Unidad IV: Sistema nervioso

Sistema Nervioso
El Sistema Nervioso es, junto con el Sistema Endocrino, el coordinador de todas las actividades conscientes e inconscientes del organismo.
Este sistema consta de un sistema central, que incluye al encéfalo y médula espinal y de un sistema periférico que incluye los nervios, el sistema vegetativo o autónomo, los receptores y los efectores.
El sistema nervioso realiza las más complejas funciones, ya que atiende y satisface las necesidades vitales y da respuesta a los estímulos.
Ejecuta tres acciones esenciales, que son:
1. la detección de estímulos
2. la transmisión de informaciones
3. la coordinación general (análisis, síntesis, toma de decisiones).
El Sistema Nervioso permite la relación entre nuestro cuerpo y el exterior, además regula y dirige el funcionamiento de todos los órganos del cuerpo. Es así mismo el responsable de las emociones, las sensaciones, el pensamiento y los sentimientos.

División General del Sistema Nervioso Humano
El sistema nervioso está subdividido en: Sistema Nervioso Central (SNC), compuesto por la médula espinal y por el encéfalo, que a su vez se subdivide en cerebro, cerebelo y tronco cerebral y el Sistema Nervioso Periférico (SNP), compuesto por los nervios que salen de la médula espinal y del cráneo y recorren todo el organismo, los ganglios nerviosos, receptores y efectores. A su vez el Sistema Nervioso Periférico se divide en Somático (o de Relación) y Autónomo (o Vegetativo). El Sistema Nervioso Periférico Autónomo se subdivide en Sistema Simpático y Parasimpático, que rigen el control involuntario o automático.
Clasificación del Sistema Nervioso

Sistema Nervioso Central
El Sistema Nervioso Central (SNC) recibe dicha denominación debido a la ubicación central respecto al eje corporal. Comprende las estructuras alojadas y protegidas por el cráneo y la columna vertebral.
Dichas estructuras se denominan Encéfalo (dentro del cráneo) y Médula Espinal (dentro de la Columna).
El SNC es el encargado de recibir la información proveniente del Sistema Nervioso Periférico (y del Central), procesarla y tomar decisiones que ejecutará el Periférico (mover la mano) o el mismo Central (un pensamiento).

Encéfalo
El Encéfalo es la masa nerviosa contenida dentro del cráneo. Está envuelta por las meninges, que son tres membranas llamadas duramadre, piamadre y aracnoides y bañado por el líquido cefalorraquídeo (LCR).
El encéfalo consta de tres órganos voluminosos: cerebro, cerebelo y bulbo raquídeo, y otros más pequeños: el diéncéfalo, con el hipotálamo (en conexión con la hipófisis del Sistema Endocrino) y el mesencéfalo con los tubérculos cuadrigéminos.
El encéfalo en los vertebrados alcanza un desarrollo y una importancia fundamental para la vida. Controla a los demás órganos y en el se alojan las estructuras relacionadas con la memoria y la capacidad de aprender y sentir, entre otras habilidades.
Cerebro
El cerebro contiene varios billones de células, de las que unos 100.000 millones son neuronas y posee casi 100 trillones de interconexiones que proporcionan la base física que permite el funcionamiento cerebral.
Gracias a los circuitos formados por las células nerviosas o neuronas, es capaz de procesar información sensorial procedente del mundo exterior y del propio cuerpo.
El cerebro desempeña funciones sensoriales, funciones motoras y funciones de integración asociadas con diversas actividades mentales. Algunos procesos que están controlados por el cerebro son la memoria, el lenguaje, la escritura y la respuesta emocional.




El cerebro está formado por dos mitades, el hemisferio derecho y el hemisferio izquierdo. Ambas mitades están conectadas continuamente entre sí por medio de una estructura denominada cuerpo calloso, formado por millones de fibras nerviosas que recorren todo el cerebro.
Se sabe que cada hemisferio se especializa en funciones y conductas diferentes, y que existe una relación invertida entre los dos hemisferios y nuestra anatomía. Así, el hemisferio derecho se encarga de coordinar el movimiento de la parte izquierda del cuerpo, y el izquierdo de la parte derecha.
Los hemisferios derecho e izquierdo están separados por la cisura longitudinal del cerebro. Cada hemisferio consta en su superficie con diversos surcos y cisuras. A pesar de ciertas variaciones entre hemisferios de un mismo cerebro o entre diferentes personas, existen ciertos patrones básicos que pueden estudiarse. Una cisura es un corte profundo e irregular en la superficie que delimita los lóbulos cerebrales (cisura de Rolando, cisura de Silvio). Los surcos son cisuras menos profundas que delimitan a los giros o circunvoluciones.
El cerebro representa aproximadamente el 3% del peso total del cuerpo humano.
Anatómicamente el cerebro es la parte más voluminosa del encéfalo y está dividido por un surco central llamado Cisura Longitudinal en los Hemisferios derecho e izquierdo, a la vez unidos por el cuerpo calloso. La superficie de cada hemisferio presenta un conjunto de pliegues que forman una serie de depresiones irregulares, son los Surcos o Cisuras (o Fisuras). La disposición que adoptan estos surcos nunca es igual entre los cerebros de diferentes personas, y también adoptan disposiciones distintas en ambos lados de un mismo encéfalo.
Cada hemisferio cerebral se divide en cinco Lóbulos: el frontal, el parietal, el temporal, el occipital y la ínsula de Reil. En general, los cuatro primeros lóbulos se sitúan debajo de los huesos que llevan el mismo nombre. Así, el lóbulo frontal descansa en las profundidades del hueso frontal, el lóbulo parietal bajo el hueso parietal, el lóbulo temporal bajo el hueso temporal y el lóbulo occipital debajo de la región correspondiente a la protuberancia del occipital. La ínsula de Reil no puede verse en la superficie del encéfalo, ya que se sitúa en el fondo de otra cisura llamada cisura de Silvio.
La parte derecha está relacionada con la expresión no verbal. Se sabe que en esa zona se ubican la percepción u orientación espacial, así como las facultades de expresar y captar las emociones, y de controlar los aspectos no verbales de la comunicación, además de la intuición, el reconocimiento y el recuerdo de caras, voces y melodías.
Pero en la mayoría de las personas, el hemisferio dominante es el izquierdo, la mitad cerebral más compleja, que a parecer está relacionada con la parte verbal y la que más ha sido estudiada.
En esa región cerebral se encuentran dos estructuras muy vinculadas con la capacidad lingüística, el "área de Broca" y el "área de Wernicke", especializadas en el lenguaje y exclusivas del ser humano.
La función especifica del "área de Broca" es la expresión oral; es el área que produce el habla. Un daño en esta zona produce afasia, es decir, imposibilita al sujeto para hablar y escribir.
La función específica del "área de Wernicke", receptiva del habla, consiste en comprender la expresión. Si esta zona se daña se produce una dificultad para expresar y comprender el lenguaje.
Además de la verbal, el hemisferio izquierdo tiene otras funciones como las capacidades de análisis y de hacer razonamientos lógicos, de abstracciones, de resolver problemas numéricos, aprender información teórica ó hacer deducciones.

