Las relaciones entre los animales

La función de relación en los animales.

• Introducción

Los seres vivos precisan relacionarse con su entorno, adaptándose a sus condiciones cambiantes. Si esto no se realiza, el organismo no puede mantenerse estable ante las variaciones ambientales y morirá.

Para ello, los seres vivos están provistos de la regulación hormonal y el sistema nervioso.

El sistema hormonal, gracias a la producción de unas sustancias químicas, las hormonas, cumple la función de regular y coordinar el organismo para mantener su equilibrio y responder a las condiciones ambientales. Éstas se distribuyen por el organismo hasta sus lugares de acción donde producen una respuesta.

En los animales, cuya complejidad es mayor, existe, además, el sistema nervioso, que coordina y regula, mediante impulsos nerviosos, todas las funciones que requieren respuestas rápidas y poco duraderas.

Ambos sistemas cooperan para llevar a cabo las funciones de relación.

• El sistema nervioso.

Todas las actividades de nuestro cuerpo dependen de nuestro sistema nervioso. Las células del cuerpo se comunican con señales nerviosas. Nuestro cuerpo tiene miles de haces de nervios que transmiten los mensajes nerviosos que son los culpables de varias de nuestras actividades más complejas.

• El tejido nervioso.

La unidad fundamental del sistema nervioso es la neurona. Son células especializadas que generan y transmiten los impulsos nerviosos y cuya función principal es la de poner en contacto las células que captan estímulos (receptores) con las que dan la respuesta (efectores).

Excepto en los invertebrados más simples, el tejido nervioso está constituido, además de por neuronas, por células de neuroglía o células gliales.

• Las neuronas.

Son las unidades estructurales y funcionales del sistema nervioso. Cuando son maduras, no pueden dividirse por lo que su número está fijado desde el nacimiento. Presentan un grado máximo de especialización y en ellas se distinguen varias partes:

El cuerpo celular, que contiene el núcleo y las estructuras citoplasmáticos, entre las que destacamos las neurofibrillas, que recorren el citoplasma y se continúan en prolongaciones; y los gránulos de Nissl, que son porciones de retículo endoplasmático rugoso.

Los cuerpos de las neuronas se reúnen a menudo en grupos, que se denominan ganglios si están fuera del sistema nervioso central, y núcleos, si está dentro de él .

Las prolongaciones filamentosas que pueden ser de dos tipos:

Dendritas. Prolongaciones con muchas ramificaciones, generalmente cortas y muy numerosas.

Axones o cilindroejes. Suelen ser largos (hasta 1 metro de longitud) y presentan unas ramificaciones en el extremo, llamadas fibras terminales, que acaban cerca de las prolongaciones de otra neurona o un órgano efector. Normalmente existe un solo axón en cada neurona.

Un axón con su vaina constituye una fibra nerviosa y la agrupación de varias fibras nerviosas envueltas por tejidos conectivos originan un nervio. Los nervios pueden ser sensitivos (si sólo contienen fibras sensitivas), motores (si únicamente tienen fibras motoras) o mixtos (si tienen fibras sensitivas y motoras). La mayoría de los nervios son mixtos.

La zona donde se encuentran dos neuronas se denomina sinapsis.

• Tipos de neuronas.

Según el número de prolongaciones, las neuronas pueden ser:

Monopolares: con una única prolongación, el axón. Poco frecuentes.

Pseudomonopolares: con una única ramificación que se bifurca en un axón y una dendrita.

Bipolares: con dos prolongaciones: una dendrita y un axón.

Multipolares: con varias dendritas y un axón.

Según su función se diferencian en:

Neuronas sensitivas: reciben la información de los receptores y la transmiten hacia el sistema nervioso central.

Neuronas motoras: se encargan de transmitir la señal desde el sistema nervioso central hacia los órganos efectores (músculos o glándulas).

Neuronas de asociación o interneuronas: conectan unas neuronas con otras.

Según la morfología de su cuerpo celular las neuronas se distinguen neuronas: piramidales, estrelladas, poliédricas y fusiformes.

• Las células gliales.

Componen un conjunto de células nerviosas que acompañan a las neuronas y sirven para asegurar su alimentación, su sostén y su aislamiento axonal. Tienen la capacidad de reproducirse por división.

Existen varios tipos que, dependiendo de su aspecto y función, se clasifican en :

Astrocitos. Tienen aspecto estrellado. Tienen gran relación con los vasos sanguíneos, transportando sustancias entre la sangre y las neuronas.

Oligodendrocitos. Poseen pocas prolongaciones y su misión es la formación de vainas de mielina.

Células de microglía. Tienen forma alargada, con gran cantidad de prolongaciones muy ramificadas. Su función es fagocitar los productos de desecho del tejido nervioso.

Un tipo particular de células gliales son las células de Schwann, que recurren los axones de las neuronas.

Unas veces los axones de varias neuronas están encajados en una célula de Schwann y forman las fibras amielínicas (o grises). Otras, varias células de Schwann se enrollan apretadamente alrededor de la longitud del axón y dan lugar a la llamada vaina de mielina, que es aislante. Esta vaina se interrumpe en las zonas de contacto entre dos células de Schwann, observándose unas depresiones que se llaman nódulos de Ranvier. Cada axón encerrado en la vaina de mielina se denomina fibra mielínica. Como la vaina de mielina es aislante, los impulsos se transmiten de nódulo a nódulos, es decir, la conducción es saltatoria, por lo que es mucho más rápida que en las amielínicas.

En los vertebrados, los axones del sistema nervioso central (SNC) están recubiertos de los oligodendrocitos, mientras que en el sistema nervioso periférico (SNP) lo están por células de Schwann, bien formando fibras mielínicas o fibras mielínicas.

• Fisiología de la neurona.

Las neuronas están especializadas para recibir y emitir señales.

