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sistema vital para controlar las funciones corporales De Wikipedia, la enciclopedia libre
El sistema nervioso es un conjunto de células especializadas en la conducción de señales eléctricas, está formado por neuronas y células gliales. Las neuronas reciben, procesan y transmiten la información que de esta forma puede viajar de un lugar a otro del organismo.[3][4] La mayor parte de los animales pluricelulares tienen sistemas nerviosos con funciones básicas similares, aunque con un grado de complejidad muy variable. Únicamente carecen de él los animales que no tienen tejidos y órganos bien diferenciados, como los poríferos (esponjas), placozoos y mesozoos.[5][6][7][8][9][10]
Sistema nervioso | ||
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Nombre y clasificación | ||
Latín | [TA]: systema nervosum | |
TA | A14.0.00.000 | |
TH | H3.11.00.0.00001 | |
Estudiado (a) por | neurobiología, neuroetología y neurología | |
Información fisiológica | ||
Función | Coordinación rápida y efectiva de todas las funciones corporales para responder de forma apropiada a los cambiantes estímulos del medio ambiente[1] | |
Estructuras principales | ||
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El sistema nervioso capta estímulos del entorno (estímulos externos), o señales del mismo organismo (estímulos internos), procesa la información y genera respuestas diferentes según la situación. A modo de ejemplo podemos considerar un animal que a través de las células sensibles a la luz de la retina capta la proximidad de otro ser vivo. Esta información es transmitida mediante el nervio óptico al cerebro que la procesa y emite una señal nerviosa que a través de los nervios motores provoca la contracción de ciertos músculos con el objetivo de desplazarse en dirección contraria al peligro.[1]
Se llama reflejo al proceso por el cual se produce una respuesta involuntaria, fácilmente predecible, frente a un estímulo determinado. La estructura neuronal que da soporte a un reflejo se llama arco reflejo. En el arco reflejo se establecen cinco componentes: el receptor, la vía aferente encargada de incorporar la información desde los receptores, el centro reflejo de integración, la vía eferente que lleva la información de salida y el órgano efector que puede ser un músculo en los reflejos motores o una glándula en los reflejos secretores. Muchos de los reflejos son movimientos no voluntarios de una parte del cuerpo en respuesta a un estímulo. En los vertebrados los reflejos son producidos en general mediante circuitos nerviosos mediados por neuronas situadas en la médula espinal, sin intervención del encéfalo.[2]
Las neuronas son las células que constituyen la unidad fundamental básica del sistema nervioso, se encuentran conectadas entre sí de manera compleja y tienen la propiedad de generar, propagar, codificar y conducir señales por medio de gradientes electroquímicos a nivel de membrana axonal y de neurotransmisores a nivel de sinapsis y receptores. Los tejidos de sostén o mantenimiento están formado por las células gliales (neuroglia) y un sistema vascular especializado.[8][11]
La neurona al igual que todas las células, dispone de un citoplasma en el que existe un núcleo y diversos orgánulos como las mitocondrias y el aparato de Golgi. Su particularidad está en que del cuerpo celular arrancan diversas prolongaciones ramificadas que se llaman dendritas y otra única que recibe el nombre de axón. Las dendritas reciben la señal nerviosa en dirección al cuerpo celular, mientras que el axón la emite desde el cuerpo celular a otra neurona o una célula muscular. El axón puede dividirse en miles de ramas, cada una de las cuales lleva a la información a una célula diferente. La estructura básica del sistema nervioso está formada por redes de neuronas interconectadas por sus dendritas y axones. La zona de conexión entre dos neuronas recibe el nombre de sinapsis.[12][13]
Con base en la división morfológica entre las distintas partes anatómicas de las neuronas y sus diversas formas de organización se clasifican en cuatro tipos:
Las neuronas se clasifican también en tres grupos generales según su función:
Las neuronas se pueden comunicar entre sí gracias a impulsos eléctricos que circulan a través de sus prolongaciones. El impulso se denomina potencial de acción y es unidireccional desde el cuerpo celular al axón. En estado de reposo existe una diferencia de potencial entre el interior y el exterior de la neurona ya que ambos espacios están separados por la membrana celular, a dicha diferencia de potencial se la denomina potencial de membrana en reposo.