Cerebelo
El Cerebelo se ubica en la región posterior e inferior del encéfalo, Está formado por dos masas laterales de tejido nervioso llamadas hemisferios cerebelosos, los que se conectan entre si por medio de una porción medial llamada vermis. Para realizar actividades de gran precisión, es indispensable el control de movimientos finos y su coordinación, función que realiza el cerebelo.
El cerebelo cumple tres funciones principales: a) Controlar la ejecución de movimientos finos y coordinado, como correr, caminar, escribir, enhebrar una aguja, y los movimientos de la boca que permiten hablar b) Mantiene la tonicidad muscular y la postura corporal c) Recibe la información proveniente del aparato vestibular ubicado en el oído interno, manteniendo el equilibrio.
Bulbo Raquídeo
El Bulbo Raquídeo o Médula Oblonga mide aproximadamente 2,5 cm de longitud y es la porción inferior del tronco encefálico que se continúa con la médula espinal.
Está formado por sustancia blanca en el exterior y sustancia gris en el interior.
La sustancia blanca consta de fibras nerviosas que permiten la comunicación entre la médula espinal y diversos centros del cerebro. En la zona anterior del bulbo, la sustancia blanca forma prominencias llamadas pirámides, que son haces de fibras nerviosas provenientes de la corteza cerebral que se dirigen a la médula espinal. Los haces piramidales conducen la mayor cantidad de información motora voluntaria, que viene desde el cerebro hasta la médula espinal.
En el bulbo, el 80% de las fibras nerviosas piramidales descendentes se cruzan formando los haces piramidales cruzados. Este cruce de las fibras determina que los movimientos de la mitad derecha del cuerpo sean controlados por el hemisferio izquierdo y los movimientos de la mitad izquierda por el hemisferio derecho. La sustancia gris está formada por varios núcleos. El bulbo contiene varios centros que regulan funciones como la presión arterial y el diámetro de los vasos sanguíneos, la frecuencia respiratoria y las pausas entre la espiración y la inspiración y la frecuencia cardiaca.
Protuberancia Anular
La Protuberancia Anular o Puente de Varolio se ubica bajo el mesencéfalo, formando una protuberancia en la zona anterior del tronco encefálico. Está formada por fibras nerviosas que se conectan con distintas partes del cerebro y el cerebelo, permitiendo la integración de las distintas zonas del encéfalo. La protuberancia tiene centros que elaboran respuestas reflejas que son transmitidas hasta los efectores por los nervios craneales. También recibe información de otras zonas del cuerpo a través de los nervios craneales.
Tálamo e Hipotálamo
El Tálamo una estructura nerviosa ubicada en el interior del cerebro bajo el cuerpo calloso y a cada lado del tercer ventrículo. El tálamo se considera una estación de relevo de la información sensorial, ya que las neuronas que llevan la información sensitiva hacia la corteza cerebral establecen sinapsis con neuronas del tálamo. Sensaciones térmicas, táctiles e incluso de dolor pueden ser interpretadas en el tálamo y también participa en la asociación de sentimientos y de movimientos relacionados con las emociones.
El hipotálamo forma el piso y parte de las paredes laterales de la cavidad cerebral llamada tercer ventrículo. Se encuentra debajo del tálamo. El hipotálamo se encarga de una serie de funciones que permiten preservar el equilibrio interno del organismo u homeostasis. Estas son: 1. Actúa como estación de relevo y vía de salida de información desde la corteza cerebral a centros autónomos 2. Controla el funcionamiento de la principal glándula endocrina: la hipófisis o Pituitaria 3. Controla el apetito y la saciedad 4. Controla el comportamiento sexual y afectivo 5. Se relaciona con el estado de vigilia Además de sus funciones nerviosas, el hipotálamo es una estructura clave para la regulación del sistema endocrino.
Sistema Límbico
El sistema límbico está compuesto por un conjunto de estructuras cuya función está relacionada con las respuestas emocionales, el aprendizaje y la memoria.
Nuestra personalidad, nuestros recuerdos y en definitiva el hecho de ser como somos, depende en gran medida del sistema límbico.
Los componentes de este sistema son: amígdala, tálamo, hipotálamo, hipófisis, hipocampo, el área septal (compuesta por el fórnix, cuerpo calloso y fibras de asociación), la corteza orbitofrontal y la circunvolución del cíngulo.
El sistema límbico, en particular el hipocampo y la amígdala, están involucrados en la formación de la memoria a largo plazo y se asocian muy de cerca con las estructuras olfativas (relacionadas con el sentido del olfato).
Médula Espinal
La médula espinal es la prolongación del encéfalo desde el agujero occipital hasta la región lumbar y se aloja en el conducto vertebral formado por las vértebras.
En el ser humano es un cordón nervioso con una longitud que coincide con la de la columna vertebral hasta llegar a la segunda vértebra lumbar.
La médula espinal es una estructura cilíndrica que comienza en la base del encéfalo, en el foramen magno, un agujero del hueso occipital del cráneo.