La transmisión de estas señales se conoce como transmisión del impulso nervioso y constituye un mensaje electroquímico que va pasando de neurona a neurona. Este fenómeno radica principalmente en la membrana plasmática que separa a la célula nerviosa de su ambiente extracelular. Esta está polarizada de modo que en el interior hay un predominio de iones negativos respecto al exterior. Cuando hay un estímulo, se produce una inversión de la polaridad o despolarización que perturba eléctricamente las zonas adyacentes y se propaga a lo largo de toda la neurona. Sin embargó, sólo logrará transmitirse en un sentido a otra neurona por sinapsis. Posteriormente, recupera su estado inicial en la repolarización.

En cada neurona hay sustancias químicas que actúan como una batería y produce pequeñas descargas eléctricas. Para que el estímulo sea eficaz, ha de tener una cierta intensidad para que se inicie el impulso. Esta afirmación se conoce con la “ley del todo o nada”, por la que cuando un estímulo tiene la intensidad suficiente para iniciar un impulso, éste se conduce independientemente de su naturaleza y de su intensidad, y la velocidad de propagación sólo depende del tipo de fibra nerviosa y de su diámetro. Los nervios más gruesos conducen más rápido que los más finos.

Los mensajes deben viajar con exactitud sin que se desvanezcan ni sean distorsionados. Nuestros nervios tienen que transmitir información muy complicada que la expresan con un código muy sencillo. Las palabras en el lenguaje neural son corrientes del mismo voltaje e intensidad.

• Transmisión del impulso nervioso.

• De neurona a neurona. Sinapsis.

La sinapsis es la zona de contacto entre dos neuronas. Como éstas son unidades independientes y no tienen continuidad entre sus citoplasmas, siempre hay un pequeño espacio entre ellas, llamado hendidura sináptica.

En las sinapsis podemos distinguir una zona presináptica, correspondiente al axón de la neurona por la que llega la información; una zona postsináptica, que es la parte especializada de otra neurona a la que va destinada la información, y la hendidura sináptica entre ambas (200 Å).

La transmisión del impulso nervioso en la sinapsis se realiza por neurotransmisores. Son sustancias químicas especiales que rellenan lasvesículas sinápticas y que se encuentra en gran cantidad en los botones terminales situados en las fibras finales de los axones. Estos botones realizan sinapsis con cuerpos neuronales o con dendritas de otras neuronas, pero pueden existir sinapsis entre dendritas y axones.

Cuando llega el impulso nervioso el neurotransmisor es liberado por las vesículas sinápticas a la hendidura sináptica y se difunde hasta la membrana postsináptica. Allí se une a unos receptores específicos, lo que provoco un cambio de potencial de la membrana que, si alcanza el umbral, se propaga a través de toda la neurona postsináptica.

Tras su actuación, los neurotransmisores se inactivan enzimáticamente por enzimas producidos por las propias membranas postsinápticas para que desaparezca la estimulación.

Hay otro tipo de sinapsis, llamada sinapsis eléctrica, que se diferencia de la química en que la hendidura sináptica es mucho menor, por lo que el impulso nervioso de la neurona presináptica produce una despolarización suficiente en la membrana postsináptica, de manera que se genera la corriente en ella. Este tipo de sinapsis es frecuente en algunos invertebrados.

• De neurona a órgano efector.

Se realiza de forma similar a la sinapsis, a través de un neurotransmisor que “conecta” los botones terminales axónicos de una neurona con los órganos efectores. Los efectores responden a la presencia del neurotransmisor, contrayéndose o produciendo la secreción dependiendo si es un músculo o una glándula.

• Regulación y coordinación nerviosa.

La coordinación nerviosa tiene gran importancia, ya que interviene en muchas actividades que los animales realizan, la que está determinada por las siguientes estructuras:

Receptores. Captan la información e inician el impulso.

Vías nerviosas sensitivas. (Vías aferentes) Son las vías de transmisión de los impulsos nerviosos desde los receptores hasta los moduladores.

Moduladores. Son los órganos que interpretan los impulsos que reciben y elaboran las órdenes precisas. A menudo almacenan la información en forma de memoria. Son los ganglios, cordones nerviosos o encéfalo.

Vías nerviosas motoras. (Vías eferentes) Llevan las órdenes desde los moduladores hasta los efectores.

Efectores. Captan los impulsos transmitidos por las vías motoras y efectúan la respuesta.

• Receptores.

Son células que se han especializado en captar unos determinados estímulos y transformarlos en impulsos nerviosos que transmiten la información por las vías aferentes hasta los centros nerviosos correspondientes, donde se convierten en percepciones, las cuales se pueden hacer de forma consciente o inconsciente.

Las características de los receptores son: su especificidad o sensibilidad diferencial; su intervalo, es decir, es necesario que el estímulo persista durante un tiempo suficiente y una determinada intensidad; y su adaptación, que si el estímulo persiste durante un cierto tiempo, es capaz de amortiguar o eliminar la intensidad de la sensación.

Las células receptoras pueden ser: de origen epitelial (reciben el estímulo de un extremo y están en contacto con una fibra nerviosa sensitiva en otro) y de origen neuronal ( una neurona lleva por un lado una prolongación de tipo dendrítico por donde recibe estímulos y por el otro un axón que hace sinapsis con otras neuronas).

Si las células receptoras se reúnen en grupos junto con otras células accesorias y forman estructuras muy complejas, nos encontramos ante un órgano sensitivo. La posesión y el desarrollo de los diferentes sentidos se relacionan con el tipo de vida del grupo de animal.

Dependiendo de la localización del receptor, podemos hablar de exterorreceptores, si captan estímulos del exterior, e interorreceptores, si captan información del interior del organismo. Éstos, a su vez, pueden ser propiorreceptores, que informan de la tensión muscular y los cambios de postura, y viscerorreceptores, si informan de la actividad visceral y de los cambios del medio interno.

Según el tipo de estímulo que reciban pueden ser: quimiorreceptores, mecanorreceptores, termorreceptores y fotorreceptores.

• Quimiorreceptores

Comunican información sobre sustancias químicas. Se encargan de satisfacer la nutrición y la reproducción. Además de internos, hay receptores del olfato y del gusto.

• Mecanorreceptores.

Son sensibles a los desplazamientos o a las tensiones mecánicas. Nos informan sobre el contacto con objetos externos, movimientos de cualquier parte del cuerpo (equilibrio) y audición. Son a menudo glándulas neurosecretoras con terminaciones nerviosas libres que abundan en la piel, músculos, tendones y tejido conjuntivo.

