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UNIVERSIDAD CENTROCCIDENTAL LISANDRO ALVARADO
DECANATO DE CIENCIAS DE LA SALUD DEPARTAMENTO DE CIENCIAS
FUNCIONALES
SECCIN DE FISIOLOGA
MANUAL DE PRCTICAS
DE LABORATORIO
DE FISIOLOGA IV SEMESTRE
PROGRAMA DE MEDICINA
BARQUISIMETO, Noviembre 2014
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UNIVERSIDAD CENTROCCIDENTAL LISANDRO ALVARADO
DECANATO DE CIENCIAS DE LA SALUD DEPARTAMENTO DE CIENCIAS
FUNCIONALES
SECCIN DE FISIOLOGA
MANUAL DE PRCTICAS
DE LABORATORIO
DE FISIOLOGA IV SEMESTRE
PROGRAMA DE MEDICINA
Dr. Gregorio Tiskow Compilador-Editor
Modificado Noviembre 2014
BARQUISIMETO, VENEZUELA
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CONTENIDO Pgina
.- Presentacin. 4
.- Propsitos y objetivos del manual... 5
.- Dedicatoria.... 6
.- Requisitos bsicos para asistir a las prcticas.. 7
.- Instrucciones dirigidas a los estudiantes para el buen
desarrollo de la prctica.. 8
.- Prctica No. 1: Estudio de la Fragilidad Osmtica del
Eritrocito.. 9
.- Prctica No. 2: Naturaleza Biofsica del Potencial de Reposo y
del Potencial de
Accin Celular 21
.- Prctica No. 3: Estudio de los Reflejos y la Sensibilidad
Somtica. . 44
.-Prctica No. 4: Sensibilidad Especial: La Visin. . 54
.-Prctica No. 5: Bases Elctricas de la Actividad Cerebral:
Electroencefalografa.. 67
.- Prctica No. 6: Determinacin de la Sedimentacin Globular,
Hematocrito y
Valoracin de la Hemostasia.. 79
.- Anexo No. 1: Toma de una Muestra de Sangre Venosa . 93
.- Anexo No. 2: Campmetro de Goldmann.. 95
.- Anexo No. 3: El Uso de los Programas Simuladores en la
Fisiologa Mdica. 97
.- Anexo No. 4: Enlaces Electrnicos de Inters .... 101
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Presentacin
Las Ciencias de la Salud, y en especial la Fisiologa Humana, son
ciencias dinmicas, en constante evolucin y progreso. Con el avance
de las tcnicas de investigacin, pruebas clsicas
de biofsica y fisiologa, modelos dinmicos, programas simuladores
y otros artificios de los que
se valen los fisilogos para estudiar el funcionamiento del
cuerpo humano, se ha podido
transmitir a los estudiantes del rea todo el cmulo de
conocimientos alcanzados a lo largo de
dcadas de anlisis y experimentacin, para una mejor comprensin de
nuestro organismo.
Este Manual, y en consonancia con la Visin y Misin de nuestra
Universidad y en
particular de nuestro Decanato de Ciencias de la Salud y de la
Seccin de Fisiologa, pretende
dar un impulso integral al acto educativo, formando
profesionales de la salud con valores
cientficos, tecnolgicos y humansticos, con calidad profesional
como talento humano que
egresa con alta pertinencia social, para tratar de salvar vidas
humanas.
El presente Manual de Prcticas de Fisiologa Humana para
estudiantes de Fisiologa I
del Programa de Medicina, representa un esfuerzo contundente
para consolidar en el mismo,
un grupo de actividades seleccionadas de laboratorio que
pretende ensear el trabajo en
equipo, con una metodologa cientfica apropiada, con tcnicas
verificadas que permiten
ensear el funcionamiento normal de distintos grupos de clulas,
tejidos y rganos que
integran al organismo humano como sistema integral.
Cada prctica diseada incluye, una breve introduccin al tema, las
instrucciones
generales para el buen desarrollo de la misma, las actividades a
ejecutar en el laboratorio y una
gua de auto-evaluacin que permita al estudiante valorar lo
aprendido en la respectiva
experiencia.
Prof. Gregorio Tiskow ()
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Propsitos y Objetivos del Manual
El presente manual permitir al estudiante de medicina orientarlo
en su proceso de aprendizaje. Uno de los objetivos fundamentales
del Programa de Fisiologa y de ste guion en
particular, es realizar e interpretar algunas pruebas que
permitan al estudiante evaluar el
funcionamiento de los sistemas orgnicos humanos. Aparte de ello,
las prcticas buscan aplicar
los conocimientos impartidos y adquiridos en la parte terica de
la presente asignatura.
Mediante la estrategia de observacin el estudiante podr afianzar
sus aprendizajes, evaluar
sus variables y analizar los resultados obtenidos. Las prcticas
permiten tambin la promocin
del trabajo en equipo, la actitud participativa de los mismos y
su actitud crtica hacia la
investigacin.
OBJETIVOS
.-Presentar a los estudiantes del cuarto semestre de medicina,
una gua de desarrollo para cada
sesin de prctica en el laboratorio docente.
.-Plantear problemas prcticos que se deben resolver integrando
los conocimientos de
fisiologa.
.-Buscar que el estudiante desarrolle un pensamiento
estructurado, integrando la prctica con
la teora.
.-Permitir observar los diferentes fenmenos fisiolgicos y su
debida interpretacin cuando
stos varan por distintos estmulos internos o externos.
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6
Dedicatoria
El presente Manual de Laboratorio de Actividades Prcticas de
Fisiologa I, est dedicado a todos los Profesores de la Seccin de
Fisiologa que en su momento planificaron las
actividades docentes, tanto tericas como prcticas; a aquellos
docentes que hoy da no nos
acompaan fsicamente o que ya se encuentran disfrutando de su
justa etapa de jubilacin y en
especial al Maestro de Maestros, al egregio Dr. Luis Batalla
Sotelo () quien ha dedic su vida
profesional a ensear la fisiologa a estudiantes de pregrado y de
postgrado, a proyectar valores
humansticos y ticos, gua espiritual y tutor de muchos de los
docentes que hoy
orgullosamente formamos parte de la Seccin de Fisiologa del
Decanato de Ciencias de la
Salud de la Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado.
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REQUISITOS BSICOS PARA ASISTIR A LAS PRCTICAS
Estimada(o) estudiante, Para asistir a las actividades prcticas,
Ud debe:
Usar bata blanca de laboratorio: Normas de Higiene y Seguridad
Industrial.
Asistir con zapatos cerrados: Normas de Higiene y Seguridad
Industrial.
Leer previamente y con detalle el guion correspondiente a cada
actividad.
Repasar los conocimientos tericos facilitados por el docente
instructor y consultar su
texto gua.
Seguir debidamente las instrucciones que se encuentran al
comienzo de cada actividad
y las que se indiquen en el laboratorio.
No se permitir la entrada al laboratorio docente a aquellos
estudiantes que lleguen con
15 minutos de retraso. Gracias por su colaboracin en este
sentido: responsabilidad y
tica primero.
Cada grupo de prctica (A y B) ser sub-dividido en 2 sub-grupos
para lograr el mximo
aprovechamiento del acto educativo. Cada sub-grupo tiene
asignado un docente de
laboratorio. El docente ser responsable de impartir y evaluar
las actividades
acadmicas realizadas dentro del laboratorio por los alumnos de
dicho sub-grupo,
mediante su participacin y su desempeo en todas y cada una de
las diferentes
prcticas.
No habr cambios de alumnos(as) de grupo o entre sub-grupos de
laboratorio, que no
sean realizados mediante el trmite administrativo
correspondiente ante la Secretara
de Seccin y en el perodo estipulado para tal fin.
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INSTRUCCIONES DIRIGIDA A LOS ESTUDIANTES PARA EL BUEN
DESARROLLO DE LA PRCTICA
Para el buen desempeo de las actividades docentes, en cada grupo
se seleccionarn
voluntarios que colaborarn en la donacin y extraccin de fluidos
orgnicos (cuando sea
requerido). Todos los estudiantes debern participar de las
actividades programadas para el
cumplimiento de los objetivos propuestos.
En el Laboratorio:
Los estudiantes encontrarn los materiales e insumos necesarios
para desarrollar la actividad
prctica. Cada subgrupo ocupar un mesn y sus integrantes
observarn con atencin las
experiencias y maniobras del instructor(a). Anoten sus
resultados en los espacios destinados
para tal fin en este guion prctico. Posterior a la culminacin de
las experiencias se establecer
la discusin correspondiente. Se les sugiere participar
pro-activamente.
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1 PRCTICA N
ESTUDIO DE LA FRAGILIDAD OSMTICA DEL ERITROCITO
PRESENTACIN
La presente gua constituye la primera actividad prctica (Unidad
V) de la asignatura Fisiologa del cuarto semestre del Programa de
Medicina. Por medio de esta actividad se
pretende que el estudiante desarrolle un sentido de
aplicabilidad de los conceptos biofsicos
bsicos de smosis y turgencia celular mediante la utilizacin de
clulas sanguneas (eritrocitos)
colocadas en distintas clases de soluciones salinas con
propiedades osmticas diferentes entre
s.