Se extiende por el interior de la columna vertebral hasta la segunda vértebra lumbar con una longitud promedio de 45 cm., extensión que puede variar según la talla corporal de cada persona y el tamaño del tronco. La médula espinal presenta dos curvaturas: una cervical, en el cuello, y otra lumbar, a la altura de la cintura. De cada lado de la médula nacen 31 pares de nervios espinales o raquídeos.
La médula espinal tiene dos funciones principales:
a) conducir impulsos nerviosos hacia y desde el encéfalo
b) elaborar respuestas a reflejos simples.
Sistema Nervioso Periférico Somático
El Sistema Nervioso Periférico Somático o Visceral (SNP Somático) consta de 12 pares de Nervios Craneales y 31 pares de nervios espinales. Cada nervio espinal tiene una raíz dorsal que contiene fibras sensoriales hasta la médula espinal, (antes de llegar a este tiene un ensanchamiento llamado ganglio espinal) y otra raíz ventral. Los nervios son cordones delgados de sustancia nerviosa que se ramifican por todos los órganos del cuerpo. Los pares de nervios craneales se distribuyen por las regiones de la cabeza y el cuello, con una notable excepción: el par X o nervio vago, que además de inervar órganos situados en el cuello, alcanza otros del tórax y el abdomen. La visión, la audición, el sentido del equilibrio y el gusto están mediados por los pares de nervios craneales II, VIII y VII respectivamente. De los nervios craneales también dependen las funciones motoras de la cabeza, los ojos, la cara, la lengua, la laringe y los músculos que funcionan en la masticación y la deglución.
El SNP Somático incluye receptores que reaccionan frente a cambios en el medio ambiente externo, manteniendo el bienestar corporal.
Nervios Craneales y Raquídeos
Los nervios craneales se extienden desde la cabeza y el cuello hasta el cerebro pasando a través de las aberturas del cráneo; los nervios espinales o raquídeos están asociados con la médula espinal y atraviesan las aberturas de la columna vertebral.
Ambos tipos de nervios se componen de un gran número de axones que transportan los impulsos hacia el sistema nervioso central (vías aferentes) y llevan los mensajes hacia el exterior (vías eferentes). En función de la parte del cuerpo que alcanzan, a los impulsos nerviosos aferentes se les denomina sensitivos y a los eferentes somáticos o motores viscerales. La mayoría de los nervios son mixtos, es decir, están constituidos por elementos motores y sensitivos.
Los nervios espinales salen desde las vértebras y se distribuyen por las regiones del tronco y las extremidades. Están interconectados, formando dos plexos: el braquial, que se dirige a las extremidades superiores, y el lumbar que alcanza las inferiores.
Los nervios espinales se dividen en:
1. nervios cervicales: existen 8 pares denominados C1 a C8
2. nervios torácicos: existen 12 pares denominados T1 a T2
3. nervios lumbares: existen 5 pares llamados L1 a L5
4. nervios sacros: existen 5 pares, denominados S1 a S5
5. nervios coccígeos: existe un par
Los últimos pares de nervios espinales forman la llamada cola de caballo al descender por el último tramo de la columna vertebral.
Sistema Nervioso Periférico Autónomo o Vegetativo
Existen grupos de fibras motoras que llevan los impulsos nerviosos a los órganos que se encuentran en las cavidades del cuerpo, como el estómago y los intestinos (vísceras). Estas fibras constituyen el Sistema Nervioso Periférico Autónomo (SNPA) que se divide en dos secciones con una función más o menos antagónica y con unos puntos de origen diferentes en el sistema nervioso central, el Simpático y el Parasimpático.
El SNPA Constituye una de las principales divisiones del sistema nervioso. Envía impulsos al corazón, músculos estriados, musculatura lisa y glándulas. El sistema autónomo (o vegetativo) controla la acción de las glándulas; las funciones de los sistemas respiratorio, circulatorio, digestivo, y urogenital y los músculos involuntarios de dichos sistemas y de la piel. Controlado por los centros nerviosos en la parte inferior del cerebro tiene también un efecto recíproco sobre las secreciones internas; está controlado en cierto grado por las hormonas y a su vez ejerce cierto control en la producción hormonal.
El SNPA actúa en forma involuntaria, ayudando a mantener la homeostasis frente a cambios en el medio interno, por ejemplo regulando la frecuencia cardiaca o la temperatura corporal. Los efectores son el músculo liso, el músculo cardiaco y glándulas. Sus receptores se encuentran en las vísceras.
SNPA Simpático y Parasimpático
El SNPA Simpático estimula órganos y moviliza energía, en general en respuesta del estrés y el SNPA Parasimpático influye en los órganos para conservar y reponer energía. Muchos órganos son inervados por estos dos sistemas que difieren también en los neurotransmisores que liberan. Las fibras del parasimpático secretan acetilcolina y las del simpático secretan noradrenalina.
Las fibras del SNA simpático se originan en la región media de la médula espinal, unen la cadena ganglionar simpática y penetran en los nervios espinales, desde donde se distribuyen de forma amplia por todo el cuerpo.
Las fibras del SNA parasimpático se originan por encima y por debajo de las simpáticas, es decir, en el cerebro y en la parte inferior de la médula espinal. Estas dos secciones controlan las funciones de los sistemas respiratorio, circulatorio, digestivo y urogenital.
Ampliar información en el siguiente vínculo:http://www.curtisbiologia.com/node/1205

