Les cèl·lules del sistema nerviós

Índex
- Objectius
- 1.Morfologia de les cèl·lules del sistema nerviós
- 1.1.La neurona
- 1.2.Les cèl·lules glials: tipus i funcions
- 1.2.1.Els astròcits
- 1.2.2.La micròglia
- 1.2.3.Els oligodendròcits
- 1.2.4.Les cèl·lules de Schawnn
- 2.Fisiologia de la neurona
- 2.1.La membrana de la neurona
- 2.2.El potencial de membrana
- 2.3.El potencial de repòs
- 2.4.Bombes iòniques per al manteniment de la concentració d’ions
- 2.5.Canvis en el potencial de membrana
- 2.5.1.Potencial local
- 2.5.2.Potencial d’acció
- 2.6.El potencial d’acció a les neurones
- 2.6.1.Característiques electrofisiològiques
- 2.6.2.Codificació de la informació
- 2.6.3.Conducció
- 3.Vídeos
- Exercicis d'autoavaluació
- Bibliografia
Objectius
-
Conèixer quines són les cèl·lules que formen el sistema nerviós.
-
Conèixer l’estructura bàsica de la neurona.
-
Saber com es classifiquen les neurones.
-
Conèixer els tipus de cèl·lules de glia i les seves principals funcions.
-
Saber què és el potencial de membrana.
-
Conèixer les causes de l’existència del potencial de membrana.
-
Conèixer les característiques del potencial de membrana quan la neurona està en repòs (el potencial de repòs).
-
Conèixer els canvis que poden tenir lloc en el potencial de membrana.
-
Saber què és un potencial local i les seves principals característiques.
-
Saber què és un potencial d’acció i les seves principals característiques.
-
Conèixer les fases d’un potencial d’acció.
-
Saber com el sistema nerviós codifica la informació.
-
Conèixer les bases iòniques d’un potencial d’acció.
-
Conèixer com es condueixen els potencials d’acció al llarg de l’axó.
1.Morfologia de les cèl·lules del sistema nerviós
1.1.La neurona

1.1.1.La neurona: morfologia i estructura
Soma, axó i dendrites

Soma o cos cel·lular
-
El soma, o cos cel·lular, és el centre metabòlic on es fabriquen les molècules i es realitzen les activitats fonamentals per a mantenir la vida i les funcions de la cèl·lula nerviosa.
-
Conté el nucli de la cèl·lula: en el nucli trobem el nuclèol i els cromosomes. El nuclèol és la fàbrica de ribosomes (estructures relacionades amb la síntesi de proteïnes). Els cromosomes són cadenes d’àcid desoxiribonucleic (ADN) que contenen la informació genètica de l’organisme.
-
El nucli està envoltat per la membrana nuclear.
Axó
-
L’axó és una única prolongació llarga que surt del soma. El diàmetre dels axons varia entre 0,2 i 25 µm.
-
La seva principal funció és la de conduir informació codificada en forma de potencials d’acció, permetent que la informació pugui viatjar des del soma fins al botó terminal.
-
En la seva part més distal es divideix i es ramifica. En l’extrem de les ramificacions es troben petits engrossiments anomenats botons terminals. Aquests botons tenen la funció de secretar determinades substàncies, denominades neurotransmissors. No obstant això, tot aquest procés el veurem en el mòdul "Comunicació neuronal" d’aquesta assignatura.
Dendrites