INTRODUCCIN
Las propiedades reolgicas de la sangre han sido investigadas
durante muchos aos.
Estas propiedades incluyen la combinacin del estado funcional de
las clulas sanguneas
(movilidad, deformidad y agregacin de los eritrocitos,
leucocitos y plaquetas), la viscosidad
sangunea (dada por la concentracin de protenas y lpidos) y la
osmolaridad sangunea
(dependiente de la concentracin de glucosa). Los eritrocitos o
glbulos rojos son
fundamentales en el establecimiento de las propiedades
reolgicas
de la sangre ya que sus membranas constituyen un modelo de
la
organizacin molecular de las membranas plasmticas. Los
eritrocitos son clulas sanguneas anucleadas que miden
aproximadamente 8 m de dimetro (as, unos 3000 eritrocitos en
fila ocupan 2,5 cm de longitud) y tienen forma de disco
bicncavo.
La membrana del eritrocito es un complejo de lpidos y
protenas
(bicapa lipdica), el cual es importante para mantener la
elasticidad celular y la permeabilidad
selectiva.
El eritrocito o glbulo rojo es una clula fcil de obtener a travs
de un muestreo
sanguneo y que por sus caractersticas fsico-qumicas, es ideal
para la observacin de
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fenmenos biofsicos que afecten su forma y tamao. La ruptura de
la membrana celular
produce la salida del contenido de hemoglobina, por lo que se
puede medir la ruptura de los
eritrocitos cuantificando la cantidad de hemoglobina liberada al
medio mediante tcnicas
espectrofotomtricas. Es por estas condiciones que se ha empleado
el eritrocito como un
osmmetro perfecto al estimar las propiedades de una solucin
cualquiera.
La fragilidad osmtica del eritrocito depende de caractersticas
tales como la edad de la
clula, su tamao, forma y las dems condiciones propias de la
estructura interna de la clula.
Como se emplea una poblacin de millones de clulas, la fragilidad
osmtica sigue la
distribucin de una curva normal. En condiciones fisiolgicas, los
eritrocitos se encuentran en
equilibrio osmtico con la sangre que los contiene (valor de
osmolaridad del plasma sanguneo:
290 10 mOsm/L), por lo cual se dice que la sangre es una solucin
isosmtica e isotnica. Si la
osmolaridad del plasma llega a disminuir significativamente
(plasma hipotnico), el agua como
lquido, entra al interior de la clula aumentando su volumen. Si
por el contrario, la
osmolaridad del plasma se incrementa, ste se torna hipertnico y
el agua sale del eritrocito
ocurriendo una reduccin del volumen celular.
La forma y el volumen de los eritrocitos cambian cuando vara la
cantidad de agua
contenida en su interior, pudiendo tomar una forma estrellada o
irregular al ocurrir prdida de
volumen (fenmeno de crenacin) o bien aumentar su volumen hasta
adquirir la forma de una
esfera. Cuando la clula no puede resistir la carga de agua que
recibe, la membrana se rompe
(fenmeno de hemlisis) y se libera la hemoglobina la cual puede
ser cuantificada por mtodos
espectrofotomtricos. La hemlisis es un proceso que ocurre en una
poblacin mixta de clulas
por lo que no ocurre en un solo punto y a la misma velocidad en
todos los casos. Como el
efecto final es un tanto difcil de apreciar experimentalmente
debido a que la hemlisis ocurre
en forma que se hace asinttica al 100 % (curva aplanada), se
prefiere analizar el tiempo de
hemlisis al alcanzar el 50%.
1.-OBJETIVOS DE LA PRCTICA:
.-Explicar la Fragilidad Osmtica del Eritrocito (FOE).
.-Explicar la Resistencia Globular del Eritrocito (RGE).
.-Elaborar, a partir de una serie de datos, la curva de
Fragilidad Osmtica del Eritrocito.
.-Indicar el 50 % de hemlisis en una curva de Fragilidad
Osmtica.
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2.-MATERIAL REQUERIDO PARA LA EXPERIENCIA PRCTICA:
Tubos de ensayo de vidrio de 75 x 10 mm, 2 inyectadoras de 10
cc, guantes estriles, gradillas,
torniquete, cronmetro, algodonera, heparina, soluciones de NaCl
1%, Manitol 3,1% y MgCl2
3,46%, pipetas volumtricas, agua destilada, espectrofotmetro
digital, centrfuga clnica, lpiz
graso, marcadores, pizarra acrlica.
3.-PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:
Para la ejecucin de este procedimiento experimental, un
estudiante proceder a
extraer sangre de la vena del pliegue del codo de uno de sus
compaeros en cantidad
aproximada de 6 cc (Ver Anexo N 1 para conocer el mtodo de
extraccin sangunea).
Seguidamente se colocar dicha sangre en un tubo con dos gotas de
heparina.
Se organizarn cuatro grupos de estudiantes los cuales tendrn
cada uno un juego de
tubos numerados del 1 al 12, colocados ordenadamente en la
gradilla respectiva.
Adicionalmente, cada grupo tendr una de las cuatro soluciones
salinas de trabajo que sern
NaCl 0,2%, 0,45%, 3% y al 10%, las cuales sern empleadas para
preparar diluciones
decrecientes de las mismas en los tubos numerados agregando agua
en las proporciones
indicadas en la Tabla N 1 para el NaCl (0,2%), Tabla N 2 para el
NaCl (0,45%), Tabla N 3 para
el NaCl (3%) y Tabla N 4 para el NaCl (10%).
Seguidamente, agregar a cada tubo dos gotas de sangre
heparinizada y mezclar muy
suavemente. Adicionalmente, se preparar un tubo con 10 ml de
agua destilada nicamente al
cual se le agregar dos gotas de la misma muestra de sangre
heparinizada. Este tubo ser
empleado como referencia de obtencin de un 100 % de
hemlisis.
Dejar los tubos en reposo por espacio de 30 minutos para que los
eritrocitos reaccionen
con la solucin. Agitar suavemente de nuevo y centrifugar por 5
minutos a 2000 rpm en
centrfuga clnica.
En compaa de su preparador docente o del tcnico de laboratorio,
proceda a medir la
absorbancia en el espectrofotmetro del laboratorio. Para ello,
saque los tubos con cuidado de
la gradilla y extraiga el sobrenadante con una pipeta Pasteur
(tenga mucho cuidado de no tocar
el botn de eritrocitos que se form en el fondo del tubo) y
colquelo en la cubeta del
espectrofotmetro destinada para tal fin y proceda a leer el
registro que le proporciona el
equipo a 540 nm de longitud de onda.
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Anote en la Tabla N 4 los valores de absorbancia obtenidas para
cada uno de los sobrenadantes y determine el porcentaje de hemlisis
para cada uno de ellos empleando el
tubo control (sangre + agua destilada) como el 100 % de
hemlisis.
Tabla No. 1
Tubo N Volumen de NaCl
0,2% (ml)
Volumen de agua
(ml)
Concentracin de
NaCl (%)
mOsm/L
NaCl PM: 58,4 g/mol
1 8,5 1,5
2 7,5 2,5
3 6,5 3,5
4 6.0 4,0
5 5,5 4,5
6 5,0 5,0
7 4,5 5,5
8 4,0 6,0
9 3,5 6,5
10 3,0 7,0
11 2,0 8,0
12 1,0 9,0
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Tabla No. 2
Tubo N Volumen de NaCl
0,45% (ml)
Volumen de agua
(ml)
Concentracin de
NaCl (%)
mOsm/L
NaCl PM: 58,4
g/mol
1 8,5 1,5
2 7,5 2,5
3 6,5 3,5
4 6.0 4,0
5 5,5 4,5
6 5,0 5,0
7 4,5 5,5
8 4,0 6,0
9 3,5 6,5
10 3,0 7,0
11 2,0 8,0
12 1,0 9,0
Tabla No. 3
Tubo N Volumen de NaCl
3% (ml)
Volumen de agua
(ml)
Concentracin de
NaCl (%)
mOsm/L
NaCl PM: 58,4 g/mol
1 8,5 1,5
2 7,5 2,5
3 6,5 3,5
4 6.0 4,0
5 5,5 4,5
6 5,0 5,0
7 4,5 5,5
8 4,0 6,0
9 3,5 6,5
10 3,0 7,0
11 2,0 8,0
12 1,0 9,0
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Tabla No. 4
Tubo N Volumen de NaCl
10% (ml)
Volumen de agua
(ml)
Concentracin
de NaCl (%)
mOsm/L
NaCl PM: 58,4 g/mol
1 8,5 1,5
2 7,5 2,5
3 6,5 3,5
4 6.0 4,0
5 5,5 4,5
6 5,0 5,0
7 4,5 5,5
8 4,0 6,0
9 3,5 6,5
10 3,0 7,0
11 2,0 8,0
12 1,0 9,0
Clculo de la osmolaridad de cada tubo de ensayo: Una vez
obtenidas las lecturas espectrofotomtricas de cada tubo de ensayo,
se puede
calcular ahora la osmolaridad de cada uno de ellos.
