2. UNIDAD 5.
LA REGULACIÓN Y COORDINACIÓN EN ANIMALES
1. Los sistemas de coordinación.
2. Sistema nervioso: regulación y coordinación.
La función de relación en los animales:
3.1. Características específicas.
3.2. Captación de información del medio.
3.3. Receptores sensoriales en animales.
3.4. Efectores: respuestas.
4. Neuronas: sensitivas y motoras.
4.1. Impulso nervioso.
4.2. Transmisión intraneuronal.
4.3. Transmisión interneuronal.
5. El sistema nervioso como integrador y coordinador.
5.1. Sistemas nerviosos en invertebrados.
5.2. Sistema nervioso de vertebrados.
5.2.1. Sistema nervioso: central y períferico.
5.2.2.Sistema nervioso central: médula espinal y encéfalo.
5.2.3.Sistema nervioso periférico: somático y autónomo
5.3. Evolución de los sistemas nerviosos.
5.4. Componentes del proceso de coordinación.
6. Regulación y coordinación hormonal en animales.
6.1. Hormonas de invertebrados.
6.2. Hormonas de vertebrados.
7. Regulación y relación con el sistema nervioso. Eje hipotálamo-hipófisis
8. Empleo de las hormonas en los animales utilizados por el ser humano.
3. CENTRO DE MANDO Y CONTROL
Se estima que el cerebro humano contiene
cien mil millones de neuronas o células
nerviosas.
Cada neurona se puede comunicar con
otras miles de otras neuronas en circuitos
complejos de procesamiento de la
información que hacen que los
ordenadores más potentes parezcan
primitivos.
5. CENTRO DE MANDO Y CONTROL
Las tecnologías recientes, que pueden registrar la actividad
encefálica desde el exterior del cráneo de una persona.
Una técnica es la resonancia magnética funcional (RMf).
Durante la RMF el individuo está acostado con la cabeza
dentro de un gran imán con forma de “rosquilla” que
registra el aumento del flujo sanguíneo en las áreas
encefálicas con neuronas activas.
Un ordenador utiliza los datos para construir un mapa
tridimensional de la actividad cerebral del individuo.
Estos registros se pueden hacer mientras el individuo
realiza varias tareas, como hablar, mover una mano,
observar dibujos o formar una imagen mental de un objeto
o del rostro de una persona.
6. LOS SISTEMAS DE COORDINACIÓN
Los animales disponen
de sistemas de
regulación y
coordinación para
mantener el equilibrio
de su organismo y
responder a las
condiciones
ambientales.
Estos sistemas de
coordinación son el
sistema hormonal y el
sistema nervioso.
Estímulo
Receptor
VÍA SENSORIAL
Modulador
Efector
VÍA MOTORA
Respuesta
7. COMPARACIÓN DE LOS DOS TIPOS DE SISTEMAS DE COORDINACIÓN EN
ANIMALES
CARACTERÍSTICAS SISTEMA NERVIOSO SISTEMA HORMONAL
Vía utilizada Nervios Medio interno
Velocidad de la respuesta Rápida Lenta
Duración de la respuesta Breve Prolongada
Especificidad de la respuesta Muy específica Poco específica
Funciones que regulan y coordinan Locomoción, situaciones
de peligro, adpataciones
inmediatas
Crecimiento, desarrollo y
metabolismo
8. PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN
Existen tres etapas en el procesamiento de la información por los
sistemas nerviosos:
Aferencias sensitivas, integración y eferencias motoras
Estas tres etapas son controladas por poblaciones especializadas de
neuronas.
Las neuronas sensitivas transmiten información desde los
sensores que detectan estímulos externos (luz, sonido, tacto,
calor, olor y gusto) y condiciones internas (presión arterial, nivel
de anhídrido carbónico en sangre y tensión muscular)
Esta información se envía al SNC, donde las inter neuronas
integran (analizan e interpretan) las aferencias sensitivas y
tienen en cuenta el contexto inmediato y lo que ha sucedido en el
pasado.