Orgànuls i partícules citoplasmàtiques
-
Estructural: dóna rigidesa i forma a la neurona.
-
Transport: participa en el transport de substàncies i vesícules al llarg de les dendrites i sobretot de l’axó.
-
El transport en direcció anterògrada implica el moviment de partícules des del soma fins als botons terminals.
-
El transport en direcció retrògrada implica el moviment de partícules des del terminal axònic fins al soma.
Fibres mielíniques i amielíniques
Axons mielínics
-
Els axons mielínics estan recoberts per una substància de tipus greixós anomenada mielina. La mielina està formada principalment de lípids, la qual, com que aquests són aïllants, no condueix el corrent elèctric.
-
Aquest embolcall de mielina rep el nom de beina de mielina.
-
La beina de mielina no és contínua, té diverses interrupcions.
-
Les zones de l’axó que no estan envoltades de mielina s’anomenen nòduls de Ranvier i són les úniques zones que no estan aïllades i on l’axó està exposat al medi extracel·lular (figura 9).
-
La zona envoltada de mielina, entre nòdul i nòdul, s’anomena internòdul.
-
En el sistema nerviós central (SNC), la beina de mielina està formada per oligodendròcits (vegeu la figura 22).
-
En el sistema nerviós perifèric (SNP), la beina de mielina està formada per cèl·lules de Shawnn (vegeu la figura 23).
Axons amielínics
-
Estan parcialment recoberts de mielina.
-
Una única cèl·lula de glia, de Schwann o oligodendròcit, mig envolta axons de diferents neurones, de manera que part de l’axó està recobert i part no.
1.1.2.Classificació de les neurones
-
Són les neurones més simples (figura 11).
-
Predominen en l’SN dels invertebrats.
-
Surt del soma una sola prolongació que es pot ramificar en moltes branques. Una d’aquestes serveix d’axó, i les altres funcionen com a estructures dendrítiques de recepció.
-
No tenen dendrites que surtin del soma.
-
Del cos cel·lular de les neurones bipolars surten dues prolongacions (figura 13).
-
De vegades, és difícil saber quina de les prolongacions és l’axó i quina les dendrites. Però des d’un punt de vista funcional recordeu que les dendrites estan especialitzades a rebre informació d’altres neurones, i l’axó a conduir aquesta informació en forma d’impulsos nerviosos fins als botons terminals.
-
Aquestes neurones es troben principalment en els sistemes sensorials, com és el cas de les cèl·lules bipolars de la retina.
-
És el tipus de neurones més comú en l’SN dels vertebrats.
-
Del soma surt l’axó i diverses ramificacions dendrítiques.
-
Segons la longitud de l’axó, les podem dividir en multipolars, tipus Golgi I i tipus Golgi II:
– Tipus Golgi I: són neurones multipolars d’axó llarg (figura 14).
Són neurones multipolars tipus Golgi I les cèl·lules piramidals de l’escorça cerebral i les cèl·lules de Purkinje del cerebel.

– Tipus Golgi II: són neurones multipolars d’axó curt i, per tant, estableixen contactes amb neurones pròximes (figura 16).
-
Porten informació des de la perifèria fins a l’SNC, per tant, són fibres aferents a l’SNC (figura 17).
-
Una fibra aferent a l’SNC és una fibra que porta informació cap a l’SNC.
-
Generalment són neurones pseudomonopolars.
-
Porten informació des de l’SNC fins a la perifèria (músculs i glàndules), per tant, són fibres eferents de l’SNC (figura 18).
-
Una fibra eferent de l’SNC porta informació des de l’SNC fins a les cèl·lules efectores de la perifèria.
-
Generalment són neurones multipolars Golgi I.
-
Són el tipus de neurones més abundant; són totes les altres neurones que no són ni sensorials ni motores.
-
Aquestes neurones processen informació localment i la transmeten d’un lloc a l’altre de l’SNC.
1.2.Les cèl·lules glials: tipus i funcions
-
Astròcits
-
Micròglia
-
Oligodendròcits
-
Cèl·lules de Schawnn
1.2.1.Els astròcits
-
Suport estructural: els astròcits es troben entre les neurones i proporcionen suport físic a les neurones i consistència a l’encèfal.
-
Separació i aïllament de les neurones: aquestes cèl·lules fixen les neurones en un lloc concret mantenint una distància entre elles, per evitar així, que es barregin els missatges neuronals.
-
Captació de transmissors químics: els neurotransmissors poden ser captats i emmagatzemats en els astròcits.
-
Reparació i regeneració: al contrari que les neurones, les cèl·lules glials mantenen la seva capacitat de dividir-se al llarg de la vida. Quan es produeix una lesió en el SNC els astròcits proliferen i emeten un nombre més gran de prolongacions (aquests canvis s’anomenen gliosi). Els astròcits netegen la zona lesionada, ingerint i digerint les restes de neurones mitjançant fagocitosi. A més, els astròcits proliferen per a "omplir el buit" deixat per la lesió. D’altra banda, els astròcits podrien tenir un paper molt important en la regeneració de les neurones pel fet que alliberen diversos factors de creixement.
-
Subministrament de nutrients a les neurones: sembla que els astròcits podrien ser l’enllaç entre el sistema circulatori (on es troben els nutrients que les neurones necessiten) i les neurones (figura 20).
1.2.2.La micròglia
1.2.3.Els oligodendròcits
1.2.4.Les cèl·lules de Schawnn
-
Com els astròcits, se situen entre les neurones.
-
Com la micròglia, fagociten les restes en el cas d’una lesió en els nervis perifèrics.
-
Com els oligodendròcits, formen la mielina al voltant dels axons, però en aquest cas, de l’SNP. Com hem dit anteriorment, cada cèl·lula de Schawnn forma un únic segment de mielina per a un únic axó.
2.Fisiologia de la neurona
2.1.La membrana de la neurona
2.2.El potencial de membrana
2.3.El potencial de repòs

-
Anions orgànics (A–): principalment són proteïnes amb càrrega negativa.
-
Ions de clor : Cl–
-
Ions de sodi: Na+
-
Ions de potassi: K+
-
El K+ es troba principalment en el fluid intracel·lular.
-
El Na+ i el Cl– es troben principalment en el fluid extracel·lular.
-
La membrana és molt més permeable al K+ que al Na+.
-
El grau de permeabilitat al Cl– és intermedi respecte als altres dos cations.
-
La membrana és impermeable a la resta d’anions, els anions proteics.