Se ha determinado que una solucin 1 Molar (1 mol/L) de NaCl
ejerce una osmolaridad
de aproximadamente 2000 mOsm/L (2 Osm/L). Por otra parte es
sabido que el peso molecular
del NaCl es de 58,4 g/mol. Entonces:
1 mol/L de NaCl ejerce un efecto osmtico de 2000 mOsm/L (2
Osm/L)
y 1 mol de NaCl equivale en masa a su peso molecular en gramos a
58,4 g los cuales
ejercen un efecto osmtico de 2000 mOsm en un litro de agua Una
solucin de 1% de NaCl, que es la concentracin de la solucin
inicial, tendr 1 g de
NaCl en 100 ml de agua; para equiparar este valor de
concentracin a osmolaridad, lo
expresaremos primeramente a 1000 ml de solucin ya que esa es la
unidad en la que se
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expresa la osmolaridad (OSMOL/LITRO) (en un litro hay 1000
ml):
1 g NaCl 100 ml
X 1000 ml
X = 10 g NaCl
58,4 g NaCl ejercen efecto osmtico de 2000 mOsm/L
10 g NaCl ejercern un efecto osmtico de X (Osm/L) Resolviendo la
operacin se obtiene que: X = 342 mOsm/L (esta es la osmolaridad de
la solucin inicial)
Hacer los clculos de la misma manera para cada uno de los tubos
con las tres soluciones.
Posteriormente discutir con su instructor(a) qu tipo de solucin
tiene en cada tubo
(isotnica, hipertnica o hipotnica).
Cmo calcular ahora el porcentaje de hemlisis en cada tubo de
ensayo: Recuerde que preparamos un tubo de ensayo marcado como tubo
control y que slo
contena agua destilada (solucin muy hipotnica); se le agregaron
dos gotas de sangre; pues
en ese tubo ocurri, y as lo tomaremos, el 100% de hemlisis. A
ese tubo tambin se le hizo
lectura del sobrenadante en el espectrofotmetro. Esa lectura
origin un valor.
Entonces: para calcular el porcentaje de hemlisis en el tubo
No.1 de cada solucin salina
procederemos as:
Si el tubo control representa 100 % hemlisis Y este tubo control
origin una lectura en el espectrofotmetro de XX unidades,
reformulamos lo anterior as:
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Lectura del tubo control 100 % hemlisis
Lectura del tubo No. 1 ? % hemlisis
Resolviendo la regla de tres, obtenemos el valor del porcentaje
de hemlisis en el Tubo No. 1.
Aplique esta simple regla de tres a cada uno de los tubos de
cada solucin salina y hallar el
porcentaje de hemlisis en cada uno de ellos.
Tabla No. 4
Tubo
N
D.O NaCl 0,2%
% HEMLISIS
D.O NaCl
0,45%
% HEMLISIS
D.O NaCl 3%
% HEMLISIS
D.O NaCl 10%
% HEMLISIS
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
D.O: Densidad ptica o absorbancia leda por el
espectrofotmetro.
Lectura de D.O del Tubo control (agua destilada) =
__________________
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4.-ELABORACIN DE LA CURVA DE FRAGILIDAD OSMTICA:
Utilizando de preferencia una hoja de papel milimetrado,
graficar los siguientes parmetros biofsicos:
-Porcentaje (%) de Hemlisis en el eje de las ordenadas (Y).
-Porcentaje (%) o concentracin de solucin salina o nmero de tubo
en el eje de las abscisas
(X).
Recordar que el porcentaje de solucin salina vara del tubo 1 al
tubo 12
-Proceda a graficar cada valor obtenido.
Nmero de Tubo
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
% Hemlisis
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Obtenga la Curva de Fragilidad uniendo los puntos graficados.
Determine a partir de la
curva el tubo o porcentaje de solucin salina en la cual ocurre o
sucede el 50% de hemlisis.
Este ser el valor de Fragilidad Osmtica Promedio.
Figura No. 1
Curva Normal de Fragilidad Osmtica de los eritrocitos
5.-DISCUSIN DE LOS RESULTADOS:
.-Los parmetros a tener en cuenta para evaluar los resultados
son:
Forma y desplazamiento de la curva respecto a la curva
basal.
Fragilidad Osmtica Promedio o concentracin de la sal en la que
se produce el 50 % de
hemlisis.
Resistencia Globular Mnima: Concentracin de la sal en la que se
inicia la hemlisis.
Resistencia Globular Mxima: Concentracin de la sal en la que se
produce la hemlisis
total (100%).
.-Tips de inters general:
En los sujetos normales se obtiene una curva de fragilidad
osmtica tipo sigmoidea
simtrica. El extremo inferior de la curva corresponde a la fase
l o comienzo de la hemlisis, la
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porcin media o fase II (fase exponencial) corresponde a la
salida de hemoglobina en gran
cantidad y el extremo superior o fase III a la hemlisis total.
Un aumento de la fragilidad
osmtica del eritrocito desplaza la curva hacia la izquierda,
mientras que una disminucin de la
fragilidad la desplaza hacia la derecha.
Normalmente, se obtiene un 10 % de hemlisis a una concentracin
de solucin salina
que vara de 0,48% a 0,44% (promedio: 0.45%) mientras que el 90 %
del hemlisis se produce a
una concentracin que va de 0,40 % a 0,30 % (promedio:
0,35%).
La fragilidad osmtica de los eritrocitos se incrementa en
algunos padecimientos como
la esferocitosis congnita, anemia hemoltica adquirida,
enfermedad hemoltica del recin
nacido debido a la incompatibilidad sangunea ABO y puede estar
disminuida en la talasemia,
anemia de clulas falciformes, ictericia y anemia por deficiencia
de hierro.
BIBLIOGRAFA CONSULTADA
.- Frumento AS. Biofsica. Tercera Edicin. Editorial Mosby/Doyma;
1995.
.- Guyton A, Hall J. Tratado de Fisiologa Mdica. Decimosegunda
Edicin. Editorial Elsevier-
Saunders; 2011.
.-
http://www.fundabiomed.fcs.uc.edu.ve/inicio_montoreano.html
.- Ganong W. Fisiologa Mdica. 24va Edicin. Editorial Mc Graw
Hill; 2012.
CONCLUSIONES DE LA ACTIVIDAD PRCTICA:
A continuacin, y con sus propias palabras proceda a elaborar las
principales conclusiones
obtenidas de la experiencia efectuada en el laboratorio. Esta
actividad la puede realizar
posterior a la prctica. Reflexione y piense sobre los datos
obtenidos y la importancia de las
experiencias efectuadas. Para su futuro profesional: Cul sera la
importancia de tales
experiencias?, Qu aplicabilidad tendran para Ud?
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20
GUIA DE AUTOEVALUACIN POST-LABORATORIO
.- Defina smosis y d ejemplos de su rol en el movimiento de
lquidos entre compartimientos
corporales.
.- Por qu los eritrocitos incrementan su volumen e inclusive son
hemolizados, cuando son
colocados en una solucin de 0,2% de NaCl?
.- Qu es fragilidad osmtica y cul fue la encontrada por Ud en la
actividad prctica?
.- Qu ocurrira si para la experiencia prctica de hoy en lugar de
NaCl se hubiese utilizado
Al2(SO4)3? La curva de fragilidad osmtica se desplazara a la
derecha o a la izquierda?
Justifique su respuesta.
.- Una solucin salina que es isotnica para eritrocitos es
necesariamente isotnica para otro
tipo de clulas?
.- Cul ser la presin osmtica ejercida por una solucin de glucosa
la cual tiene la misma
osmolaridad de una solucin de KCl 0,75 M, tomando en cuenta que
ambas soluciones se
encuentran a 30C?
.- Diferenciar entre una lista de soluciones, cuya composicin se
especifique, las que son
isotnicas, hipertnicas o hipotnicas respecto al plasma
sanguneo.
.- Dada una serie de valores de porcentaje de hemlisis y de
osmolaridad de las soluciones,
construir una grfica que permita deducir la fragilidad osmtica
del eritrocito e identificar la
que muestre la mxima fragilidad globular.
.- Cul ser la osmolaridad de una solucin que contiene 110 mg/dl
de glucosa?
.- Cul es la osmolaridad de una solucin que contiene 142 mEq/L
de Na+, 110 mEq/L de Cl- y
28 mEq/L de HCO3-?
