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Biology, Seventh Edition Solomon • Berg • Martin Capítulo 40 Regulación neural Dr. Robert J. Mayer Universidad de Puerto Rico en Aguadilla Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Radial Simetría del cuerpo Cefalización Bilateral Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Hydra’s nerve net Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation • Sistema nervioso radial • Invertebrados simétricos • Anillo nervioso y nervios que se extienden a varias partes del cuerpo • Coordina movimiento Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation • Sistemas nerviosos bilaterales • Presente en organismos con simetría bilateral • Las neuronas forman nervios, cordones nerviosos, ganglios y masas encefálicas llamadas cerebro • Los órganos sensoriales están concentrados en el área de la cabeza = cefalización Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Sistemas nerviosos bilaterales • Especialización de función (neuronas aferentes, aferentes y efectores) • Contactos sinápticos mas complejos además de un número mayor de interneuronas Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation • Sistemas nerviosos bilaterales • Capacidad para generar múltiples respuestas – Conexiones complejas entre neuronas – Los contactos sinápticos le permiten a las Planarias tener un repertorio de comportamiento mas complejo que los organismos mas simples Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation • Planarias – lombrices planas • Ganglios cerebrales • Dos cordones nerviosos ventrales conectados por nervios transversos Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Ladder-type nervous system in flatworms Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation • Anélidos y artrópodos • Cordón nervioso ventral • Gran cantidad de ganglios • Los ganglios cerebrales de los artrópodos tienen áreas especializadas Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Annelid and arthropod nervous systems Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation • Cephalopoda (moluscos) • Sistemas nerviosos complejos • Las neuronas estan organizadas en una región central Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation • Tendencias evolutivas • Aumento en el número y concentración de células nerviosas • Especialización de la función • Aumento en el número de neuronas de asociación • Contactos sinápticos complejos • Cefalización Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation • Sistema nervioso de los vertebrados • Sistema nervioso central (SNC) –Cerebro –Cordón espinal tubular dorsal • Sistema nervioso periferal (SNP) –Receptores sensoriales –Nervios Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Desarrollo de la masa encefálica (cerebro) • El cerebro y el cordón espinal se desarrollan del tubo neural • La parte anterior del tubo neutral se diferencia – “Forebrain” (cerebro - parte delantera) – “Midbrain” (cerebro – parte central) – “Hindbrain” (cerebro – parte trasera) Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Desarrollo temprano del sistema nervioso de un vertebrado Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Olfactory bulb Olfactory tract Olfactory lobe Epiphysis Corpus striatum Optic lobe Cerebellum Medulla Shark Codfish Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Olfactory bulb Olfactory tract Epiphysis Cerebrum Diencephalon Optic lobe Cerebellum Medulla Amphibian (frog) Reptile (alligator) Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Olfactory bulb Sulcus Cerebrum Epiphysis Optic lobe Cerebellum Medulla Mammal (horse) Bird (goose) Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Section through the human brain Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Pons and cerebellum Medulla Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation “Cerebrum” o cerebro y bulbos olfactorios Tálamo e hipotálamo Área de integración de reflejos visuales y auditorios Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation • La médula se desarrolla en el “Myelencephalon” • Centro vital (e.g. pulso, presión arterial) • Otros centros de reflejos (e.g. tos, vómitos) • Cuarto ventrículo (cavidad) –Se comunica con el canal central de el cordón espinal Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation La médula tiene paredes gruesas (“nerve tracts”) Conecta el cordón espinal con el cerebro Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation • El “metencephalon” da origen al cerebelo (cerebellum) • • • • Tonicidad muscular Postura Equilibrio Pons –Conecta varias partes del cerebro Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation • Cerebelo • Variedad de tamaños en los vertebrados • El tamaño está relacionado con la complejidad muscular y del comportamiento del organismo Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Cerebelo Altamente desarrollado en peces óseos, aves, mamíferos, peces sin mandíbula, anfibios y reptiles Coordina la actividad muscular y mantiene el tono muscular, la postura y el equilibrio Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation “Midbrain” • Parte mas grande del cerebro de los peces y anfibios • Área de asociación que integra la información sensorial y la respuesta motora Pez Anfibio Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation “Midbrain” • Centro para la integración de los reflejos visuales y auditorios en los reptiles, aves y mamíferos Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Olfactory bulb Olfactory tract Epiphysis Cerebrum Diencephalon Optic lobe Cerebellum Medulla