El sistema nervioso humano se encarga de regular todos los sistemas y procesos en nuestro cuerpo —como la temperatura corporal o los niveles de glucosa en sangre—, garantizando el equilibrio interno y, en consecuencia, nuestra superviviencia. Este sistema de control tiene componentes voluntarios, que rigen acciones como levantarnos y caminar o responder una pregunta; y otros involuntarios, que regulan procesos como la digestión y el ritmo cardiaco. El sistema nervioso es el que nos permite responder y adaptar nuestro comportamiento a nuestro entorno, manteniéndonos seguros y sanos.
Características del sistema nervioso humano
El sistema nervioso humano es típico de los vertebrados y presenta las siguientes características generales:
- Aunque sus funciones como centro de control son cruciales, sus tejidos constan de solo dos tipos de células: las neuronas y las células gliales.
- Se divide en dos componentes: el sistema nervioso central —el principal centro de procesamiento— y el sistema nervioso periférico —que percibe los estímulos y transmite la información hacia y desde el componente central—.
- Regula movimientos y procesos voluntarios (controlados conscientemente) y otros involuntarios (controlados inconscientemente).
- Trabaja en estrecho contacto con el sistema endocrino, para mantener la homeostasis.
- El cerebro de todos los mamíferos es mucho más grande (en relación con el tamaño corporal) comparado con el cerebro de otros vertebrados.
- En primates, incluyendo humanos, este agrandamiento del cerebro es aún más pronunciado, así como su plegamiento, lo que también se relaciona con la evolución de comportamientos más complejos.
Partes del sistema nervioso en humanos
El sistema nervioso en humanos y vertebrados, en general, consta de una parte central y una periférica (ver Fig. 1). Esta última se subdivide en más partes. A continuación, presentamos un resumen de las partes que componen el sistema nervioso, así como de sus funciones principales:
- Sistema nervioso central: principal centro de procesamiento de información.
- Cerebro: órgano de control del cuerpo. Recibe, procesa y emite señales.
- Médula espinal: transmite señales del cerebro al cuerpo y de las neuronas sensoriales al cerebro. Controla actos, reflejos y movimientos rítmicos, como la respiración.
- Sistema nervioso periférico: rama sensorial y rama motora.
- Sistema nervioso somático: control voluntario de músculos, ejecuta los actos reflejos.
- Sistema nervioso autónomo: control involuntario (ritmo cardiaco, respiración, digestión).
- Simpático: respuesta de lucha o huida.
- Parasimpático: estimula la relajación del cuerpo.
- Entérico: controla el peristaltismo, la segmentación y la secreción de hormonas y de enzimas digestivas.
Estos componentes están formados de tejido nervioso, a su vez, compuesto por:
- Neuronas
- Sensoriales o aferentes.
- De relevo.
- Motoras o eferentes.
- Células gliales
Receptores y efectores
Los procesos de recepción de un estímulo y emisión de una respuesta requieren el uso de células y órganos receptores y efectores que pueden ser parte de otros sistemas de órganos:
- Los receptores —como los bastones y los conos del ojo— son células especializadas que reciben información o estímulos del entorno, y producen señales eléctricas como respuesta.
- Diferentes tipos de receptores se organizan en órganos sensoriales (ojos, lengua, piel, oídos y nariz), y responden a los mismos o diferentes estímulos.
- Los efectores —como músculos o glándulas— actúan en reacción a una señal, para efectuar una respuesta, como el movimiento de un músculo o la liberación de sustancias químicas por una glándula.
Centros nerviosos del cuerpo humano
Un centro nervioso es una agrupación de células nerviosas que, en algunos grupos de animales, centralizan el procesamiento de información.
No todos los animales poseen centros nerviosos, en los grupos más basales (que surgieron más tempranamente en la evolución) que presentan un sistema nervioso, este consta de una red simple de células nerviosas.