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21
2 PRCTICA N
NATURALEZA BIOFSICA DEL POTENCIAL DE REPOSO Y DEL POTENCIAL DE
ACCIN CELULAR
PRESENTACIN
La presente gua constituye la segunda actividad prctica (Unidad
VIII) de la asignatura Fisiologa I del Programa de Medicina. Por
medio de esta actividad se pretende que el
estudiante comprenda en un sentido amplio e integral, la
aplicabilidad de los conceptos
biofsicos relacionados con la generacin del potencial de
membrana en reposo y los
mecanismos involucrados en el desencadenamiento del potencial de
accin celular.
INTRODUCCIN
La biofsica es una rama de las ciencias bsicas que integra los
principios de la biologa y
los principios de la fsica, a modo tal de profundizar en la
comprensin de la funcin de la
fisiologa celular y la fisiologa de sistemas. Es por esta razn
que la biofsica se ha convertido en
una herramienta fundamental para el estudiante de fisiologa,
dado que a travs de la
aplicacin de los principios que ella genera es posible predecir
y comprender la funcin del
cuerpo humano en trminos matemticos, fsicos, qumicos y
biolgicos.
Esta prctica permitir al estudiante de fisiologa humana
visualizar de manera prctica
los principios biofsicos que rigen la naturaleza del potencial
de reposo celular y el potencial de
accin de clulas excitables del cuerpo humano, tales como
neuronas y clulas musculares, a
travs del empleo de simuladores fisiolgicos.
En el siglo XXI, absolutamente nadie puede negar que los
organismos vivientes que
habitan este nuestro planeta, funcionamos con base a fenmenos
electromagnticos y, que el
mismo es, la causa de una gran diversidad de notables fenmenos
naturales visibles o no al ojo
humano. La electricidad generada dentro de nuestro organismo
sirve para el control y
operatividad de nervios, msculos y rganos. Esencialmente, todas
las funciones y actividades
del cuerpo humano involucran el uso de la electricidad de alguna
u otra manera. La actividad
-
22
cerebral y cardaca, por ejemplo, es esencialmente elctrica;
todas las seales nerviosas desde
y hacia el cerebro se basan en el flujo de corrientes elctricas.
El cerebro, considerado un
centro computacional integrador y procesador de seales, recibe
seales externas e internas
y elabora posteriormente una respuesta adecuada. La contraccin
muscular como respuesta de
salida, por ejemplo, tambin est basada en seales elctricas. Toda
la informacin es
transmitida como seales elctricas a lo largo de las fibras
nerviosas. Y qu decir del
pensamiento humano; probablemente en pocas dcadas los cientficos
tendrn que admitir
que su esencia es electricidad pura, al igual que el universo en
el cual estamos sumergidos.
Para llevar a cabo y en forma integral sus funciones, el cuerpo
humano genera muchas
seales elctricas, las cuales son el resultado de la accin
electroqumica de diversos tipos
celulares y, lo ms importante, estas seales elctricas pueden ser
apropiadamente detectadas
y registradas. Midiendo estas seales en forma selectiva, se
convierten en informacin clnica
de primera mano acerca de la funcionalidad de un rgano en
particular. Hoy da, con el avance
de la fsica, bioingeniera, informtica, ciberntica y de los
sistemas de informacin, podemos
registrar con mucha precisin, seales elctricas provenientes del
cerebro, registrados en un
electroencefalograma (EEG); del corazn, registrados como un
electrocardiograma (ECG); de los
msculos esquelticos, el electromiograma (EMG); de la retina, un
electroretinograma (ERG);
de los msculos oculares, un electrooculograma (EOG) y
electro-gustometra (EGM), para la
exploracin del gusto.
El Potencial de Membrana en Reposo
En clulas excitables (clulas nerviosas y musculares) la
diferencia de potencial
mantenida a travs de la membrana celular, en ausencia de
cualquier estmulo, se denomina
potencial de reposo y se dice que la clula se halla en
reposo.
Las membranas celulares estn sometidas a una diferencia de
potencial elctrico
existente entre las superficies interna y externa de las mismas.
Esta diferencia de potencial es
debida a la presencia de iones (+) y (-) distribuidos entre
ambos compartimientos intra y
extracelular. Se ha calculado que el valor del potencial de
membrana en reposo de una clula
tipo neurona promedia los -70 mV, o puede llegar a ser de -90 mV
en una clula de Purkinje
cardaca. Esta diferencia de potencial crea sin duda, un campo
elctrico importante entre
ambas caras de la membrana celular. Esto significa que, el
potencial en el interior de la clula,
-
23
es -70 mV ms negativo que el potencial del espacio
extracelular.
Pero, Por qu ese valor de potencial de membrana en reposo en la
clula?...
Qu lo origina?... Qu factores estn involucrados?...
El potencial de reposo de la membrana es generado en virtud de
que la membrana
celular presenta permeabilidades diferenciales a los distintos
iones (bsicamente Na+, K+ y Cl-),
as como a la distribucin asimtrica de estos iones entre los dos
compartimientos intra y
extracelular. Hoy da se admite que la principal fuente del
potencial de reposo es la distribucin
desigual de iones inorgnicos como el Na+ y el K+, y
particularmente de la distribucin del ion
K+ a ambos lados de la membrana. De igual forma, se ha descrito
que la bomba o ATPasa de Na-
K, al ser de carcter electrognica, contribuye mnimamente al
establecimiento del potencial de
membrana en reposo celular.
Permeabilidades relativas de los distintos iones. Ecuacin de
Goldman-Hodking-Katz
Como se ha mencionado, los principales iones sometidos a
gradiente qumico, capaces
de difundir a travs de la membrana plasmtica son el Na+, K+ y
Cl- los cuales se hallan
distribuidos asimtricamente entre el interior y exterior de la
membrana. Bajo condiciones de
equilibrio, cada ion va a tender a llevar el potencial de
membrana a su propio potencial de
difusin o de equilibrio. De la misma forma, la diferencia de
concentracin es el factor
preponderante en la determinacin de la magnitud del potencial de
equilibrio de un ion el cual
est determinado por la ecuacin de Nernst:
a 37 C
Ce: concentracin extracelular del ion
Ci: concentracin intracelular del ion
Como se ha determinado electrofisiolgicamente, en clulas
excitables de mamferos la
situacin es ms compleja a causa de la presencia de estos iones,
con 3 distintos coeficientes
de permeabilidad. Sin embargo, como la membrana plasmtica no es
permeable por igual a
todos los iones (la permeabilidad del K+ en reposo es 50 veces
la del Cl- y cerca de 100 veces la
del Na+), no todos participarn de igual forma en el
establecimiento del potencial de membrana
-
24
en reposo; los iones ms difusibles sern los que ms
participen.
La ecuacin que se desarroll para calcular el potencial de
membrana en reposo,
considerando las permeabilidades relativas de los 3 iones
mencionados y las concentraciones
relativas de cada uno de ellos en los compartimientos extra e
intracelular, fue deducida por
David Goldman, Alan Hodgkin y Bernard Katz, y se la conoce como
la ecuacin de Goldman-
Hodgkin-Katz:
Ya que la permeabilidad al Na+ (PNa+) es relativamente baja en
situacin de reposo con
relacin a la permeabilidad al K+ (PK+), el Na+ contribuye poco
al establecimiento del valor del
potencial en reposo (Vm). Se puede predecir a partir de la
ecuacin de Goldman que, cambios
en la concentracin externa de Na+ producirn muy ligeros cambios
en el potencial de
membrana en reposo y ya que la (PK+) es mayoritaria en esas
condiciones, al modificarse las
concentraciones de K+ extracelular en el sentido de un aumento
de su concentracin, el
potencial de membrana en reposo (Em) aumentar, es decir, tender
ms hacia la
electropositividad en el interior celular.
La contribucin de los iones Cl- al potencial de membrana en
reposo, puede ser
prcticamente despreciable, ya que este ion tiene una
permeabilidad muy baja en relacin al
K+, y por el contrario, el Cl- ajusta sus concentraciones en los
medios extra e intracelular, de
acuerdo con el nivel de potencial existente en la membrana
celular, mostrando una tendencia
hacia la no movilidad. Adems se debe tener en cuenta que, para
la generacin del potencial de
membrana en reposo, se requiere de un nmero muy pequeo de cargas
elctricas y que las
concentraciones totales de cationes y aniones es similar en
todos los sitios de la clula
(tendencia a la electroneutralidad), a excepcin de las
superficies interna y externa de la
membrana plasmtica.
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25
El Potencial de Accin Celular
Los tejidos excitables propagan, transmiten su informacin a
travs de seales elctricas
que en lo sucesivo denominaremos el potencial de accin. La
comprensin de los mecanismos
inicos y biofsicos involucrados son esenciales para entender los
mecanismos neurobiolgicos
del funcionamiento normal del tejido muscular (cardaco, estriado
esqueltico y liso). Un
potencial de accin o tambin llamado impulso elctrico, es una
onda de descarga elctrica que
viaja a lo largo de la membrana celular. Los potenciales de
accin se utilizan en el cuerpo para
llevar informacin entre unas clulas y otras.
