if the sodium pump were turned off)?

k) The propagation of nerve impulses is caused by temporary opening of what kind of channels through the plasma membrane that let which kind of ion diffuse through them?

l) What stimulates the temporary opening of these channels?

m) What is the positive feedback that causes these channels to open in one area, and then in nearby areas, etc.

n) For what medical purpose could you use a drug that prevents this temporary opening of sodium channels?

o) Why does there have to be a refractory period in order for a nerve fiber to repolarize after passage of an action potential (=nerve impulse)?

p) If the refractory period were a hundredth of a second (actually, it is less) then how many impulses could that nerve propagate per second?

q) Which kinds of cells have resting potentials? Which other kinds also?

r) Which kinds of cells also propagate action potentials?

s) Why do cells have to have resting potentials in order to propagate action potentials? (in other words, why can't you have nerve impulses unless you have resting potentials?)

t) If somebody injected a water solution with potassium salts dissolved in it under your skin: Would it hurt? Would it cause muscles to contract?

u) What about injecting water with a high concentration of sodium ions dissolved in it? What effect would you expect, if any? Explain.

v) In what sense is a pay phone "money gated"?

w) If a chemical blocked nerve cells from becoming permeable to sodium, then how could it be used by dentists as a local anaesthetic?

x) Would you expect nerve impulses (action potentials) to be able to propagate in both directions along nerve fibers, even though they normally only propagate in one direction? Explain why or why not?

y) If two nerve impulses were propagating in opposite directions along a nerve fiber, then they would both be destroyed where they "collided", rather than passing through each other. Can you figure out why that happens?

*z) Can you invent a way that would make action potentials behave as if they "bounced off" part of a cell, as if they were being reflected so that an action potential comes back in the other direction.

**!) If our bodies didn't use electrical signalling mechanisms, then would electric shocks kill us? (would you expect?)

**@) Conversely, explain why "magnetic chairs" might be used to execute people, if we used propagating magnetic fields to send signals from one part of the body to another?

**#) Let's invent some different (science fiction) mechanism by which signals could propagate rapidly along long-narrow cells! For example, suppose that the cell pumps water inward, creating a pressure, and that holes then open whenever this pressure falls below a certain threshold amount. then what?


Conduction of Nerve Impulse

Action potential of site is reversed, and an action potential is generated at site B. Thus, the impulse (action potential) generated at site A arrives at site B. When a stimulus is applied at a site on the polarised membrane, the membrane at the site A becomes freely permeable to Na + . This leads to a rapid influx of Na + followed by the reversal of the polarity at that site, i.e., the outer surface of the membrane becomes negatively charged and the inner side becomes positively charged. The polarity of the membrane at the site is thus reversed and hence depolarised. The electrical potential difference across the plasma membrane at the site A is called the action potential, which is in fact termed as a nerve impulse.

At sites immediately ahead, the axon (e.g., site B) membrane has a positive charge on the outer surface and a negative charge on its inner surface. As a result, a current flows on the inner surface from site A to site B. ptic neuron, which may or may not be separated by a gap called synaptic cleft. There are two types of synapses, namely, electrical synapses and chemical synapses. At electrical synapses, the membranes of pre- and post-synaptic neurons are in very close proximity. Electrical current can flow directly from one neuron into the other across these synapses. Transmission of an impulse across electrical synapses is very similar to impulse conduction along a single axon. Impulse transmission across an electrical synapse is always faster than that across a chemical synapse. Electrical synapses are rare in our system.

At a chemical synapse, the membranes of the pre- and post-synaptic neurons are separated by a fluid-filled space called synaptic cleft. The rise in the stimulus-induced permeability to Na + is extremely shortlived. It is quickly followed by a rise in permeability to K + . Within a fraction of a second, K + diffuses outside the membrane and restores the resting potential of the membrane at the site of excitation and the fibre becomes once more responsive to further stimulation.

Transmission of Impulses generate a new potential in the post-synaptic neuron. The new potential developed may be either excitatory or inhibitory.


The Pathway and Adaptive Value of a Simple Spinal Reflex Involving 3 Neurones

  • Stimulus causes receptor to generate nerve impulse along SENSORY NEURONE
    • Moves along dendrite, dorsal root, to the cell body
    • Cell body is in the dorsal root ganglion, outside the cord/CNS
    • From cell body along axon
    • P.ej. release neurotransmitter into muscle cell &rarr contract
    • Their long fibres run through ascending (to brain) and descending tracts in the white matter of the spinal cord

    11.4: Nerve Impulses - Biology

    Neurons & the Nervous System

    The human nervous system consists of billions of nerve cells (or neurons)plus supporting (neuroglial) cells. Neurons are able to respond to stimuli (such as touch, sound, light, and so on), conduct impulses, and communicate with each other (and with other types of cells like muscle cells).