Evolutivamente, las células nerviosas empezaron a agruparse en animales que presentan cefalización (formación de una cabeza o parte anterior en el cuerpo) y configuraron los primeros centros nerviosos, llamados ganglios. Luego, también empezaron a formarse ganglios en lugares donde se conectan varios nervios. Estos ganglios son los precursores del cerebro.
Los centros nerviosos que encontramos en el cuerpo humano son los dos componentes del sistema nervioso central: el cerebro y la médula espinal.
Repasa la evolución del sistema nervioso en nuestro artículo de El sistema nervioso animal.
Sistema nervioso humano: Tejido nervioso
El tejido que forma el sistema nervioso está compuesto por una serie de células vinculadas que transmiten señales eléctricas por todo el cuerpo. Estas células son las neuronas, que llevan a cabo la transmisión de señales, y las células gliales, que actúan como soporte de las neuronas. También contiene tejido conectivo en algunas partes.
¡Las señales eléctricas pueden viajar hasta 120 metros por segundo en el sistema nervioso humano!
Neuronas
Las neuronas, también conocidas como células nerviosas, son células adaptadas para recibir y transportar señales eléctricas.
Las neuronas, generalmente, poseen la siguiente estructura (ver Fig. 1):
- Una estructura bulbosa central, conocida como cuerpo celular o soma. Allí se encuentran el núcleo de las neuronas y los orgánulos. Este cuerpo celular posee extensiones citoplasmáticas, que son las dendritas y los axones.
- La extensión larga en un extremo de la célula es el axón. Algunos axones están aislados por una sustancia grasa llamada mielina, que forma una vaina de mielina alrededor de estos. El axón actúa como un cable para transportar señales (impulsos nerviosos) a otras neuronas, y puede tener ramas que se extienden, a lo largo, conocidas como colaterales del axón. Estas permiten que el axón transmita señales a varios otros nervios a la vez.
Un nervio está formado por numerosas neuronas rodeadas por tejido conectivo.
El resto de la célula nerviosa suele tener múltiples ramificaciones, conocidas como dendritas. Estas reciben señales eléctricas de los axones de otras células nerviosas y las pasan al cuerpo celular. Aunque hay axones muy cortos, de apenas unos milímetros de largo, algunos como los que conectan la médula espinal con la pierna pueden medir un metro de longitud.
Dos neuronas se conectan por medio de la sinapsis. La célula que envía la señal se conoce como célula presináptica y la célula receptora se conoce como célula postsináptica.
Las sinapsis pueden transmitir señales de forma química o eléctrica:
- Las sinapsis químicas utilizan moléculas de señalización, conocidas como neurotransmisores, para transmitir la señal a través de una hendidura sináptica (espacio entre dos neuronas).
- Las sinapsis eléctricas conectan directamente las membranas de las células presinápticas y postsinápticas, a través de uniones en hendidura. Esto actúa mucho más rápido que una sinapsis química.
- Las señales eléctricas son potenciales de acción, cambios rápidos en el voltaje (potencial) de las membranas celulares de las neuronas o de las células musculares. En las neuronas, los potenciales de acción desencadenan impulsos eléctricos que recorren la longitud del axón y en las células musculares desencadenan la contracción de la célula, que permite la acción del movimiento.
El efecto de varias drogas recreativas y medicinales se basan en la interferencia de las sinapsis.
- Algunas, como la marihuana o la heroína, imitan a los neurotransmisores que activan las neuronas.
- Otras, como la cocaína o los ISRS (inhibidores selectivos de la recaptación de serotonina) provocan niveles elevados de neurotransmisores producidos de forma natural; así bloquean su recaptación y, por tanto, prolongan sus efectos.
Existen tres tipos principales de neuronas, según su función general, por lo que su morfología también cambia un poco (verFig. 2):
- Neuronas sensoriales o aferentes: transmiten la información de los órganos sensoriales al sistema nervioso central.
- Neuronas de relevo o asociación: también llamadas interneuronas, se encuentran en el sistema nervioso central. Pasan la información de la neurona sensorial a la neurona eferente.