SISTEMA NERVIOSO CENTRAL

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SISTEMA NERVIOSO AUTONOMO

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Unidad III: Fisiología muscular

Sistema Osteoartromuscular: Los Músculos.
El sistema muscular está compuesto por dos importantes estructuras, los músculos y los tendones. La especie humana posee más de seiscientos músculos. Entre otras funciones, el sistema muscular hace posible el desplazamiento del cuerpo, protege a los órganos internos y permite la movilidad de las vísceras. Junto con los sistemas óseo, articular y nervioso, el sistema muscular forma parte del sistema locomotor.

¿Cómo están formados los músculos? Todo músculo está formado por haces de fibras. Cada fibra constituye una célula muscular rodeada por tejido conectivo, cuya propiedad más destacada es la contractilidad. Gracias a la facultad de contraerse, producto de una orden emitida por el sistema nervioso de cada fibra muscular, los músculos se acortan y tiran de los huesos o tensan los órganos de los que forman parte y, acabado el trabajo, recuperan su posición de reposo.

Características Generales del Músculo Esquelético
El cuerpo humano posee unos 650 músculos de acción voluntaria. Tal riqueza muscular nos permite realizar innumerables movimientos. Hay músculos planos como el recto del abdomen, con forma de huso como el bíceps y muy cortos como los interóseos del metacarpo. Algunos músculos son muy grandes, como el dorsal en la espalda, mientras que otros son muy potentes como el cuadriceps del muslo.
Además de conferir movilidad al cuerpo, los músculos, junto con los huesos protegen a los órganos internos, dan forma al organismo y confieren expresividad al rostro.
Los músculos tienen nombres que aluden a su forma, función e inserciones: por ejemplo, el músculo trapecio del dorso se llama de este modo porque se parece a la figura geométrica de este nombre, el músculo masetero (del griego, masètèr, ‘masticador’) de la cara debe su nombre a su función masticatoria.

Formas Musculares

Estructura de un Músculo Esquelético
Los músculos esqueléticos son órganos formados por tejido muscular estriado. Este tejido está compuesto por conjuntos de células alargadas llamadas fibras musculares. Las fibras se organizan formando haces que a su vez están rodeados de una vaina conjuntivas que se prolongan formando los tendones, con lo que se unen a los huesos. Su forma es variable. La más típica es la forma de huso muy alargado, gruesos en el centro y finos en los extremos.
Su misión esencial es permitir el movimiento de las diversas partes del cuerpo. También intervienen en la regulación de la temperatura corporal al producir calor mediante su movimiento e intervienen en el desplazamiento forzado de la sangre en las venas.
El músculo esquelético estriado se caracteriza por ser voluntario, es decir que se halla bajo control consciente.

Fibras Musculares
haces de fibras. Cada fibra constituye una célula muscular (rodeada por tejido conectivo), cuya propiedad más destacada es la contractilidad. Gracias a la facultad de contraerse de cada fibra muscular - producto de una orden emitida por el sistema nervioso- los músculos se acortan y tiran de los huesos o tensan los órganos de los que forman parte y, acabado el trabajo, recuperan su posición de reposo.
Las fibras musculares estriadas contienen unidades menores, las miofibrillas, que por su parte están formadas por miofilamentos de actina y miosina, que son dos proteínas contráctiles. Esos filamentos están dispuestos en forma paralela a la dirección del movimiento celular durante la contracción, formando una unidad denominada sarcómero. Solo las fibras estriadas (esqueléticas y cardiacas) poseen sarcómeros.


Tejido Muscular Estriado Esquelético
El Tejido Muscular Estriado Esquelético está formado por células multinucleadas que presentan estriaciones longitudinales y transversales. En la fibra muscular se distinguen el sarcolema o membrana plasmática, el sarcoplasma o citoplasma, y gran cantidad de núcleos. El músculo contiene tejido conectivo que lleva los vasos sanguíneos y linfáticos, y los nervios. Cada fibra muscular estriada está inervada por un filete nervioso. Corresponde a la movilidad voluntaria y representa grandes masas musculares unidas a los huesos del cuerpo, por lo que se llama músculo esquelético.