Los agentes mecánicos estimulan terminaciones nerviosas que pueden hallarse desnudas, como los receptores del dolor, o en el interior de corpúsculos, como los receptores táctiles.

Los órganos del equilibrio tienen forma esférica, tapizada por neuronas, donde el órgano se llama estatocito y en el que flotan una o más partículas calcáreas llamadas estatolitos; o por células epiteliales especializadas, propio de invertebrados que tienen los órganos del equilibrio y del oído relacionados.

En general, sólo los animales que producen sonidos pueden también oírlos: algunos artrópodos y vertebrados, que presentan diferentes grados evolutivos en su órgano auditivo.

• Termorreceptores.

Tienen gran importancia en los animales porque les permiten responder a los cambios de temperatura manteniendo su temperatura constante por mecanismos de homeostasis o cambiando su conducta.

• Fotorreceptores.

Están especializados para responder a los estímulos luminosos. Los ojos constituyen los órganos fotorreceptores por excelencia. A menudo los ojos tienen estructuras accesorias que pueden servir de pantalla para la luz (capas pigmentadas) y para su concentración (lentes transparentes).

Todos los fotorreceptores están formados por células epiteliales especializadas que contienen fotopigmentos (sustancias químicas capaces de fijar la energía luminosa y de transformarla bioquímicamente) y conectan con fibras nerviosas.

Junto con otras células asociadas, las células fotorreceptoras forman una estructura llamada retina, que es el principal componente del ojo.

• Integración nerviosa.

Al SNC llegan continuamente mensajes procedentes de los receptores por las vías sensitivas. Todos los mensajes son procesados por los distintos centros nerviosos a través de múltiples conexiones entre ellos hasta que salen transformados en órdenes hacia los efectores.

El mecanismo nervioso más simple que produce una respuesta ante un estímulo es el arco reflejo. El más simple se establece por una neurona sensitiva, procedente del receptor, que hace sinapsis en la médula con una neurona motora que conecta con el efector. Sin embargo, en la mayoría de los arcos reflejos hay conexiones intermedias.

La característica común a todos los arcos reflejos es que pasan por la médula. El efecto de la actividad de un arco reflejo es el acto reflejo. Éstos pueden ser innatos o adquiridos.

• Moduladores.

Cada una de las porciones del SNC está implicada en diferentes actividades de coordinación:

La médula. Tiene función conductora y función refleja.

El bulbo raquídeo. Tiene función conductora entre la médula y los centros superiores, constituye un centro elaborador de reflejos, algunos vitales (respiración, presión sanguínea, etc.), y es el centro del sueño y la vigilia.

El cerebelo. Coordina el tono muscular para que las contracciones voluntarias se realicen suavemente y controla la postura y el equilibrio. Los movimientos voluntarios se aprenden, pero una vez aprendidos se realizan sin apenas prestarles atención debido a la regulación del cerebelo. El cerebro inicia voluntariamente el movimiento pero toda la actividad muscular posterior la ejecuta el cerebelo, como cuando andamos.

El tálamo. Procesa la información sensitiva, apreciando la calidad de la sensación. Desde él se envían los impulsos a la corteza cerebral para su localización.

El hipotálamo. Contiene núcleos que regulan las funciones de la vida vegetativa (temperatura corporal, sensación de hambre...) y controla el sistema hormonal a través de sus conexiones con la hipófisis (eje hipotálamo-hipófisis).

El cerebro. Es un centro asociativo donde la información se procesa e integra antes de que se produzca la respuesta adecuada.

La información obtenida es almacenada en el cerebro para modificar la conducta del individuo de acuerdo con experiencias pasadas y elaborar conceptos abstractos; por ello el cerebro es el centro de las funciones superiores: inteligencia, memoria y voluntad.

Existen dos tipos de memoria: a corto plazo y a largo plazo. La memoria a corto plazo se produce por impulsos nerviosos que se van desvaneciendo. La memoria a largo plazo se cree que responde a cambios físicos. Para poder encontrar la información fácilmente, el cerebro la tiene ordenada en sus neuronas y de forma perfectamente catalogada.

La habilidad del hombre para establecer conexiones entre los dos lóbulos de su cerebro y el resto de neuronas es superior a la de cualquier animal. Un cerebro animal carece de nuestras conexiones oblicuas, que son capaces de relacionar diferentes recuerdos de los distintos sentidos en un mismo recuerdo. El lóbulo izquierdo del cerebro se ocupa de la palabra, mientras que el modo de percibir el espacio o la orientación se encuentran en el lóbulo derecho.

El hemisferio izquierdo y derecho del cerebro son aparentemente simétricos. Sin embargo en cada uno hay determinadas zonas especializadas en distintas funciones. Por ejemplo, hay una parte del cerebro en el lóbulo izquierdo que es mayor que en el derecho donde se cree que se almacena el lenguaje.

La sustancia gris externa se denomina corteza cerebral o córtex.. Tiene gran irrigación sanguínea y si faltara quedaría gravemente dañado. En los mamíferos presenta gran cantidad de pliegues y surcos para poder albergar muchas más neuronas comprimidas en esa estructura.

• Efectores.

La respuesta a los estímulos constituye una orden dirigida en forma de corriente de salida a uno o varios efectores, en la cual puede influir tanto el tipo de estímulo como la memoria de otros estímulos. La flexibilidad del comportamiento de un animal depende de su capacidad de aprendizaje.

Las respuestas de comportamiento son respuestas motoras cuya ejecución corre a cargo de los órganos efectores, que son los músculos, al llegar una corriente nerviosa que provoca la contracción de sus células. El conjunto de los músculos y el esqueleto que participan en la realización de la respuesta constituyen el aparato locomotor.

Si el efector es una glándula, la respuesta consiste en la secreción correspondiente.

• Evolución del sistema nervioso.

El sistema nervioso va adquiriendo mayor complejidad a medida que asciende en la escala evolutiva. Dependiendo del grupo de animales muestra diferentes características.

Los invertebrados.