    The nucleus of a neuron is located in the cell body. Extending out from the cell body are processes called dendrites and axons. These processes vary in number & relative length but always serve to conduct impulses (with dendrites conducting impulses toward the cell body and axons conducting impulses away from the cell body).



    http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Complete_neuron_cell_diagram_en.svg

    Neurons can respond to stimuli and conduct impulses because a membrane potential is established across the cell membrane. In other words, there is an unequal distribution of ions (charged atoms) on the two sides of a nerve cell membrane. This can be illustrated with a voltmeter:

    With one electrode placed inside a neuron and the other outside, the voltmeter is 'measuring' the difference in the distribution of ions on the inside versus the outside. And, in this example, the voltmeter reads -70 mV (mV = millivolts). In other words, the inside of the neuron is slightly negative relative to the outside. This difference is referred to as the Resting Membrane Potential. How is this potential established?

    The membranes of all nerve cells have a potential difference across them, with the cell interior negative with respect to the exterior (a). In neurons, stimuli can alter this potential difference by opening sodium channels in the membrane. For example, neurotransmitters interact specifically with sodium channels (or gates). So sodium ions flow into the cell, reducing the voltage across the membrane.

    Once the potential difference reaches a threshold voltage, the reduced voltage causes hundreds of sodium gates in that region of the membrane to open briefly. Sodium ions flood into the cell, completely depolarizing the membrane (b). This opens more voltage-gated ion channels in the adjacent membrane, and so a wave of depolarization courses along the cell &mdash the action potential.

    As the action potential nears its peak, the sodium gates close, and potassium gates open, allowing ions to flow out of the cell to restore the normal potential of the membrane (c) (Gutkin and Ermentrout 2006).

    Establishment of the Resting Membrane Potential

    Membranes are polarized or, in other words, exhibit a RESTING MEMBRANE POTENTIAL. This means that there is an unequal distribution of ions (atoms with a positive or negative charge) on the two sides of the nerve cell membrane. This POTENTIAL generally measures about 70 millivolts (with the INSIDE of the membrane negative with respect to the outside). So, the RESTING MEMBRANE POTENTIAL is expressed as -70 mV, and the minus means that the inside is negative relative to (or compared to) the outside. It is called a RESTING potential because it occurs when a membrane is not being stimulated or conducting impulses (in other words, it's resting).

    What factors contribute to this membrane potential?

    Two ions are responsible: sodium (Na+) and potassium (K+). An unequal distribution of these two ions occurs on the two sides of a nerve cell membrane because carriers actively transport these two ions: sodium from the inside to the outside and potassium from the outside to the inside. AS A RESULT of this active transport mechanism (commonly referred to as the SODIUM - POTASSIUM PUMP), there is a higher concentration of sodium on the outside than the inside and a higher concentration of potassium on the inside than the outside (Animation: How the Sodium-Potassium Pump Works).


    La bomba de sodio y potasio
    Used with permission of Gary Kaiser


    Source: http://ifcsun1.ifisiol.unam.mx/Brain/mempot.htm

    The nerve cell membrane also contains special passageways for these two ions that are commonly referred to as GATES or CHANNELS. Thus, there are SODIUM GATES and POTASSIUM GATES. These gates represent the only way that these ions can diffuse through a nerve cell membrane. IN A RESTING NERVE CELL MEMBRANE, all the sodium gates are closed and some of the potassium gates are open. AS A RESULT, sodium cannot diffuse through the membrane & largely remains outside the membrane. HOWEVER, some potassium ions are able to diffuse out.

    OVERALL, therefore, there are lots of positively charged potassium ions just inside the membrane and lots of positively charged sodium ions PLUS some potassium ions on the outside. THIS MEANS THAT THERE ARE MORE POSITIVE CHARGES ON THE OUTSIDE THAN ON THE INSIDE. In other words, there is an unequal distribution of ions or a resting membrane potential. This potential will be maintained until the membrane is disturbed or stimulated. Then, if it's a sufficiently strong stimulus, an action potential will occur.

    Voltage sensing in a sodium ion channel. The voltage sensors in a sodium channels are charged 'paddles'
    that move through the fluid membrane interior. Voltage sensors (two of which are shown here) are linked mechanically to
    the channel's 'gate'. Each voltage sensor has four positive charges (amino acids) (Modified slightly from Sigworth 2003).

