SNC: Cubiertas del encéfalo y médula espinal

El sistema nervioso central (SNC) está formado por el encéfalo y la médula espinal, es el principal integrador de la aferencia sensitiva y la eferencia motora. Es capaz de evaluar la información que recibe del medio y de formular respuestas.

Cubiertas del encéfalo

Tanto el encéfalo como la médula espinal son estructuras delicadas y vitales, de modo que la naturaleza los ha dotado de cubiertas protectoras. La cubierta exterior -los huesos craneales- encierran el encéfalo, mientras que las vértebras encierran a la médula espinal. La cubierta interior consiste en un conjunto de membranas denominadas meninges, tres capas distintas componen las meninges:

- Duramadre

- Aracnoides

- Piamadre

La duramadre está formada por un fuerte tejido fibroso, y sirve como capa exterior a las meninges. La aracnoides es una membrana delgada y delicada que se encuentra entre la duramadre y la piamadre: ésta última está adherida a la superficie exterior del cerebro y de la médula espinal y contiene los vasos sanguíneos.

Existen varios espacios entre las meninges y alrededor de ellas. Tres de los cuales son:

- Espacio epidural: está inmediatamente fuera de la duramadre pero dentro de las cubiertas óseas del encéfalo y la médula espinal.

- Espacio subdural: se sitúa entre la duramadre y la aracnoides. El espacio subdural contiene una pequeña cantidad de líquido seroso lubricante.

- Espacio subaracnoideo: se encuentra debajo de la aracnoides y fuera de la piamadre, en este espacio se halla una cantidad significativa de líquido cefalorraquídeo.

Líquido cefalorraquídeo (LCR)

Además de sus cubiertas óseas  membranosas, la naturaleza ha protegido al cerebro y a la médula espinal frente a las lesiones, dotándolos de una amortiguación líquida alrededor de los órganos y dentro de ellos. Hablamos del LCR, no obstante, también es un depósito de líquido circulante que junto con la sangre sirve al encéfalo para monitorizar las alteraciones del medio interno.

El LCR se encuentra en el espacio subaracnoideo, los grandes espacios llenos de líquido dentro del cerebro se llaman ventrículos y son cuatro. Dos de ellos, los ventrículos laterales, se localizan uno en cada hemisferio cerebral; el tercer ventrículo se encuentra por debajo y dentro de los ventrículos laterales; el cuarto ventrículo es un diminuto espacio situado en el lugar donde el cerebelo se adosa a la cara posterior del tronco del encéfalo.

Médula espinal

La médula espinal está dentro del canal vertebral, extendiéndose desde el agujero occipital al borde inferior de la primera vértebra lumbar. La médula no ocupa por completo el conducto raquídeo, que también contiene las meninges, el LCR, un almohadillado de tejido adiposo y los vasos sanguíneos.

La médula espinal es un cilindro ovalado que se adelgaza ligeramente de arriba hacia abajo y que tiene dos engrosamientos, uno en la región cervical y otro en la lumbar. Dos profundos surcos, el medio anterior y el medio posterior, dividen a la médula en dos mitades casi simétricas.

Dos haces de fibras nerviosas, denominadas raíces nerviosas, salen de cada lado de la médula espinal. Las fibras de la raíz nerviosa dorsal llevan información sensitiva a la médula espinal; las fibras de la raíz nerviosa ventral sacan de la médula información motora. A cada lado de la médula espinal se unen las raíces nerviosas para formar un solo nervio mixto llamado nervio raquídeo.

Funciones de la médula espinal: La médula espinal realiza dos funciones generales, proporciona vías de conducción de dos direcciones y sirve como integrador o centro reflejo de todos los reflejos espinales.

Los tractos de la médula espinal proporcionan vías de conducción de dos direcciones al y desde el encéfalo. Los tractos ascendentes conducen impulsos que suben por la médula al encéfalo; los tractos descendentes conducen impulsos que bajan por la médula espinal desde el encéfalo. Los tractos son organizaciones funcionales en cuanto que todos los axones que componen a un tracto sirven a una función general; por ejemplo, las fibras del tracto espinotalámico sirven a una función sensitiva, transmiten impulsos que producen las sensaciones de tacto grosero, dolor y temperatura.

La médula espinal sirve también de centro de reflejo de todos los reflejos espinales. El término centro reflejo quiere decir el centro de un arco reflejo en el que impulsos sensitivos centrípetos se convierten en impulsos motores centrífugos. Son estructuras que cambian los impulsos de neurona aferentes a eferentes. Los centros de reflejos espinales están situados en la sustancia gris de la médula.

