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Ficha temática

El sistema nervioso

El sistema nervioso es el encargado de coordinar las respuestas en los organismos. El siguiente recurso educativo trata acerca de este sistema, el que te invitamos a conocer detalladamente. Contiene ilustraciones.

El sistema nervioso

Los organismos invertebrados, vertebrados y las plantas tienen la capacidad de responder a los estímulos del medio ambiente, fenómeno llamado irritabilidad.

En el caso de los animales, el sistema nervioso es el encargado de coordinar las respuestas en los organismos. Dependiendo del tipo de respuesta de los organismos, podemos identificar sistemas nerviosos con menor o mayor grado de complejidad, entre los cuales encontramos redes difusas de neuronas en algunos invertebrados, hasta ganglios y cordones nerviosos en el caso de ciertos vertebrados (Fig. 4). 

Figura cuatro a: ilustración de la evolución del sistema nervioso



Figura cuatro be: ilustración de la evolución del sistema nervioso

Fig. 4: Evolución del sistema nervioso (Programa de Estudio de Tercer Año Medio, Ministerio de Educación)

Todos los actos que realizamos diariamente son respuestas rápidas ante determinados estímulos. Pensamientos, memoria y una variedad de emociones están dirigidos por el sistema nervioso, el cual se organiza en (Fig. 5): 

Esquema sistema nerviosos

Fig. 5: División del sistema nervioso en vertebrados

El sistema nervioso es una red altamente organizada de células, que detectan cambios, se comunican entre sí y controlan la actividad física, la función cerebral y los procesos metabólicos. El sistema nervioso incluye dos divisiones principales: el sistema nervioso central y el sistema nervioso periférico.

En el sistema nervioso central se encuentran los centros superiores de control, que permiten interpretar estímulos y elaborar respuestas. Este sistema también es el encargado de producir las respuestas voluntarias y, en el caso del ser humano, permite controlar y manejar adecuadamente los instintos, tales como el hambre, la sed o el cuidado de las crías (Fig. 6). 

El sistema nervioso periférico se divide en:

  • S.N. somático: encargado de recibir estímulos y generar el movimiento en el músculo esquelético.
  • S.N. autónomo (Fig. 7): encargado de recibir estímulos y controlar las funciones viscerales del cuerpo llevadas a cabo por el músculo liso, músculo cardíaco y glándulas. Este sistema es el encargado de mantener la homeostasis del cuerpo. 

    Figura seis: ilustración de componentes del sistema nervioso central

Fig. 6: componentes del sistema nervioso central

Sistema nervioso central

ENCÉFALO
El encéfalo supervisa las operaciones diarias del cuerpo e interpreta grandes cantidades de información. El encéfalo humano adulto promedio pesa 1,4 kg, o aproximadamente el 2 por ciento del total del peso corporal. A pesar de su masa relativamente pequeña, el encéfalo contiene cerca de 100 mil millones de neuronas. Funcionando como una unidad, estas neuronas forman una de las estructuras más complejas en la tierra. Los científicos han aprendido mucho acerca del encéfalo, pero debido a que el encéfalo es muy complejo, queda mucho por descubrir. El encéfalo es responsable de muchas de las cualidades que hacen que cada persona sea única: pensamientos, sentimientos, recuerdos, talentos, y emociones. Sin embargo, gran parte del encéfalo está dedicado a hacer funcionar el cuerpo y mantener la homeostasis.
 
Cerebro

La estructura más grande del encéfalo humano es el cerebro. El cerebro se identifica fácilmente por su capa exterior muy plegada. Está compuesto por dos hemisferios cerebrales. Los dos hemisferios cerebrales están conectados por el cuerpo calloso. El cuerpo calloso es una banda de axones que se encuentra en la ranura central que separa el hemisferio derecho del hemisferio izquierdo. Otros surcos separan cada hemisferio en cuatro lóbulos: frontal, parietal, temporal y occipital. La capa exterior plegada del cerebro es la corteza cerebral, que contiene alrededor del 10 a 20 % del número total de neuronas del encéfalo. Diferentes partes de la corteza cerebral controlan información, sensaciones del cuerpo y respuestas motoras. Por ejemplo, el área de la corteza que interpreta información del tacto reside en el lóbulo parietal. Algunas funciones no están localizadas simétricamente en el cerebro. Centros cerebrales involucrados en el habla y el lenguaje residen principalmente en el hemisferio izquierdo. Centros cerebrales involucrados en el procesamiento de la información espacial y ciertos tipos de razonamiento se encuentran principalmente en el hemisferio derecho.
 