    In a cross section view of the voltage-dependent potassium channel,
    two of the four paddles move up and down, opening and closing the
    central pore through which potassium ions flow out of the cell, restoring the
    cell's normal negative inside, positive outside polarity.

    An action potential is a very rapid change in membrane potential that occurs when a nerve cell membrane is stimulated. Specifically, the membrane potential goes from the resting potential (typically -70 mV) to some positive value (typically about +30 mV) in a very short period of time (just a few milliseconds).

    What causes this change in potential to occur? The stimulus causes the sodium gates (or channels) to open and, because there's more sodium on the outside than the inside of the membrane, sodium then diffuses rapidly into the nerve cell. All these positively-charged sodiums rushing in causes the membrane potential to become positive (the inside of the membrane is now positive relative to the outside). The sodium channels open only briefly, then close again.

    The potassium channels then open, and, because there is more potassium inside the membrane than outside, positively-charged potassium ions diffuse out. As these positive ions go out, the inside of the membrane once again becomes negative with respect to the outside (Animation: Voltage-gated channels) .

    Threshold stimulus & potential

    • Action potentials occur only when the membrane in stimulated (depolarized) enough so that sodium channels open completely. The minimum stimulus needed to achieve an action potential is called the threshold stimulus.
    • The threshold stimulus causes the membrane potential to become less negative (because a stimulus, no matter how small, causes a few sodium channels to open and allows some positively-charged sodium ions to diffuse in).
    • If the membrane potential reaches the potencial umbral (generally 5 - 15 mV less negative than the resting potential), the voltage-regulated sodium channels all open. Sodium ions rapidly diffuse inward, & depolarization occurs.

    All-or-None Law - action potentials occur maximally or not at all. In other words, there's no such thing as a partial or weak action potential. Either the threshold potential is reached and an action potential occurs, or it isn't reached and no action potential occurs.

      • During an action potential, a second stimulus will not produce a second action potential (no matter how strong that stimulus is)
      • corresponds to the period when the sodium channels are open (typically just a millisecond or less)

        • Another action potential can be produced, but only if the stimulus is greater than the threshold stimulus
        • corresponds to the period when the potassium channels are open (several milliseconds)
        • the nerve cell membrane becomes progressively more 'sensitive' (easier to stimulate) as the relative refractory period proceeds. So, it takes a very strong stimulus to cause an action potential at the beginning of the relative refractory period, but only a slightly above threshold stimulus to cause an action potential near the end of the relative refractory period

        The absolute refractory period places a limit on the rate at which a neuron can conduct impulses, and the relative refractory period permits variation in the rate at which a neuron conducts impulses. Such variation is important because it is one of the ways by which our nervous system recognizes differences in stimulus strength, e.g., dim light = retinal cells conduct fewer impulses per second vs. brighter light = retinal cells conduct more impulses per second.

        How does the relative refractory period permit variation in rate of impulse conduction? Let's assume that the relative refractory period of a neuron is 20 milliseconds long and, further, that the threshold stimulus for that neuron (as determined, for example, in a lab experiment with that neuron) is 0.5 volt. If that neuron is continuously stimulated at a level of 0.5 volt, then an action potential (and impulse) will be generated every 20 milliseconds (because once an action potential has been generated with a threshold stimulus [and ignoring the absolute refractory period], another action potential cannot occur until the relative refractory period is over). So, in this example, the rate of stimulation (and impulse conduction) would be 50 per second (1 sec = 1000 ms 1000 ms divided by 20 ms = 50).

        If we increase the stimulus (e.g., from 0.5 volt to 1 volt), what happens to the rate at which action potentials (and impulses) occur? Because 1 volt is an above-threshold stimulus, it means that, once an actional potential has been generated, another one will occur in less than 20 ms or, in other words, before the end of the relative refractory period. Thus, in our example, the increased stimulus will increase the rate of impulse conduction above 50 per second. Without more information, it's not possible to calculate the exact rate. However, it's sufficient that you understand that increasing stimulus strength will result in an increase in the rate of impulse conduction.

        Impulse conduction - an impulse is simply the movement of action potentials along a nerve cell. Action potentials are localized (only affect a small area of nerve cell membrane). So, when one occurs, only a small area of membrane depolarizes (or 'reverses' potential). As a result, for a split second, areas of membrane adjacent to each other have opposite charges (the depolarized membrane is negative on the outside & positive on the inside, while the adjacent areas are still positive on the outside and negative on the inside). An electrical circuit (or 'mini-circuit') develops between these oppositely-charged areas (or, in other words, electrons flow between these areas). This 'mini-circuit' stimulates the adjacent area and, therefore, an action potential occurs. This process repeats itself and action potentials move down the nerve cell membrane. This 'movement' of action potentials is called an impulse.

