Exercicis: El sistema nerviós

Observa la imatge de la neurona. Indica quin número assenyala les dendrites i quin assenyala l'axó, i explica quina diferència hi ha entre la funció d'unes i la de l'altre en la transmissió de l'impuls nerviós.

Anomena les dues grans parts en què es divideix el sistema nerviós i cita almenys dos òrgans que formen part de cadascuna d'elles.

Ordena de major a menor nivell d'organització les estructures següents del sistema nerviós i explica el teu criteri: neurona, encèfal, sistema nerviós, teixit nerviós.

Explica quines tres parts principals té una neurona i quina és la funció general de cadascuna en la transmissió de l'impuls nerviós.

Anomena els tres òrgans que formen l'encèfal i indica una funció característica de cadascun.

Explica quines estructures òssies protegeixen l'encèfal i la medul·la espinal, i per què aquesta protecció és tan important en el cas del sistema nerviós.

Indica si aquestes afirmacions són vertaderes o falses i justifica la teva resposta: a) la medul·la espinal està protegida per la columna vertebral; b) els nervis només porten informació des del cos cap al cervell; c) el cerebel intervé en la coordinació del moviment i l'equilibri.

Explica la diferència entre un nervi sensitiu i un nervi motor, i posa un exemple d'informació que transporta cadascun.

A la imatge de la neurona apareix un embolcall que recobreix l'axó a trams. Anomena'l, explica quina és la seva funció i raona per què una malaltia que el destrueix, com l'esclerosi múltiple, provoca problemes de moviment i sensibilitat.

Descriu el recorregut de la informació en un moviment voluntari senzill, com escriure el teu nom en un paper: quin centre nerviós dona l'ordre, per on viatja l'impuls i quin tipus de neurones hi intervenen.

Explica què és un acte reflex i en què es diferencia d'un acte voluntari. Posa un exemple de cadascun i indica quina part del sistema nerviós coordina principalment cada tipus de resposta.

Explica quina diferència hi ha entre les respostes ràpides que coordina directament la medul·la espinal i les decisions que pren el cervell, i posa un exemple quotidià de cada tipus.

Quan aixeques la mà per preguntar a classe, es posa en marxa una resposta voluntària. Descriu la ruta que segueix la informació: quina part de l'encèfal decideix el moviment, quina estructura el coordina perquè sigui precís, per on baixa l'ordre i què l'executa al final.

El bulb raquidi no intervé en decisions conscients i, tanmateix, una lesió en aquest òrgan és mortal. Explica quines funcions automàtiques del cos regula i per què es considera vital.

Després d'una anestèsia local al dentista, la zona sembla «adormida» i no notes dolor durant l'empastament. Explica què els passa als nervis sensitius de la zona mentre dura l'efecte i per què la sensibilitat triga una estona a tornar.

El temps de reacció és el que passa des que percebem un estímul fins que responem. Explica per què augmenta quan es condueix amb son o mirant el mòbil, relacionant-ho amb el processament de la informació al sistema nerviós.

En una consulta de neurologia s'explora el reflex rotulià (cop al tendó sota la ròtula) i la sensibilitat tàctil en tres pacients, i s'obtenen aquests resultats:

• Pacient A: En rebre el cop al tendó, estén la cama de manera automàtica amb normalitat, però afirma que no ha sentit el contacte ni el cop.

• Pacient B: Sent el cop amb total claredat, però la cama no es mou de manera reflexa (tot i que sí que pot estendre-la si el metge li demana voluntàriament que ho faci).

• Pacient C: No sent res i la cama tampoc no es mou en cap moment.

1. a) Basant-te en els elements que formen un arc reflex (receptor, neurona sensitiva, medul·la espinal, neurona motora i efector) i en la seva connexió amb l'encèfal, dedueix raonadament en quin punt del circuit nerviós pot tenir l'alteració cadascun dels tres pacients.
2. b) Per què en una persona sana el peu es retira davant d'una punxada abans que sigui conscient del dolor?

Un motorista pateix un accident i perd la sensibilitat i el moviment de les cames, però manté intactes les dels braços. A partir dels teus coneixements sobre la medul·la espinal, raona en quina part de la columna s'ha produït probablement la lesió i per què s'han vist afectades només les extremitats inferiors.

Analitza com actuen dues toxines diferents sobre la sinapsi neuromuscular (la unió entre la neurona motora i les fibres musculars):

• Substància X (curare): S'uneix als receptors del neurotransmissor a la cèl·lula muscular i els bloqueja, impedint que el neurotransmissor hi interactuï.

• Substància Y (gas nerviós): Destrueix l'enzim que degrada el neurotransmissor després del seu alliberament, fent que aquest romangui de manera indefinida a l'escletxa sinàptica.