SISTEMA NERVIOSO: Sinapsis y neurotransmisores

La sinapsis es el lugar donde se transmiten los impulsos de una neurona, denominada neurona presináptica a otra conocida como neurona postsináptica. La sinapsis la forman tres estructuras: el botón sináptico, la hendidura sináptica, la membrana plasmática de la neurona postsináptica.

El botón sináptico es una diminuta protuberancia en el extremo de una rama terminal del axón de una neurona presináptica, cada botón contiene numerosas vesículas en las cuales se alojan moléculas de un compuesto químico llamado neurotransmisor.

La hendidura sináptica es el espacio entre el botón sináptico y la membrana plasmática de la neurona postsináptica.

La membrana plasmática de una neurona postsináptica tiene moléculas proteicas incluidas en ella enfrente de cada botón sináptico, que sirven como receptores a los que se fijan las moléculas de neurotransmisor.

El impulso nervioso que ha recorrido la longitud de la neurona se detiene en sus terminales axónicos, como los impulsos nerviosos no pueden atravesar la hendidura sináptica, en su lugar se liberan neurotransmisores del botón sináptico, atraviesa la hendidura sináptica y provocan una respuesta de la neurona postsináptica.
El mecanismo de transmisión sináptica comprende la siguiente sucesión de acontecimientos:

1. Cuando llega un impulso nervioso al botón sináptico se abren los canales de Ca⁺⁺

2. El aumento de concentración intracelular de Ca⁺⁺ causa la liberación de neurotransmisores a través de la hendidura sináptica

3. Los neurotransmisores se fijan a receptores de la membrana postsináptica, haciendo que se abran ciertos canales:

Excitadores

a) Se abren los canales de Na⁺ y K⁺

b) Na⁺ entra más rápido de lo que sale K⁺, haciendo que el interior de la membrana postsináptica sea más positivo

c) Esta despolarización genera un potencial excitador que si alcanza cierto umbral se inicia un impulso nervioso.

Inhibidores

a) Se abren los canales de K⁺ y/o Cl^-

b) La salida de K⁺ y la entrada de Cl^- hace que la membrana postsináptica sea menos positiva

c) Esta hiperpolarización genera un potencial inhibidor que impide que se llegue al potencial umbral, inhibiéndose así la iniciación de un impulso nervioso.

4. Una vez fijado el neurotransmisor a sus receptores postsinápticos, su acción termina rápidamente; algunas moléculas de neurotransmisor vuelven a los botones sinápticos, donde pueden empaquetarse de nuevo en vesículas y reutilizarse. Otras moléculas de neurotransmisor se metabolizan en compuestos inactivos por enzimas sinápticas.

Neurotransmisores

Los neurotransmisores se suelen clasificar por su función y por su estructura química, dependiendo del contexto en el que se exponen.

Funcionalmente se pueden clasificar en: neurotransmisores inhibidores y neurotransmisores excitadores. Otra forma de clasificar a los neurotransmisores por su función es identificar el mecanismo por el que producen un cambio en la neurona postsináptica o efector. Químicamente los neurotransmisores pueden agruparse en cuatro clases: acetilcolina, aminas, aminoácidos y neuropéptidos.

-          Acetilcolina

La acetilcolina (ACo) se sintetiza en las neuronas por combinación de acetil-coenzima A con colina. Las membranas postsinápticas contienen la enzima acetilcolinesterasa, que inactiva rápidamente la acetilcolina fijada a receptores postsinápticos. Las moléculas de colina liberadas por esta reacción son transportadas de nuevo a la neurona presináptica, donde se combinan con acetato para formar más ACo.

-          Aminas

Se sintetizan a partir de moléculas de aminoácidos. Las aminas incluyen los neurotransmisores serotonina e histamina y también los neurotransmisores de la subclase catecolamina, dopamina, adrenalina y noradrenalina. Los neurotransmisores amina se encuentran en diversas regiones del encéfalo, donde afectan el aprendizaje, las emociones, el control motor y otras actividades.

-          Aminoácidos

Los aminoácidos se encuentran en todas las células del cuerpo, donde se utilizan para sintetizar diversas proteínas estructurales y funcionales; en el sistema nervioso se almacenan en las vesículas sinápticas y se utilizan como neurotransmisores. Muchos biólogos actuales opinan que los aminoácidos se encuentran entre los neurotransmisores más frecuentes del SNC, siendo algunos (por ejemplo el ácido glutámico) responsables de hasta el 75% de las señales excitadoras del encéfalo.