        • impulses typically travel along neurons at a speed of anywhere from 1 to 120 meters per second
        • the speed of conduction is influenced by the presence or absence of myelin
        • Neurons with myelin (or myelinated neurons) conduct impulses much faster than those without myelin.


        The myelin sheath (blue) surrounding axons (yellow) is produced by glial cells (Schwann cells in the PNS, oligodendrocytes in the CNS). These cells produce large membranous extensions that ensheath the axons in successive layers that are then compacted by exclusion of cytoplasm (black) to form the myelin sheath. The thickness of the myelin sheath (the number of wraps around the axon) is proportional to the axon's diameter.

        METROyelination, the process by which glial cells ensheath the axons of neurons in layers of myelin, ensures the rapid conduction of electrical impulses in the nervous system. The formation of myelin sheaths is one of the most spectacular examples of cell-cell interaction and coordination in nature. Myelin sheaths are formed by the vast membranous extensions of glial cells: Schwann cells in the peripheral nervous system (PNS) and oligodendrocytes in the central nervous system (CNS). The axon is wrapped many times (like a Swiss roll) by these sheetlike membrane extensions to form the final myelin sheath, or internode. Internodes can be as long as 1 mm and are separated from their neighbors by a short gap (the node of Ranvier) of 1 micrometer. The concentration of voltage-dependent sodium channels in the axon membrane at the node, and the high electrical resistance of the multilayered myelin sheath, ensure that action potentials jump from node to node (a process termed "saltatory conduction") (ffrench-Constant 2004).

        Schwann cells (or oligodendrocytes) are located at regular intervals along the process (axons and, for some neurons, dendrites) & so a section of a myelinated axon would look like this:

        Between areas of myelin are non-myelinated areas called the nodes of Ranvier. Because fat (myelin) acts as an insulator, membrane coated with myelin will not conduct an impulse. So, in a myelinated neuron, action potentials only occur along the nodes and, therefore, impulses 'jump' over the areas of myelin - going from node to node in a process called saltatory conduction (with the word saltatory meaning 'jumping'):

        Because the impulse 'jumps' over areas of myelin, an impulse travels much faster along a myelinated neuron than along a non-myelinated neuron.

        Types of Neurons - the three main types of neurons are:


        Multipolar
        neuron

        Unipolar
        neuron

        Bipolar neuron

        Neuronas multipolares are so-named because they have many (multi-) processes that extend from the cell body: lots of dendrites plus a single axon. Functionally, these neurons are either motor (conducting impulses that will cause activity such as the contraction of muscles) or association (conducting impulses and permitting 'communication' between neurons within the central nervous system).

        Unipolar neurons have but one process from the cell body. However, that single, very short, process splits into longer processes (a dendrite plus an axon). Unipolar neurons are sensory neurons - conducting impulses into the central nervous system.

        Neuronas bipolares have two processes - one axon & one dendrite. These neurons are also sensory. For example, biopolar neurons can be found in the retina of the eye.

        Neuroglial, or glial, cells - general functions include:

        1 - forming myelin sheaths
        2 - protecting neurons (via phagocytosis)
        3 - regulating the internal environment of neurons
        in the central nervous system

        Synapse = point of impulse transmission between neurons impulses are transmitted from pre-synaptic neurons to post-synaptic neurons

        Synapses usually occur between the axon of a pre-synaptic neuron & a dendrite or cell body of a post-synaptic neuron. At a synapse, the end of the axon is 'swollen' and referred to as an end bulb or synaptic knob. Within the end bulb are found lots of synaptic vesicles (which contain neurotransmitter chemicals) and mitochondria (which provide ATP to make more neurotransmitter). Between the end bulb and the dendrite (or cell body) of the post-synaptic neuron, there is a gap commonly referred to as the synaptic cleft. So, pre- and post-synaptic membranes do not actually come in contact. That means that the impulse cannot be transmitted directly. Rather, the impulse is transmitted by the release of chemicals called chemical transmitters (or neurotransmitters).


        http://www.nia.nih.gov/NR/rdonlyres/4E12F6CF-2436-47DB-8CC5-607E82B2B8E4/2372/neurons_big1.jpg


        Micrograph of a synapse (Schikorski and Stevens 2001).


