La Relación en los Organismos Vivos

La relación de un organismo consiste en ser capaz de obtener información sobre lo que ocurre a su alrededor y responder en consecuencia. También incluye la capacidad de transmitir mensajes a otros organismos con alguna finalidad.

Respuestas a Estímulos Externos en Plantas

Las respuestas a estímulos externos se pueden dividir en dos categorías:

• Respuestas fisiológicas en la morfogénesis: Suponen la activación de procesos como la caída de las hojas, la floración, la maduración de los frutos, etc. La mayoría de los estímulos están relacionados con el fotoperíodo.
• Respuestas en forma de crecimiento dirigido o de movimiento de una planta: Los estímulos pueden ser variados, por ejemplo, luz, gravedad, humedad, etc.

Crecimiento Direccional y Movimiento Vegetal: Tropismos y Nastias

Las respuestas en forma de crecimiento diferenciado o de movimiento son de dos tipos:

• Tropismos: Respuestas permanentes en forma de crecimiento lento y direccional con respecto al estímulo. Pueden ser positivos o negativos, dependiendo de si el crecimiento se dirige hacia el estímulo o en dirección contraria. Hay 5 tipos:
  • Fototropismo: El estímulo es la luz.
  • Quimiotropismo: El estímulo es una sustancia química.
  • Hidrotropismo: El estímulo es la presencia de agua.
  • Tigmotropismo: El estímulo es el contacto físico.
  • Geotropismo: El estímulo es la gravedad.
• Nastias: Respuestas temporales en forma de movimiento rápido y no direccional. Las principales son:
  • Sismonastia: El estímulo es el contacto físico. Es la respuesta de cierre de los folíolos de algunas plantas o el movimiento que realizan las trampas móviles de las plantas carnívoras.
  • Fotonastia: El estímulo es la luz. Determina la apertura o el cierre de pétalos de algunas flores o la orientación de las flores del girasol.

Hormonas Vegetales (Fitohormonas)

Los estímulos se transmiten internamente mediante sustancias químicas, llevando la información para generar una respuesta en otra parte de su organismo. Dichas sustancias se denominan hormonas vegetales o fitohormonas, y sus características son:

• Son sintetizadas por la propia planta en respuesta a algún estímulo.
• Funcionan a muy bajas concentraciones.
• Pueden tener carácter activador o inhibidor de un determinado proceso o respuesta.

Tipos de Fitohormonas: Activadoras e Inhibidoras

Se clasifican en:

• Hormonas Activadoras:
  • Auxinas: Se sintetizan sobre todo en el ápice del tallo, desde donde se distribuyen por el resto de la planta. Estimulan el crecimiento de la planta e intervienen en la floración y la fructificación.
  • Giberelinas: Se sintetizan en el ápice del tallo, los frutos y las semillas. Estimulan el crecimiento de la planta, la germinación y la fructificación.
  • Citoquininas (o Citocininas): Se sintetizan en cualquier tejido de la planta e inducen la división celular, retardando el envejecimiento y la caída de las hojas.
• Hormonas Inhibidoras:
  • Ácido Abscísico: Se sintetiza en diversas partes de la planta y tiene un efecto inhibidor del crecimiento.
  • Etileno: Al igual que el ácido abscísico, tiene efecto inhibidor del crecimiento. Interviene en la maduración de flores y frutos, así como en el envejecimiento y la caída de las hojas.
• Otras Sustancias: Además, recientemente se han descubierto otros tipos de sustancias con características fitohormonales, como poliaminas, brasinoesteroides, etc.

Reproducción Vegetal: Asexual y Sexual

Existen dos tipos principales de reproducción:

• Reproducción Asexual o Vegetativa: Supone la formación de un nuevo individuo a partir de un solo progenitor sin que exista intercambio genético con otro individuo. El nuevo organismo es genéticamente idéntico a su progenitor (un clon).
• Reproducción Sexual: La formación del nuevo individuo supone la fusión de dos células sexuales (gametos) producidas por los progenitores. El nuevo organismo es una combinación genética de ambos.