El potencial de accin una vez generado, no se mantiene en un
punto de la membrana
plasmtica, sino que viaja a lo largo de la membrana de manera
unidireccional. Puede
desplazarse a lo largo de un axn a mucha distancia, por ejemplo,
transportando seales desde
el cerebro hasta el extremo de la mdula espinal.
Los potenciales de accin se desencadenan cuando una
despolarizacin inicial alcanza
un umbral. Este potencial umbral vara, pero normalmente est en
torno a -55 a -30 milivoltios
sobre el potencial de reposo de la clula, lo que implica que la
corriente de entrada de iones
Na+ supera la corriente de salida de iones K+. El flujo neto de
carga positiva que acompaa los
iones Na+ despolariza el potencial de membrana, desembocando en
una apertura de los
canales de Na+ dependientes de voltaje. Estos canales aportan un
flujo mayor de corrientes
inicas hacia el interior, aumentando la despolarizacin en una
retroalimentacin positiva que
hace que la membrana llegue a niveles de despolarizacin
elevados.
El umbral del potencial de accin puede variar cambiando el
equilibrio entre las
corrientes de Na+ y K+. Por ejemplo, si algunos de los canales
de Na+ estn inactivos,
determinado nivel de despolarizacin abrir menos canales de sodio
y aumenta as el umbral
de despolarizacin necesario para iniciar el potencial de accin.
Esta es el principio del
funcionamiento del periodo refractario (que puede ser relativo o
absoluto).
Los potenciales de accin son muy dependientes de los equilibrios
entre iones Na+ y K+
(aunque hay otros iones que contribuyen minoritariamente a los
potenciales, como el Ca++ y/o
Cl-), y por ello los modelos se hacen utilizando slo dos canales
inicos transmembrana: un
canal de Na+ dependiente de voltaje y un canal de K+ pasivo. En
la presente actividad prctica
se trabajar con 3 iones: Na+, K+ y Cl-.
-
26
1.- OBJETIVO GENERAL:
Identificar la naturaleza inica y elctrica del potencial de
reposo celular y del potencial
de accin a travs del empleo de dos simuladores fisiolgicos de
acceso libre.
2.- OBJETIVO TERMINAL:
Al finalizar la actividad prctica el estudiante estar en
capacidad de identificar los
factores fisicoqumicos que afectan el potencial de reposo
celular de una clula excitable, as
como tambin la naturaleza inica y elctrica del potencial de
accin.
3.- MATERIALES Y EQUIPOS NECESARIOS PARA LA PRCTICA:
Programas simuladores en software libre, laptop, pantalla de
proyeccin.
-
27
PARTE I
USO DEL SIMULADOR MACROMEDIA FLASH PLAYER POTENCIAL DE
REPOSO
Para cada ion (p. ej. K+, Na+ y Cl-) usted encontrar tres
pasadores (ver Fig. No. 1). Cada
uno de ellos permite activar la posibilidad de modificar varias
condiciones fsico-qumicas que
cambiarn el potencial de equilibrio para cada ion o el potencial
de reposo celular mediante la
aplicacin de la ecuacin de Nernst o la ecuacin de Goldman
respectivamente (revise su
bibliografa para ms detalles respecto al principio de estas
ecuaciones). Si emplea la ecuacin
de Nernst, solo podr tener uno de los pasadores activos a la vez
(para el ion K+, Na+ Cl-), sin
embargo, si emplea la ecuacin de Goldman, el simulador le
permitir manipular todas las
variables de los tres iones de manera simultnea (razone por qu
razn el simulador permite
realizar esta accin de esta manera).
Concentraciones Inicas
Al activar cualquiera de los tres pasadores, ste le permitir
controlar las
concentraciones intra y extracelulares del ion que usted est
manipulando, las cuales pueden
ser modificadas en un rango que oscila entre 1 y 600 mM,
respectivamente (ver Fig No. 1). Para
modificar estas concentraciones inicas, lo nico que usted tendr
que hacer es arrastrar con el
ratn de la computadora el indicador de concentracin inica hasta
la nueva concentracin que
Ud desee ajustar. Adicionalmente, en el lado derecho de la
pantalla del simulador Ud
encontrar una casilla que indicar en tiempo real el valor de
potencial de equilibrio inico o de
reposo celular en funcin del caso que est analizando.
Este simulador le permitir iniciar su experiencia prctica con
valores de
concentraciones inicas que simularn de manera parcial las
caractersticas del axn del
calamar gigante.
Permeabilidad de Membrana
Un tercer control que usted encontrar en cada pasador es el que
ajusta la
permeabilidad del ion a la membrana celular (Px). Este valor
puede ser ajustado de manera
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28
arbitraria en un rango que oscila entre 1 y 10.000, sin embargo,
este control slo estar
funcional cuando usted active la ecuacin de Goldman. (Podra
explicar por qu no se puede
controlar esta variable cuando trabaja en el modo de ecuacin de
Nernst?) (ver Fig No. 1).
Formalmente, las unidades de permeabilidad de la membrana a un
ion son en cm/seg y en el
caso nuestro, este valor reflejar el flujo de conductancia neta
de las especies inicas en
cuestin.
Temperatura
Adicionalmente en el simulador Ud encontrar un control que le
permitir modificar la
temperatura. El valor indicado est expresado en C, sin embargo
en la ecuacin de Nernst o
Goldman el simulador automticamente re-expresar la temperatura
en grados Kelvin. (Podra
usted indicar a que se debe esto?). El simulador tambin le
permitir forzar las condiciones a
una temperatura constante de 37 C. Para modificar la temperatura
a la cual va a ocurrir el
experimento simulado, Ud deber utilizar su ratn y desplazar el
indicador de temperatura
hasta una nueva posicin de temperatura que usted desee. En la
parte inferior del programa,
Ud tambin podr observar una ventana que representar el
movimiento cintico del ion o los
iones presentes en la clula hipottica, el cual se modificar de
manera directamente
proporcional en funcin de la temperatura que usted le asigne al
mismo (Ver Fig. No. 2).
Constantes R y F
R es la constante para los gases, cuyo valor es de 8,314
J.K-1.mol-1.
F es la constante de Faraday (la cantidad de cargas elctricas
elementales que hay en un
mol de electrones) y esta tiene el valor de 96.485
coulombios.mol-1.
Manejando todas estas variables, usted podr observar que el
simulador de manera
instantnea calcular el potencial de equilibrio para cada uno de
los iones si Ud tiene activa la
funcin de ecuacin de Nernst o le presentar el potencial de
reposo celular terico si Ud tiene
activa la funcin de ecuacin de Goldman en su simulador. Este
clculo usted lo encontrar en
el lado derecho superior de la pantalla de su simulador (ver
Fig. No. 2).
-
29
Figura No. 1
Aspecto general de la pantalla inicial del simulador para
registro del potencial de membrana
celular, aplicando la ecuacin de Nernst o la ecuacin de Goldman
(en este caso est activo el
modo ecuacin de Goldman). Ntese que el Pasador 1 permite
controlar las
concentraciones intracelulares de potasio [K+]i as como tambin
las concentraciones
extracelulares para potasio [K+]o. De la misma manera, el
Pasador 2 permitir controlar las
concentraciones del ion Na+ y el Pasador 3 para el ion Cl-
Pasador 1
Pasador 2
Pasador 3
Registro en tiempo real del potencial de reposo celular.
-
30
Figura No. 2
Simulador activo en el modo de Ecuacin de Nernst. Ntese que slo
est activo un pasador
(el que controla al ion Na+ en este caso) y no est habilitada la
funcin de control del
coeficiente de permeabilidad para este ion (PNa+). El simulador
de manera automtica activa la
ecuacin de Nernst y presenta su potencial de equilibrio en
funcin de las concentraciones
inicas del sodio intra y extracelular y la temperatura
Ecuacin de Nernst y clculo del potencial de equilibrio para el
in.
Movimiento cintico de los iones Na+ y potencial de
equilibrio.
Pasador activo. Control de
concentracin de Na+.
Control de la temperatura del
fenmeno.
-
31
EJERCICIOS PRCTICOS CON EL SIMULADOR DE
POTENCIAL DE REPOSO CELULAR
Luego que se haya familiarizado con el uso de este simple pero
prctico simulador para
el clculo del potencial de equilibrio para cada ion y para el
clculo del potencial de reposo
celular terico mediante el uso de la Ecuacin de Nernst y la
Ecuacin de Goldman
respectivamente, Ud deber seguir los siguientes ejercicios en su
laboratorio y, posteriormente,
analizar cada uno de los fenmenos observados.
Aplicacin de la ecuacin de Nernst
Ejercicio 1 - Usando el simulador Una vez iniciada la ejecucin
del simulador, observe cual es el potencial de equilibrio
para cada uno de los iones (K+, Na+ y Cl-) (debe estar la
temperatura ajustada a 37 C y activa la
ecuacin de Nernst en el simulador). Para observar el potencial
de equilibrio de cada ion, Ud
deber ir activando cada uno de los tres pasadores. Anote sus
observaciones y discuta las
diferencias encontradas para cada uno de ellos.