Amphibian (frog) Reptile (alligator) Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning “Forebrain” Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation • Se diferencia en el diencéfalo y el telencéfalo • El diencéfalo se desarrolla en el tálamo e hipotálamo • Tálamo – centro de integración para información motora y sensorial • Se recibe información de todos los órganos sensoriales con excepción de los receptores olfactorios Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation • Hipotálamo • Controla funciones autonómicas • Une el sistema nervioso y el endocrino • Controla temperatura, apetito, y balance de fluidos • Respuesta emocional y sexual Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation • El telencéfalo se evolucionó en el cerebro y en los bulbos olfatorios • Cerebro (la parte mas anterior) • Se divide en hemisferios derecho e izquierdo • En los peces y anfibios, integra información sensorial Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation • El cerebro de los vertebrados está dividido en dos hemisferios (derecho e izquierdo) • Materia blanca – la mayor parte del cerebro está compuesto de este material – axonas mielinadas • Materia gris – contiene los cuerpos de las células y las dendritas Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Cerebro • La parte mas prominente de la masa encefálica • La corteza cerebral está doblada en la mayoría de los mamíferos. Algunos mamíferos tienen la corteza lisa • Surcos (superficiales), Fisuras (profundas) – el número de dobleces = complejidad del cerebro Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation • Tallo cerebral • Médula • Pons • “Midbrain” Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation • El cerebro humano y el cordón espinal • Protegido por hueso y tres meninges – Dura mater – Arachnoid – Pia mater (adherida fuertemente al cerebro y espina dorsal) • Acoginado por el fluido cerebro-espinal (CSF) • Amortiguador de golpes y sacudidas • Medio de intercambio de nutrientes y desperdicios entre la sangre y el cerebro Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Skin of scalp Dural sinus (superior sagittal sinus) Skull Dura mater Arachnoid Subarachnoid space Pia mater Cortex of brain Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Estructura de las espina dorsal Materia blanca – axonas mielinadas, tractos o “pathways” Materia gris – Cuerpos de las células, dendritas, axonas mielinadas y células gliales Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Cordón espinal • Cordón espinal (base del cerebro hasta la segunda vertebra lumbar) • Transmite impulsos hacia y desde el cerebro • Controla las acciones de reflejos • La materia griz contiene “núcleos” que sirven como centros de reflejos Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation (continued) Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation “Tracts” o “pathways” • Tractos ascendentes • Transmiten información hacia el cerebro (dolor y información sensorial de la piel) • Tractos descendentes • Transmiten información desde el cerebro a las neuronas motoras Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation • Acción de reflejo – Respuesta motora involuntaria a un estímulo Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Reflejo de retiro (“withdrawal reflex) • El cordón espinal también controla actividades de reflejo • Receptores sensoriales • Neuronas receptoras • Interneuronas • Neuronas motoras • Efectores Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Synapse between sensory and interneuron Nerve cell body of sensory neuron Interneuron 3 1 4 Receptor 5 Muscle 2 Sensory neuron Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Nerve cell body of motor neuron Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation • Después de un reflejo, un mensaje es enviado por la espina dorsal hacia las áreas de la consciencia del cerebro Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation • La corteza cerebral = dos hemisferios divididos en: • Áreas sensoriales –Recibe información sensorial • Áreas motoras –Controla movimientos voluntarios Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning General sensory area Biology, Seventh Edition Central sulcus CHAPTER 40 Neural Regulation Visual association area Primary motor area Auditory area Premotor area Auditory association area Frontal lobe Broca’s speech area Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Primary visual area Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Area de la corteza cerebral que controla cada cuerpo Copyright © 2005parte Brooks/Coledel — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation • Áreas de asociación – Unen áreas sensoriales y motoras – Aprendizaje – Lenguaje – Pensamientos – Juicio Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Human brain Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation • El cerebro consiste de lóbulos • Lóbulos frontales (Áreas motoras y de asociación control de músculos esqueletales) • Lóbulos parietales • Lóbulos temporales • Lóbulos occipitales Divididos por el surco central Audición Centros visuales Principal área sensorial (calor, frío, tacto y presión en la piel) Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Human brain Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning General sensory area Biology, Seventh Edition Central sulcus CHAPTER 40 Neural Regulation Visual association area Primary motor area Auditory area Premotor area Auditory association area Frontal lobe Broca’s speech area Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Primary visual area Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation • Materia blanca del cerebro • Localizada debajo de la corteza cerebral • Cuerpo calloso –Banda extensa de materia blanca –Une al hemisferio derecho y el izquierdo Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation • Ganglios basales – Grupo de nucleos (materia gris) dentro de la materia blanca – Centros importantes de función motora – coordinación de movimiento – Envian señales a la “substantia nigra” en el “mid brain” y a su vez reciben información de esta área – S.N. posee neuronas que envian información al tálamo y a la corteza motora ademas de que secretan GABA. Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition • Electroencefalograma – forma de medir la actividad eléctrica del cerebro Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning CHAPTER 40 Neural Regulation Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation • Patrón de sueño y consciencia • Regulado por el hipotálamo y el tallo del cerebro (“brain stem”) Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation • Ondas alfa (ojos cerrados) • Estado relajado • Actividad continua • Generado por las areas visuales – lóbulos occipitales • Ondas beta (ojos abiertos) • Aumento en actividad mental Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation • Ondas theta y delta (sueño) • Frecuencia baja • Mayor amplitud • Sueño no REM Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation EEGs showing electrical activity in the brain Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation • Sueño – estado en el cual la corteza cerebral tiene bien poca actividad • Sueño no-REM - La actividad de la corteza cerebral es lenta • El metabolismo es reducido • Sueño REM (rapid eye movement) • Sueños Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation NO REM NO REM Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation • Suprachiasmatic nucleus • Pricipal reloj biológico • Recibe informacion sobre la luz y la oscuridad • La transmite a otros nucleos que regulan el sueño Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation • Sistema límbico (varias partes del cerebro) • Aspectos emocionales del comportamiento • Motivación • Comportamiento sexual • Respuestas autonómicas • Ritmos biológicos Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Hipocampo Funciona en la formación y retiro de memorias verbales y emocionales Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Memoria Envuelve muchas partes del cerebro Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Amygdala – evalua los aspectos emocionales de las experiencias y cuando percibe una amenaza anuncia peligro Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation • Aprendizaje • Adquisición de información como resultado de una experiencia • Memoria • La información es codificada, almacenada y retirada Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Aprendizaje – proceso mediante el cual se adquiere información como resultado de la experiencia • Memoria implícita • Memoria inconsciente para destrezas motoras y perceptuales • Memoria explícita • Memoria factual de personas, lugares y objetos (consciente) Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation • “Short-term memory” (reverberación) • Puedes retirar información durante unos minutos • La información puede ser transferida a la memoria de largo plazo (“long term”) Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation • Plasticidad sináptica • La habilidad del sistema nervioso para modificar las sinapsis durante el aprendizaje y la memoria • Almacenaje de memoria de largo plazo • Activación de genes • Cambios funcionales a largo plazo en la sinapsis Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation • Potencial a largo plazo (LTP) • Aumento de sensitividad a un potencial de acción en una neurona postsináptica • Depresión a largo plazo (LTD) • Disminución a largo plazo en la fuerza de una conección sináptica Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation • Sistema nervioso periferal • División somática • Responde a cambios en el ambiente externo • Nervios craneales – 12 pares que se originan en el cerebro • Nervios espinales – 31 pares que se originan del cordón espinal • División autónoma • Regula las actividades internas del cuerpo (homeostasis) Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Nervios espinales (raiz dorsal – fibras aferentes – de neuronas sensoriales al cordón espinal) (raiz ventral – fibras eferentes – del cordon nervioso a los músculos y glándulas) Gray matter White matter Dorsal root Spinal ganglion Dorsal branch Spinal nerve Ventral branch Ventral root Autonomic branch Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation División autónoma del sistema nervioso periferal • Sistema simpátetico • Permite al cuerpo responder a situaciones estresantes • Sistema parasimpatético • Causa que los órganos conserven y restauren la energía perdida Tienen efectos contrarios Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation • Nervios simpatéticos y parasimpatéticos • Enervan muchos órganos • Funcionan de forma agonística – El sistema simpatético aumenta el ritmo del corazón – El sistema parasimpatético disminuye el pulso Liberan diferentes neurotransmisores Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Dual innervation of the heart and stomach (simpatético) Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning Biology, Seventh Edition CHAPTER 40 Neural Regulation Copyright © 2005 Brooks/Cole — Thomson Learning