Mecanismos de Reproducción Asexual Vegetal

Una célula o una parte de la planta se independiza y da origen a un nuevo organismo genéticamente idéntico al progenitor. Se denomina propágulo a la porción de la planta capaz de separarse y generar un nuevo individuo. Este puede ser pluricelular o unicelular. La reproducción asexual puede ser por fragmentación o por esporulación.

• Fragmentación: Una porción de la planta madre origina un nuevo individuo. Normalmente, el propágulo se termina independizando de la planta madre. Si no se separan, se forman las colonias clonales. La fragmentación puede ser:
  • Por Estolones: Ramas laterales que emiten raíces y originan una nueva planta.
  • Por Rizomas: Tallos alargados subterráneos que desarrollan yemas que forman nuevas plantas.
  • Por Tubérculos: Tallos subterráneos engrosados cuyas yemas originan otras plantas.
  • Por Bulbos: Yemas foliares que originan plantas.
• Esporulación Asexual: El propágulo es una célula denominada espora y es generada por mitosis.

Sexualidad y Reproducción: Gametos y Fecundación

El concepto de sexualidad tiene en biología el significado de intercambio genético entre dos organismos. A lo largo de la evolución, la sexualidad y la reproducción se unieron en el proceso de reproducción sexual: cada individuo fabrica una célula especial o gameto, que se une con otra de otro individuo para formar la célula huevo o cigoto que, por divisiones sucesivas, formará el nuevo organismo. Este organismo es el resultado de una combinación única de genes, lo que aumenta la diversidad genética de la especie.

En los primeros organismos unicelulares sexuales, los gametos eran morfológicamente iguales (isogamia). Con el tiempo, se diferenciaron dos tipos (anisogamia), distinguiéndose el gameto masculino y el femenino. En las plantas, el gameto masculino se denomina anterozoide y los femeninos, oosferas.

La gametogénesis de los organismos pluricelulares ocurre en órganos llamados gónadas (animales) y gametangios (plantas). Dependiendo del tipo de gameto, las especies pueden ser:

• Unisexual: Los individuos son masculinos o femeninos. En las plantas se denominan dioicas.
• Hermafroditas: Con un único tipo de individuo. Cada órgano reproductor puede tener dos sexos o solo uno. Estas plantas reciben el nombre de monoicas.

La reproducción sexual supone la fusión de dos células en el proceso de la fecundación. Esa fusión es desigual, ya que el gameto masculino aporta únicamente su núcleo y el gameto femenino su núcleo, su citoplasma y sus orgánulos. Antes de la fecundación, es preciso reducir el número de genes de cada gameto a la mitad; este proceso se lleva a cabo por meiosis.

Ciclos Biológicos: Diplonte, Haplonte y Diplohaplonte

Los ciclos biológicos describen la secuencia de eventos en la vida de un organismo, incluyendo la reproducción y el desarrollo. Se distinguen tres tipos principales:

• Ciclo Diplonte: La meiosis tiene lugar para formar los gametos, que son la fase haploide. A partir de la fecundación, el cigoto y el organismo pluricelular que se forman desde él son la fase diploide.
• Ciclo Haplonte: La meiosis tiene lugar en el cigoto, que es la única fase diploide, ya que el organismo pluricelular resultante por crecimiento y desarrollo es haploide. Los gametos que forman son también haploides.
• Ciclo Diplohaplonte o Haplo-Diplonte: Se alternan fases haploides y diploides pluricelulares, con un tiempo de vida similar. La fase diploide se denomina esporofito y la haploide, gametofito.

La Meiosis: Proceso Clave en la Reproducción Sexual

La meiosis es un proceso de división celular que solo experimentan las células que van a dar origen a los gametos. Tiene lugar en los órganos reproductores de los seres vivos con reproducción sexual. Consta de dos divisiones seguidas, llamadas Meiosis I y Meiosis II. Estas divisiones siguen un patrón parecido al de la mitosis y, por ello, las etapas reciben los nombres de profase, metafase, anafase y telofase. Sin embargo, algunos procesos son diferentes.