Ejercicio 2 - Efecto de la temperatura Hipertermia Activando
nuevamente el pasador para el ion K+, ajuste la temperatura del
simulador a
40 C (imagine Ud un estado febril en un paciente). Qu observa en
la cintica y el potencial
de equilibrio para el ion? Explique la razn de este cambio
comparndolo con el estado inicial.
Repita la misma experiencia para los otros iones.
Vuelva a realizar este mismo experimento para cada ion
incrementando la temperatura
en esta ocasin a 100 C y observe las diferencias encontradas en
relacin al caso previo. Este
ltimo experimento es irreal en trminos fisiolgicos, podra decir
la razn del porqu de esta
afirmacin?
-
32
Ejercicio 3 - Efecto de la temperatura Hipotermia Active el
pasador para el ion K+ y en esta ocasin descienda la temperatura a
15C
(imagine un estado de hipotermia en el paciente). Anote sus
observaciones. Repita la misma
experiencia para los otros dos iones (si desea, puede realizar
el mismo experimento
descendiendo la temperatura a 0C). Discuta las diferencias
encontradas.
Ejercicio 4 - Cambios en la concentracion inica extracelular
Colocando nuevamente el pasador para el ion K+, habilite ahora el
simulador en la
funcin de ecuacin de Nernst a 37C. Observe que el simulador
cambia la expresin
matemtica empleada. Podra discutir a qu se debe esta
diferencia?
Ahora reduzca la concentracin extracelular del ion K+ a 2 mM
(Hipopotasemia). Qu
sucede con el potencial de equilibrio para este ion? Discuta su
observacin.
Seguidamente, incremente la concentracin extracelular del ion a
20 mM
(Hiperpotasemia). Qu sucede en el experimento? Compare sus
resultados con respecto a la
experiencia previa. Analice las consecuencias fisiolgicas de
cambios en la concentracin
extracelular de este ion para el potencial de reposo celular de
una clula excitable.
Ahora active el pasador para el ion Na+ y descienda la
concentracin extracelular a 50
mM (Hiponatremia). Anote sus resultados. Seguidamente incremente
la concentracin
extracelular de Na+ a 130 mM (Hipernatremia). Anote sus
resultados. Podra discutir cules
podran ser las consecuencias fisiolgicas de alterar las
concentraciones inicas extracelulares
del sodio considerando los casos analizados?
Repita esta experiencia para el ion Cl-. Qu observa en este caso
respecto al potencial
de equilibrio del ion?
Ejercicio 5 - Cambio de la concentracin inica intracelular
Manteniendo el simulador a 37 C, active nuevamente el pasador al
ion K+ y reajuste la
concentracin extracelular a 10 mM (observe como cambia
nuevamente el potencial de
equilibrio para este ion).
-
33
Ahora Ud incrementar la concentracin intracelular del K+i a 150
mM. Anote sus
observaciones.
Active el pasador para el ion Na+ y ajuste la concentracin
extracelular al estado inicial
(100 mM). Aumente la concentracin de Na+i a 30 mM. Anote lo
observado en la experiencia.
Repita el mismo procedimiento para el ion Cl-i. Anote sus
observaciones.
Active nuevamente el pasador para el ion K+. Ajuste ahora la
concentracin intracelular
a 40 mM y analice el potencial de equilibrio para este ion.
A continuacin active el pasador para el ion Na+, reduzca la
concentracin de Na+i a 2
mM y observe lo que ocurre con el potencial de equilibrio.
Analice y discuta lo observado.
Repita la misma experiencia para el ion Cl- ajustando
previamente la concentracin extracelular
a 100 mM.
Activando el pasador para el ion K+ iguale las concentraciones
intra y extracelulares.
Qu sucede con el potencial de equilibrio para el ion? De qu
depende el potencial
electroqumico de un ion?
Aplicacin de la ecuacin de Goldman
Ejercicio 6 - Usando la ecuacin de Goldman Ha llegado el momento
de ver qu sucede cuando analizamos el potencial
electroqumico de una clula cuando se encuentra una poblacin
heterognea de partculas
cargadas elctricamente a ambos lados de la membrana celular.
Para realizar esto, lo primero
que deber hacer es activar la aplicacin de ecuacin de Goldman en
su simulador. Esto lo
podr realizar activando la segunda pestaa que se encuentra en la
esquina superior derecha
(contando de derecha a izquierda).
Podr notar que ha activado correctamente la ecuacin de Goldman
porque se han
activado todos los pasadores para los iones K+, Na+ y Cl-, as
como el coeficiente de
permeabilidad (Px) de cada uno de ellos. Tambin podr notar que
ha cambiado la ecuacin
presentada y en la ventana cintica ahora se observan en
constante movimiento tres clases de
partculas (correspondiente a los tres iones). Finalmente notar
que al lado de la ecuacin de
Goldman habr un valor en milivoltios (mV) correspondiente al
potencial terico de reposo
-
34
celular (Em) el cual es distinto del potencial de equilibrio
inico para cada uno de los iones
analizados (Ex). Podra decir a que se debe esta diferencia? Qu
significa un potencial de
reposo celular con valor negativo para la clula? Cmo es la
polarizacin de la membrana
celular?
Ahora deber asegurarse que las concentraciones inicas para el K+
sean de 100 mM
para el espacio intracelular y de 10 mM para el espacio
extracelular. Tambin ajuste las
concentraciones inicas del Na+ y el Cl- en 100 mM para el
espacio extracelular y de 10 mM
para el espacio intracelular.
Ejercicio 7 - Efecto de la temperatura sobre el potencial de
reposo celular Inicialmente Ud ajustar la temperatura a 37C y
anotar el valor de potencial de reposo
celular terico.
Incremente la temperatura del simulador a 42C y anote el nuevo
valor de potencial de
reposo celular. Compare este nuevo valor con el de 37C y discuta
las diferencias encontradas.
Discuta si la clula se despolariza o hiperpolariza. Cmo estar la
excitabilidad celular en un
paciente que presente esta temperatura?
Ahora descienda la temperatura a 15C y observe cmo se altera el
potencial de reposo
celular. En esta situacin, cmo ser la excitabilidad celular?
Considera que los cambios observados para las dos temperaturas
estudiadas (15C y
42C) son suficientes para generar cambios significativos en la
funcin nerviosa del cuerpo
humano?
Ejercicio 8 - Efecto de la permeabilidad de un ion a la membrana
celular Antes de iniciar los experimentos de este ejercicio ajuste
nuevamente la temperatura a
37C. Si coloca el simulador en funcin de ecuacin de Goldman a
37C notar que la ecuacin
presentada cambia. A qu se parece el cambio observado?
Habr notado que su simulador presenta diferentes valores de
coeficientes de
permeabilidad para cada uno de los iones. Podra decir en funcin
de los valores indicados,
cul de ellos presenta mayor permeabilidad a la membrana en
estado de reposo? De qu
manera influye la permeabilidad de un ion en una clula en el
establecimiento del potencial
-
35
de membrana celular?
Ajuste el PK+ a un valor de 10. Observe que ocurre con el
potencial de membrana de la
clula. Cmo ser la excitabilidad celular bajo estas nuevas
condiciones? Si observa el
potencial de equilibrio (EK) en esta situacin notar que no ha
cambiado respecto a la condicin
experimental previa. Podra explicar por qu razn no cambia el
potencial de equilibrio para
el K+ a pesar de que s cambia el potencial de membrana de la
clula cuando se reduce el
coeficiente de permeabilidad?
Incremente ahora el PNa+ a un valor de 100 (sin alterar el PK+
anteriormente
modificado). Anote lo observado y discuta. Cmo ser la
excitabilidad celular? Diga cmo ser
la polaridad de la membrana celular en esta circunstancia.
Compare este resultado con el
fenmeno de potencial de accin y diga que analoga hay entre
ambos.
-
36
PARTE II
USO DEL SIMULADOR HHSIM HODGKIN-HUXLEY
Este simulador que Ud tiene la oportunidad de manejar, al igual
que el simulador que
usted emple en la seccin previa de la prctica, es til para
facilitar la comprensin de la
funcin elctrica de clulas excitables y, en particular, de los
fenmenos dinmicos que ocurren
en una clula excitable cuando sta ha recibido un estmulo
elctrico apropiado capaz de
modificar el potencial de reposo celular.
Antes de continuar con un conjunto de actividades prcticas en
esta segunda parte, Ud
deber aprender a manipular el simulador HHsim Hodgkin-Huxley por
lo que es muy
importante que lea detenidamente este guion de instrucciones as
como tambin cuente con
acceso a un computador de modo tal que pueda familiarizarse con
la manipulacin del mismo.