La máxima complejidad de los circuitos neuronales existe en las
conexiones entre las interneuronas.
Las eferencias motoras dejan el SNC a través de neuronas
motoras, que se comunican con las células efectoras ( células
musculares o células endocrinas).
15. CÉLULAS DE LA GLIA
Astrocitos
En este corte a través de la corteza
cerebral de un mamífero, los astrocitos se
ven color verde después de ser marcados
con un anticuerpo fluorescente MO.
Los puntos azules son núcleos celulares,
marcados con un anticuerpo diferente.
16. CÉLULAS DE LA GLIA
En un embrión, la glía radial forma recorridos a lo
largo de los cuales migran las neuronas recién
formadas desde el tubo neural, la estructura que
da origen al SNC,. La glía radial y los astrocitos
también pueden actuar como células madre y
generar neuronas y otras células gliales.
Algunos investigadores consideran que estos
precursores mutipotenciales son una fuente
potencial de sustituir neuronas y células gliales
que se pierden por traumatismo o enfermedad.
17. LE 48-8
Axon Nodos de
Ranvier
Célula de
Schwann
Vaína de mielina
Núcleo de la
Célula de Schwann
Célula de
Schwann
Nodo de Ranvier
Capas de mielína
Axon
0.1 µm
19. MÉTODO DE INVESTIGACIÓN
Los electrofisiólogos utilizan el registro intracelular para
medir el potencial de membrana de las neuronas y otras
células.
Un microelectrodo está formado por un tubo capilar de
vidrio lleno con una solución salina conductora de la
electricidad.
Un extremo del tubo se estrecha hasta llegar a una punta
extremadamente fina (diamétro < 1mm).
Mientras mira a través de un microscopio, el
experimentador utiliza un micromanipulador para insertar
el extremo del microelectrodo en una célula.
Un registrador de voltaje, habitualmente, un osciloscopio o
un sistema computarizado) mide el voltaje entre el extremo
del microelectrodo en el interior de la célula y un electrodo
de referencia colocado en la solución afuera de la célula.
21. Potencial de reposo
El potencial de membrana
de una neurona que no
está trasmitiendo señales.
En todas las neuronas, el
potencial de reposo
depende de los gradientes
iónicos que existen a
través de la membrana
plasmática.
Los gradientes del Na+ y
K+ se mantienen por la
bomba sodio-potasio.
El hecho de que los
gradientes sean
responsables del potencial
de reposo se demuestra
mediante un experimento
simple: si se desactiva la
bomba por el agregado de
un veneno específico, los
gradientes desaparecen en
forma gradual y también
desaparece el potencial de
reposo
22. LE 48-11
150 mM
KCl
CÁMARA
INTERNA
CÁMARA
EXTERNA
–92 mV
CANAL DE
POTASIO
Membrane selectively permeable to K+
Membrane selectively permeable to Na+
5 mM
KCl
Artificial
membrane
K+
Cl–
150 mM
NaCl
CÁMARA
INTERNA
CÁMARA
EXTERNA
+62 mV
CANAL DE
SODIO
15 mM
NaCl
Na+
Cl–
23. CANALES IONICOS REGULADOS
El potencial de reposo es el
resultado de la difusión de
potasio y sodio a través de
canales iónicos que siempre
están abiertos, se dice que
estos canales son no
regulados
Las neuronas tienen canales
iónicos regulados, que se abren o
se cierran en respuesta a uno de
tres tipos de estímulos.
Los canales iónicos activados por
estiramiento se encuentran en
células que detectan el
estiramiento y se abren cuando la
membrana se deforma
mecánicamente.
Los canales iónicos regulados por
ligando se encuentran en la
sinapsis y se abren o se cierran
cuando una sustancia química
específica, como un
neurotransmisor, se une al canal.