Función y Objetivos de la Meiosis: Reducción Cromosómica y Recombinación Genética

La función de la meiosis es formar los nuevos núcleos de los gametos, lo que implica reducir el número de cromosomas a la mitad y mezclar genes paternos y maternos entre los cromosomas homólogos. Las células resultantes de la meiosis experimentarán una transformación que afecta fundamentalmente al citoplasma, conocida como gametogénesis. La meiosis tiene un doble objetivo:

• Reducción de la dotación cromosómica: De diploide (2n) en las células somáticas no reproductoras a haploide (n) en los gametos. Esto se consigue en la primera división meiótica, donde se separan cromosomas homólogos completos, yendo uno a cada polo o futuro núcleo.
• Intercambio de genes: Entre las parejas de cromosomas homólogos. Este proceso se denomina entrecruzamiento o sobrecruzamiento, tiene lugar en la profase I y produce la recombinación genética. Se produce con bastante frecuencia, aumentando la mezcla de genes y la posible variabilidad genética de la descendencia. Para que pueda tener lugar, durante la profase I, los cromosomas homólogos se disponen unidos entre sí en paralelo. Se observan formas en X que reciben el nombre de quiasmas.

Fases de la Meiosis I: Reducción y Recombinación

Es una división reduccional en la que se producen la reducción cromosómica y la recombinación genética. Sus fases son:

• Profase I: Desorganización de las envolturas nucleares, condensación de cromosomas, formación del huso. Los cromosomas homólogos se juntan y realizan entrecruzamientos con recombinación genética o intercambio de trozos de cromátidas.
• Metafase I: Los cromosomas se disponen en la placa ecuatorial, entre los dos polos, pero aparecen emparejados los homólogos. Los centrómeros se unen con los filamentos del huso, pero cada cromosoma homólogo se une a un solo polo; el centrómero del otro homólogo se enlaza al otro polo.
• Anafase I: Empiezan a desplazarse los cromosomas homólogos a los polos.
• Telofase I: Se agrupa el material genético de cada futuro núcleo, con (n) cromosomas de 2 cromátidas en cada caso. Comienza la desaparición de los cromosomas, que se desenrollan y convierten en cromatina. Reaparecen las envolturas nucleares y sucede una citocinesis o separación de citoplasmas.

Fases de la Meiosis II: Separación de Cromátidas

Es similar a una mitosis en una célula haploide y tiene lugar inmediatamente después de la formación de las dos células hijas, que no entran en interfase. Sus fases son:

• Profase II: Condensación y reaparición de los cromosomas (n). Reabsorción de las envolturas nucleares y formación del huso.
• Metafase II: Alineamiento de los cromosomas en la placa ecuatorial. Se enlazan filamentos del huso a ambos lados de cada centrómero.
• Anafase II: Separación de las cromátidas y desplazamiento de estas a cada polo.
• Telofase II: Desaparición del huso, reconstrucción de los núcleos y desenrollamiento de los cromosomas que se convierten en cromatina.

Reproducción Sexual en Espermatofitas: La Flor

La flor es una estructura propia de las espermatofitas, formada por los órganos sexuales rodeados de unas hojas transformadas denominadas brácteas. Existen dos tipos:

• Flor de Gimnosperma: Consiste en un eje terminal de una rama del que salen brácteas o escamas que protegen a los órganos formadores de esporas, donde se formarán los gametos. Reciben el nombre de cono o piña.
• Flor de Angiosperma:
  • Periantio: Formado por el cáliz y la corola, dos verticilos exteriores estériles.
  • Androceo: Verticilo interior sexual, formado por estambres, que constan de filamento y antera, donde se encuentran los sacos polínicos.
  • Gineceo: Verticilo interior sexual, formado por el carpelo, que consta del ovario, el estilo y el estigma.
  • Pedúnculo: Tallo que sostiene la flor, del que surgen distintas hojas modificadas en estratos: el periantio, el androceo y el gineceo.