-          Neuropéptidos

Los neuropéptidos son cordones cortos de aminoácidos denominados polipéptidos. Dos subclases de neuropéptidos, las encefalinas y las endorfinas, se fijan a los receptores de opiáceos, sirven para aportar opiáceos propios del cuerpo y ejercen importantes efectos antidolorosos en el cuerpo.

SISTEMA NERVIOSO: Arco reflejo e impulso nervioso

Básicamente, el arco reflejo es una vía de conducción de impulsos al y desde el sistema nervioso central (el encéfalo y la médula espinal). La forma más frecuente de arco reflejo es el arco de 3 neuronas, consta de una neurona aferente o sensitiva, una interneurona y una neurona eferente o motora.

Las neuronas aferentes conducen impulsos al sistema nervioso central desde receptores sensitivos del sistema nervioso periférico; las neuronas eferentes conducen impulsos desde el sistema nervioso central a los efectores (tejido muscular o tejido glandular); las interneuronas conducen impulsos desde las neuronas aferentes hacia o hasta las neuronas motoras.
En su forma más simple, el arco reflejo consta de una neurona aferente y otra eferente, en lo que se denomina arco de dos neuronas. En esencia, un arco reflejo es una vía de conducción del impulso desde los receptores al sistema nervioso central y luego a los efectores.

Impulsos nerviosos

Las neuronas son peculiares entre las células porque inician y conducen señales denominadas impulsos nerviosos. Es decir, las neuronas presentan excitabilidad y conductividad.
Un modo de describir un impulso nervioso es decir que es una onda de oscilación eléctrica que recorre la membrana plasmática.
Todas las células, incluidas las neuronas, mantienen una diferencia en la concentración de iones a través de sus membranas; existe un ligero exceso de iones positivos en el exterior de la membrana y un ligero exceso de iones negativos en el interior de la membrana. Esto origina una diferencia de carga eléctrica a través de las membranas plasmáticas denominada potencial de membrana; cuando cargas eléctricas opuestas están separadas por una membrana, tienen el potencial de moverse hacia un lado y hacia el otro de esa membrana, si son capaces de atravesarla.
La membrana que presenta un potencial de membrana se dice que está polarizada, es decir, tiene un polo positivo y un polo negativo.
Cuando la neurona no está conduciendo impulsos, se dice que está “en reposo”, el potencial de membrana mantenido por una neurona que no está conduciendo impulsos se llama potencial de membrana en reposo.

La excitación de la neurona ocurre cuando un estímulo provoca la apertura de los canales de Na⁺ adicionales que permiten entrar más Na⁺ en la célula. Al disminuir el exceso de iones positivos fuera de la membrana, se reduce la magnitud del potencial de membrana. Este movimiento del potencial de membrana hacia cero se denomina despolarización. En la inhibición, un estímulo provoca la apertura de canales de K⁺; al difundir más K⁺ fuera de la célula, aumenta el exceso de iones positivos fuera de la membrana plasmática, incrementándose la magnitud del potencial de membrana. El movimiento del potencial de membrana alejándose de cero se denomina hiperpolarización. Una vez alcanzado el máximo potencial de acción, el potencial de membrana empieza a regresar al reposo en un proceso llamado repolarización.

Resumiendo, los pasos que se llevan a cabo en la transmisión de un impulso nervioso son los siguientes:

SISTEMA NERVIOSO: neuroglia, neurona, nervios y fascículos nerviosos

Dos tipos principales de células forman el sistema nervioso, las neuronas y la neuroglia.
Las neuronas son células excitables que conducen los impulsos que hacen posible todas las funciones del sistema nervioso; la neuroglia o células neurogliales no conducen información ellas mismas, pero apoyan de diversas maneras la función de las neuronas.

Neuroglia

A diferencia de las neuronas, conservan su capacidad de división celular durante toda la madurez; aunque esta característica las capacita para reemplazarse a sí mismas, también las hace susceptibles a anomalías en la división celular, por ejemplo, el cáncer.
Existen cinco tipos principales de neuroglia: astrocitos, microglia, células ependimarias, oligodendrocitos y células de Schwann.

Astrocitos: son células con forma estrellada, constituyen el tipo de neuroglia mayor y más numeroso. Telas de astrocitos forman vainas ceñidas en torno a los capilares sanguíneos del encéfalo, éstas vainas y las uniones entre las células endoteliales de los capilares encefálicos constituyen la denominada barrera hematoencefálica.