Controladores del simulador
Una vez que se haya iniciado el programa, Ud observar dos
trazados (ver Fig. No.3) que
tienen en comn la variable tiempo representado en milisegundos
(msec) en el eje de las
abscisas, mientras que el trazado superior presenta en el eje de
las ordenadas al potencial de
membrana en milivoltios (mV). El trazado inferior mostrar en el
eje de las ordenadas unidades
arbitrarias, sin embargo, estas unidades sern modificadas y
adaptadas en funcin del
fenmeno que usted desee analizar en el simulador.
En la seccin inferior izquierda (ver Fig. No. 3) encontrar dos
botones de color violeta
rotulados como Stim1 y Stim2 los cuales son dos generadores de
estmulos elctricos sobre
la superficie de la clula excitable hipottica que estamos
analizando. Cuando Ud utilice alguno
de estos botones podr visualizar que la clula ha recibido un
estmulo elctrico de manera
grfica observando una lnea violeta que es generada en el
trazador superior del simulador.
Al lado derecho de los botones Stim1 y Stim2, podr encontrar
tres botones de color
verde, mostaza y rojo, rotulados como Run, Nudge y Stop
respectivamente (ver Fig. No.
3), los cuales sirven para controlar el desplazamiento de los
trazadores. Si Ud presiona el botn
Run, observar que comenzarn a desplazarse unas lneas tanto en el
trazador superior como
-
37
en el inferior. Si presiona el botn Stop, las lneas que se
dibujan en los trazadores se
detendrn inmediatamente. Por otra parte, si presiona el botn
intermedio Nudge (traduce
empujn), observar que las lneas en los trazadores avanzarn
nicamente 2 milisegundos
(msec), luego de lo cual se detendrn automticamente.
Finalmente, en la parte superior de los botones Run, Nudge y
Stop, usted
encontrar tres pasadores (amarillo, verde y azul) (ver Fig. No.
3) los cuales le permitirn
indicar qu es lo que su trazador inferior mostrar en la
simulacin. Note que el color de cada
pasador corresponde a un color de las lneas representadas en el
trazador inferior. Sin prdida
de tiempo ajuste el pasador amarillo a la posicin de [g_Na(pS)]
y el pasador verde a la
posicin [g_K(pS)]. El pasador azul lo ajustar a la posicin
blank. Note cmo han cambiado
las posiciones de las lneas amarilla y verde a 0 pS para g_Na, 0
pS para g_K y la lnea
azul ha desaparecido del trazador inferior. En esta situacin, lo
que Ud ha hecho es indicarle al
simulador que desea observar los valores de conductancia para
los iones Na+ (g_Na) y K+ (g_K)
en tiempo real. Podra definir que es conductancia para un ion?
Qu quiere decir pS?
Podra indicar de qu manera cambios en la conductancia inica
modifican el potencial de
membrana celular?
Modificando parmetros experimentales
Los controles principales para modificar las variables de sus
experimentos simulados los
encontrar en la seccin superior izquierda de la pantalla del
programa (vea nuevamente la Fig.
No. 3). Notar que el primer botn (contando de izquierda a
derecha) indica Membrane y si
lo presiona, el simulador generar una ventana nueva que le
permitir modificar las
concentraciones inicas intra y extracelulares en miliMolar (mM)
para los iones Na+, K+ y Cl-
(fjese en las relaciones de concentraciones indicadas para cada
ion y diga si stas son normales
para un sistema celular real). En la misma ventana encontrar el
control de la temperatura en
(C), la resistividad de la membrana (Rm) y la capacitancia de la
membrana (Cm). Podra usted
definir Rm y Cm desde el punto de vista biofsico?
El segundo botn es Channels y al activar este botn aparecer una
ventana que le
permitir modificar algunos parmetros de conductancia elctrica
para canales inicos (Na+, K+
y Cl-) pasivos y activos. Podra decir qu diferencia hay entre
estas dos clases de canales
inicos? Para los canales pasivos, el nico parmetro modificable
es la conductancia en (S).
-
38
Para los canales activos (fast sodium y delayer rectifier), se
desplegar una nueva ventana
que permitir ajustar las propiedades cinticas y elctricas para
cada subunidad del canal de
Na+ voltaje-dependiente.
El tercer botn que usted encontrar es Stimuli y al activar el
mismo una nueva
ventana permitir controlar las caractersticas de los estmulos
elctricos tales como intensidad
y duracin, de los botones Stim1 y Stim2 previamente mencionados.
Note que el
parmetro de estimulacin elctrica del botn Stim1 est
preestablecido a un estmulo
simple de +10 nA de intensidad y 1 msec de duracin. Por otra
parte, el botn Stim2 est
ajustado para generar un estmulo elctrico de -10 nA de
intensidad y 2 msec de duracin.
Podra indicar que diferencia fisiolgica existe para una clula
excitable (y en nuestro caso
para el simulador) que se aplique un Stim1 o un Stim2 con las
caractersticas anteriormente
mencionadas? Qu estmulo de los anteriormente sealados espera
usted que sea capaz de
generar un potencial de accin? Razone sus respuestas.
El cuarto botn Drugs le permitir aplicar a la clula excitable
simulada cantidades
controladas en mM de Tetrodotoxina (TTX), Tetraetilamonio (TEA)
o Pronasa. Podra usted
indicar de qu manera cada una de estas sustancias afecta la
capacidad de generar un
potencial de accin?
-
39
Figura No. 3
Vista general del simulador HHsim Hodgkin-Huxley. El mismo le
permitir realizar registros de
potenciales de accin en tiempo real en funcin de la aplicacin de
estmulos elctricos de tipo
despolarizantes o hiperpolarizantes. Adicionalmente usted podr
modificar variables tales
como capacitancia o resistencia de la membrana, conductividad de
canales inicos y
administracin de drogas que alteran la funcin elctrica celular
de la clula hipottica.
Pasadores para el control de registro del trazador inferior
Control de desplazamiento
de los trazadores
Trazadores
Botones estimuladores
elctricos
Controladores de variables experimentales
-
40
EJERCICIOS PRCTICOS CON EL SIMULADOR DE
POTENCIAL DE ACCIN
Ejercicio 9 - Umbral de excitacin, estmulo despolarizante
hiperpolarizante Una vez est familiarizado con el uso del simulador
HHsim Hodkin-Huxley, lo primero
que deber hacer es asegurarse que el trazador inferior est
indicando los valores de
conductancia para el Na+ y para el K+, tal y como tuvo que
haberlo ajustado en la seccin de
instrucciones previa. Active la ventana Stimuli y para el botn
Stim1 colocar una
intensidad de 0 nA (cero). Cierre esta ventana, presione el botn
Nudge y luego el botn
Stim1. Observe que sucede en los trazadores superior e inferior
y anote sus observaciones.
Reajuste la intensidad del botn Stim1 de la misma manera que lo
acaba de hacer
pero ahora incremntela a 1 nA. Presione el botn Stim1 y anote
sus observaciones. Repita la
operacin incrementando en cada ciclo 1 nA la intensidad del
estmulo hasta que logre generar
un potencial de accin. Responda lo siguiente Cul es el umbral de
excitacin de la clula?
Qu se observ en los estmulos sub-umbrales? Qu observa respecto a
los cambios de
conductancia para el Na+ y el K+ en este experimento? Podra
correlacionar estos cambios de
conductancias con el potencial de accin observado? Identifique
en el potencial de accin el
perodo de latencia.
Repita todo el procedimiento anterior utilizando ahora el botn
Stim2 pero en esta
ocasin ajustar la intensidad del estmulo a valores negativos
(llegue hasta -5 nA). Qu
observa con el potencial de membrana celular? Por qu en esta
ocasin no es posible
generarse un potencial de accin? Podra correlacionar los cambios
de conductancia inica
observadas con el cambio de potencial de membrana observado
cuando se aplican los
estmulos elctricos negativos?
Ejercicio 10 - Efecto de la duracin del estmulo Active la
ventana de control de estmulo y ajuste la intensidad a 1 nA en el
botn
Stim1 (esta intensidad permanecer constante en todo el
ejercicio). Ahora ajuste la duracin
del estmulo a 1 msec y cierre la ventana. Presionar 6 veces de
manera pausada el botn
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Stim1 y anotar sus observaciones. Seguidamente incremente la
duracin del estmulo en 1
msec y aplique nuevamente 6 estmulos elctricos. Repita la
operacin de incrementar la
duracin del estmulo hasta que observe un potencial de accin. Cul
fue la duracin mnima
necesaria del estmulo para generar un potencial de accin? A qu
se debe este fenmeno?
Qu observ en el potencial de membrana celular en la medida que
se incrementaba la
duracin del estmulo?
Ejercicio 11 - Sumacin de estmulos subumbrales Ajuste la
intensidad del Stim1 a 3 nA (estmulo subumbral) y 1 msec de
duracin. En
este mismo botn ajuste la intensidad del segundo estmulo a 3 nA
y 1 msec de duracin (debe
haber in intervalo inter-pulso de 1 msec). Cierre la ventana de
control de estmulo y presione el
botn Stim1 (hgalo 4 veces de manera pausada). Anote sus
observaciones. Por qu razn
dos estmulos subumbrales generan un potencial de accin?