Polinización: Mecanismos y Agentes Transportadores

La polinización es el mecanismo por el que el polen llega desde el estambre de una flor al carpelo de otra. Las plantas han desarrollado sistemas para evitar la autofecundación, ya que reduce la variabilidad que proporciona la reproducción sexual. Las plantas con flores necesitan agentes que transporten el polen. Según cuál sea este agente, la polinización puede ser de distintas maneras:

• Polinización Anemógama o Anemófila: El agente transportador es el viento. Es poco eficiente y requiere la producción de gran cantidad de polen y la reducción de las cubiertas protectoras de la flor.
• Polinización Zoógama o Zoófila: El agente transportador es un animal. Pueden ser aves, murciélagos o, sobre todo, insectos. La polinización por insectos ha llevado a las plantas a secretar azúcares en zonas internas de la flor para atraer a los insectos y lograr que se lleven, de paso, el polen.
• Polinización Hidrógama o Hidrófila: Es propia de plantas acuáticas. En ellas, el agente transportador del polen es el agua. Es muy similar a la anemógama.

Fecundación en Espermatofitas: El Proceso de Doble Fecundación

La fecundación en espermatofitas es un proceso complejo que implica varios pasos:

1. El grano de polen llega hasta el estigma de un carpelo y genera un tubo polínico, que se abre camino entre las células del carpelo para llegar al ovario.
2. El núcleo de la célula generativa se divide en dos núcleos, llamados espermáticos, que descienden por el tubo polínico.
3. En el interior del óvulo, el saco embrionario se divide tres veces, dando un total de 8 núcleos haploides repartidos en 7 células, ya que la más grande contiene 2 núcleos llamados polares o secundarios. Una de las células es el óvulo u oosfera.
4. Al llegar el tubo polínico a la entrada del saco embrionario, los 2 núcleos espermáticos entran: uno en la oosfera y otro en la célula mayor que posee 2 núcleos secundarios, con los cuales se fusiona en un núcleo triploide.
5. Así, en el saco embrionario se produce una doble fecundación. De una resulta el cigoto, que dará el futuro embrión, y de otra, un tejido triploide que se denomina albumen o endospermo.

La Semilla y el Fruto: Estructuras Clave en la Reproducción Vegetal

La semilla tiene unas cubiertas formadas a partir de tegumentos del saco embrionario; el embrión, que dará lugar a la futura planta, y un tejido alimenticio llamado albumen o endospermo. El embrión desarrolla una pequeña raicilla o radícula, un tallito o plúmula y una o dos hojas llamadas cotiledones.

Las gimnospermas carecen de verdadero fruto. En las angiospermas, las cubiertas del carpelo se desarrollan como estructuras de protección de la semilla, dando lugar al fruto. El fruto presenta una pared que protege a la semilla, denominada pericarpio, constituida por 3 partes: exocarpo, mesocarpo y endocarpo. Los frutos se suelen clasificar en secos o carnosos.

Diseminación y Germinación de Semillas: Estrategias de Dispersión

Para favorecer que la especie se extienda, es importante que la nueva semilla germine lejos. Es lo que se conoce como diseminación o dispersión. Tipos de diseminación:

• Zoócora: Mediante animales. Las semillas o frutos se dispersan enganchados al exterior del animal o en el interior del tubo digestivo, en cuyo caso la semilla es resistente a las enzimas digestivas.
• Hidrócora: Mediante el agua. Son frutos o semillas resistentes al agua.
• Anemócora: Mediante el viento. Deben ser frutos o semillas muy ligeros que, en ocasiones, presentan estructuras aladas o penachos denominados vilanos.
• Autócora: Algunas plantas presentan sistemas propios de dispersión del fruto o de la semilla mediante propulsión.

La Función de Relación en Animales

La relación en animales implica varias fases:

• La recepción de estímulos o señales a través de receptores.
• Coordinación: Implica integrar la información y elaborar la respuesta.
• Respuesta: A través de los efectores, que pueden ser músculos o glándulas.

Tipos de Estímulos y Receptores Sensoriales Animales

Los estímulos pueden ser externos o internos:

• Estímulos Externos: Son la luz, las vibraciones, el contacto físico, etc. Son detectados por órganos sensoriales que se denominan exterorreceptores o exteroceptores.
• Estímulos Internos: Se trata de señales internas originadas en el propio cuerpo. Pueden distinguirse:
  • Estímulos de variables físico-químicas, detectados por interorreceptores o propioceptores.
  • Estímulos que informan sobre la posición relativa de las partes del cuerpo, y sus receptores se denominan propiorreceptores o propioceptores.