Los celentéreos son los animales más simples provistos de sistema nervioso. Presentan simetría radial y tienen una red de células nerviosas, unidas por sinapsis, distribuidas uniformemente en sus paredes. Cualquier estímulo es transmitido en todas las direcciones de manera que todo el cuerpo reacciona al estímulo. Son también los primeros animales invertebrados con órganos sensoriales: estatocitos (equilibrio) y ocelos (ojos primitivos).

Este sistema de coordinación resulta insuficiente para animales que se mueven más rápidamente. Para adaptarse, los animales polarizan y dirigen las corrientes nerviosas a través de células nerviosas (neuronas) unidireccionales, aumenta el tamaño de las fibras nerviosas y, por tanto, mayor velocidad de conducción; crece el número de células nerviosas que se concentran formando ganglios y produciéndose, posteriormente, una cefalización debida a la concentración de neuronas en la cabeza.

Los platelmintos presentan simetría bilateral, propia de todos los animales más complejos. Tienen un par de ganglios en la región anterior, de los que parten dos cordones nerviosos recorren el cuerpo a través de neuronas distribuidas a intervalos regulares que envían ramificaciones a los tejidos, los cuales reciben estímulos de algunas zonas, componiendo así un sistema nervioso muy simple. La presencia de nervios periféricos constituye una especie de sistema nervioso periférico.

Este sistema doble, central-periférico, ofrece la ventaja de que cada estímulo de una parte específica del organismo provoca una respuesta específica que no afecte a todo el organismo.

Los anélidos presentan cadenas ganglionares y un par de ganglios por segmento. Hacia la faringe, las cadenas ganglionares la rodean formando el collar periesofágico, uniéndose de nuevo al alcanzar la cabeza, formando los ganglios cerebroideos.

Los artrópodos tienen un sistema nervioso parecido al de los anélidos, pero tienen un comportamiento más complejo y un gran desarrollo de los órganos sensitivos debido al aumento de la concentración de ganglios en el cerebro.

Los moluscos presentan concentraciones ganglionares en cabeza, pie y manto. De entre ellos, los cefalópodos son los invertebrados con el sistema nervioso más complejo y desarrollado: sistema nervioso central concentrado en la cabeza y lóbulos ópticos con un gran desarrollo, por lo que su vista es comparable a la de los vertebrados.

Los equinodermos tienen simetría radial o bilateral y un sistema nervioso bastante primitivo formado por un anillo periesofágico que conecta los cordones nerviosos radiales.

Los vertebrados son los animales con el sistema nervioso más evolucionado, disponiéndose en posición dorsal. Se origina durante el desarrollo embrionario y sigue un proceso uniforme en todos los vertebrados: a partir del ectodermo se forma el tubo neural hueco en la zona doral. La parte anterior se ensancha progresivamente y origina el encéfalo, mientras que la porción posterior da lugar a la médula espinal. Los nervios que lo integran salen tanto del encéfalo como de la médula.

El encéfalo está protegido por el cráneo y la médula espinal discurre por el interior de la columna vertebral. Ambos se encuentran envueltos por un sistema de membranas, las meninges, cuya complejidad aumenta según ascendemos en la escala evolutiva.

• Estructura del sistema nervioso en vertebrados.

El sistema nervioso se divide en sistema nervioso central (SNC) y sistema nervioso periférico (SNP).

• El sistema nervioso central.

Está compuesto por el encéfalo y la médula espinal.

• El encéfalo.

A partir del tubo neural se forman tres vesículas cerebrales primarias, llamadas prosencéfalo, mesencéfalo y rombencéfalo (cerebro anterior, medio y superior). Posteriormente, el rombencéfalo y prosencéfalo se dividen de nuevo y constituyen cinco vesículas encefálicas secundarias o definitivas. La evolución posterior viene dada por el mayor o menor desarrollo de cada vesícula, dependiendo de la escala evolutiva del grupo y de sus adaptaciones a la vida que llevan.

• El prosencéfalo.

En los vertebrados superiores adquiere gran desarrollo, ya que es en él donde se concentran las actividades de mayor importancia. Durante el desarrollo embrionario se divide en dos:

Telencéfalo. La parte más externa que contiene un par de lóbulos olfatorios. Detrás se encuentra el cerebro, formado por la evaginación de las paredes laterales del telencéfalo. En las aves y los mamíferos, se ensancha y da lugar a dos hemisferios cerebrales, que cubre el resto del encéfalo y alcanzan en la especie humana su máximo desarrollo. Ambos están conectados por una red de fibras llamada cuerpo calloso. La parte externa del cerebro es gris y se llama corteza cerebral. Es el centro de la información sensorial y del control de los movimientos voluntarios, así como de la memoria y de la inteligencia

Diencéfalo. Compuesto por el tálamo, que es una zona de paso muy importante y el centro de interpretación de muchos de los estímulos sensitivos. Debajo se encuentra el hipotálamo, que regula las funciones internas del cuerpo como son: el control de los impulsos sexuales, el centro de regulación de los ritmos biológicos y del sueño; el centro de la sed, del equilibrio hídrico, el hambre y la saciedad; la regulación de los diferentes estados emocionales y está relacionada con la hipófisis (eje hipotálamo-hipófisis) para la producción y liberación de hormonas. Del hipotálamo parte el tallo hipofisario (con la hipófisis). El techo del diencéfalo es el epitálamo, que contiene la glándula pineal o epífisis, oculta en aves y mamíferos bajo los hemisferios cerebrales, pero con función fotorreceptora y de pigmentación de la piel en peces, anfibios y reptiles. En la especie humana, la epífisis actúa como glándula neurosecretora. Produce una sustancia llamada melatonina que actúa induciendo el sueño y colaborando otras sustancias en el control de los biorritmos.

• El mesencéfalo.

Constituye el centro integrado más importante en los vertebrados inferiores. Posee los lóbulos ópticos, que, excepto en los mamíferos, con los centros de la visión. En mamíferos, esta zona pierde importancia y forma dorsalmente los tubérculos cuadrigémicos, a los que llevan fibras de los nervios óptico y auditivo, que hacen sinapsis y continúan hasta el área correspondiente de la corteza cerebral. En la parte ventral se encuentran los pedúnculos cerebrales, que intervienen en el tono muscular.