Los canales iónicos regulados por
voltaje se encuentran en los
axones (y en las dendritas y el
cuerpo celular de algunas
neuronas, así como en otros tipos
de células) y se abren o se cierran
cuando cambia el potencial de
membrana.
24. LE 48-14a
Se genera un potencial de acción a medida que el Na+ fluye a través
de la membrana en un lugar determinado
Na+
Potencial
de acción
Axon
25. LE 48-14b
Se genera un potencial de accion a medida que el Na+ fluye a través
de la membrana en un lugar determinado
Na+
Action
potential
Axon
Na+
Action
potentialK+
La despolarización del potencial de acción se propaga hasta la
región vecina de la membrana, lo que reinicia allí el potencial de
acción. A la izquierda de esta región, la membrana se está
repolarizando a medida que el K+ fluye hacia el exterior.
K+
26. LE 48-14c
Se genera un potencial de accion a medida que el Na+ fluye
a través de la membrana en un lugar determinado
Na+
Action
potential
Axon
Na+
Action
potentialK+
La despolarización del potencial de acción se propaga hasta la región
vecina de la membrana, lo que reinicia allí el potencial de acción. A la
izquierda de esta región, la membrana se está repolarizando a
medida que el K+ fluye hacia el exterior.
K+
Na+
Action
potentialK+
Se repite el piroceso de despolarización-repolarización en la
siguiente región de la membrana. De esta forma, las corrientes
locales de iones a través de la membrana plasmática determinan que
el potencial de acción se propague a lo largo de la longitud del axón.
K+
28. PRODUCCIÓN DE POTENCIALES
DE ACCIÓN
En la mayoría de las
neuronas, las
despolarizaciones son
graduadas sólo hasta
cierto voltaje de la
membrana, denominado
umbral.
Un estímulo
suficientemente fuerte
como para producir una
despolarización que
alcanza el umbral
desencadena un tipo
diferente de respuesta,
denominada potencial de
acción.
Un potencial de acción es
un fenómeno de todo o
nada_ una vez
desencadenado posee una
magnitud que es
independiente de la fuerza
del estímulo
desencadenante.
Los potenciales de acción
son las señales que
transportan información a
lo largo de los axones, a
veces recorriendo largas
distancias, como desde los
dedos de los pies hasta la
médula espinal.
29. POTENCIAL DE ACCIÓN
Los potenciales de acción
de la mayoría de las
neuronas son muy breves,
de sólo 1-2 milisegundos
de duración.
Tener potenciales de
acción breves permite a la
neurona producirlos con
alta frecuencia. Esto es
importante porque las
neuronas codifican
información en la
frecuendia de sus
potenciales de acción.
Los canales de sodio
regulados por voltaje como
los canales de potasio
regulados por voltaje
participan en la producción
de un potencial de acción.
Ambos tipos de canales se
abren por la
despolarización de la
membrana, pero
responden de forma
independiente y
secuencial: los canales de
Na+ se abren antes que
los canales de K+.
30. CANALES IÓNICOS
Cada canal de Na+ regulado
por voltaje tiene dos puertas,
una puerta de activación y
una puerta de inactivación, y
ambas se deben abrir para
que el Na+ difunda a través
del canal.
En el potencial de reposo, la
puerta de activación está
cerrada y la puerta de
inactivación está abierta en la
mayoría de los canales de
Na+.
La despolarización de la
membrana abre rápidamente
la puerta de activación y
cierra lentamente la puerta de
inactivación
Cada canal de K+ regulado
por voltaje tienen sólo una
puerta, una puerta de
activación.
En el potencial de reposo se
cierra la puerta de activación
en la mayoría de los canales
de K+.
La despolarización de la
membrana abre lentamente la
puerta de activación del canal
del K+.
31. Cada canal de Na+ regulado por
voltaje tiene dos puertas, una
puerta de activación y una puerta
de inactivación, y ambas se
deben abrir para que el Na+
difunda a través del canal.
