Biologia del comportament

Unitat 2 —> NEURONAS Y GLÍA

Estructura básica de las neuronas

Teoría celular: todos los tejidos están constituidos por células.

En el sistema nervioso hay dos tipos de células fundamentales: las neuronas y las glías.

1. Doctrina de la neurona

Santiago Ramón y Cajal —> 3 principios 2. Polaridad dinámica

3. Especificidad de las conexiones

NEURONAS

El SN está formado por células, neuronas, que són la unidad básica estructural y funcional del SN. Son células excitables capaces de captar y transmitir información nerviosa.

Se calcula que hay 10^11 neuronas y se mueren 1000 neuronas por hora.

El número de conexiones que se establece entre neuronas es muy alto. Aunque no forman una red física, si forman una red funcional. —> Conectividad neuronal: 5x10^11 en 1cm3.

Particularidad de las neuronas: hay mucha abundancia de mitocondrias, ya que es una célula que necesita mucha energía y en las mitocondrias se sintetiza ATP. Una neurona es una célula MUY especializada que para poder especializarse en una función ha modificado mucho su morfología. Las neuronas tienen también muchos ribosomas donde hay constantemente genes sintetizando proteinas, ya que son células que necesitan muchas proteinas.

Hay una gran variedad de morfología de neuronas. Estudiaremos un prototipo.

Partes de la neurona:

- Membrana plasmática/neuronal: bicapa lipídica + proteinas de membrana. Lo más importante de la membrana es su composición en proteinas (de transporte/receptores/enzimas). Tiene permeabilidad selectiva.

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Biologia del comportament- Soma o parte neuronal: esférico o piramidal. En él hay el núcleo con el ADN y el

citoplasma con el citosol y todos los orgánulos de toda célula humana. Es el centro metabólico de la neurona. El 90% de lo que se sintetiza y se degrada ocurre en el soma.

- Las neuritas dependen del soma para sobrevivir:

- Dendritas: puede haber solo una en una neurona, pero lo más frecuente es que tenga muchas y muy ramificadas. Constituyen la región receptora de información de la neurona. Recibe la información del ambiente (estímulos) o lo que le transmite otra neurona. Es una zona rica en proteinas receptoras: más dendritas—> más información a recibir. A veces pueden tener ensanchamientos (espinas dendríticas) que son muy dinámicas, se modifican constantemente. Cerca de esas espinas suele haber ribosomas, que sintetizan proteinas para modificar las espinas. A medida que la información entra, las espinas se van modificando —> APRENDIZAJE.

- Axon: exclusivo de las neuronas. De una neurona se origina un único axon. Se origina a partir del soma y tiene una zona más amplia que se denomina cono axónico (región integradora dónde se integra toda la información que recibe una neurona). Tiene muy pocos orgánulos, sólo algunas mitocondrias. El axon es la zona transmisora de la información. A cierta distancia del cono se puede ramificar, cada una de las ramas principales se denominan colaterales y finalizan en unos engrosamientos llamados botones terminales, que es por donde se produce la salida de la información de la neurona. En el botón terminal hay las vesículas sinápticas: vesículas de membrana que contienen neurotransmisores.

INFORMACIÓN —> dendritas —> espinas dendríticas —> cono axónico —> axon —> botones terminales —> INFORMACIÓN.

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Sinapsis

1) Proceso de paso de información o de comunicción entre una neurona que transmite la información (presináptica) y otra (neurona, célula muscular o célula gandular) que la recibe (postsináptica).

2) Lugar especializado donde se produce la comunicación. Incluye: botones terminales de la n. pre + dendritas de la n. post + espacio sináptico (entre neuronas).

Segun la zona de sinapsis hay tres tipos:

- Axo-dendrítica: la información va del axon de la n.pre a la dendrita de la n.post. Órden: ¡Pasa la información! Excitadora.

- Axo-somática: la información va del axon de la n.pre al soma de la n.post. Órden: ¡No pases la información! Inhibidora (una conducta).