Tejido Muscular Liso
El Tejido Muscular Liso o Visceral está formado por haces o fascículos de fibras musculares rodeadas por vainas de tejido conectivo. La fibra muscular lisa relajada es fusiforme y alargada, de tamaño variable de acuerdo al órgano donde se encuentre. Se disponen en forma alternada; así la región central de una fibra se halla en contacto con el extremo ahusado de las fibras vecinas. Posee un solo núcleo central y no forma sarcómeros. La inervación está a cargo del sistema nervioso autónomo, por lo que la contracción es involuntaria. Forma parte de las paredes de las vísceras y de los vasos sanguíneos. Produce la constricción de los vasos sanguíneos y de las vías respiratorias, la propulsión de los alimentos por el tubo digestivo y la contracción de la vejiga.
Tejido Muscular Cardiaco

El tejido muscular cardíaco o miocardio es un caso especial de músculo estriado pero de contracción involuntaria.
Las células que lo forman presentan estriaciones longitudinales y transversales imperfectas y difieren del músculo esquelético en la posición central de su único núcleo y en la ramificación e interconexión de las fibras.
Forma la mayor parte del corazón de los vertebrados. Su control es involuntario. Está inervado por el sistema nervioso autónomo, aunque los impulsos procedentes de él sólo aumentan o disminuyen su actividad sin ser responsables de la contracción rítmica característica del miocardio vivo. El mecanismo de la contracción cardiaca se basa en la generación y transmisión automática de impulsos a través de unas uniones intercelulares llamadas Uniones GAP.
El músculo cardíaco contiene una enorme cantidad de fibras musculares cuya principal característica es su gran contractilidad.
Al observar la fibra muscular miocárdica al microscopio electrónico se pueden reconocer, igual que en la fibra muscular estriada, miofibrillas dispuestas en paralelo. Éstas poseen estriaciones transversales, con bandas obscuras y claras, que alternan entre sí, formadas por dos tipos de filamentos: unos gruesos de miosina y otros finos de actina, tropomiosina y troponina. La actina y la miosina son las proteínas efectoras de la contracción, mientras que la tropomiosina y la troponina son las proteínas moduladoras. La unidad funcional contráctil de la miofibrilla es el sarcómero.

Fisiología de la Contracción Muscular -La Respuesta a la Estimulación Sensorial: La Contracción Muscular
Los músculos están accionados por nervios motores que regulan la contracción voluntaria y nervios sensitivos que informan al cerebro del estado e intensidad de la contracción. En el músculo esquelético, la contracción y la relajación se producen rápidamente, no así el músculo liso que lo hace más lentamente.
Después de un estímulo se observan en el músculo tres periodos diferentes que son:
Latencia que es el espacio comprendido entre la excitación y el principio de la contracción.
Contracción en el que las fibras musculares se acortan y,
Relajación en el que las fibras tienden a regresar a su posición inicial.
La contracción muscular depende directamente en su intensidad, de la fuerza, velocidad de aplicación y duración del estímulo, así como la fuerza de oponente a la contracción y la temperatura.
A la contracción del músculo corresponde un cambio de forma, seguido de una serie de reacciones químicas donde se absorben ciertos elementos necesarios y se eliminan los productos de desecho. En dicha función, el tejido muscular, tiene la capacidad de conservar cierto grado de contracción sin fatigarse, de uno o un grupo de músculos, propiedad que recibe el nombre de tono muscular, que se presenta por impulsos nerviosos pequeños y permanentes. Podemos observar esta acción, al mantener nuestra postura erecta o cuando entrecerramos la mano.
El tono muscular disminuye durante el sueño permitiendo la firmeza de los tejidos en el organismo. La ausencia de fatiga es debida a que los estímulos nerviosos sólo excitan a una parte de las fibras de un músculo, mientras las otras descansan. El tono muscular se puede alterar cuando se presentan fracturas de huesos, presencia de dolor, la lesión de un nervio motor, etc.
La contracción muscular se acompaña de reacciones químicas complejas, en las cuales intervienen iones de Ca, K, Na y Cl, producidas por la liberación de energía a partir de la destrucción de la molécula de ATP. Otras reacciones químicas producen la energía para que el ATP se forme nuevamente.
Uno de los productos de las reacciones químicas que se generan durante la contracción muscular es el ácido láctico, el que en presencia de dióxido de carbono y ante estímulos repetidos, origina una contracción muscular más débil progresivamente hasta llegar a no obtenerse respuesta, provocando la fatiga muscular y puede llegar a la tetanización (calambre). Un ejemplo claro, es cuando realizamos demasiado ejercicio cuando no se esta acostumbrado a hacerlo.
Como ya dijimos antes, cada músculo esquelético está constituido por fibras musculares -células largas, multinucleadas- unidas por tejido conectivo. Cada fibra está rodeada por una membrana celular externa, el sarcolema. Cada célula muscular contiene entre 1.000 y 2.000 filamentos pequeños, las miofibrillas, que corren paralelas a la longitud de la célula. Cada miofibrilla está rodeada por un retículo endoplasmático especializado, el retículo sarcoplasmático, y es atravesado por túbulos transversales -el sistema T- que están formados por una invaginación del sarcolema.
Las miofibrillas están constituidas por unidades llamadas sarcómeros, que consisten en filamentos delgados y gruesos alternados. La contracción ocurre cuando los filamentos se deslizan unos sobre otros.
La contracción muscular es el proceso fisiológico por el que los músculos realizan la fuerza para desplazar el contenido de la cavidad a la que recubren (músculo liso) o mueven el organismo a través del medio o a otros objetos (músculo estriado).
El músculo estriado puede estar en estado de relajación o de contracción. En estado de relajación, al observar el sarcómero, los extremos de los filamentos de actina en la zona A, apenas se superponen entre sí, mientras que se superponen casi al completo a los filamentos de miosina. En el estado de contracción, los filamentos de actina, se han desplazado sobre los filamentos de miosina y sobre ellos mismos, de tal manera que se entrelazan entre sí en mayor extensión, ocupando mayor espacio de la zona A. Por lo tanto, la contracción muscular es un mecanismo de deslizamiento de filamentos.