Dependiendo del estímulo, los receptores reciben los nombres de: fotorreceptores, quimiorreceptores, mecanorreceptores y termorreceptores.

Sistemas de Coordinación Animal: Hormonal y Nervioso

La coordinación implica interpretar la señal recibida por un receptor e integrarla en un sistema de toma de decisiones que emitirá una orden a un efector para responder mediante movimiento muscular o una secreción glandular. Existen dos mecanismos de coordinación:

• Sistemas de Transmisión Química u Hormonal: Las glándulas endocrinas producen y liberan hormonas. Las hormonas solo tienen efecto sobre determinadas células u órganos, específicos para cada hormona, que reaccionan mediante una secreción o una contracción. Al utilizar el sistema circulatorio, su transmisión es más lenta que los impulsos nerviosos y el control de su señal es más difícil y precario.
• Sistemas de Transmisión Nerviosa: La información es transmitida por vía eléctrica. Consiste en el cambio de polaridad o diferencia de carga eléctrica a ambos lados de la membrana de unas células especializadas y comunicadas entre sí llamadas neuronas. El impulso nervioso se transmite de forma muy rápida a través de los nervios.

Respuestas Animales: Movimiento y Secreción

Existen dos tipos principales de respuesta animal:

• Movimiento Muscular: El órgano efector es un músculo. La respuesta es de contracción o relajación, y puede implicar el desplazamiento del animal.
• Secreción de una Sustancia Líquida: El órgano efector es una glándula, que puede ser exocrina (si vierte su secreción al exterior) o endocrina (si la vierte al interior, en cuyo caso puede ser una señal hormonal).

Sistemas Hormonales en Invertebrados

Muchos invertebrados presentan sistemas hormonales, por lo general de tipo neurosecretor, es decir, son neurohormonas segregadas por células nerviosas. Se conocen sistemas de regulación hormonal, algunos bastante complejos, que implican una intensa relación con el sistema nervioso. Uno de los más estudiados ha sido el control de la muda o ecdisis en los insectos.

Sistema Hormonal en Vertebrados

En los vertebrados, el sistema hormonal es muy complejo y su funcionamiento está relacionado con el sistema nervioso, formando el sistema neuroendocrino. Presenta células neurosecretoras y glándulas endocrinas que segregan hormonas reguladoras de otras glándulas o que producen efectos de activación o inhibición sobre procesos metabólicos, fisiológicos, de crecimiento, etc. Las principales glándulas son:

• Complejo Hipotálamo-Hipófisis: El hipotálamo pertenece al cerebro y controla casi todo el sistema hormonal. Presenta grandes células neurosecretoras productoras de neurohormonas, que controlan la liberación de hormonas por la hipófisis, como:
  • Somatotropina: Controla el crecimiento.
  • Prolactina: Activa la secreción de leche.
  • Vasopresina: Favorece la reabsorción en las nefronas.
  • Oxitocina: Facilita la expulsión de la leche y estimula las contracciones del útero.
  • Tirotropina: Regula la secreción de tiroxina por el tiroides.
  • Adrenocorticotropa (ACTH): Controla la secreción de cortisol por las glándulas suprarrenales.
  • Gonadotropinas: Estimulan las gónadas.
• Páncreas: Controla la secreción de glucosa en la sangre, al regular la síntesis o hidrólisis del glucógeno. La insulina reduce la concentración de glucosa en sangre y el glucagón la incrementa.
• Testículos: Producen testosterona, la hormona que determina las características sexuales masculinas secundarias.
• Glándula Pineal: Controla los ritmos diarios en función de los ciclos de oscuridad-luz mediante la liberación de melatonina.
• Tiroides y Paratiroides: Situadas entre la laringe y la tráquea. El tiroides produce tiroxina y regulan muchos aspectos del metabolismo celular. Desde ambas glándulas se controla el nivel de calcio de los huesos mediante la calcitonina y la parathormona.
• Glándulas Suprarrenales: En su corteza se forman el cortisol, que actúa sobre el metabolismo de muchas biomoléculas, y la aldosterona, que interviene en el balance de agua y sales. En su médula se producen la adrenalina y la noradrenalina, que responden a los estados de alerta del organismo.
• Ovarios: Producen estrógenos y progesterona.