- Neuronas eferentes: reciben la información de la neurona de relevo y la transmiten a un órgano efector (que ejecuta la respuesta). Cuando el órgano efector es un músculo, se denominan neuronas motoras.
Puedes recordar qué neurona hace qué relacionando eferente con “causar un efecto” y aferente con “ser afectada por un estímulo”.
Células gliales
Las células gliales son las células de soporte del sistema nervioso. Aunque no transmiten señales por sí mismas, desempeñan un papel fundamental dentro del sistema nervioso: aíslan a las neuronas entre sí, las mantienen en su sitio, les proporcionan nutrientes, eliminan residuos, destruyen los patógenos y eliminan las neuronas muertas.
Existen varios tipos de células gliales en el organismo, como las microglías y los astrocitos.
Funciones del sistema nervioso
El control complejo e intencionado del comportamiento, basado en la información sensorial, requiere el uso del cerebro; pero las respuestas básicas, como los reflejos, pueden ser controladas por la médula espinal o los ganglios del sistema nervioso periférico.
El sistema nervioso permite el intercambio rápido de información, a velocidades mucho mayores que las de la comunicación hormonal (del sistema endocrino).
Los ganglios son pequeños conjuntos de cuerpos celulares de neuronas que actúan como sitios intermedios de integración o procesamiento entre el sistema nervioso central y los nervios aferentes o eferentes.
Cualquier proceso regulado por el sistema nervioso sigue los siguientes pasos (Fig. 3), lo que cambia es el componente del sistema que lo regula (central o periférico) y que lo ejecuta (somático o autónomo):
Fig. 3: Pasos generales y las estructuras involucradas en el proceso de recepción
de señales, transmisión y emisión de respuesta por el sistema nervioso en animales.
El sistema nervioso central
El sistema nervioso central está formado por el cerebro y la médula espinal (Fig. 4). Es el principal centro de procesamiento del organismo, por lo que recibe información de todo el cuerpo y la utiliza para controlar la actividad del organismo.
El cerebro o encéfalo
Todos sabemos que el cerebro es el órgano de control del cuerpo, responsable del pensamiento consciente, los recuerdos y el control voluntario de las funciones. Actúa como un super ordenador biológico que recibe señales, las procesa y emite otras, en función de estas. La información se recoge del cuerpo y se transmite al cerebro a través de la médula espinal, que se conecta al cerebro en el tronco cerebral.
El cerebro está protegido dentro del cráneo, flotando entre el líquido cefalorraquídeo. La barrera hematoencefálica garantiza que el cerebro esté protegido de la sangre circulante y solo algunas moléculas seleccionadas pueden difundirse en el líquido cefalorraquídeo.
La médula espinal
La médula espinal es un largo tubo de tejido nervioso que recorre el interior de la columna vertebral. En el centro se encuentra el canal espinal central, que está lleno de líquido cefalorraquídeo producido en el cerebro. Este toma las señales del cerebro y las transmite al resto del cuerpo, y toma las señales de las neuronas sensoriales del cuerpo y las lleva al cerebro. También controla muchos actos reflejos, así como los movimientos rítmicos como la marcha y la respiración.
Nuestro sistema nervioso utiliza los actos reflejos (o solo reflejos, como les llamamos comúnmente), para mantenernos a salvo y alejar al cuerpo del peligro. Los actos reflejos son responsabilidad de los arcos reflejos.
Hay tres características importantes de los actos reflejos:
- Son subconscientes.
- Se producen con gran rapidez.
- Existen para mantenernos seguros y protegernos del peligro.
Los reflejos son acciones automáticas involuntarias e inconscientes; es decir, no implican a la parte consciente del cerebro.
Subconsciente significa que los actos reflejos ocurren sin pensar, sin esfuerzo consciente. Los circuitos nerviosos que dan lugar a un acto reflejo se denominan arcos reflejos.
Un ejemplo clásico de reflejo es apartar la mano rápidamente, y sin pensarlo, cuando se toca una superficie caliente sin saber previamente que lo era (Fig. 5).