• El rombencéfalo.

Se divide en una parte anterior o metencéfalo y una posterior o mielencéfalo.

Metencéfalo. En los menos evolucionados, constituye el centro del equilibrio y de los reflejos posturales; en los mamíferos, gracias al gran desarrollo del cerebelo en su pared dorsal, es el coordinador de los movimientos, tanto aprendidos como voluntarios, y del equilibrio, de forma que si se lesiona el cerebelo no hay coordinación muscular.

Ventralmente se dispone el puente de Variolo o protuberancia, en el que se produce el cruce de los nervios que unen el encéfalo y la médula, debido a tal cruce que las actividades del lado derecho son controladas por el cerebro izquierdo y viceversa.

Mielencéfalo. Llamado también bulbo raquídeo o médula oblonga. Controla las actividades vitales automáticas de las vísceras como el latido del corazón, el ritmo respiratorio, etc. No obstante, existe un control de estos centros en la parte superior del encéfalo. A continuación está la médula espinal.

Del encéfalo parten doce pares de nervios craneales en reptiles, aves y mamíferos, y diez pares en el resto de vertebrados.

La nomenclatura anatómica actual subdivide al encéfalo en tronco cerebral (mielencéfalo más mesencéfalo), cerebelo (metencéfalo) ycerebro (diencéfalo y telencéfalo).

• La médula.

Es la parte menos especializada del SNC. Se extiende desde la base del encéfalo hasta la segunda vértebra lumbar. Su cavidad central,epéndimo, es muy estrecha y se continúa ininterrumpidamente hasta el encéfalo, donde se estrecha para dar lugar a los ventrículos.

En la parte interior se agrupan los cuerpos neuronales que forman la sustancia gris. Los axones originan la sustancia blanca y discurren alrededor de la gris, constituyendo haces ascendentes que conducen corrientes sensitivas al encéfalo y haces descendentes con corrientes motoras hacia los músculos y glándulas.

La forma de alas de mariposa de la sustancia gris reciben el nombre de astas y se dividen en astas anteriores o ventrales, por donde salen las fibras motoras, y las astas posteriores o dorsales, por donde entran las sensitivas, las cuales proceden de los receptores sensoriales y sus cuerpos neuronales forman los ganglios de la raíz dorsal antes de penetrar en la médula.

Ambos tipos de fibras se juntan formando los nervios raquídeos o espinales a lo largo de la médula, pasando al tronco y los apéndices.

Las funciones de la médula son: transmitir los impulsos desde y hasta los centros superiores (sustancia blanca) y controlar las actividades reflejas (sustancia gris).

• El sistema nervioso periférico.

A partir del SNC se origina el SNP, cuya misión es conectar todos los receptores y efectores del organismo con los centros nerviosos. Está formado por una parte aferente, constituida por neuronas que llevan la información desde los receptores al SNC; y otra eferente, que conduce las respuestas desde el SNC a los efectores.

Dentro del SNP se distingue el sistema somático (nervios craneales y raquídeos), y el sistema nervioso autónomo (SNA).

• Nervios craneales y raquídeos.

Constituyen el sistema somático, cuyas neuronas motoras inervan los músculos esqueléticos que son de control voluntario. Sus cuerpos celulares se disponen en grupos dentro del encéfalo y la médula, y sus axones mielínicos llegan hasta los músculos esqueléticos.

Los nervios craneales entran y salen del encéfalo. Inervan la cabeza, la parte superior del tronco y ciertos órganos internos. Algunos tienen relación con el SNA.

Los nervios raquídeos o espinales salen de la médula por los espacios intervertebrales y se forman al juntarse las raíces dorsales y ventrales. Intervienen en la ejecución de los actos reflejos.

• Sistema nervioso autónomo.

También llamado sistema nervioso visceral o de la vida vegetativa. Regula las actividades involuntarias.

Está formado por los centros nerviosos (hipotálamo, bulbo raquídeo y médula); receptores, que reciben la información; fibras sensitivas, que envían impulsos hacia los centros nerviosos; fibras motoras, que transmiten órdenes hacia los efectores, y efectores.

Este sistema está compuesto por fibras motoras periféricas que se originan en el SNC (fibras preganglionares, mielínicas) y antes de llegar a los órganos efectores establecen sinapsis con otras neuronas que se encuentran localizadas en uno de los ganglios del SNA (fibras posganglionares, amielínicas).

En el SNA se distinguen dos subsistemas:

Sistema simpático. Sus fibras salen de la región torácica y lumbar de la médula. Los ganglios autónomos se localizan próximos a la médula y a ambos lados de ésta. Forman la cadena ganglionar o tronco simpático; las fibras preganglionares son cortas, mientras que las posganglionares son largas.

Sistema parasimpático. O sistema cráneo-sacro, ya que sus fibras salen de dichas zonas. Los ganglios autónomos se sitúan cerca de los órganos efectores o en ellos, por lo que están dispersos y no en cadenas. Sus fibras preganglionares son largas y las posganglionares son cortas.

• Funcionamiento del SNA.

La mayoría de los órganos se encuentran inervados por fibras del simpático y el parasimpático, que actúan de manera antagónica. Ambos envían continuamente impulsos a los órganos viscerales, de manera que, el SNA tiende a mantener constantes las condiciones del medio.

El sistema simpático prepara al organismo para la acción en los estados de urgencia con el consiguiente consumo de energía. En cambio, el parasimpático se relaciona con el reposo y la acumulación de energía.

• Sistema hormonal.

• Hormonas animales.

Las hormonas controlan muchas de las actividades más importantes del cuerpo, además de ser las responsables de las etapas del desarrollo del organismo de un animal. Son compuestos orgánicos que actúan como mensajeros, elaborados por las glándulas endocrinas, que son vertidas en la sangre en pequeñas cantidades debido a la orden de algún centro nervioso u otra glándula que da la orden (disparador) y son transportadas por la circulación sanguínea hasta un determinado órgano o célula (blanco o diana) donde ejercen su acción.

