3.4.Funcionamiento del sistema nervioso
El impulso nervioso pasa de unas neuronas a otras gracias a las sinapsis. Existen tres tipos básicos de neuronas en función de la dirección de transmisión del impulso nervioso:
Neuronas sensitivas
Conducen el impulso desde el receptor sensorial hasta los centros nerviosos.Neuronas motoras
Conducen el impulso desde los centros nerviosos hasta un órgano efector.Interneuronas o neuronas de asociación
Se encuentran en los centros nerviosos y se encargan de conectar las neuronas sensitivas y motoras.-Las conexiones entre neuronas forman circuitos nerviosos que pueden ser convergentes o divergentes.Los circuitos nerviosos permiten el procesamiento y la transmisión de un impulso nervioso desde los receptores sensoriales hasta los órganos efectores.-Los circuitos nerviosos más simples son conocidos como arcos reflejos.Se caracterizan por presentar las siguientes carácterísticas:Se producen muy rápidamente, siempre dan lugar al mismo tipo de respuesta, precisan de la intervención de pocas neuronas.En un acto reflejo intervienen un mínimo de dos neuronas: una sensitiva y otra motora. Habitualmente participan varias neuronas de asociación.
5. El sistema nervioso en los vertebrados
El sistema nervioso de los vertebrados se divide en sistema nervioso central, encargado de la coordinación, control y procesamiento de la información y del sistema nervioso periférico,que conecta al primero con los receptores sensoriales y los efectores.
5.1.Sistema nervioso central
El sistema nervioso central tiene una doble protección: ósea y membranosa. La primera la forman la columna vertebral y el cráneo y la segunda la constituyen unas membranas denominadas meninges. En el sistema nervioso central se diferencian claramente dos zonas:
Sustancia gris
En ella se encuentran cuerpos neuronales, dendritas y axones amielínicos.
Sustancia blanca
Está formada por axones con cubierta mielínica.La médula espinal
Se aloja en el interior de la columna vertebral y presenta sustancia gris en la parte interna y blanca en la externa. A las astas posteriores o dorsales llegan los nervios sensitivos y de las astas anteriores o ventrales salen los nervios motores. Lleva a cabo dos funciones: -Realiza actos reflejos que permiten responder, de una forma rápida, a cambios del medio ambiente. -Transmite la información recibida de los receptores sensoriales hacia el encéfalo y las órdenes motoras.
El encéfalo
Mientras que la médula espinal es muy semejante en todos los vertebrados y ha evolucionado poco, el encéfalo muestra mayor variedad de tamaños y estructuras.
El estudio comparado de los encéfalos de los diferentes grupos muestra varios cambios progresivos: (Aumento del tamaño relativo respecto a la médula, paso de una disposición lineal a otra más globosa, aumento de la importancia de la regíón más anterior y plegamiento de esta)
-La parte posterior se considera más primitiva pues se encarga de los reflejos y las actividades automáticas. Está más desarrollada en peces,anfibios y reptiles.
-Por el contrario, la parte anterior tiene mayor importancia en las aves y los mamíferos e interviene en procesos de asociación e integración,así como en la producción de respuestas muy elaboradas. Hay tres regiones
Prosencéfalo o encéfalo anterior.Está, a su vez, formado por dos regiones:
-Telencéfalo.Es el cerebro,que en aves y mamíferos está muy desarrollado y se divide en dos hemisferios. En su interior se encuentra el cuerpo calloso. La parte más externa, formada por sustancia gris, constituye la corteza cerebral, que en la especie humana está muy replegada ý forma las circunvoluciones cerebrales.
Su función es centralizar la información sensorial y controlar los movimientos voluntarios.
-Diencéfalo.En él se encuentran el tálamo, que es el centro de interpretación de muchos estímulos sensitivos, y el hipotálamo, que regula muchas sensaciones internas, como la sed,el hambre o el sueño.Junto con la hipófisis, el hipotálamo regula la secreción de hormonas y es además regulador de la homeostasis.
Mesencéfalo.Es la zona media,que constituye el centro integrador más importante en peces y anfibios,En los mamíferos esta zona forma los tubérculos cuadrigéminos,a los que llegan fibras de los nervios ópticos y auditivos.