Evolución del Sistema Nervioso Animal

La evolución del sistema nervioso ha llevado a una creciente complejidad en los organismos. Se pueden identificar varias etapas:

• Redes o Plexos Nerviosos: Los cnidarios presentan células nerviosas interconectadas que forman un plexo nervioso. La transmisión nerviosa se produce en todas direcciones y no existen centros de control definidos. Puede haber receptores sensoriales, lo que permite respuestas a diversos estímulos.
• Centros Nerviosos o Ganglios: El proceso de cefalización provoca que las zonas nerviosas se agrupen formando estructuras más complejas llamadas ganglios, precursores de los cerebros de los vertebrados. A estos ganglios les sigue una o varias cadenas de nervios que recorren el cuerpo y que pueden estar enlazadas cada cierta distancia. En anélidos, la aparición de estructuras ganglionares en nodos o puntos de conexión de los nervios forma así sistemas nerviosos ganglionares. En estos sistemas, las neuronas se especializan en transmitir sensaciones y órdenes. Este modelo está presente también en artrópodos. Los equinodermos presentan un sistema nervioso de tipo ganglionar, aunque debido a su particular simetría radial se conoce como sistemas nerviosos radiales.
• Aumento de Complejidad de Estructuras Cerebrales: El conjunto de ganglios cerebrales experimenta una mayor concentración y un incremento neuronal notable en los artrópodos y, sobre todo, en los cefalópodos. Este grupo de invertebrados tiene un mayor grado de cefalización cerebral, lo que les permite una conducta compleja.

Sistema Nervioso de los Vertebrados: SNC y SNP

En los vertebrados, el sistema nervioso deriva de un cordón nervioso dorsal en forma de tubo hueco presente en los embriones. La parte anterior se ensancha en una masa ganglionar o encéfalo y el resto origina la médula espinal, todo protegido por un sistema óseo. Del encéfalo y la médula parten fibras que van a músculos y glándulas o que recogen información desde los órganos sensoriales y receptores. El sistema nervioso de los vertebrados se divide en:

• Sistema Nervioso Central (SNC): Está formado por el encéfalo y la médula espinal.
• Sistema Nervioso Periférico (SNP): Integrado por las neuronas y sus prolongaciones (nervios) que quedan fuera del eje dorsal del SNC. El SNP puede subdividirse en dos ramas:
  • Las aferentes o sensoriales, que transmiten información de los órganos sensoriales hacia el sistema central.
  • Las eferentes o motoras, que llevan órdenes hacia los órganos efectores. Estas se dividen en dos sistemas:
    • Sistema Nervioso Somático: Formado por neuronas motoras que llegan a fibras musculares esqueléticas. Su control es voluntario, aunque también puede generar movimientos automáticos, denominados actos reflejos.
    • Sistema Nervioso Autónomo: Controla funciones involuntarias del cuerpo que escapan a la influencia consciente del cerebro. Sus nervios se originan en el encéfalo o la médula, y establecen uniones o sinapsis fuera de ellos, en aglomeraciones de cuerpos neuronales llamados ganglios nerviosos. Existen dos tipos de fibras autónomas, simpáticas y parasimpáticas, con funciones antagónicas: si una lo activa, la otra lo inhibe.