En la membrana plasmática o en el citoplasma de las células blanco existen unos receptores específicos, formados por moléculas proteicas, que se estimulan ante la presencia de una hormona determinada.

Una vez realizada su función, la hormona se degrada rápidamente, bien eliminándose por la orina o siendo descompuesta por el hígado y, en este caso, siendo almacenados los restos en la vesícula biliar y siendo expulsados al exterior por medio de la bilis.

El exceso (hiperfunción) o el defecto (hipofunción) puede provocar alteraciones funcionales. Para que no ocurra esto, el organismo controla la concentración hormonal por control nervioso, mediante otras glándulas endocrinas o a través de la concentración de una sustancia en sangre.

La regulación se realiza por retroalimentación: si existe una gran concentración de una hormona, la glándula que la segrega es informada y se provoca su inhibición. Lo mismo ocurre cuando la concentración es muy baja.

La composición química de las hormonas es muy variada: proteínas, esteroides, derivados de los aminoácidos, etc.

Cuando envejecemos, muchas hormonas decaen, lo que conduce a los signos típicos de la vejez.

Sistema nervioso y hormonal colaboran en la regulación y coordinación del organismo de los animales para mantener su equilibrio y responder a las condiciones ambientales. El sistema nervioso se encarga de regular el funcionamiento de los órganos mediante impulsos y la respuesta que produce es rápida, poco duradera y muy específica. Sin embargo, el sistema hormonal libera hormonas que producen una respuesta lenta, duradera y menos específica.

Además de las hormonas endocrinas, también hay neurohormonas, segregadas por las neuronas, que reciben el nombre de célulasneurosecretoras, muy abundantes en los vertebrados.

De la misma manera podemos considerar las feromonas, otro tipo de sustancias químicas expulsadas al medio ambiente en pequeñas dosis que actúan sobre individuos de su misma especie, provocando reacciones de comportamiento. Algunas son segregadas por glándulas especializadas y otras son productos de la degradación metabólica presentes en los líquidos de excreción o los excrementos, las cuales son captadas por el olfato u otros receptores químicos del animal. Sus funciones son:

Para demarcar el territorio.

En la época de reproducción permiten la localización de las hembras por los machos a kilómetros de distancia.

La que segrega la abeja reina es capaz de producir la esterilidad de las obreras impidiendo que puedan formarse nuevas reinas.

En los humanos se cree la existencia de feromonas relacionadas con el proceso reproductor y la excitación sexual.

• Hormonas de los invertebrados.

El número de hormonas en los invertebrados es superior al de los vertebrados porque tienen mayor diversidad morfológica y funcional. Sin embargo, son menos conocidas y la mayoría son neurohormonas.

Los anélidos son los primeros en los encontramos neurohormonas, que son producidas por los ganglios cefálicos y tienen como misión controlar los procesos de regeneración y crecimiento.

En los moluscos cefalópodos las dos glándulas ópticas segregan hormonas gonadotrópicas que estimulan el crecimiento y la maduración de las gónadas. Estas glándulas están reguladas cerebralmente por un nervio óptico que parece depender, a su vez, de los fotoperíodos, de manera que cuando llega luz al ojo las glándulas ópticas se inhiben y no se produce secreción.

Los insectos tienen ya órganos neurosecretores y endocrinos, con un papel importante en la muda, la metamorfosis y su comportamiento reproductor.

Su crecimiento se realiza gracias a varias hormonas: la hormona cerebral, segregada por el protocerebro, se vierte a los cuerpos alados y cardíacos, la cual hace que los cuerpos alados segreguen la hormona juvenil para conservar al insecto en fase larvaria durante un cierto número de mudas. Los cuerpos cardíacos almacenan la hormona cerebral y, cuando se activan, es expulsada y activa a su vez la glándula protorácica, la cual segrega la hormona de la muda o ecdisona, la cual promueve la metamorfosis a insecto adulto. Cuando la concentración de hormona juvenil disminuye, se provoca el paso de larva a pupa y, después, cuando sólo se segrega ecdisona, se produce la transformación de la pupa en insecto adulto o imago.

En los crustáceos las mudas también son controladas por el equilibrio de dos hormonas antagónicas: la hormona inhibidora de la muda yla hormona de la muda o ecdisona.

Los cambios de coloración en invertebrados se deben a la acción de la neurohormona cromatoforotropina que actúa sobre las células pigmentarias, cromatóforos, regulando la pigmentación del cuerpo y sus cambios de tonalidad o color.

• Hormonas de los vertebrados.

Son mucho mejor conocidas. La mayoría son transportadas por la sangre junto con las proteínas transportadoras que hay en el plasma sanguíneo. Éstas son muy específicas, por lo que cada una de ellas se une a un determinado tipo de neurona. Así se produce un constante estado de equilibrio entre hormona libre y complejo proteína-hormona:

proteína transportadora + hormona libre complejo proteína-hormona

Al llegar al blanco, la hormona libre ejerce su acción dependiendo del tipo de que se trate. Las hormonas esteroides atraviesan las membranas del blanco y se unen a moléculas receptoras de tipo proteico del citoplasma, mediante las cuales llegan al núcleo de la célula donde ejercen su efecto metabólico. Por otro lado, las hormonas proteicas son moléculas de gran tamaño que no pueden penetrar por lo que se unen a moléculas receptoras de la superficie de la membrana plasmática, provocando mediante un segundo mensajero (adenosín monofosfato cíclico, AMPc) la activación de unos enzimas que alteran el funcionamiento de la célula modificando la permeabilidad de la membrana, sintetizando proteínas, aumentado el número de enzimas que actúan en un determinado proceso, etc.

• Sistema endocrino.

En los vertebrados la mayoría de sus funciones están reguladas por las hormonas. El conjunto de todas las glándulas de secreción interna de un animal constituye el sistema endocrino.

Sin embargo, la interrelación entre las estructuras nerviosas y endocrinas es tan extensa que puede hablarse de sistema neuroendocrino. Los elementos nerviosos proporcionan información sobre el exterior, mientras que los componentes endocrinos regulan la respuesta interna a dicha información.