Placa Motora o Unión Neuromuscular entre una neurona motora y una fibra muscular.
A nivel molecular, los filamentos de actina se deslizan hacia adentro entre los filamentos de miosina debido a fuerzas de atracción resultantes de fuerzas mecánicas, químicas y electrostáticas generadas por la interacción de los puentes cruzados de los filamentos de miosina con los filamentos de actina.
En reposo, las fuerzas de atracción entre los filamentos de actina y miosina están inhibidas, pero cuando un estímulo nervioso viaja por la membrana de la fibra muscular, provoca la liberación de grandes cantidades de iones calcio hacia el sarcoplasma que rodea a las miofibrillas. Estos iones calcio activan las fuerzas de atracción en los filamentos, y comienza la contracción.
En todo este proceso también se necesita energía para mantener la contracción muscular, que proviene de los enlaces ricos en energía del adenosín trifosfato (ATP), que se desintegra en adenosín difosfato (ADP) y fósforo inorgánico para proporcionar la energía requerida

Relación entre el Sistema Nervioso y el Músculo Esquelético – La Placa Motora o Unión Neuromuscular
Una neurona motora típicamente tiene una sola prolongación llamada axón que se ramifica al llegar al músculo. Al final, el axón se inserta en un surco en la superficie de una fibra muscular, formando la placa motora o unión neuromuscular.
En la comunicación entre neurona y fibra muscular, la señal para comenzar la contracción (sinapsis), pasa a través de la unión neuromuscular por medio de una sustancia química generada por la neurona, denominada neurotransmisor.

Los Sarcómeros en la Fibra Estriada

El sarcómero representa la unidad funcional básica (más pequeña) de una miofibrilla. Son las estructuras que se forman entre dos membranas Z consecutivas. Contiene los filamentos de actina y miosina (formada por una banda A y media banda I en cada extremo de la banda A). Un conjunto de sarcómeros forman una miofibrilla. Los componentes del sarcómero (entre las líneas Z) son, la Banda I (zona clara), Banda A (zona oscura), Zona H (en el medio de la Banda A), el resto de la Banda A y una segunda Banda I. Estas bandas corresponden a la disposición y solapamiento de los filamentos.

Cómo se Produce la Contracción Muscular
Cuando se produce el acortamiento de cada fibra muscular, las actinas de un sarcómero se acercan a las actinas del otro sarcómero, aproximando entre sí las líneas Z. Esto ocurre siguiendo ciertos pasos:
a) En primer término, la miosina se une al ATP formando un complejo estable miosina-ATP.
b) Cuando llega el estímulo para la contracción, éste se transmite desde la membrana plasmática receptora (sarcolema) al retículo endoplasmático liso (retículo sarcoplasmático) el cuál libera Ca2+ acumulado en sus cisternas.
c) En presencia de Ca2+, el complejo miosina ATP se inestabiliza y se une a la actina.
d) Posteriormente se produce la hidrólisis del ATP y la liberación de energía que se emplea para desplazar la porción globular de la miosina, que a su vez desliza el filamento de actina unido a ella, produciendo la contracción.
e) Para que se rompan los enlaces entre ambos filamentos es necesario un nuevo gasto de energía. De esta manera la actina se separa y se restablece el complejo miosina-ATP.
f) Si el Ca2+ se reincorpora a las cisternas del retículo sarcoplasmático, se produce la relajación de la fibra muscular, si el Ca2+ persiste en el citoplasma recomienza el proceso de contracción.

Ampliar información en el siguiente vínculo:
http://www.fm.unt.edu.ar/ds/Dependencias/ExperienciaClinicaPrecoz/PRIMER/fisiologia_correlacion_clinica_contraccion_muscular_y_maniobras.pdf

SISTEMA MUSCULAR

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Sinapsis química. Transmisiones químicas

La Sinapsis Química
Existen dos tipos de sinapsis, la de tipo eléctrico y la de tipo químico. Las de tipo eléctrico son menos comunes, (las sinapsis de este tipo se realizan principalmente en el músculo cardiaco), sin duda aparecieron primero en la evolución de los organismos.
Todas las sinapsis constan de tres elementos, una zona presináptica, otra postsináptica y una hendidura que separa a ambas zonas.
La zona presináptica está conformada por lo regular por un botón axónico o telodendron.
El botón contiene en su citoplasma docenas de pequeñas esferas llamadas vesículas sinápticas. Estas vesículas (vesículas claras) están repletas de neurotransmisores, es decir substancias químicas que actúan como mensajeros para comunicarse con otras neuronas a través de la hendidura sináptica.
Luego de atravesar la hendidura sináptica el neurotransmisor entra en contacto con la membrana postsináptica, la cual está cubierta por receptores que abren sus canales y permiten convertir la señal química intercelular en una señal intracelular que viaja a través de la membrana de la neurona y llega nuevamente a un axón donde el ciclo comienza de nuevo. El número de receptores de la membrana post-sináptica es variable y estos sólo responden a un cierto neurotransmisor, de modo que funcionan como "cerraduras" químicas esperando por su llave.
Las sinapsis desde el punto de vista morfológico pueden dividirse según la zona de la células que corresponden: presinápticas y postsináptica.
Típicamente, las sinapsis son conformadas por un axón (zona presináptica) y una dendrita (postsináptica). En ese caso se habla de una sinapsis axodendrítica. Sin embargo en el SNC existen muchas combinaciones, axosomáticas, axoaxónicas, dendrodendítricas, dendrosomáticas.