Diencéfalo
El diencéfalo se encuentra entre el cerebro y el tallo cerebral. Contiene centros de relevo para la información que entra y sale del cerebro. El centro de retransmisión más importante es el tálamo. Dirige las señales sensoriales entrantes hacia la región adecuada de la corteza cerebral. El hipotálamo ayuda a mantener la homeostasis, y también directa e indirectamente controla gran parte de la producción hormonal del cuerpo. Un conjunto de estructuras cerebrales llamado sistema límbico que incluye partes del tálamo y el hipotálamo, se ubica en los lóbulos temporales, y algunas partes más profundas de la corteza cerebral. El sistema límbico ayuda a gobernar la emoción, la memoria y la motivación.

Tallo cerebral
A continuación y abajo del diencéfalo, se encuentra el tallo cerebral o tronco encefálico. Esta región tiene tres divisiones principales: mesencéfalo, puente y médula obongada o bulbo raquídeo. El mesencéfalo transmite información visual y auditiva. El puente transmite información entre los hemisferios cerebrales y el cerebelo. El bulbo raquídeo actúa como un centro de retransmisión, y también un centro de control de la frecuencia cardíaca, respiratoria y otras actividades fisiológicas.

Cerebelo
A continuación y detrás de los hemisferios cerebrales se encuentra el cerebelo, que ayuda a coordinar la acción muscular. La superficie del cerebelo está altamente plegada. El cerebelo recibe impulsos sensoriales de los músculos, tendones, articulaciones, ojos y oídos, y otros centros encefálicos. procesa información sobre la posición del cuerpo, y controla la postura, manteniendo la musculatura esquelética en un constante estado de contracción parcial. El cerebelo coordina los movimientos rápidos y en curso.

MÉDULA ESPINAL
La médula espinal, es una columna de tejido nervioso que comienza en el bulbo raquídeo. La médula espinal se extiende hacia abajo a través de la columna vertebral, llevando impulsos nerviosos de ida y vuelta como una autopista. La médula espinal tiene una vaina exterior de materia blanca. El núcleo interno se compone de materia gris, que está compuesto por dendritas, axones amielínicos, y cuerpos neuronales.

El sistema nervioso periférico se divide en:

 S.N. somático: encargado de recibir estímulos y generar el movimiento en el músculo esquelético.
• S.N. autónomo (Fig. 7): encargado de recibir estímulos y controlar las funciones viscerales
del cuerpo llevadas a cabo por el músculo liso, músculo cardíaco y glándulas. Este sistema es el encargado de mantener la homeostasis del cuerpo.

Figura siete: ilustración de división del sistema nervioso autónomo

Fig. 7: división del sistema nervioso autónomo

El sistema nervioso humano se compone de dos tipos de células:

  • Las neuronas (Fig. 8): especializadas en recibir, conducir y transmitir impulsos nerviosos. Tienen una enorme capacidad de comunicarse con otras células gracias a un proceso llamado sinapsis.
  • Las células gliales: rodean a las neuronas y son 10-50 veces más numerosas que ellas. Cumplen diversas funciones en el sistema nervioso, como aumentar la conducción de la información, servir de soporte mecánico o eliminar el exceso de neurotransmisores y/o de sus metabolitos y de iones. 

    Figura ocho: esquema de una neurona

Fig. 8: esquema de una neurona

La conducción nerviosa se asocia con fenómenos electroquímicos. El potencial eléctrico de la membrana de la fibra nerviosa se mide con microelectrodos conectados con un osciloscopio.

Se dice que las neuronas están eléctricamente polarizadas, ya que presentan una diferencia de cargas a uno y otro lado de la membrana plasmática. Esta diferencia de cargas, denominada potencial de reposo, está determinada por un exceso de iones positivos fuera de la membrana plasmática y un exceso de iones negativos al interior de ella. Cuando la membrana plasmática de las neuronas está en reposo (potencial de reposo), la bomba Na+/ K+, transporta activamente el sodio hacia el espacio extracelular y el potasio hacia el espacio intracelular, generando una diferencia en la concentración de estos iones.