Rombencéfalo.Es el encéfalo posterior,formado por dos regiones:
-Metencéfalo.Controla el equilibrio y la coordinación motora. En las aves y mamíferos alcanza un gran desarrollo: forma el cerebelo, constituido por dos hemisferios cerebelosos.
-Mielencéfalo.Es el bulbo raquídeo,que se continúa con la médula espinal. Controla funciones automáticas como los ritmos cardíaco y respiratorio, la presión sanguínea o la deglución.
5.2.Sistema nervioso periférico
Se encarga de la conexión de los receptores sensoriales con el sistema nervioso central y de éste con los órganos efectores.
Gracias al sistema nervioso periférico,el sistema nervioso central se comunica con el medio externo e interno, recibe información de ellos y transmite las respuestas que elabora.
El sistema nervioso periférico está constituido por nervios. En su recorrido se encuentran también ganglios.-Según el tipo de fibras nerviosas que contienen pueden ser sensitivos(proceden de los receptores), motores(conducen las órdenes a los efectores) o mixtos(contienen tanto fibras sensitivas como motoras)
Atendiendo a su localización respecto al sistema nervioso central, los nervios son craneales o raquídeos.-El sistema nervioso periférico puede dividirse en dos partes: somático y autónomo.
Sistema nervioso somático
Se encarga de la relación del sistema central con el medio externo.Realiza dos funciones:
-Recibe información de los estímulos que proceden del exterior y de la posición del cuerpo del animal y la conduce al sistema nervioso central.
-Conduce las órdenes para la contracción de los músculos esqueléticos voluntarios que se originan en el sistema nervioso central.
Sistema nervioso autónomo
También llamado involuntario o neurovegetativo,regula y coordina el correcto funcionamiento de los órganos internos. Sus acciones son siempre involuntarias.Los centros reguladores autónomos se sitúan en determinadas zonas del sistema central como el hipotálamo, el bulbo raquídeo y la médula espinal.
-El segundo,formado por neuronas postganglionares, cuyo cuerpo celular se localiza en un ganglio,llega hasta un órgano interno.
-Dependiendo del equilibrio entre ambos,los órganos actúan en cada momento, con mayor o menor intensidad, según las necesidades del organismo.
6.Los efectores
Cuando los animales reciben un estímulo, lo procesan y elaboran una respuesta en forma de impulso nervioso que viaja a uno o varios órganos.
Los efectores son los órganos que ejecutan la respuesta elaborada por el sistema nervioso central.Esta respuesta puede ser un movimiento o la acción de una determinada glándula.
En el caso del movimiento,la respuesta corre a cargo del aparato locomotor;en el de la acción de una glándula, del sistema glandular.
6.1.Aparato locomotor Está formado por el esqueleto y los músculos
El esqueleto El esqueleto de los animales, además de soportar y proteger el cuerpo,tiene un papel pasivo en la locomoción, ya que sirve de punto de inserción a ciertos músculos y sus piezas se articulan con cada contracción. -Los esqueletos pueden ser de tres tipos:
Hidrostático
Lo constituyen los propios líquidos corporales. Es propio de ciertos invertebrados, como cnidarios,anélidos y algunos moluscos. Los líquidos corporales,al ser comprimidos por la musculatura del cuerpo, pueden desplazarse en una determinada dirección y generar un movimiento de avance del animal. -Exoesqueletos.Se forman a partir de sustancias rígidas como el carbonato de calcio o la quitina.Los moluscos bivalvos poseen dos conchas calcáreas articuladas que se abren y cierran gracias a la acción de los músculos aductores. Los artrópodos poseen un armazón externo de quitina más o menos rígido constituido por piezas independientes que se articulan entre sí. -Endoesqueletos.Están constituidos por piezas duras alojadas en el interior del cuerpo y que,generalmente,se articulan entre sí.En los equinodermos estas piezas son calcáreas y en algunos grupos participan en la locomoción.En los vertebrados el esqueleto está formado por huesos constituidos por tejido óseo o cartilaginoso.Típicamente el esqueleto de los vertebrados consiste en un eje axial y un esqueleto apendicular.
-El eje axial está compuesto por el cráneo, la columna vertebral y las costillas. -El esqueleto apendicular está constituido por la cintura escapular, la cintura pelviana y las extremidades.