1. a) Prediu què li passarà a la musculatura d'una persona exposada a la substància X i a la d'una persona exposada a la substància Y (quedaran els músculs flàccids i paralitzats, o en contracció permanent i espasme?). Justifica la teva resposta segons el funcionament de la sinapsi química.
2. b) Tot i que actuen per mecanismes totalment oposats sobre el múscul, explica per què totes dues substàncies provoquen la mort per asfíxia si afecten els músculs respiratoris.

Arriben a urgències dos pacients que han patit danys en diferents parts de l'encèfal:

• Pacient 1: És incapaç de parlar i té una paràlisi motora completa al braç i a la cama drets, però comprèn perfectament el que sent i manté l'equilibri.

• Pacient 2: Parla amb total fluïdesa i té força normal a les quatre extremitats, però és incapaç de mantenir-se dret sense caure i no pot coordinar moviments senzills, com tocar-se la punta del nas amb el dit.

1. a) Dedueix en quin hemisferi del cervell es localitza la lesió del Pacient 1 i justifica per què la pèrdua motora es manifesta precisament al costat dret del cos.
2. b) Per què els símptomes del Pacient 2 indiquen que el seu dany no és a l'escorça motora del cervell? Justifica quina altra estructura de l'encèfal es troba afectada.

L'encèfal humà pesa aproximadament 1,4 kg i es troba suspès en líquid cefalorraquidi dins de la cavitat cranial.

1. a) Utilitzant el principi d'inèrcia i l'anatomia de les meninges, explica què li passa físicament a l'encèfal dins del crani quan un esportista pateix una desacceleració o frenada brusca del cap («efecte fuetada»), i per què això pot provocar una commoció cerebral greu encara que no hi hagi cap fractura òssia.
2. b) Una empresa dissenya un casc amb una carcassa exterior d'acer indeformable i afirma a la seva publicitat: «Com que la carcassa exterior no es deforma mai ni es trenca, l'encèfal està al 100 % protegit davant de qualsevol commoció». Rebat científicament aquesta afirmació explicant quin tipus de protecció necessita realment l'encèfal a l'interior del casc per reduir les lesions.

Un vianant està a punt de ser atropellat per un vehicle i experimenta dues respostes successives:

• Resposta 1 (als 0,15 segons): Salta cap a la vorera d'un bot, evitant l'impacte.

• Resposta 2 (als 10 segons): El seu ritme cardíac passa de 75 a 140 pulsacions per minut, comença a suar intensament i les mans li tremolen. Aquest estat es prolonga durant gairebé 10 minuts.

1. a) Identifica quin sistema de coordinació (nerviós o endocrí) és el responsable principal de cadascuna de les dues respostes. Justifica la teva assignació relacionant el temps de reacció amb la manera com viatja el senyal en cada sistema.
2. b) Explica per què la Resposta 1 cessa en l'instant en què el cos toca la vorera, mentre que la Resposta 2 triga diversos minuts a desaparèixer encara que el perill ja hagi passat.

En repòs absolut al llit, una persona d'uns 65 kg consumeix una potència energètica d'uns 100 watts. L'encèfal, que amb prou feines té una massa d'1,3 kg (el 2,0 % de la massa corporal), consumeix de manera ininterrompuda uns 20 watts (el 20 % de tota l'energia de l'organisme), tant durant la vigília com en el son profund.

1. a) Calcula el consum energètic relatiu per cada quilogram de massa a l'encèfal (watts/kg) i compara'l amb el consum energètic relatiu per quilogram de la resta del cos. Quantes vegades és més actiu metabòlicament el cervell que la mitjana del cos en repòs?
2. b) Si durant el son profund no movem els músculs voluntaris ni rebem estímuls conscients de l'entorn, en quines activitats cel·lulars i fisiològiques gasta l'encèfal una quantitat semblant d'energia? Raona per què l'encèfal no pot «apagar-se» durant el descans.

Si ens fem un tall a la pell, les cèl·lules de l'epidermis es divideixen activament per mitosi i la ferida cicatriza en pocs dies. En canvi, si una persona pateix un traumatisme que secciona la medul·la espinal, la paràlisi sol ser permanent.

1. a) Un estudiant afirma: «Per curar la medul·la espinal n'hi hauria prou d'injectar substàncies que obliguin les neurones supervivents a dividir-se per mitosi per omplir el buit, exactament igual que fa la pell». Rebat amb dos arguments biològics la idea de l'estudiant, tenint en compte les característiques cel·lulars de les neurones adultes i la manera com processen la informació.
2. b) Als nervis perifèrics (com els que van al braç), un axó tallat pot arribar a regenerar-se lentament si el cos cel·lular de la neurona sobreviu. Per què és molt més difícil que es recuperi la funció després d'una lesió a la medul·la espinal que després d'un tall en un nervi perifèric del braç?