Cuando una neurona es estimulada con cierta intensidad (umbral de excitación), los canales de sodio dependientes de voltaje se abren. Debido a que existe una mayor concentración de iones sodio en el espacio extracelular, la apertura de los canales provoca la difusión del Na+ hacia el espacio intracelular. El ingreso de iones positivos despolariza a la neurona, es decir, disminuye la diferencia de cargas a ambos lados de la membrana plasmática (Fig. 9). El ingreso de Na+ provoca una variación en el potencial de membrana, que llega hasta los + 35 mV (dependiendo del tipo de neurona). Una vez que se ha alcanzado ese valor, los canales de Na+ se inactivan y se abren los canales de K+ dependientes de voltaje, provocando la salida de iones potasio. La salida excesiva de K+ provoca una pequeña hiperpolarización y, junto con la inactivación de los canales de Na+, constituyen el periodo refractario (en el que no se puede generar un potencial de acción). La bomba Na+/K+ se encarga de restablecer el potencial de reposo. 

Figura nueve: registro de un potencial de acción

Fig. 9: registro de un potencial de acción

Debemos recordar que los potenciales de acción solo se generan en el cono axónico (segmento entre el axón y el soma), ya que en el soma no existe la suficiente cantidad de canales para generar un potencial de acción.

Una vez que el potencial de acción ha recorrido el axón, llega al terminal sináptico y genera un segundo evento importante en la transmisión del impulso nervioso: la sinapsis.

La sinapsis es la comunicación funcional entre las neuronas que permite transformar una señal eléctrica (el potencial de acción) en una señal química capaz de atravesar el espacio sináptico.

Según el mecanismo de propagación, existen dos tipos de sinapsis: eléctrica y química. La eléctrica ocurre entre neuronas conectadas estrechamente por proteínas llamadas conexinas, mientras que la química tiene lugar entre neuronas que están separadas por un espacio sináptico a través del cual los neurotransmisores, al unirse con receptores específicos de la membrana postsináptica, permiten o impiden la transmisión del impulso nervioso a esta neurona (Fig. 10). La acción de los neurotransmisores puede ser interferida por el consumo de algunas drogas (Fig. 11). 

Figura diez: esquema de una sinapsis química

Fig. 10: esquema de una sinapsis química 

Figura once: ilustración del efecto de algunas drogas en la sinapsis química

Fig. 11: efecto de algunas drogas en la sinapsis química

Ejercicios:

  • Explica la participación de la bomba sodio/potasio en el potencial de reposo.
  • ¿Cuál es la condición eléctrica de la membrana durante el potencial de acción y cuáles son las causas de este cambio de polaridad?
  • ¿Cuál es la finalidad del período refractario?
  • ¿Qué explica la ley del todo o nada?
  • ¿Qué factores influyen en la velocidad de conducción de los impulsos nerviosos?
  • Explica secuencialmente cómo ocurre el paso del impulso nervioso de una neurona a otra en una sinapsis de tipo química.
  • Averigua la acción de los siguientes neurotransmisores: acetilcolina, serotonina, dopamina, sustancia P y endorfinas.
  • Explica cómo interfieren algunas drogas con la acción de los neurotransmisores.
  • ¿Qué tipo de respuestas controla el cerebelo y las estructuras del tronco encefálico?

Como se ha mencionado, el sistema nervioso recibe información de células especializadas que transducen los estímulos ambientales en potenciales capaces de ser transmitidos por el sistema nervioso. Estas células especializadas se denominan receptores y responden selectivamente a determinados estímulos como presión, sustancias químicas, calor o frío y luz.

Sistemas sensoriales
Los seres humanos son afectados por estímulos internos y externos. Los seres humanos son capaces de distinguir entre los diferentes tipos de estímulos por medio de un sistema altamente desarrollado de órganos. Los sistemas sensoriales integran las funciones del sistema nervioso periférico y el sistema nervioso central para responder los estímulos.

Percepción de estímulos
Para sobrevivir, los organismos deben detectar los estímulos del medio ambiente y reaccionar adecuadamente con algún tipo de cambios. Para detectar cambios en el medio ambiente, seres humanos y otros organismos tienen órganos de los sentidos altamente desarrollados - ojos, oídos, nariz, boca y piel — que reciben estímulos. La división sensorial del sistema nervioso periférico recopila información acerca del medio interno y el ambiente externo.
 