Principios Químicos De La Sinapsis
Definimos a un neurotransmisor como una sustancia producida por una célula nerviosa capaz de alterar el funcionamiento de otra célula de manera breve o durable, por medio de la ocupación de receptores específicos y por la activación de mecanismos iónicos y/o metabólicos.
Aquí tenemos que imaginar las posibilidades de un neurotransmisor. La sustancia es capaz de estimular o inhibir rápida o lentamente (desde milésimas de segundo hasta horas o días), puede liberarse hacia la sangre (en lugar de hacia otra neurona, glándula o músculo) para actuar sobre varias células y a distancia del sitio de liberación (como una hormona), puede permitir, facilitar o antagonizar los efectos de otros neurotransmisores. O también puede activar otras sustancias del interior de la célula (los llamados segundos mensajeros) para producir efectos biológicos (por ejemplo. activar enzimas como las fosforilasas o las cinasas). Y además, una misma neurona puede tener efectos diferentes sobre las estructuras postsinápticas, dependiendo del tipo de receptor postsináptico presente (por ejemplo excitar en un sitio, inhibir en otro e inducir la secreción de una neurona en un tercero).
Para todas estas posibilidades se han usado términos como el de neuromodulador, neurorregulador, neurohormona o neuromediador. Aunque el uso de términos diferentes puede ayudar a definir acciones y contextos de comunicación intercelular, aquí utilizaremos el de neurotransmisor, pues hablamos simplemente de intercambio de información, de transmisión de señales, de uniones funcionales entre células.
Entre los neurotransmisores más importantes se encuentran el glutamato (Glu) que es el "abuelo" de los neurotransmisores. Otros neurotransmisores conocidos son el ácido gamma-aminobutírico (GABA) y la acetilcolina (Ach), la noradrenalina, Dopamina, Serotonina, Adrenalina, Glicina, Encefalinas, Endorfinas, etc.
Muchos neurotransmisores son sintetizados en el retículo endoplásmico rugoso (RER) del soma neuronal (es decir, en el cuerpo de la neurona).
La síntesis de los neurotransmisores se produce a partir de substancias conocidas como precursores. Casi todos los medicamentos hechos para alterar la química cerebral, como los antipsicóticos o los que inhiben los efectos del mal de Parkinson no son neurotransmisores sino precursores.
Otros son elaborados en el citoplasma del telodendron por enzimas especializadas, transportados y colocados dentro de la vesícula por proteínas transportadoras.
Llenas de neurotransmisores y listas para descargarlos en la hendidura sináptica, las vesículas permanecen inmóviles frente a la zona activa en un fenómeno llamado anclaje.
A partir de aquí se va a desencadenar un proceso denominado exocitosis que es el proceso por el cual las células expulsan un compuesto (generalmente un mensajero químico) al exterior de su membrana.

Figura superior. Sinapsis Química. Se observan las neuronas pre y postsinápticas, la hendidura y las vesículas con neurotransmisores

Las vesículas sinápticas van a liberar los neurotransmisores que contienen al arribar el potencial de acción al botón terminal, fenómeno que está relacionado con el ion Ca2+. Los canales de calcio son muy similares a los canales de sodio, excepto que ellos son permeables al calcio y no al sodio.
Estos canales de calcio que se abren permiten que una pequeña cantidad de iones penetre en el botón axónico, favoreciendo que la membrana de la vesícula se fusione con la membrana de la zona presináptica, permitiendo que los neurotransmisores se descarguen en la hendidura.
La exocitosis se produce a una enorme velocidad, del momento en el que los iones de calcio penetran al botón al momento de la descarga transcurren menos de dos milisegundos. Una vez en la hendidura, el neurotransmisor difunde entonces a través de este espacio (una distancia de sólo algunos diámetros moleculares) y se combina con lugares específicos (receptores) de la membrana postsináptica de la célula receptora.
Esto origina un cambio de polarización de la membrana postsináptica, funcionando como un estímulo. Algunos neurotransmisores provocan una hiperpolarización de la membrana postsináptica, mientras que otros determinan su despolarización parcial. Los primeros desencadenan sinapsis inhibitorias, puesto que requieren un estímulo más intenso que el necesario para alcanzar el potencial umbral. Los segundos generan las sinapsis excitatorias, ya que tienden a producir un potencial de acción.
Ahora bien, si los neurotransmisores permanecieran en el espacio sináptico después de haber sido liberados, seguirían ejerciendo sus efectos potentes sobre la membrana postsináptica y no serían posibles cambios rápidos en las respuestas del sistema nervioso. Para evitar esto, ciertas enzimas liberadas en el espacio sináptico destruyen rápidamente los neurotransmisores (Ej. Colinesterasa destruye a la acetilcolina)