En la mayoría de los peces las aletas pectorales y pelvianas se unen al esqueleto mediante la cintura escapular y pelviana respectivamente.
En los tetrápodos la cintura escapular está unida por ligamentos a la columna vertebral
Sistema muscular
Los músculos están formados por unas células especializadas, las fibras musculares, que tienen en su citoplasma una gran cantidad de filamentos proteicos con capacidad contráctil. Hay dos tipos:
Musculatura lisa
Es la musculatura visceral o involuntaria.Sus funciones dependen del órgano en el que se encuentran: en el tubo digestivo hacen avanzar el alimento; en los vasos sanguíneos regulan la presión sanguínea. Las contracciones de la musculatura lisa están controladas por el sistema nervioso autónomo.
Musculatura estriada
Recibe este nombre porque los filamentos proteicos de las fibras musculares se disponen de una manera ordenada,que proporciona un aspecto bandeado a la musculatura.Su contracción es rápida y poco resistente a la fatiga.
Se pueden diferenciar dos tipos:
Musculatura esquelética
Es la musculatura somática o voluntaria. Se inserta en el esqueleto y hace posibles los movimientos de ciertas estructuras del cuerpo o el desplazamiento del animal. Está controlada por el sistema nervioso central.
Musculatura cardíaca
Es muy parecida a la musculatura esquelética, pero su contracción es involuntaria y resistente a la fatiga. Está controlada por el sistema nervioso autónomo.
6.2.Las glándulas
Los animales también pueden responder a los estímulos mediante la secreción de ciertas sustancias. En este caso los órganos efectores son las glándulas. Se distinguen tres tipos de glándulas:
Glándulas exocrinas
Vierten su secreción al exterior del cuerpo o a una cavidad conectada con el exterior. Un tipo especial de glándulas exocrinas segrega, tanto en invertebrados como en vertebrados,unas sustancias químicas llamadas feromonas.La naturaleza química de las feromonas es muy variada y se segregan en pequeña cantidad,a menudo mezcladas con otras secreciones, que son detectadas mediante quimiorreceptores.Glándulas endocrinas
Los productos de secreción son hormonas, compuestos orgánicos de naturaleza química variable que regulan numerosos procesos metabólicos.Las hormonas se vierten a la sangre y son transportadas hasta el órgano sobre el que actúan.Glándulas de secreción mixta
Tienen función tanto exocrina como endocrina. Un ejemplo es el páncreas, que segrega jugos digestivos al duodeno en su porción exocrina y las hormonas insulina y glucagón al torrente sanguíneo.7.La coordinación hormonal
El sistema endocrino está formado por una serie de glándulas que producen hormonas,sustancias químicas que pueden ser proteínas,lípidos o aminoácidos.
Las hormonas se vierten a la sangre y se transportan hasta el órgano sobre el que actúan,llamado órgano diana.Las células diana contienen receptores específicos de naturaleza proteica que son estimulados por la presencia de una hormona determinada.
De este modo se consigue que la cantidad de hormona sea la adecuada para el buen funcionamiento del organismo.
7.1.Las hormonas en los invertebrados
La mayoría de los invertebrados llevan a cabo la coordinación hormonal mediante neurohormonas.En muchos grupos las células neurosecretoras se encuentran distribuidas por el sistema nervioso y regulan diversas funciones: -Los anélidos producen en los ganglios cefálicos neurohormonas relacionadas con la regeneración y la reproducción. -Los moluscos cefalópodos poseen dos glándulas ópticas cerca de los ojos que segregan hormonas gonadotrópicas,relacionadas con el crecimiento corporal y la maduración. -Los insectos poseen varias glándulas, los cuerpos cardíacos, los cuerpos alares y la glándula protorácica, controladas por neurohormonas del cerebro y que regulan los cambios relacionados con la muda y la metamorfosis.
+La hormona cerebral es una neurohormona segregada por el cerebro que estimula los cuerpos cardíacos,donde se almacena.
+Los cuerpos alares segregan la hormona juvenil,que mantiene el estado larvario retrasando así la aparición de los caracteres del adulto.
-En los crustáceos la muda está controlada por dos hormonas antagónicas: la hormona inhibidora de la muda y la hormona de la muda.