- Axo-axónica: la información va del axon de la n.pre al axon de la n.post. Órden: !Regula la intensidad de la información! Matiza la información que se estaba transmitiendo. Moduladora. Interviene entre dos neuronas.

(La membrana del soma también puede actuar como zona receptora)

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Biologia del comportamentLa información es de naturaleza electroquímica.

- Eléctrica: la información en forma de impulsos eléctricos que recorre el axón se convierte en señal química (neurotransimsor) al espacio sináptico.

- Química: cuando la información llega a los botones se libran de los neurotransmisores y durante la sinapsis la info es una señal química.

- Eléctrica: los neurotransmisores interactúan con la membrana de la n.post generando, de nuevo, una señal eléctrica.

Morfología neuronal: el citoesqueleto

Está para conseguir y mantener la morfología diferenciada de la neurona.

Funciones:

- Mecánicas: contactos celulares

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Biologia del comportament- Movimiento: contáctil, extracelular (locomoción), intracelular (transporte)

- Regulación de la expresión génica

- Dan forma celular (polaridad)

El citoesqueleto está compuesto por:

Los tres componentes son estructuras muy dinámicas: con mucha facilidad pueden alargarse o crecer (polimerizar) y también pueden acortarse (despolimerizar). Así modifican su estructura.

Transporte axónico

Podemos clasificarlo según la dirección del transporte: anterógrado (soma—>botones) o retrógrado (botones—>soma). O según la velocidad del transporte: lento o rápido.

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Biologia del comportamentEl transporte rápido necesita 3 condiciones: ATP (energía), proteínas transportadoras y mictrotúbolos, ya que se realiza a través suyo (no por dentro sinó se adhieren a ellos).

Hay tres tipos de transporte: (transporta orgánulos y moléculas pequeñas)

- Transporte anterógrado rápido (TAR): transporta dentro de vesículas precursores (moléculas a partir de las cuales se forman otras) y enzimos para sintetizar neurotransmisores a los botones.

- Transporte retrógrado rápido (TRR): transporta orgánulos lesionados o viejos al soma y productos de desecho para degradarlos o reciclarlos. La n.presináptica capta del espacio sináptico moléculas que libera a la n.post y las transporta al soma. Estas moléculas son neurotróficos (factores de crecimiento y supervivencia) y pueden modificar la expresión génica y hacer las conexiones más fuertes.

- Transporte anterógrado lento (TAL): transporta a los botones citosol + sus componentes y componentes del citoesqueleto (actina, tubulina…) para renovarlos.

El TRR i el TAR tienen diferentes proteínas transportadoras (dieína y kinesina respecti.).

Generalmente hablamos de T. axónico pero es equivalente a las dendritas.

¿Cómo se descubrió el transporte?

Se marcó radioactivamente un aa y se inyectó en un lugar del cerebro y se vió que se movía (transportaba) hasta el soma o los botones (TR y TA).

Otros usos: Estudiar conexiones neuronales, terapias de enfermedades neurodegenerativas y para transferir genes al medio que por TR se llevaron hasta el soma.

Problemas del transporte: las neuronas a parte de captar fármacos también captaran virus (herpes, rabia, difteria…).

Alteraciones: si se altera el TR, en los botones se acumularán residuos generando toxicidad. Si se altera el TA no podremos proporcionar a los botones nutrientes, orgánulos, etc.

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Principios del funcionamiento neuronal

- Principio de la polarización dinánimca:

Las neuronas tienen dos polos, están polarizadas. Toda neurona transmite la información de una manera constante y predecible. Des de las dendritas y la membrana del soma (región receptora de la neurona), la información se conduce hasta el cono axónico dónde se integra toda la información y dónde se decide si esta info se transmite o no. Si se decide la transmisión, esta se realizará unidireccionalmente a lo largo del axon (que es la región transmisora o conductora de la información) des del cono hasta los botones, donde se produce la salida de la información.

- Principio de la especificidad de las conexiones:

No hay continuidad citoplasmática entre neuronas. Las neuronas se comunican pero sin contacto físico (hay espacio sináptico). La comunicación no es al azar, sinó muy específica.