Sistemas Nerviosos Antagónicos: Simpático y Parasimpático

Los sistemas simpático y parasimpático actúan de forma antagónica para regular las funciones corporales involuntarias:

• Sistema Simpático: Sus nervios salen de las regiones torácica y lumbar de la médula. Los ganglios, localizados entre las fibras pre y postganglionares, están cerca de la médula, por lo que las fibras preganglionares son cortas y las postganglionares, largas. Este sistema acelera la frecuencia cardíaca, dilata la pupila, inhibe la musculatura del estómago y relaja la vejiga urinaria. Se relaciona con situaciones de alerta o miedo.
• Sistema Parasimpático: Sus nervios salen de la base del encéfalo y de la parte final, sacra o pélvica, de la médula. Los ganglios autónomos están cerca o dentro de los órganos efectores, de ahí que las fibras preganglionares sean largas y las postganglionares, cortas. Tienen un comportamiento de inhibición-excitación antagónico al del sistema simpático. Así, retarda la frecuencia cardíaca, contrae la pupila, estimula la actividad estomacal, contrae la vejiga urinaria, etc. Prepara al organismo para situaciones de reposo, disminuyendo la intensidad funcional de los órganos del cuerpo.

Estructura y Evolución del Encéfalo en Vertebrados

El tubo neuronal hueco de los embriones de los vertebrados presenta en su parte anterior 3 protuberancias principales:

• Encéfalo Anterior o Prosencéfalo: Relacionado con el sentido olfativo, se dividirá en dos partes: telencéfalo y diencéfalo.
• Encéfalo Medio o Mesencéfalo: Relacionado con la vista.
• Encéfalo Posterior o Rombencéfalo: Relacionado con el sentido del oído y el equilibrio, se dividirá en el metencéfalo y el mielencéfalo.

La complejidad de las estructuras del encéfalo aumenta de acuerdo con la escala evolutiva de los vertebrados. En los mamíferos, la evolución del encéfalo llega a su grado máximo al potenciar las áreas de interconexión neuronal y, particularmente, la zona del cerebro. De cada área del encéfalo primitivo se originan diferentes estructuras del encéfalo moderno:

• Telencéfalo: Corteza cerebral, lóbulos olfativos y sistema límbico.
• Diencéfalo: Tálamo, hipotálamo e hipófisis.
• Mesencéfalo: Lóbulos ópticos.
• Metencéfalo: Cerebelo.
• Mielencéfalo: Bulbo raquídeo.

En los mamíferos, el cerebro se hiperdesarrolla, y en él permanecen el paleocórtex y el neocórtex.

Estructura Celular del Sistema Nervioso: Neuronas y Células Gliales

Las neuronas tienen una estructura básica que consiste en un cuerpo celular o soma y unas prolongaciones o neuritas. En ocasiones, hay dos tipos de prolongaciones:

• Cuerpo Neuronal o Soma: Contiene el núcleo y las estructuras citoplasmáticas, aunque la cantidad de algunas revela las funciones especiales de la neurona: alta concentración de retículo endoplasmático rugoso, cuerpos de Nissl, un aparato de Golgi y una red de citoesqueleto.
• Dendritas: Son prolongaciones citoplasmáticas, a veces muy ramificadas, encargadas de recibir la información.
• Axón: Es una prolongación en forma de fibra larga de diámetro constante. Puede estar rodeada por una vaina aislante. Por él salen los impulsos nerviosos de la neurona. Por lo general, los axones constituyen las fibras nerviosas.

Células Gliales o Neuroglía: Existen varios tipos de células gliales: astrocitos, oligodendrocitos, microglía, células ependimarias y células de Schwann. Realizan funciones de soporte, defensa, reparación, nutrición del tejido nervioso y control del medio. En el SNC, los oligodendrocitos aíslan los axones de algunas neuronas, formando una vaina de mielina a su alrededor. Los espacios que dejan los bloques de mielina (nódulos de Ranvier) aceleran la velocidad y la fiabilidad del impulso nervioso.

Organización Neuronal: Sustancia Gris y Blanca

En el SNC, el tejido nervioso se divide en dos tipos de zonas:

• Sustancia Gris: Integrada por cuerpos neuronales, en ella se produce la mayor parte de las conexiones entre neuronas. La velocidad de transmisión de los impulsos nerviosos es aquí más lenta, aunque las distancias a recorrer son pequeñas. Estas áreas se relacionan con la asociación y la coordinación nerviosa, la toma de decisiones, la consciencia y otras funciones superiores.
• Sustancia Blanca: Está constituida por fibras formadas por axones, la mayoría recubiertos de mielina, lo que permite una transmisión rápida de la información entre zonas alejadas del sistema nervioso. En el encéfalo, la sustancia gris se encuentra en la corteza y en algunos núcleos interiores, y la blanca, en el interior; en la médula, ocurre al revés.