Los cambios de coloración de los crustáceos se deben a la acción de una neurohormona, la cromatoforo tropina
7.2.Las hormonas en los vertebrados
El sistema endocrino de los vertebrados está muy desarrollado y regula gran parte de los procesos metabólicos,así como la homeostasis. La mayor parte de las glándulas y hormonas son comunes a todos los grupos de vertebrados.
Las glándulas endocrinas en los vertebrados están, en gran medida, controladas por el hipotálamo,que estimula o inhibe su funcionamiento.
Las hormonas de los vertebrados son de tres tipos:
Neurohormonas.Producidas por células neurosecretoras.
Hormonas.Producidas por glándulas endocrinas.
Hormonas tisulares.Producidas por células epiteliales especializadas.
Los principales órganos secretores de hormonas son los siguientes:
Hipotálamo. Las células neurosecretoras del hipotálamo producen una serie de neurohormonas que actúan sobre la hipófisis y forman el eje.Hipotálamo-hipófisis.Estas hormonas son neurotransmisores que actúan como factores liberadores o inhibidores, según estimulen o inhiban la actividad de la hipófisis.
Hipófisis. Es una glándula situada en la base del cerebro y está unida al hipotálamo mediante el pedúnculo hipofisario. En la hipófisis se distinguen tres partes que segregan diferentes hormonas:lóbulo anterior (adenohipófisis), zona media y lóbulo posterior (neurohipófisis).
Glándula pineal o epífisis
Está situada entre los hemisferios cerebrales y detecta cambios de luz.Segrega una hormona llamada melatonina que disminuye durante el día y aumenta durante la noche. Se encarga de regular los ciclos circadianos y estacionales y participa en la regulación del sueño.
Tiroides
Se sitúa en el cuello, debajo de la faringe. Está formada por dos lóbulos.Produce tiroxina y triyodotironina,hormonas que derivan del aminoácido tirosina y que contienen yodo.Activan los procesos metabólicos de las células. Otra hormona segregada por la glándula tiroides es la calcitonina, que actúadisminuyendo la concentración de calcio de la sangre y haciendo que se deposite en los huesos.
Para tiroides
Está formada por cuatro pequeñas masas glandulares situadas a ambos lados de la tiroides.Produce parathormona,que participa en el metabolismo del calcio y del fósforo.Provoca la liberación de calcio de los huesos, por lo que su efecto es antagónico al de la calcitonina.Páncreas
Es una glándula mixta situada debajo del estómago. Su porción endocrina corresponde a unos agrupamientos de células denominados islotes de Langerhans,que producen dos hormonas con efectos antagónicos que regulan los niveles de azúcar en la sangre: –Insulina
Aumenta la permeabilidad de las membranas celulares del hígado y otros tejidos,con lo que favorece la entrada de glucosa en las células y su almacenamiento en forma de glucógeno. Disminuye,por tanto, el nivel de azúcar de la sangre.-Glucagón
Provoca la degradación del glucógeno del hígado haciendo que la glucosa almacenada pase a la sangre.Aumenta, por tanto,el nivel de azúcar en la sangre.Glándulas suprarrenales
Son dos pequeñas glándulas situadas sobre los riñones. Se distinguen dos zonas en ellas:
-Corteza suprarrenal
Es la parte más externa de la glándula y produce numerosas hormonas de naturaleza esteroidea. Destacan dos tipos que reciben su nombre en función de las moléculas sobre las que actúan: los mineralocorticoides,como la aldosterona, que regulan la reabsorción de iones en el riñón; y los glucocorticoides, como el cortisol y la cortisona,que intervienen en el metabolismo de glúcidos, lípidos y proteínas y preparan al organismo para afrontar las situaciones de estrés.Médula suprarrenal
Es la parte interior de la glándula, que produce dos hormonas,adrenalina y noradrenalina, que se segregan en situación de alerta o de estrés y actúan incrementando la frecuencia cardíaca, la presión sanguínea y la concentración de azúcar en la sangre.Testículos
Además de espermatozoides,los testículos producen hormonas en las células intersticiales o de Leydig, situadas entre los tubos seminíferos. Los andrógenos,como la testosterona, son responsables del funcionamiento de los órganos sexuales del hombre y de la aparición de los caracteres sexuales secundarios.