Receptores y órganos de los sentidos
Un receptor sensorial es una neurona que detecta estímulos. Hay muchos tipos de receptores sensoriales. Estos receptores pueden ser clasificados de acuerdo al tipo de estímulos a los cuales responden:
Mecanoreceptores: responden al movimiento, la presión y tensión.
Fotoreceptores: responden a las variaciones de luz.
Quimioreceptores: responden a sustancias químicas específicas.
Termoreceptores responden a cambios de temperatura.
Receptores de dolor: responden a daños en el tejido.
Cuando los receptores sensoriales reciben estimulación apropiada, convierten el estímulo en señales eléctricas o potenciales de acción. Esto se llama transducción. Estas señales eléctricas se envían a regiones específicas del cerebro. Los potenciales de acción generados por los diferentes órganos de los sentidos son eléctricamente similares. Así que, ¿cómo puede saber una persona si la estimulación es un cielo azul o un ruido fuerte? Las regiones del cerebro donde se interpretan los potenciales de acción varían según el tipo de estímulo. El cerebro tiene una región específica para cada sentido. Por lo tanto, las señales recibidas por la región de visión del lóbulo occipital son interpretadas por el cerebro como imágenes, incluso si el estímulo real era de otro tipo. Por ejemplo, un golpe en el ojo, hace que la persona "vea estrellas". La presión del golpe estimula rutas visuales en el cerebro.  El cerebro interpreta esta presión como una imagen.

La visión

La visión involucra la estimulación de fotorreceptores ubicados en la retina del globo ocular (Fig. 12). Cada uno de los componentes del globo ocular contribuye en las siguientes tareas: refracción adecuada de la luz, contracción de la pupila, acomodación del cristalino para la visión cercana o lejana y visión binocular. En la retina se forma una imagen invertida de menor tamaño, y las señales nerviosas de ella viajan por el nervio óptico hasta la región occipital del cerebro, donde son interpretadas. La visión puede ser afectada por algunas anomalías tales como: miopía, hipermetropía, astigmatismo, daltonismo y estrabismo, entre otras (Fig. 13). 

Figura doce: ilustración de fotoreceptores ubicados en la retina del globo ocular

Fig. 12: Estructura de la retina 

Figura trece: ilustración de anomalías presentadas en el sistema visual

miopía

 

presbicia

Fig. 13: Anomalías presentadas en el sistema visual

Respuesta motora

Muchas de las actividades del organismo dependen del músculo, que es un órgano efector controlado por el sistema nervioso. El músculo del esqueleto se organiza en las fibras musculares. Cada fibra muscular está compuesta por miofibrillas que contienen filamentos de proteínas contráctiles (actina y miosina) (Fig. 14). Estas proteínas forman parte de una unidad básica (sarcómero), que se repite y le da el aspecto estriado al músculo. Al igual que en la mayoría de las sinapsis entre neuronas, en la relación entre la fibra nerviosa y la fibra muscular (unión neuromuscular), la señal viaja por medio de un neurotransmisor: la acetilcolina. 

Figura catorce: Esquema de la organización del músculo esquelético

Fig. 14: Organización del músculo esquelético

 

EL SISTEMA NERVIOSO

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El alumno debe conocer la función y estructura del sistema nervioso central y periférico; la neurona y el potencial de acción. Por otro lado, como ejemplo de receptor debe estudiar la visión, y como ejemplo de efector la respuesta motora, tomando como ejemplo el músculo esquelético. Las actividades propuestas ayudarán al alumno a reforzar este conocimiento.

Información

Técnica

Descripción BreveEl sistema nervioso es el encargado de coordinar las respuestas en los organismos. El siguiente recurso educativo trata acerca de este sistema, el que te invitamos a conocer detalladamente. Contiene ilustraciones.
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IdiomaEspañol (ES)
Autoreducarchile
Fuenteeducarchile
Clasificación Curricular
NivelSectorUnidad o eje
3° medioBiologíaHabilidades de Pensamiento Científico
3° medioBiologíaEstructura y función de los seres vivos

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