Propagación del Impulso Nervioso: Potencial de Acción y Despolarización

La transmisión del impulso nervioso en la neurona tiene carácter eléctrico debido a diferencias de concentración de iones a ambos lados de la membrana de estas células. Las neuronas en estado de reposo mantienen una diferencia de concentración iónica entre el exterior y el interior de su citoplasma debido a la actividad de una proteína de membrana, la bomba de Na⁺-K⁺, que impulsa iones de Na⁺ hacia el exterior en una proporción de 3 a 2. Esto hace que se cree una diferencia de carga eléctrica o potencial de reposo de -70 mV, con el interior negativo respecto al exterior.

Al llegar un impulso nervioso, otras proteínas de la membrana abren unos canales que dejan salir K⁺ y entrar Na⁺, de tal modo que, durante unos milisegundos, la diferencia de potencial a ambos lados de la membrana se invierte y alcanza +40 mV, que es el potencial de acción. Este proceso se llama despolarización. La despolarización afecta a la zona adyacente de la membrana, por lo que el impulso se transfiere a gran velocidad a lo largo de la neurona. Cuando el potencial de acción ha recorrido algunos mm, tiene lugar la repolarización.

Sinapsis Nerviosa: Transmisión Química del Impulso

El impulso nervioso de una neurona a la siguiente tiene un carácter químico y se conoce como sinapsis nerviosa. Entre la membrana presináptica del axón de una neurona y la membrana postsináptica de una dendrita de la neurona siguiente, existe una hendidura sináptica. Al llegar el impulso nervioso al botón final del axón, desde la membrana presináptica se liberan unas moléculas químicas, llamadas neurotransmisores, englobadas en vesículas del citoplasma. Una vez en la hendidura sináptica, los neurotransmisores contactan con la membrana postsináptica de la otra célula e inducen en ella una despolarización o potencial de acción, es decir, un nuevo inicio de impulso nervioso. La sinapsis también se produce entre neuronas motoras y órganos efectores (músculos o glándulas), que responden contrayéndose o secretando sustancias. Existen sistemas complejos de regulación de la sinapsis, con activadores e inhibidores.

Regulación Involuntaria: Estrés y Alerta en el Organismo

La regulación involuntaria o automática es una parte esencial de la coordinación animal. El sistema neurohormonal de los vertebrados activa o inhibe acciones metabólicas que no pasan por el control consciente. Así es como se producen los estados de estrés y alerta:

1. El hipotálamo recibe directamente la información sensitiva y segrega CRH, una hormona que estimula la hipófisis para que libere otra hormona a la sangre, la ACTH.
2. Esta segunda hormona llega a las glándulas suprarrenales y estimula en su corteza la liberación del cortisol, que dispara en el organismo algunas respuestas relacionadas con el estrés.
3. A la vez, la médula de las glándulas suprarrenales, tanto por la activación debida al cortisol como por vía nerviosa a través del sistema simpático, libera adrenalina y noradrenalina a la sangre, hormonas que activan una serie de respuestas orgánicas que ponen al organismo en alerta.
4. Las tres hormonas adrenales ejercen una autorregulación sobre su síntesis, a menos que el estímulo siga actuando.

Conducta Innata y su Modificación

La conducta innata constituye una respuesta automatizada y preprogramada del individuo ante un estímulo desencadenante. Tiene una base genética muy marcada. Las conductas innatas pueden modificarse en función de la experiencia: si se reducen se habla de habituación; si se incrementan, de sensibilización.

La reacción al estímulo desencadenante puede variar. Esto se conoce como propensión y depende de estímulos externos que la activen o la inhiban. Se conoce como impronta o troquelado al proceso por el que la conducta innata depende de una experiencia o impresión determinante.