El sistema endocrino de vertebrados tiene gran uniformidad referida tanto a glándulas como a hormonas, aunque, en general, peces anfibios y reptiles poseen menos glándulas que aves y mamíferos.

• Anatomía y fisiología del sistema endocrino.

Las principales glándulas secretoras en los vertebrados son: hipófisis, tiroides, páncreas, glándulas suprarrenales y gónadas. Debido a la gran relación entre el hipotálamo y la hipófisis, vamos a considerar el eje hipotálamo-hipófisis como una única unidad funcional

•  Eje hipotálamo-hipófisis.

La hipófisis o pituitaria es una glándula situada en la base del cerebro de tamaño reducido (1cm de diámetro) que se divide en dos lóbulos bien diferenciados con diferente origen embriológico: el lóbulo anterior o adenohipófisis y el lóbulo posterior o neurohipófisis. En algunos vertebrados se encuentra el lóbulo intermedio o pars media.

La hipófisis pende del hipotálamo mediante un pedúnculo hipofisario y se aloja en la base del cerebro. Su estructura es nerviosa, formada por neuronas, algunas neurosecretoras.

Las neurosecreciones reciben el nombre de factores liberadores, porque estimulan la liberación de una de las hormonas de adenohipófisis. Éstas, a su vez, pueden regular la liberación de hormonas de otra glándula endocrina.

Un ejemplo, es la tiroxina, segregada por la tiroides, influye en su propia producción al afectar al funcionamiento del hipotálamo y de la hipófisis. El hipotálamo produce el factor liberador de tirotropina (TRF), que llega por la sangre a la adenohipófisis, donde se estimula la producción de la hormona tirotrópica (TSH) o tirotropina. Ésta pasa a la sangre y, al llegar a la tiroides, la estimula para producir la tiroxina. Cuando la cantidad de esta hormona en sangre es superior a la cantidad óptima, se inhibe la liberación de TRF del hipotálamo, con lo cual la adenohipófisis deja de producir TSH. Las concentraciones de tiroxina inferiores a la óptima ejercen el efecto opuesto (retroalimentación).

Hay muchas hormonas que influyen igualmente en su producción por retroalimentación.

Hormonas de la adenohipófisis. Se pueden dividir en hormonas trópicas, que controlan otras hormonas al estimular las glándulas endocrinas, y no trópicas, que actúan directamente sobre las células blanco.

En las hormonas trópicas se distinguen: la TSH o tirotropina, (regula la secreción de tiroxina por el tiroides), ACTH o adenocorticotropina(controla la secreción de cortisona por la corteza suprarrenal), FSH o folículo estimulante (provoca la secreción de estrógenos y la maduración de los espermatozoides) y LH o luteotropina (estimula la secreción de progesterona por el cuerpo lúteo y de testosterona por los testículos).

Dentro de las hormonas no trópicas se encuentran: la STH o somatotropina (la “hormona del crecimiento”, controla el crecimiento de huesos y cartílagos y estimula la síntesis de proteínas) y la PRL o prolactina (estimula la secreción de leche por las glándulas mamarias).

El lóbulo intermedio o la adenohipófisis segregan la hormona MSH o estimulante de los melanóforos, cuya acción es más conocida en los animales de pigmentación variables, en los que estimula la síntesis de melanina.

La neurohipófisis libera dos hormonas que son sintetizadas por el hipotálamo y vertidas a la neurohipófisis donde se almacenan: laoxitocina, que actúa sobre los músculos del útero, estimulando sus contracciones, además de facilitar la salida de la leche como respuesta a la succión; y la vasopresina o ADH, que es antidiurética y actúa sobre los conductos colectores renales favoreciendo la reabsorción de agua.

•  Tiroides.

Está situada en la parte anterior del cuerpo y a ambos lados de la tráquea. Segrega tiroxina, que actúa sobre el metabolismo y la regulación del crecimiento y el desarrollo en general; y calcitonina, que, junto con otra hormona de la glándula paratiroidea, interviene en el metabolismo del calcio en la sangre, estimulando su depósito en los huesos.

La producción excesiva de hormonas tiroideas da lugar al hipertiroidismo, que produce un aumento del metabolismo. A veces este fenómeno vienen acompañada por trastornos oculares, como ojos más sobresalientes de lo normal. El hipertiroidismo puede derivar de la destrucción de células tiroideas con caída importante de los niveles de hormonas totales.

El déficit de hormonas tiroideas o hipotiroidismo se caracteriza por estados de letargo y ritmos metabólicos más bajos. Se cree que esta enfermedad es debida a trastornos de la hipófisis o de la misma glándula tiroides. En la antigüedad la mayoría de los hipotiroidismos se debían a una deficiencia de yodo en la dieta, que causaba una enfermedad llamada bocio. Hoy, para prevenirla se añade yodo a la sal de mesa.

•  Paratiroides.

Está formada por cuatro grupos celulares incluidos en la parte posterior del tiroides. Las glándulas paratiroideas segregan parathormona, implicada en la regulación de los niveles de calcio en sangre con efectos contrarios a la calcitonina, ya que estimula la absorción del ión calcio en el intestino y su reabsorción en los túbulos renales, por lo que aumenta su concentración en sangre, mientras que la calcitonina la disminuye.

•  Páncreas.

Es una glándula de secreción mixta, situada detrás del estómago delante de las primeras vértebras lumbares. En su secreción externa vierte jugo pancreático y los islotes de Langerhans constituyen la parte endocrina. Éstos tienen dos tipos de células: las células segregan glucagón, que estimula la descomposición en el hígado del glucógeno en glucosa, por lo que es hiperglucemiante; y las células producen insulina, que aumenta la permeabilidad de las membranas celulares para la glucosa, estimulando así la absorción de ésta por las células del hígado y el tejido muscular, para que se transformen en glucógeno hepático y muscular, produciéndose así una hipoglucemia.

•  Cápsulas suprarrenales.

Son dos pequeñas glándulas situadas sobre los riñones. En ellas existen dos zonas: la corteza y la médula.

Corteza. Está formada por tres capas.