- Los actos reflejos comienzan con un estímulo o cambio en el entorno; en este caso, se trata del cambio de temperatura.
- El siguiente paso es el receptor que, como ya se ha comentado, recoge información sensorial del entorno. En este caso, es la piel, que experimenta la temperatura elevada tras el contacto con la superficie caliente.
- A continuación, el receptor pasa las señales a la neurona sensorial, que lleva el mensaje del receptor a la médula espinal.
- Aquí, las neuronas de relevo pasan la señal a una neurona motora, que luego viaja de vuelta al brazo y activa un efector; en este ejemplo, los músculos del brazo y la mano.
- Esta activación causa que se aleje la mano de la superficie, para lograr disminuir el daño que las altas temperaturas podría causarle.
El sistema nervioso periférico
El sistema nervioso periférico conecta al sistema nervioso central con el resto del cuerpo (Fig. 6). Los nervios sensoriales se dirigen al sistema nervioso central y los nervios efectores salen de él. Se divide en tres subsistemas: el sistema nervioso somático, el autónomo, y el entérico.
El sistema nervioso somático
El sistema nervioso somático es la sección del sistema nervioso periférico responsable del control voluntario de los músculos esqueléticos (los que están unidos a los huesos) y es responsable de ejecutar los actos reflejos.
El sistema nervioso autónomo
El sistema nervioso autónomo es responsable de la ejecución de los procesos involuntarios de todo el cuerpo, como el ritmo cardíaco, la respiración y la digestión. Se divide en tres sistemas: el simpático, el parasimpático y el entérico.
El sistema nervioso simpático es el responsable de la lucha o la huida (la respuesta del cuerpo a situaciones de estrés o miedo). Generalmente está activo en un nivel básico, para el mantenimiento de la homeostasi; sin embargo, en momentos de estrés, su nivel de activación aumenta.
La respuesta de lucha o huida activa una serie de acciones como la disminución de la digestión y el aumento del gasto cardíaco.
El sistema nervioso parasimpático realiza la función opuesta al sistema nervioso simpático: estimula el descanso y la digestión, o la capacidad del cuerpo para relajarse. Es responsable de la conservación de la energía durante los periodos de baja actividad o amenaza. Los nervios del sistema nervioso parasimpático están presentes, principalmente, en la cabeza, el torso y los genitales; mientras que los nervios del sistema nervioso simpático recorren todo el cuerpo.
El sistema nervioso entérico controla los músculos del tubo digestivo que realizan el peristaltismo, las contracciones en una dirección que mueven los alimentos a lo largo del tubo digestivo. También controla la segmentación, las contracciones de ida y vuelta que mezclan el quimo (alimento parcialmente digerido) dentro del intestino, y la secreción de hormonas y enzimas digestivas.
El sistema nervioso humano - Puntos clave
- El sistema nervioso capta estímulos externos e internos para producir una respuesta corporal acorde que mantenga la homeostasis, lo que nos mantiene vivos.
- El tejido nervioso está compuesto por neuronas, que transmiten las señales; y las células gliales que actúan como soporte de las neuronas. También hay tejido conectivo en algunas partes.
- El sistema nervioso se divide en los sistemas:
- Central: principal centro de procesamiento de información, formado por cerebro y la médula espinal
- Periférico: nervios que se encuentran fuera del sistema central
- El sistema nervioso periférico controla procesos voluntarios (SN somático) e involuntarios (SN autónomo). Este último tiene dos subsistemas antagónicos: el SN simpático, encargado de la respuesta de lucha o huida (condiciones de estrés) y el SN parasimpático, que estimula la relajación del cuerpo.
- Los actos reflejos son importantes para mantenernos seguros en situaciones de peligro potencial, son extremadamente rápidos y subconscientes.
- El orden en que ocurre cualquier proceso corporal regulado por el sistema nervioso es: Estímulo, Recepción (órgano receptor), Transmisión (neurona sensorial), Procesamiento e integración (neurona de relevo), Transmisión (neurona efectora), Efector (músculos y glándulas), Respuesta.
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