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Biologia del comportamentReflejo: respuesta automática a un estímulo. La respuesta es muy estereotipada. Para el reflejo más simple necesitamos tres tipos de neuronas:

- Neuronas sensoriales: captan información del medio a través de sentidos o receptores y la transmiten al SNC. Son aferentes. Por ejemplo, cuando te dan a la rótula, el cuadríceps se contrae. Las neuronas sensoriales captan esta contracción y la transportan al SNC.

- Neuronas motores o montoneurales: transportan la respuesta del SNC a los órganos efectores (músculos y glándulas). Son eferentes.

- Interneuronas: neuronas que se comunican entre sí otras neuronas. Su función es que la información sensorial pueda pasar a más de una neurona motora. Permite también comunicar bastantes partes del SNC (para coordinar las partes del cuerpo ya que hay varios músculos implicados).

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Biologia del comportamentLas neuronas sensoriales, motoras y interneuronas forman los nervios.

La respuesta es inconsciente (la hacemos con la médula) pero luego llega al cerebro y somos conscientes de que la hemos realizado. Es una respuesta rápida ya que puede influir en la supervivencia.

- Teoria del conexionismo celular

Las neuronas están relacionadas formando grupos funcionales, que forman estructuras del sistema nervioso, y se conectan de una forma específica (vías neuronales). La conducta es el resultado del procesamiento distribuido (en serie y en paralelo) de la información.

Las áreas de Wernicke i Broca tienen que estar comunicadas mediante un fascículo arqueado. Cuando una información llega a la área de Wernicke entendemos la información. Cuando la información oída llega a la área de Broca se transforma una información sensorial en motora.

Tenemos varios sitios del cerebro para el lenguaje. Se distribuye el proceso de la información en áreas y el lenguaje es el resultado del procesamiento distribuido de todas las áreas.

Si una de estas áreas va mal —> afasia: trastorno del lenguaje

Si se lesiona área de Wernicke —> afasia de comprensión

Si se lesiona área de Broca —> afasia de producción del lenguaje

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Tipos de neuronas: criterios de clasificación

- Forma: piramidales, estrellades, granulares, en cesto, horizontales...

- Función: sensoriales, motoras, interneuronas.

- Longitud del axón: de proyección (Golgi tipo I), locales (Golgi tipo II).

- Número de neuritas: unipolares, bipolares, pseudounipolares, multipolares.

- Neurotransmisor: colinérgicas, dopaminérgicas, serotoninérgicas, noradrenérgicas… Las neuronas que utilizan un mismo neurotransmisor se organizan formando los diferentes sistemas de neurotransmisión.

Funciones glía y otras células

Células gliales

- Base estructural: son unidad estructural, están formando la estructura.

- Barrera hematoencefálica

- Nutrición

- Recuperación de lesiones

- Tampón: mantiene el medio constante

- Aislante (mielina) y organizan grupos de neuronas: facilitan o dificultan la comunicación (sinapsis) entre grupos.

- Migración neuronal

- Fagocitosis

Otras células

- Recubren cavidades (ventrículos)

- Fagocitosis

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Biologia del comportamentLas tres células gliales son:

- Astrocitos

- Oligodendrocitos se encuentran en el SNC

- Microglía

- Células de Schwann se encuentran en el SNP

ASTROCITOS

- Son muy numerosos.

- Tienen distintas morfologías y funciones. Tienen forma estrellada.

- No tienen axon (es exclusivo de las neuronas).

- Sus funciones son actuar como tampón para mantener constante la concentración de algunos iones en el medio extracelular y de algunas sustancias tóxicas. El ión K+ y el glutamato son los que actúan más como tampón. Los astrocitos absorben K+ cuando en el medio externo hay mucho potasio. Y si en el medio hay poco potasio lo liberan.

- Dentro de los astrocitos se produce gran parte de la degradación del glutamato. El glutamato es el principal neurotransmisor excitatorio. Un exceso de glutamato mata a las neuronas por “electrocutación”, llamada excitotoxicidad.