Cuando se genera un potencial de acción o impulso nervioso, se producen dos cosas consecutivas que afectan a la membrana celular, alteran su permeabilidad a los iones Na+ y K+ y modifican el potencial de membrana en reposo. En primer lugar se abren los canales que facilitan la entrada de Na+ a la célula (despolarización), posteriormente se abren los canales de la membrana que hacen posible la salida de K+ de la célula (repolarización). El potencial de acción así generado se transmite unidireccionalmente a través del axón hasta alcanzar la siguiente conexión (sinapsis).
Se llama sinapsis a la comunicación funcional que se establece entre dos neuronas o entre una neurona y una célula muscular, mediante la sinapsis el impulso nervioso puede circular a través de varias neuronas enlazadas.[14] La neurona de la que parte el impulso se llama presináptica y la que lo recibe se denomina postsináptica. Entre ambas existe un espacio que recibe el nombre de espacio sináptico, el cual separa las membranas de las dos células aledañas. Pueden distinguirse dos tipos de sinapsis:
Un neurotransmisor es una sustancia química producida por las neuronas que se libera al espacio sináptico de una sinapsis química por la acción de un impulso nervioso o potencial de acción. Interacciona con un receptor específico en la neurona postsináptica donde produce una determinada respuesta que puede ser excitatoria o inhibitoria. Los neurotransmisores son un aspecto fundamental en la transmisión del impulso nervioso y resultan de gran interés en farmacología, pues muchos de los medicamentos que tienen alguna acción sobre el sistema nervioso actúan sobre ellos.
Existen diferentes sustancias que actúan como neurotransmisores, algunas de las más importantes son las siguientes:
Las células gliales (conocidas también genéricamente como glía o neuroglía) son células del sistema nervioso que desempeñan, de forma principal, la función de soporte y protección de las neuronas. En los humanos se clasifican según su localización o por su morfología y función. Las diversas células de la neuroglía constituyen más de la mitad del volumen del sistema nervioso de los vertebrados. Las neuronas no pueden funcionar en ausencia de las células gliales.[11]
Según su ubicación dentro del sistema nervioso ya sea central o periférico, las células gliales se clasifican en dos grandes grupos:
Por su morfología o función, entre las células gliales se distinguen las células macrogliales (astrocitos, oligodendrocitos), las células microgliales (entre el 10 y el 15 % de la glía) y las células ependimarias.
Pesa alrededor de 2 kilogramos[15] y anatómicamente puede dividirse en dos partes bien diferenciadas para facilitar su estudio: el sistema nervioso central que está compuesto por el encéfalo y la médula espinal, y el sistema nervioso periférico que incluye todos los nervios periféricos, tanto los nervios motores como los nervios sensitivos.[16][17]
Durante el desarrollo del embrión, el tubo neural primitivo da origen a la formación de tres vesículas encefálicas que se denominan prosencéfalo, mesencéfalo y rombencéfalo. Posteriormente el prosencéfalo se divide y da origen al telencéfalo y el diencéfalo, mientras que el rombencéfalo da origen al metencéfalo y el mielencéfalo. El mesencéfalo permanece sin dividirse. De esta forma se constituyen las cinco porciones de las que surgen todas las partes del encéfalo totalmente desarrollado.[18]
Se puede describir el sistema nervioso según su anatomía o según su funcionalidad:
El sistema nervioso central está formado por el encéfalo y la médula espinal, se encuentra protegido por tres membranas, las meninges.[20] En su interior existe un sistema de cavidades conocidas como ventrículos, por las cuales circula el líquido cefalorraquídeo.[16]
Sistema nervioso central | Encéfalo | Prosencéfalo | Telencéfalo | Rinencefalo, amígdala, hipocampo, neocórtex, ventrículos laterales | |
Diencéfalo | Epitálamo, tálamo, hipotálamo, subtálamo, pituitaria, pineal, tercer ventrículo | ||||