La capa más externa segrega los mineralocorticoides, que regulan el metabolismo iónico. Entre ellos destaca la aldosterona, que facilita la retención de agua y sodio, la eliminación de potasio y la elevación de la tensión arterial.

La capa intermedia elabora glucocorticoides. El más importante es la cortisona, que actúa en la formación de glúcidos y grasas a partir de aminoácidos, aumenta el catabolismo de las proteínas y disminuye los linfocitos y eosinófilos, con un aumento de los neutrófilos.

La capa más interna segrega androgenocorticoides, estrógenos y testosterona, muy relacionados con los caracteres sexuales.

Médula. Elabora la adrenalina y la noradrenalina, además de epinefrina y norepinefrina. Influyen sobre el metabolismo de los glúcidos estimulando la glucogenolisis. Realizan una acción semejante a la de un estímulo del sistema nervioso simpático debido a que el origen de sus células es nervioso: elevan la presión arterial, aceleran los latidos y aumentan la frecuencia respiratoria. Sin embargo, esta acción es más duradera y desaparece gradualmente.

Adrenalina y cortisona son hormonas muy diferentes y que actúan de muy distinta manera pero, a su vez, complementarias. Ambas nos asisten durante las situaciones de peligro. La adrenalina relaja los pulmones y acelera el corazón, dilata los vasos sanguíneos de los músculos y contrae los de otras zonas, se dilatan las pupilas, aumenta la secreción de sudor, se ponen los vellos de punta, retarda las actividades como la digestión, la formación de orina... La cortisona, sin embargo, prepara las defensas del cuerpo si la situación conduce a la lesión, calmando el dolor y ayudando a cicatrizar. Una vez pasada la emergencia, se dejan de segregar y son eliminadas en diferentes tiempos, en el hígado o segregadas en la orina.

• Gónadas.

Los testículos y los ovarios son glándulas mixtas que en su secreción externa segregan gametos y en la interna, hormonas que ejercen su acción sobre los órganos que intervienen en la función reproductora.

Cada gónada produce las hormonas propias de su sexo, aunque también pequeñas cantidades de las del sexo opuesto. El control lo ejerce la hipófisis.

En los testículos se encuentran las células de Leyding, que producen andrógenos, de los cuales es más importante la testosterona, que estimula la producción de espermatozoides y la diferenciación sexual masculina.

En los ovarios se segregan: estrógenos, que son segregados por el folículo, estimulan el crecimiento del endometrio y, por tanto, son responsables del ciclo menstrual, además de intervenir en la regulación de los caracteres sexuales femeninos; y la progesterona, que es segregada por el cuerpo lúteo y prepara al útero para recibir al cigoto y también provoca el crecimiento de las mamas en los últimos meses del embarazo. Si el óvulo no fuera fecundado, el cuerpo lúteo se destruye y deja de producir la hormona; entonces el endometrio se desprende y se produce la menstruación, iniciándose un nuevo ciclo menstrual.

Otra hormona es la relaxina, que actúa relajando la musculatura lisa del útero y se cree que está segregada por el útero y la placenta o el cuerpo lúteo.

•  Epífisis o glándula pineal.

Se encuentra en el techo del epitálamo. Su función no está muy definida. En un principio fue un órgano fotosensorial doble y luego pasó a ser único. Posee estructura retiniana en muchos vertebrados; en los mamíferos es glandular y segrega melatonina, que actúa induciendo al sueño y colaborando con otras sustancias en el control de los biorritmos.

Desempeña un papel importante en la regulación de la maduración gonádica en las especies de actividad sexual estacional.

• Hormonas animales y estados de equilibrio.

Las hormonas son los mecanismos reguladores principales del desarrollo de un organismo y como moduladores del estado de equilibrio. Vamos a analizar un ejemplo de regulación hormonal: la regulación hormonal de la glucemia.

• Regulación hormonal de la glucemia.

La glucemia es la cantidad de glucosa en sangre. Suele ser de 1 g/l y su regulación responde a una regulación neurohormonal.

Cuando se produce un aumento de la concentración de glucosa en sangre, se estimulan las células de los islotes de Langerhans, provocando la secreción de insulina, la cual hace que se produzca una mayor absorción de glucosa por las células.

La disminución de glucosa provoca el estímulo de la secreción de glucagón por las células .

Los centros nerviosos del bulbo también responden a una baja concentración de glucosa, por lo que transmiten impulsos a la médula adrenal, que segrega adrenalina y noradrenalina, que favorecen el aumento del catabolismo de las grasas para que entre menos glucosa en ellas.

Por otro lado, el hipotálamo induce al aumento de al secreción de la ACTH de al adenohipófisis, que estimula la liberación de glucocorticoides de la corteza suprarrenal.

Todo este complicado proceso se produce para que el nivel de azúcar en sangre sea el adecuado a las necesidades.

• Aplicación hormonal en ganadería.

El aumento de la concentración de algunas hormonas se aplica en ganadería para obtener una mayor producción, enfocada hacia el incremento de la producción láctea, de producción cárnica y de la reproducción.

Para el incremento de la producción láctea se utiliza la tiroxina (tiroides) y la oxitocina (adenohipófisis) para estimular un aumento transitorio en la producción de leche y grasa.

El aumento de la producción cárnica se consigue administrando los llamados finalizadores cárnicos, entre los que están las hormonas del crecimiento y las sexuales. Mediante la modificación química de estas moléculas se obtienen esteroides anabólicos, más económicas y efectivas que las naturales. Con la testosterona se consigue una debilitación de la acción sexual en beneficio del efecto metabólico, consiguiendo un incremento de la masa muscular y una disminución de la grasa.

El incremento de la reproducción se realiza mediante gestágenos como la progesterona, con la que se logra la detención del ciclo fisiológico de todos los animales. Al suprimir el tratamiento, aparece el celo de forma casi simultánea en todos ellos.

El suministro de las hormonas puede realizarse mediante el pienso, con un máximo de 10 mg por cabeza y día, o por vía subcutánea en la base del pabellón auditivo y un contenido máximo de 40 mg. Este suministro hormonal está muy controlado por la legislación, ya que no se sabe claramente si el empleo de esteroides anabólicos produce efectos perjudiciales sobre la especie humana.