- Muchos astrocitos finalizan en una serie de ensanchamientos que se llaman pies y con ellos se unen a los vasos sanguíneos. Con estos pies se pondrán encima de los vasos sanguíneos (conectan la neurona con los vasos sanguíneos) y formarán la barrera hematocefálica.

GLÍA MIELINIZANTE

- Constituida por los oligodendrocitos en el SNC y las células de Schwann en el SNP.

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Biologia del comportament- Forman la vaina de mielina en los axones de algunas neuronas. Las neuronas con

vaina serán mielínicas y las sin vaina amielínicas.

- SNP: La vaina de mielina consiste en que las células gliales transmiten prolongaciones de su membrana plasmática que sólo contiene lípidos con proteínas. Esta prolongación se enrolla en un segmento del axón creando bandas concéntricas.

- SNC: La vaina de mielina no es contínua —> Nódulos de Ranvier. // Internódulo: trocito de axón mielizado.

- La mielina actuará como un aislante eléctrico: incrementará la velocidad de trasmisión de la información en el axón.

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GLÍA RADIAL

- Tipos de células que sólo las vamos a encontrar durante el desarrollo del sistema nervioso. Las tendremos durante el desarrollo prenatal y en algunas etapas del postnatal. Luego desaparecen y la mayoría se convierten en astrocitos.

- Forman prolongaciones y gracias a ellas los neuroblastos (célula que ya ha decidido que será neurona pero es embrionaria; no tiene el aspecto de una neurona aún) pueden migrar des de donde se originan hasta su destino final. También les indican con quién tendrán que hacer sinapsis y formar conexiones.

EPENDIMOCITOS O CÉLULAS EPENDIMARIAS

- Células no gliales

- Ayudan a formar plexos coroideos o coroidales

- Recubren las cavidades llenas de líquido encefaloraquídeo (ventrículos)

MICROGLÍA

- Equivaldrían a los macrófagos específicos del SN

- Función: fagocitar (eliminar) restos de células muertas o lesionadas

OLIGODENDROCITOS CÉLULAS DE SCHWANN

Están en el SNC por lo tanto sólo formarán la vaina de mielina en las neuronas en el SNC

Están en el SNP por lo que formarán la vaina de mielina en las neuronas o axones del SNP

Pueden recurrir a los somas de las neuronas pero sin formar mielina. Colaboran en mantener el medio externo de las neuronas.

Ellas no

Un oligodendrocito puede formar diversos (aprox 15) internódulos del mismo o diversos axones

Cada célula de Schwann sólo formará un internódulo de un axón del SNP

Colaboran peor en la regeneración de lesiones. No son capaces de fagocitar ni de crear un cono.

Colaboran mejor en la regeneración de lesiones. 1. Fagocitan y eliminan restos del axón2. Crea un cucurucho de mielina para guiarlo en

el crecimiento del nuevo axón hacia la diana.

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Biologia del comportament- Su número aumenta como consecuencia del daño encefálico

- Secretan moléculas de señalización (citoguinas) que influyen en la supervivencia o muerte celular —> deciden si una célula debe morir y ser eliminada o debe sobrevivir.

Comentario vídeo Cerebros reparados

El Parkinson es una enfermedad neurodegerativa progresiva. Se mueren neuronas (neuronas dopaminérgicas) que tienen sustancia negra.

La dopamina es un neurotransmisor excitatorio que ayuda al movimiento.

El gaba es un neurotransmisor inhibitorio.

FER EL DIBUIX DEL CIRCUIT DELS APUNTS

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Biologia del comportamentEs un circuito en equilibrio por lo que si disminuye la dopamina aumentará la gaba.

Si el circuito se rompe y hay más gaba habrá una hipertonia (aumento muscular) —> dificultad movimientos voluntarios.

Poniendo el implante (que se pone en el núcleo subtalámico) lo que conseguimos es disminuir la gaba, ya que no se puede subir la dopamina.

Tenemos dos brazos por lo tanto dos sustancias negras; puede ser que una esté más afectada que la otra.

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