Tallo cerebral | Mesencéfalo | Téctum, pedúnculo cerebral, pretectum, acueducto de Silvio | |||
Rombencéfalo | Metencéfalo | Puente troncoencefálico, cerebelo | |||
Mielencéfalo | Médula oblonga | ||||
Médula espinal |
El sistema nervioso periférico está formado por los nervios craneales y espinales, que emergen del sistema nervioso central y que recorren todo el cuerpo, conteniendo axones de vías neurales con distintas funciones y, por los ganglios periféricos que se encuentran en el trayecto de los nervios y que contienen cuerpos neuronales, los únicos fuera del sistema nervioso central.[17]
Una división menos anatómica pero más funcional, es la que divide al sistema nervioso de acuerdo con el rol que cumplen las diferentes vías neurales, sin importar si estas recorren parte del sistema nervioso central o el periférico:
El sistema nervioso puede sufrir numerosas enfermedades de diferente origen: infecciosas, hereditarias, degenerativas, cerebrovasculares (por afectación de los vasos sanguíneos), desmielinizantes o tumorales.[22]
Se cree que la primera neurona surgió hace 600 millones de años, durante el período Ediacárico, en animales diblásticos como los cnidarios. El acto reflejo es la unidad básica de la actividad nerviosa integrada[23] y podría considerarse como el circuito primordial del cual partieron el resto de las estructuras nerviosas. Este circuito pasó de estar constituido por una sola neurona multifuncional en los diblásticos[24] a dos tipos de neuronas en el resto de los animales llamadas aferentes y eferentes. En el curso de la evolución se fueron agregando neuronas intermedias entre estos dos grupos iniciales, formando circuitos cada vez más complejos.[nota 1] El sistema nervioso fue mostrando un fenómeno de concentración en regiones estratégicas dando pie a la formación del sistema nervioso central, siendo la cefalización el rasgo más acabado de estos fenómenos.
Existen tres tipos de disposiciones del sistema nervioso: cicloneuros, hiponeuros y epineuros.[26][27][28]
Los animales diblásticos son aquellos en cuyo desarrollo embrionario temprano se diferencian dos hojas embrionarias, entre ellos los Porifera o esponjas de mar y los cnidarios (medusas). En las medusas el sistema nervioso forma un plexo que se sitúa bajo la epidermis no existe encéfalo, mientras que las esponjas de mar carecen de tejido nervioso.[29]
Los animales triblásticos son aquellos en cuyo desarrollo embrionario temprano se diferencian tres hojas embrionarias, se caracterizan por tener simetría bilateral, aunque secundariamente puedan perderla en estado adulto, como sucede en los equinodermos. Se dividen en dos grupos: protóstomos y deuteróstomos.
Filo | Superfilo | Sistema nervioso | Centralización | Metamerización | Cefalización | Mielinización |
---|---|---|---|---|---|---|
Ctenóforos | Diblásticos | Difuso | No | No | 0 | No |
Cnidarios | Diblásticos | Difuso/Cicloneuro | No/Si | No | 0 | No |
Platelmintos | Protóstomos espiralios | Hiponeuro | Si | No | + | No |
Nematodos | Protóstomos ecdisozoos | Hiponeuro | Si | No | + | No |
Artrópodos | Protóstomos ecdisozoos | Hiponeuro | Si | Si | +++ | Crustáceos[30] |
Moluscos | Protóstomos espiralios | Hiponeuro | Si | No | ++++ | No |
Anélidos | Protóstomos espiralios | Hiponeuro | Si | Si | ++ | Oligoquetos[30] Poliquetos[30] |
Equinodermos | Deuteróstomos | Cicloneuro | Si | No | 0 | No |
Hemicordados | Deuteróstomos | Cicloneuro | Si | No | + | No |
Cordados | Deuteróstomos | Epineuro | Si | Si | +++++ | Vertebrados[30] |
El filo de los porifera incluye las esponjas, existen varios miles de especies que en su gran mayoría viven en el medio marino. Carecen de sistema nervioso.
El filo de los cnidarios incluyen entre otros organismos las hidras y medusas. Presentan la forma más simple y primitiva de sistema nervioso que recibe el nombre de red nerviosa. En una red nerviosa las neuronas están dispersas sin una organización estructural compleja y no existe encéfalo.