        Post-synaptic membrane receptors


        Structural features of a typical nerve cell (i.e., neuron) and synapse. This drawing shows the major components of a typical neuron, including the cell body with the nucleus the dendrites that receive signals from other neurons and the axon that relays nerve signals to other neurons at a specialized structure called a synapse. When the nerve signal reaches the synapse, it causes the release of chemical messengers (i.e., neurotransmitters) from storage vesicles. The neurotransmitters travel across a minute gap between the cells and then interact with protein molecules (i.e., receptors) located in the membrane surrounding the signal-receiving neuron. This interaction causes biochemical reactions that result in the generation, or prevention, of a new nerve signal, depending on the type of neuron, neurotransmitter, and receptor involved (Goodlett and Horn 2001).

        When an impulse arrives at the end bulb, the end bulb membrane becomes more permeable to calcium. Calcium diffuses into the end bulb & activates enzymes that cause the synaptic vesicles to move toward the synaptic cleft. Some vesicles fuse with the membrane and release their neurotransmitter (a good example of exocytosis). The neurotransmitter molecules diffuse across the cleft and fit into receptor sites in the postsynaptic membrane. When these sites are filled, sodium channels open & permit an inward diffusion of sodium ions. This, of course, causes the membrane potential to become less negative (or, in other words, to approach the threshold potential). If enough neurotransmitter is released, and enough sodium channels are opened, then the membrane potential will reach threshold. If so, an action potential occurs and spreads along the membrane of the post-synaptic neuron (in other words, the impulse will be transmitted). Of course, if insufficient neurotransmitter is released, the impulse will not be transmitted.


        Impulse transmission - The nerve impulse (action potential) travels down the presynaptic axon towards the synapse, where it activates voltage-gated calcium channels leading to calcium influx, which triggers the simultaneous release of neurotransmitter molecules from many synaptic vesicles by fusing the membranes of the vesicles to that of the nerve terminal. The neurotransmitter molecules diffuse across the synaptic cleft, bind briefly to receptors on the postsynaptic neuron to activate them, causing physiological responses that may be excitatory or inhibitory depending on the receptor. The neurotransmitter molecules are then either quickly pumped back into the presynaptic nerve terminal via transporters, are destroyed by enzymes near the receptors (e.g. breakdown of acetylcholine by cholinesterase), or diffuse into the surrounding area.

        This describes what happens when an 'excitatory' neurotransmitter is released at a synapse. However, not all neurotransmitters are 'excitatory.'

        Types of neurotransmitters:

          1- Excitatory - neurotransmitters that make membrane potential less negative (via increased permeability of the membrane to sodium) &, therefore, tend to 'excite' or stimulate the postsynaptic membrane

        2 - Inhibitory - neurotransmitters that make membrane potential more negative (via increased permeability of the membrane to potassium) &, therefore, tend to 'inhibit' (or make less likely) the transmission of an impulse. One example of an inhibitory neurotransmitter is gamma aminobutyric acid (GABA shown below). Medically, GABA has been used to treat both epilepsy and hypertension. Another example of an inhibitory neurotransmitter is beta-endorphin, which results in decreased pain perception by the CNS.


        Neurotransmitters (acetylcholine described starting at about 2:55)

          1 - Temporal summation - transmission of an impulse by rapid stimulation of one or more pre-synaptic neurons

        2 - Spatial summation - transmission of an impulse by simultaneous or nearly simultaneous stimulation of two or more pre-synaptic neurons

        Literatura citada

        ffrench-Constant, C., H. Colognato, and R. J. M. Franklin. 2004. Neuroscience: the mysteries of myelin unwrapped. Science 304:688-689.

        Goodlett, C.R., and K. H. Horn. 2001. Mechanisms of alcohol-induced damage to the developing nervous system. Alcohol Research & Health 25:175&ndash184.

        Gutkin, B. and G. B. Ermentrout. 2006. Neuroscience: spikes too kinky in the cortex? Nature 440: 999-1000.

        Sigworth, F. J. 2003. Structural biology: life's transistors. Nature 423:21-22.

        Zhou, M., João H. Morais-Cabral, Sabine Mann and Roderick MacKinnon. 2001. Potassium channel receptor site for the inactivation gate and quaternary amine inhibitors. Nature 411:657-661.


        Ver el vídeo: ENTIENDE Qué es la SINAPSIS NEURONAL y el IMPULSO NERVIOSO Explicación FÁCILComo se produce? (Agosto 2022).