-
El K+ és l’ió que en condicions de repòs es pot distribuir asimètricament per tal de compensar els ions que no poden travessar la membrana.
-
El K+ intenta d’arribar a l’equilibri determinant el valor del potencial de repòs.
2.4.Bombes iòniques per al manteniment de la concentració d’ions
2.5.Canvis en el potencial de membrana

-
Despolarització: quan el potencial de membrana té un valor menys negatiu que el potencial de repòs (per exemple, –55 mV).

-
Hiperpolarització: quan el potencial de membrana té un valor més negatiu que el potencial de repòs (per exemple, –90 mV).

2.5.1.Potencial local
2.5.2.Potencial d’acció
2.6.El potencial d’acció a les neurones
2.6.1.Característiques electrofisiològiques
-
La membrana està en repòs i rep un estímul.
-
Comença la fase de despolarització. L’interior perd negativitat fins que arriba un moment en què no hi ha diferència de potencial. De fet, fins i tot el potencial s’inverteix, l’interior es fa positiu respecte a l’exterior.
-
Després comença la fase de repolarització. L’interior recupera la seva negativitat respecte a l’exterior.
-
L’última fase és d’hiperpolarització, en la qual l’interior presenta un valor més negatiu que el del potencial de repòs.
-
Per acabar, el potencial de membrana recupera el valor del potencial de repòs (figura 33).
-
Forces químiques: la concentració de K+és més gran a l’interior i, per tant, aquestes forces l’empenyen a sortir.
-
Forces elèctriques: l’entrada massiva de Na+ ha fet que l’interior adquireixi valors positius. Com que el K+ és un catió, les forces elèctriques també l’empenyen a sortir.

2.6.2.Codificació de la informació
Com codifica el sistema nerviós la intensitat de l’estimulació?
Períodes refractaris
-
Període refractari: és el temps que ha de transcórrer després d’un potencial d’acció perquè un estímul llindar sigui capaç de produir un nou potencial d’acció en el mateix punt.
-
Període refractari absolut: és la part del període refractari en la qual per molt alta que sigui la intensitat de l’estímul no es produeix un potencial d’acció.
-
Període refractari relatiu: és la part del període refractari en la qual, si l’estimulació és prou intensa (per sobre l’estímul llindar), s’aconsegueix de produir un nou potencial d’acció; per tant, és un període en el qual el llindar de descàrrega és més elevat.
2.6.3.Conducció
Conducció del potencial d’acció en fibres amielíniques
Conducció del potencial d’acció en fibres mielíniques
-
La velocitat de conducció és més gran, ja que es redueixen els corrents iònics transmembrana, és a dir, l’intercanvi d’ions entre els fluid intracel·lular i extracel·lular. La conducció entre nòduls és molt ràpida, ja que es produeixen corrents locals d’ions que es desplacen per l’interior i per l’exterior de la membrana però sense intercanvi entre els dos fluids.
-
L’altre avantatge és l’econòmic. La conducció saltatòria requereix menys energia. Com que hi ha menys intercanvi d’ions entre fluids intracel·lular i extracel·lular, la bomba de Na+-K+ ha de treballar menys (recordeu que aquesta bomba gasta energia quan funciona).
Velocitat de conducció dels potencials d’acció
-
Diàmetre de l’axó: la velocitat de conducció de l’axó és directament proporcional al diàmetre de l’axó (a més diametre, més velocitat).
-
Mielinització: la velocitat de conducció és més gran en fibres mielíniques. Les fibres mielíniques rarament tenen un diàmetre superior a 20 µm, i així i tot, en mamífers, la seva velocitat de conducció és deu vegades més gran que la de les fibres de 600 µm de diàmetre de l’axó gegant del calamar. Podríem dir que la mielinització és l’estratègia dels vertebrats per a augmentar la velocitat de conducció. També cal destacar que la velocitat de conducció també es relaciona directament amb el gruix de la beina de mielina; com més gruixuda, més velocitat.
3.Vídeos
Exercicis d'autoavaluació
Solucionari
1.2.
3.
4.
5.
6.