En el potencial de reposo, la
puerta de activación está cerrada
y la puerta de inactivación está
abierta en la mayoría de los
canales de Na+.
La despolarización de la
membrana abre rápidamente la
puertaCada canal de K+
regulado por voltaje tienen sólo
una puerta, una puerta de
activación.
En el potencial de reposo se cierra
la puerta de activación en la
mayoría de los canales de K+.
La despolarización de la
membrana abre lentamente la
puerta de activación del canal del
K+. de activación y cierra
lentamente la puerta de
inactivación
32. LE 48-13_1
Potencia de reposo
unbral
potencialdemembrana
(mV)
Potencial
De acción
Time
–100
–50
+50
0
Canal de
potasio
Fluido extracelular
Membrana plamática
Na+
Estado de reposo
Puerta de
inactivación
Puertas de
activación
Canal de
sodio K+
Citosol
38. LE 48-15
Cuerpo celular
Célula de Schwann
Región despolarizada
(nodo de Ranvier)
Vaína de
mielína
Axon
CONDUCCIÓN SALTATORIA. En un axón mielínico,
la corriente despolarizante durante un potencial de acción en un nodo de
Ranvier, se propaga a lo largo del interior del azón hasta el nodo
siguiente, donde se reinicia por si mismo. Por tanto, el potencial de acción
salta de un nodo al otro a medida que viaja a lo largo del axón.
47. LE 48-19
Sistema nervioso
Central SNC
Sistema nervioso periférico
SNP
Nervios
craneales
Ganglios
Exteriores
Al SNC
Nervios
espinales
encéfalo
Spinal cord
50. LE 48-4
Músculo
cuádricep
Cuerpo celular de la
neurona sensitiva en el
ganglio de la
raíz dorsal
Neurona sensitiva
Médula espinal)
Sustancia
blanca
Músculo
isquiocrural
Sustancia
gris
Neurona motora
Interneurona
51. ACTOS INVOLUNTARIOS
Son aquellos que
realizamos sin
intervención de la
corteza cerebral, es
decir, que son
ajenos a nuestra
consciencia, y, por
tanto, a nuestra
voluntad. Suelen
estar controlados por
centros de control
secundarios, tales
como la médula
espinal y los
ganglios. Dan lugar
a lo que llamamos
ACTOS REFLEJOS,
producidos por muy
pocas neuronas que
funcionan formando
un ARCO REFLEJO.
52. ACTO VOLUNTARIO
Son actos conscientes que
dependen de nuestra
voluntad. En ellos
intervienen la médula
espinal y el encéfalo. Se
producen cuando un
receptor recibe un impulso
y envía la información a las
vías sensitivas, que lo
llevan a la médula espinal
y de éstas al cerebro,
donde se elabora una
respuesta.
53. LE 48-22
División simpáticaDivisión parasimática
Contrae la
Pupila del ojoLocalización de las
Neuronas preganglionares:
Tronco encefálico y
segmentos
Sacros de la médula espinal
Estimula la secreción de las
Glándulas salivales
Contrae los bronquios
En los pulmones
Acción sobre los órganos diana
Neurotransmisor liberado
por las neuronas
preganglionares:
acetilcolina
Disminuye e
el ritmo cardiaco
Estimula la actividad
En el estómago
Y los intestinos
Localización de las
posganglionares:
en los ganglios próximos
a los órganos diana o
dentro de ellos
Neurotransmisor
Liberado por las neuronas
Posganglionares:
acetilcolina
Estimula la actividad
Del páncreas
Estimula la
Vesícula biliar
Promueve la evacuación
De la vejiga
Promueve la
erección de los genitales
Dilata la pupila
Del ojo
Inhibe la secreción de las
Glándulas salivales
Relaja los bronquios
En los pulmones
Acción sobre los órganos diana:
Acelera el ritmo cardíaco
Inhibe la actividad del
Estómago y los intestinos
Inhibe la actividad
del páncreas
Estimula la liberación
de glucosa del higado
Inhibe la vesícula biliar
Provocala evacuación
De la vejiga
Promueve la eyaculación y las
Contracciones vaginales
Estimula la médula
suprarrenal
Synapse
Sacros
Lumbares
Torácicos
Cervicalesl
Ganglios
simpáticos
Localización de las neuronas
Preganglionares:
Segmentos torácicos y
Lumbares de la médula espinal
Neurotransmisor
Liberado por las neuronas
Preganglionares:
acetilcolina
Localización de las
Neuronas posganglionares:
Algunas en los ganglios
Próximos a los órganos
Diana; otras en una cadena
de ganglios cerca de la
Médula espinal
Neurotransmisor liberado
Por las neuronas
Posganglionares.
