Ejercicios: Los sistemas nervioso y endocrino

Compará la señal nerviosa y la señal hormonal atendiendo a su velocidad, su duración, su vía de transmisión y la precisión de su destino, y poné un ejemplo de respuesta típica de cada una.

Describí las partes de una neurona (dendritas, soma, axón y terminales) y explicá la función de cada una en la recepción, conducción y transmisión del impulso nervioso.

¿Qué es una hormona y dónde se fabrica? Citá dos glándulas endocrinas humanas, la hormona que secreta cada una y su efecto principal.

Distinguí el sistema nervioso central del periférico: qué órganos incluye cada uno, qué función general cumple y cómo se comunican entre sí.

1. a) Nombrá las tres partes principales del encéfalo.
2. b) Indicá una función característica de cada una de ellas.

¿Qué es una sinapsis? Explicá por qué la señal no pasa eléctricamente de una neurona a otra en la mayoría de ellas y qué ventaja puede tener usar un mensajero químico (modulación, amplificación).

Diferenciá nervios sensitivos y motores, y razoná qué pérdida funcional produce la lesión de cada tipo en una mano (¿qué ocurre con la sensibilidad y con el movimiento?).

Citá tres hormonas humanas (insulina, tiroxina, adrenalina, hormona del crecimiento), la glándula que las secreta y el efecto principal de cada una.

Al tocar un objeto muy caliente retirás la mano antes de sentir dolor. Describí el recorrido del impulso nervioso en ese arco reflejo, nombrando las neuronas que intervienen y explicando por qué la respuesta no pasa primero por el encéfalo.

Observá la imagen de la neurona y de la sinapsis química. a) Describí el camino de la señal desde la estructura 2 hasta la 8, explicando qué ocurre en cada paso. b) Razoná qué ventaja aporta la estructura 4 a la velocidad de conducción. c) Explicá por qué la señal en la sinapsis solo puede viajar de 5 a 8 y nunca al revés.

Explicá qué es la retroalimentación negativa (feedback negativo) en la regulación hormonal, describiendo un ejemplo concreto: la regulación de la glucemia por insulina y glucagón, o la del eje tiroides.

Explicá de forma cualitativa qué es el potencial de acción: qué iones entran y salen de la neurona, por qué se dice que funciona en «todo o nada» y cómo la vaina de mielina permite la conducción saltatoria que acelera el impulso.

La médula espinal es a la vez centro reflejo y autopista de la información. Explicá qué ocurre tras una lesión medular completa según su altura (paraplejia si es lumbar o dorsal, tetraplejia si es cervical) y razoná por qué las neuronas del sistema nervioso central apenas se regeneran.

El bocio es el crecimiento del tiroides por falta de yodo. Explicá, usando la retroalimentación negativa del eje hipófisis-tiroides, por qué la glándula crece cuando no puede fabricar hormona tiroidea, y por qué la sal yodada casi erradicó ese problema.

La melatonina regula el ritmo circadiano. Explicá qué señal ambiental la controla (la luz), qué ocurre con su secreción cuando usamos pantallas brillantes por la noche y qué consecuencias tiene para el sueño y el rendimiento el desfase horario crónico.

Compará el sistema nervioso simpático y el parasimpático: efectos sobre el corazón, la digestión, las pupilas y los bronquios, y explicá por qué se les resume como «lucha o huye» y «descansa y digiere», indicando en qué situaciones domina cada uno.

En una prueba diagnóstica de sobrecarga oral de glucosa, se monitorea la glucemia y la concentración plasmática de insulina de dos personas (sujeto A y sujeto B) en ayunas y a los 60 y 120 minutos tras ingerir 75 g de glucosa diluida:

• Sujeto A: parte de 85 mg/dL de glucosa; a los 60 min alcanza 135 mg/dL y a los 120 min regresa a 90 mg/dL. Su insulina plasmática pasa de 8 µU/mL a 70 µU/mL y luego baja a 12 µU/mL.

• Sujeto B: parte de 170 mg/dL de glucosa; a los 60 min sube a 290 mg/dL y a los 120 min se sitúa en 265 mg/dL. Su insulina permanece constante e indetectable (< 2 µU/mL) en todas las tomas.

1. a) Justificá cuál de los dos sujetos padece diabetes mellitus tipo 1 relacionando los datos con los mecanismos de retroalimentación negativa y los transportadores de glucosa en el tejido muscular y hepático.
2. b) Si el sujeto B se inyecta por error el triple de la dosis indicada de insulina exógena sin ingerir carbohidratos, predecí qué ocurrirá en el tejido adiposo, muscular y en el encéfalo. Justificá por qué una hipoglucemia severa compromete la vida en cuestión de minutos, a diferencia de una hiperglucemia moderada mantenida.

Un equipo de neurofisiología estimula eléctricamente una neurona motora presináptica y registra la actividad en la fibra muscular que inerva tras aplicar dos neurotoxinas distintas de forma independiente:

• Con la Toxina 1: el potencial de acción se propaga por el axón a 75 m/s hasta el botón terminal sin alteración, pero no se registra ningún cambio de potencial en la membrana muscular ni se detecta acetilcolina en la hendidura sináptica.

• Con la Toxina 2: el potencial de acción axonal se ralentiza drásticamente y su amplitud decae hasta desaparecer antes de alcanzar el terminal sináptico; sin embargo, si los investigadores aplican acetilcolina directamente con una micropipeta sobre la membrana muscular, esta se despolariza y se contrae con total normalidad.

1. a) Deducí y justificá qué tipo específico de canal iónico dependiente de voltaje bloquea cada toxina, discriminando entre la propagación eléctrica axonal y los pasos moleculares de la transmisión química sináptica.
2. b) Si la transmisión puramente eléctrica (mediante uniones comunicantes o gap) es prácticamente instantánea y no sufre retardo sináptico, argumentá qué ventaja adaptativa determinante supuso para el sistema nervioso central de los vertebrados basar la mayor parte de su circuitería en sinapsis químicas con retardo.

Durante un experimento de respuesta al estrés agudo, se somete a dos grupos de personas a una prueba estresante imprevista de 30 minutos de duración:

• Grupo Control: experimenta un aumento inmediato de la frecuencia cardíaca (de 70 a 135 lpm en apenas 6 segundos), dilatación pupilar y un pico precoz de glucemia, seguido a partir de los 15-20 minutos de un aumento sostenido de la gluconeogénesis hepática y disminución de la síntesis proteica.

• Grupo Tratado: ha recibido previamente un fármaco bloqueante específico de los receptores beta-adrenérgicos.

1. a) Predecí de forma justificada qué diferencias registrará el Grupo Tratado respecto al Grupo Control en la frecuencia cardíaca, la presión arterial y la glucemia durante los primeros 60 segundos tras el inicio del estímulo.
2. b) Explicá por qué la respuesta mediada por la adrenalina (sistema nervioso simpático y médula suprarrenal) desencadena efectos celulares en segundos, mientras que la respuesta coordinada por el cortisol (eje hipotálamo-hipófisis-corteza suprarrenal) tarda decenas de minutos en consolidarse. Basá tu justificación en la naturaleza química de cada hormona y sus respectivos mecanismos de transducción celular.