El filo de los platelmintos incluye unas 20 000 especies, entre las que se incluyen algunas de vida parasitaria como la taenia solium o solitaria que vive en el intestino humano. Su sistema nervioso presenta inicios de cefalización y 2 cordones nerviosos longitudinales que pueden considerarse un sistema nervioso central primitivo. Por otra parte el tejido nervioso contiene ya numerosas interneuronas, es decir neuronas de conexión entre las sensitivas y las motoras que aumentan la complejidad de los circuitos.
El grupo de los anélidos incluye numerosas especies, siendo una de las más características la lombriz de tierra. Estos animales cuentan con un sistema nervioso formado por un cordón nervioso ventral doble y dos ganglios situados en cada metámero. Poseen un cerebro que está formado por la unión de dos ganglios dorsales que se comunican mediante conectivos al cordón nervioso ventral.
Dentro del grupo de los moluscos se encuentran los cefalópodos (calamares y pulpos). Estos tienen un cerebro y sistema sensorial que ha alcanzado gran desarrollo. El cerebro es comparativamente de tamaño muy grande en relación con el de otros invertebrados, por lo que los cefalópodos alcanzan elevadas capacidades de memoria y aprendizaje.[7]
El grupo de los bivalvos que incluye las almejas y mejillones tiene un sistema nervioso menos desarrollado que el de los cefalópodos, probablemente por su vida sedentaria. Carecen de encéfalo pero dispones de varios ganglios que controlan diversas funciones, entre ellos dos ganglios cerebro-pleurales a ambos lados del esófago que controlan los órganos sensoriales y la cavidad del manto (moluscos).[7]
Los artrópodos son los animales más abundantes y variados de la tierra, incluyen los insectos, arácnidos, crustáceos y miriápodos. Poseen un sistema nervioso bien desarrollado que les permite tener un comportamiento complejo y coordinado. Su sistema nervioso central es de tipo ganglionar y consiste en una cadena de ganglios segmentarios unidos mediante un cordón nervioso ventral, algunos ganglios se fusionan en la región cefálica y dan lugar a un cerebro.[7]
El grupo de los equinodermos incluye la estrella de mar y el erizo de mar. Estos animales poseen sistema nervioso pero no cuentan con un encéfalo que centralice la actividad. Disponen de tres anillos nerviosos situados en planos diferentes alrededor del tubo digestivo.[31]
El cordón nervioso de los cordados está sobre el aparato digestivo, en la región dorsal del cuerpo. En contraste, los cordones nerviosos de la mayor parte de los demás animales están en posición ventral, debajo del tubo digestivo. El filum de los cordados se subdivide en varios grupos, uno de ellos es el de los vertebrados que incluye peces, anfibios, reptiles, aves y mamíferos.
El sistema nervioso de los vertebrados consta de un encéfalo bien desarrollado y una médula espinal. El sistema nervioso periférico está formado por diferentes nervios que se conectan con el sistema nervioso central. Estos nervios son de tipo aferente (transportan información sensorial hacia el sistema nervioso central) o eferentes (transportan órdenes motoras desde el cerebro hasta los órganos). Existen asimismo ganglios periféricos que son agrupaciones de neuronas enlazadas a algunos de los nervios pero no deben confundirse con el sistema ganglionar de los artrópodos.[7]
La doctrina clásica según la cual el sistema nervioso es exclusivo de los animales está siendo cuestionada en las últimas décadas por los descubrimientos sobre la existencia de señales eléctricas en las plantas y el uso que estas hacen de ellas.[32] Con base en esos descubrimientos, algunos científicos han propuesto la necesidad de crear una área científica llamada neurobiología de las plantas y la existencia de un sistema nervioso en las plantas.[33][34] Esa propuesta ha provocado que en la comunidad ciéntifica exista una disputa entre aquellos que piensan que se debe hablar de sistema nervioso de las plantas y los que están en contra.[35][36] Lo inamovible de las posiciones en el debate científico por ambas partes ha llevado a proponer una solución al debate que consiste en redefinir el concepto de sistema nervioso mediante criterios únicamente fisiológicos y evitar los criterios filogenéticos.[37]
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