noradrenalina
54.
55. LE 48-23
Regiones encefálicas embrionarias
Cerebro anterior
Cerebro medio
Telencefalo
Diencefalo
Mesencéfalo
Cerebro posteriorn
Metencefalo
mielencéfalo
Diencephalon
Mesencephalon
Metencephalon
Myelencephalon
Midbrain
Hindbrain
Forebrain
Telencephalon
Spinal cord
Médula espinal
Embrión de un mes Embrión de cinco semanas
Hemisferio cerebral
Bulbo raquídeo ( parte del tronco encefálico)
Gláncula
hipófisis
Pineal gland
(part of epithalamus)
Diencephalon:
Hypothalamus
Thalamus
Tronco encefálico
Mesencéfalo
Protuberancia
Bulbo raquídeo
Cerebelom
Epéndimo
Adult
Protuberancia (parte del tronco encefálico) cerebelo
Mesencéfalo (parte del tronco encefálico)
Diencéfalo (tálamo, hipotálamo, epitálamo)
Cerebro (hemisferios cerebrales; se compone de corteza
cerebral, sustancia blanca y núcleos basales
Estructuras encefálicas presentes en el adulto
60. LATERIZACÓN DE LA FUNCIÓN
CORTICAL
HEMISFERIO DERECHO
Reconocimiento de patrones, de rostros, las
relaciones espaciales, el pensamiento no
verbal, el procesamiento emocional, en
general, y el procesamiento simultáneo de
muchos tipos de información.
El conocimiento y la generación de los
patrones de estrés y de entonación del habla
que transmiten su contenido emocional
destacan la función del hemisferio derecho,
como lo hace la música.
El hemisferio derecho parece especializarse
en percibir la relación entre las imágenes y el
contexto total en el que se desarrollan,
mientras que el izquierdo es mejor en la
percepción enfocada.
La mayoría delas personas diestras utilizan
su mano izquierda para las actividades de
contexto o de sostén y utilizan su mano
derecha para el moviimiento detallado y fino.
HEMISFERIO IZQUIERDO
El hemisferio izquierdo se hace más hábil
para el lenguaje, las matemáticas, las
operaciones lógicas y el procesamiento
seriado de secuencias de información, tienen
un procesamiento serial de las actividades
detalladas y optimizadas por velocidad
necesarias para el control del músculo
esquelético y de los detalles auditivos y
visuales finos.
63. LE 48-28
Frontal lobe Parietal lobe
Primary
motor cortex
Primary
somatosensory
cortex
Genitalia
Tongue
Jaw
Lips
Face
Neck
Eye
Brow
Shoulder
Trunk
Hip
Wrist
Hand
Fingers
Thum
b
ForearmElbow
Knee
Tongue
Jaw
Lips
Face
Eye
Head
Hand
Fingers
Thum
b
Forearm
Elbow
Abdominal
organs
Toes
Pharynx
Gums
Teeth
Nose
Upperarm
Neck
Trunk
Hip
Leg