Los Neurotransmisores
Un neurotransmisor (NT) es una sustancia química liberada selectivamente de una terminación nerviosa por la acción de un Potencial de Acción (PA), que interacciona con un receptor específico en una estructura adyacente y que, si se recibe en cantidad suficiente, produce una determinada respuesta fisiológica.
Para constituir un NT, una sustancia química debe estar presente en la terminación nerviosa, ser liberada por un PA y, cuando se une al receptor, producir siempre el mismo efecto.
Existen muchas moléculas que actúan como NT y se conocen al menos 18 NT mayores, varios de los cuales actúan de formas ligeramente distintas.
Los aminoácidos glutamato y aspartato son los principales NT excitatorios del SNC. Están presentes en la corteza cerebral, el cerebelo y la médula espinal..
El ácido g-aminobutírico (GABA) es el principal NT inhibitorio cerebral. Tras la interacción con los receptores específicos, el GABA es recaptado activamente por la terminación y metabolizado. La glicina tiene una acción similar al GABA pero en las interneuronas de la médula espinal.
La serotonina (5-hidroxitriptamina) (5-HT) se origina en el núcleo del rafe y las neuronas de la línea media de la protuberancia y el mesencéfalo.
Los niveles de 5-HT están regulados por la captación de triptófano y por la acción de la monoaminooxidasa (MAO) intraneuronal.
La acetilcolina es el NT fundamental de las neuronas motoras bulbo-espinales, las fibras preganglionares autónomas, las fibras colinérgicas posganglionares (parasimpáticas) y muchos grupos neuronales del SNC (por ejemplo, ganglios basales y corteza motora).
Al ser liberada, la acetilcolina estimula receptores colinérgicos específicos y su interacción finaliza rápidamente por hidrólisis local a colina y acetato mediante la acción de la acetilcolinesterasa.
La dopamina es el NT de algunas fibras nerviosas y periféricas y de muchas neuronas centrales (por ejemplo, en la sustancia negra, el diencéfalo, el área tegmental ventral y el hipotálamo).
Tras ser liberada, la dopamina interactúa con los receptores dopaminérgicos y el complejo NT-receptor es captado de forma activa por las neuronas presinápticas.
La noradrenalina es el NT de la mayor parte de las fibras simpáticas posganglionares y muchas neuronas centrales (por ejemplo, en el locus ceruleus y el hipotálamo). Cuando se libera, ésta interactúa con los receptores adrenérgicos.
La b-endorfina es un polipéptido que activa muchas neuronas (por ejemplo, en el hipotálamo, amígdala, tálamo y locus ceruleus). El cuerpo neuronal contiene un gran polipéptido denominado proopiomelanocortina, el precursor de varios neuropéptidos (p. ej., a, b y g-endorfinas). Este polipéptido es transportado a lo largo del axón y se divide en fragmentos específicos, uno de los cuales es la b-endorfina. Tras su liberación e interacción con los receptores opiáceos, se hidroliza por acción de peptidasas en varios péptidos menores y aminoácidos.
La metencefalina y leuencefalina son pequeños péptidos presentes en muchas neuronas centrales (por ejemplo, en el globo pálido, tálamo, caudado y sustancia gris central). Su precursor es la proencefalina que se sintetiza en el cuerpo neuronal y después se divide en péptidos menores por la acción de peptidasas específicas. Los fragmentos resultantes incluyen dos encefalinas. Tras su liberación e interacción con receptores peptidérgicos, son hidrolizadas hasta formar péptidos inactivos y aminoácidos, como son las dinorfinas y la sustancia P.
Las dinorfinas son un grupo de 7 péptidos con una secuencia de aminoácidos similar, que coexisten geográficamente con las encefalinas. La sustancia P es otro péptido presente en las neuronas centrales (habénula, sustancia negra, ganglios basales, bulbo e hipotálamo) y en alta concentración en los ganglios de las raíces dorsales. Se libera por la acción de estímulos dolorosos aferentes.
Otros NT cuyo papel ha sido establecido menos claramente son la histamina, la vasopresina,la somatostatina, el péptido intestinal vasoactivo, la carnosina, la bradicinina, la colecistocinina, la bombesina, el factor liberador de corticotropina, la neurotensina y, posiblemente,la adenosina.



Sustancias Que Alteran La Transmisión Sináptica
Existen sustancias ajenas al organismo que producen modificaciones importantes en el mecanismo de la transmisión sináptica.
Clasificaremos a estas sustancias, según su acción, en bloqueadoras o inhibidoras y excitadoras. Veamos algunos ejemplos:

Bloqueadores de sinapsis
-Toxina botulínica: producida por el bacilo botulínico, bacteria anaerobia que está presente en ambientes poco oxigenados, como es el caso de los productos enlatados. Esta bacteria elimina una sustancia que inhibe la liberación de acetilcolina por las vesículas presinápticas y bloquea además a los receptores de membrana. A nivel de las sinapsis neuromusculares, impide la excitación y contracción muscular, provocando parálisis, efecto que progresa hasta afectar músculos inspiratorios, especialmente el diafragma. En esa instancia, el individuo muere asfixiado.
-Toxina de la araña viuda negra: tiene efecto similar a la anterior.
-Curare: veneno de origen animal, de la región amazónica. Bloquea los receptores colinérgicos (receptores para acetilcolina) de la placa motora, provocando también la parálisis respiratoria.
-Nicotina: alcaloide del tabaco que en pequeñas dosis actúa como la acetilcolina, excitando a la neurona postsináptica o a la fibra muscular, pero que en grandes dosis bloquea a los receptores de membrana.

Excitadores de sinapsis
-Anfetaminas: drogas sintéticas utilizadas en tratamientos contra la obesidad o para aumentar el rendimiento intelectual y reducir la fatiga. Aumentan la liberación de noradrenalina en las sinapsis del sistema nervioso simpático.
-Muscarina: extraída de un hongo venenoso, produce efecto similar a la acetilcolina, provocando excitación anormal y sostenida de la segunda neurona y de las fibras musculares.
-Fenilnefrina: compuesto químico presente en las gotas nasales, de efectos similares a la noradrenalina, es decir, excitador del sistema simpático.
-Cocaína: derivado sintético de la coca, principio activo de la planta de coca, presente en la región del Altiplano. Inhibe la recaptación de noradrenalina por las terminales presinápticas, debido a lo cual se produce excitación sostenida en las neuronas del sistema simpático.
-Ácido lisérgico (LSD): principio activo del hongo que parasita al centeno y otros cereales. Bloquea la recaptación de noradrenalina en las sinapsis neuromusculares que se establecen entre las neuronas motoras simpáticas y las fibras musculares viscerales, provocando la excitación continua de estas últimas.

FisiologíA Neuronal. Sinapsis

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