Microglia: está formada por células pequeñas, generalmente estacionarias. Sin embargo, en el tejido encefálico inflamado o en degeneración, la microglia aumenta su tamaño, se mueve y ejerce fagocitosis para destruir microbios y restos celulares.

Células ependimarias: son neuroglia que forman finas capas que tapizan cavidades llenas de líquido del encéfalo y médula espinal.

Oligondendrocitos: son menores que los astrocitos y tienen menos prolongaciones; sirven para mantener unidas las fibras nerviosas y para producir la vaina de mielina grasa que rodea las fibras nerviosas del SNC.

Células de Schwann: sólo se encuentran en el SNP en el que soportan las fibras nerviosas y forman una vaina de mielina a su alrededor, ésta vaina está formada por capas de membrana de células de Schwann que contienen la sustancia grasa y blanca llamada mielina. Los intersticios microscópicos de la vaina entre células de Shwann adyacentes se denominan nódulos de Ranvier.

Neuronas

Todas las neuronas constan de un cuerpo celular (también denominado soma) y al menos dos prolongaciones (un axón y una o más dendritas) a las que se suele denominar fibras nerviosas.

El cuerpo celular contiene un núcleo, citoplasma, diversos orgánulos y una membrana plasmática encierra toda la neurona; extendiéndose por el citoplasma existen finos hilos denominados neurofibrillas.

Las dendritas se ramifican extensamente desde el cuerpo celular; los extremos distales de las dendritas de las neuronas sensitivas se denominan receptores, porque reciben los estímulos que inician los impulsos nerviosos. Las dendritas conducen impulsos al cuerpo celular de la neurona.

El axón de la neurona es una prolongación única que se extiende desde la eminencia axónica. Los axones conducen impulsos lejos del cuerpo celular; aunque la neurona tiene  sólo un axón, éste suele tener una o más ramas denominadas colaterales axónicos. Por otra parte, las puntas distales de los axones forman ramas llamadas telodendrias, que terminan en botones sinápticos.

Clasificación estructural de las neuronas

Según el número de sus prolongaciones hay 3 tipos de neuronas:
- Unipolar: se originan en el embrión en forma de neuronas bipolares, pero en el curso del desarrollo sus dos prolongaciones se fusionan en una.
- Bipolar: solo tienen un axón y una dendrita.
- Multipolar: solo tienen un axón pero varias dendritas.

Clasificación funcional de las neuronas:

Según el sentido en que conducen los impulsos hay 3 tipos de neuronas:

- Neuronas aferentes: transmiten impulsos nerviosos a la médula espinal o al encéfalo.

- Neuronas eferentes: transmiten impulsos nerviosos desde la médula espinal o el encéfalo hacia los músculos y glándulas.

- Interneuronas: conducen impulsos de neuronas aferentes hacia o hasta las neuronas eferentes; las interneuronas se encuentran completamente dentro del SNC.

Nervios y fascículos nerviosos

Los nervios son haces de fibras nerviosas periféricas que se mantienen juntas por capas de tejido conjuntivo.
Rodeando a cada fibra nerviosa, existe una delicada capa de tejido conjuntivo fibroso denominada endoneurio. Los haces de fibras, llamadas fascículos, se mantienen juntos por una capa de tejido conjuntivo, que se conoce como perineurio. Numerosos fascículos, junto con los vasos sanguíneos que los nutren, se mantienen juntos y forman un nervio completo envuelto por una cubierta fibrosa denominada epineurio. Dentro del SNC, los haces de fibras nerviosas se llaman fascículos y no nervios.

Existen haces de fibras mielínicas que consituyen la llamada sustancia blanca del sistema nervioso; en el SNP, la sustancia blanca está formada por nervios mielínicos, y en el SNC por fascículos mielínicos. Cuerpos celulares y fibras amielínicas forman la sustancia gris del sistema nervioso; las regiones bien definidas de sustancia gris dentro del SNC e suelen denominar núcleos, las regiones semejantes de sustancia gris en los nervios periféricos se llaman ganglios.

Casi todos los nervios del sistema nervioso humano son nervios mixtos, es decir, contienen neuronas sensitivas y motrices. Los nervios que contienen predominantemente neuronas sensitivas se denominan nervios sensitivos, mientras que los que contienen sobre todo neuronas motrices se llaman nervios motores.