Ejercicio 12 - Papel de los iones Na+ y K+ sobre el potencial de
accin Papel del Na+: Ajuste el botn Stim1 a un estmulo sencillo de
6 nA de intensidad y 1
msec de duracin (ya debera saber cmo se realiza esta operacin).
Genere 3 potenciales de
accin.
Ahora active la ventana Membrane y reduzca la concentracin de
Na+ extracelular
(Cout mM) a 220 mM (Hiponatremia) (observe cmo se modifica el
ENa). Cierre la ventana
Membrane y genere 3 potenciales de accin. Qu diferencias observa
en este potencial de
accin respecto al potencial de accin inicial? A qu se debe la
diferencia encontrada?
Seguidamente reduzca la concentracin de Na+ extracelular a 50
mM, haga 3 rplicas y anote
sus observaciones. Discuta las diferencias encontradas
comparando con los resultados previos.
Ajuste la concentracin extracelular de Na+ nuevamente a 440 mM y
genere 3
potenciales de accin. Posteriormente incremente la concentracin
del Na+ a 500 mM
(Hipernatremia) y genere 3 potenciales de accin. Compare las
alturas de las espigas a 440 mM
y 500 mM del ion.
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Repita la experiencia incrementando la concentracin extracelular
del Na+ a 600 mM y
nuevamente analice la altura de la espiga. Por qu existe una
dependencia de la
concentracin de Na+ extracelular y la altura de la espiga?
Papel del K+: Activando la ventana Membrane, presione el botn
Reset para
restablecer las concentraciones inicas iniciales. Genere 3
potenciales de accin bajo estas
condiciones y seguidamente reduzca la concentracin de K+
extracelular a 10 mM
(Hipopotasemia). Observe como el potencial de membrana se
reajusta inmediatamente. A
qu se debe este fenmeno? Analice los potenciales de equilibrio
de este ion a 20 mM y 10
mM de concentracin extracelular. Genere 3 potenciales de accin
en condiciones de
Hipopotasemia y anote sus observaciones. Por qu no es posible
generar un potencial con un
estmulo supraumbral?
Restablezca las concentraciones inicas de K+ originales y genere
3 potenciales de
accin. Seguidamente incremente la concentracin de K+
extracelular a 25 mM
(Hiperpotasemia). Anote sus observaciones. Por qu razn la clula
genera potenciales de
accin espontneos?
Ejercicio 13 - Accin de la Tetrodotoxina (TTX) sobre el
potencial de accin Restablezca los gradientes inicos de
concentracin originales con el botn Reset y
asegrese que est el botn Stim1 ajustado para generar un estmulo
simple de 6 nA de
intensidad y 1 msec de duracin. Ajuste el pasador azul que se
encuentra en la parte inferior de
la pantalla de la posicin blank a la posicin I_Na (A). Este
cambio agregar una lnea azul
al trazador inferior y la misma corresponde a la corriente
transmembranal generada por el paso
de Na+ a travs de la misma. Genere 3 potenciales de accin
(analice la corriente de Na+ y
discuta al respecto). Posteriormente active la ventana Drugs y
para la droga TTX
(Tetrodotoxina) inhiba las corrientes de Na+ en un 10 %. Cierre
la ventana Drugs y genere 3
potenciales de accin. Compare el aspecto general de los
potenciales de accin en ambas
situaciones (sin inhibicin vs 10% inhibicin). Compare las
conductancias inicas para el Na+ y el
K+ en ambas situaciones. Compare las corrientes de Na+
observadas. A qu se deben las
diferencias encontradas?
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Ahora incremente el porcentaje de inhibicin de la corriente de
Na+ al 20 %, genere 3
potenciales de accin y compare los resultados encontrados.
Repita el procedimiento
inhibiendo la corriente de Na+ al 25 %. Compare y analice los
resultados encontrados.
En funcin de los resultados hallados por Ud, analice el
mecanismo de funcionamiento
de los canales de Na+ voltaje-dependientes. Cul compuerta de los
canales de Na+ voltaje
dependientes estn bloqueados con la TTX?
Enlace electrnico para descargar o manipular el software de
instruccin: software libre
http://www.nernstgoldman.physiology.arizona.edu/
BIBLIOGRAFA CONSULTADA
.- Frumento AS. Biofsica. Tercera Edicin. Editorial Mosby/Doyma;
1995.
.- Guyton A, Hall J. Tratado de Fisiologa Mdica. Decimosegunda
Edicin. Editorial Elsevier-
Saunders; 2011.
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http://www.fundabiomed.fcs.uc.edu.ve/inicio_montoreano.html
.- Ganong W. Fisiologa Mdica. 24va Edicin. Editorial Mc Graw
Hill; 2012.
.- Randall D, Burggren W, French K. Eckert Animal Physiology.
Quinta Edicin. Editorial W.H.
Freeman.
-
44
3 PRCTICA No.
ESTUDIO DE LOS REFLEJOS Y LA SENSIBILIDAD SOMTICA
PRESENTACIN
La presente gua constituye la tercera actividad prctica (Unidad
IX) de la asignatura Fisiologa I del Programa de Medicina. Por
medio de esta actividad se pretende que el
estudiante conozca y describa en forma integral los mecanismos
bsicos que participan en la
elaboracin de los reflejos en el hombre, sus mecanismos
intrnsecos y sus respuestas
fisiolgicas.
1.- OBJETIVOS DE LA PRCTICA:
Al finalizar la prctica los alumnos sern capaces de:
.- Describir el circuito neuronal de los reflejos monosinpticos
y polisinpticos.
.- Identificar la utilidad de estudiar los reflejos
monosinpticos y polisinpticos en la prctica
clnica.
.- Obtener los principales reflejos de utilidad en la prctica
clnica.
.- Enunciar el concepto de receptor.
.- Describir la representacin central de las vas
sensoriales.
.- Identificar la va sensorial.
.- Identificar las poblaciones de receptores en las distintas
partes del cuerpo humano.
.- Describir los principales mtodos de exploracin de las
sensibilidades.
2.-MATERIAL REQUERIDO PARA LA EXPERIENCIA PRCTICA:
Martillos percutores, agujas finas o alfileres, escobillas,
compas, envase con hielo, envase con
agua caliente, objetos de pesos diferentes, camilla clnica,
sillas, marcadores, pizarra acrlica.
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PARTE I
ESTUDIO Y EVALUACIN DE LOS REFLEJOS EN EL HOMBRE
3.- MANIOBRAS EXPERIMENTALES: Por qu estudiar o evaluar los
reflejos?
La evaluacin de los reflejos en el hombre permite detectar
cualquier manifestacin de una
lesin a nivel del sistema nervioso. Constituye un mtodo objetivo
de examen. Si evaluamos los
sistemas motor y sensitivo, stos tienen que estar ntegros,
sanos; el arco reflejo debe
funcionar adecuadamente. De igual manera, si exploramos un grupo
de msculos agonistas, en
forma indirecta estaremos evaluando un grupo de msculos
antagonistas ya que se aplica en
este caso, la Ley de Inervacin Recproca de Sherrington, la cual
nos dice que si por accin
refleja se contrae un grupo muscular flexor, simultneamente
relajar el correspondiente grupo
muscular extensor y viceversa. Siempre la exploracin de los
reflejos se debe asociar al
resultado del estudio de otras funciones del sistema nervioso.
Es importante describir las bases
anatomo-funcionales: Un voluntario proceder a esquematizar en la
pizarra el Huso
Neuromuscular y sus conexiones aferentes y eferentes con el
SNC
Tcnicas y recomendaciones generales para explorar los reflejos
en el hombre
El individuo a explorar debe estar cmodo y relajado. Se buscarn
los reflejos en forma
simtrica para comparar los resultados; en condiciones normales
las respuestas son simtricas.
Existen zonas bien precisas donde se debe aplicar el estmulo y a
esa zona corresponde un
centro nervioso tambin localizado. Para buscar los reflejos se
debe utilizar el martillo percutor
del cual existen varios modelos. Algunos traen incorporada una
aguja y un cepillo pequeo para
explorar las zonas sensitivas. El martillo percutor tiene la
punta de caucho y un mango
metlico. Se lo debe tomar con la mano, por su base y siempre
percutir con suavidad la zona a
explorar.
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3.a) EXPLORACIN DE REFLEJOS MONOSINPTICOS O MIOTTICOS
.-Exploracin del reflejo Orbicular de los Prpados:
a) Maniobra: colocndose detrs del paciente (para evitar el
reflejo de
oclusin palpebral defensivo), percutir con suavidad la zona de
la raz de la
nariz.
b) Respuesta a obtener: oclusin palpebral bilateral.
c) Segmento de Integracin: En la Protuberancia Cerebral. Va
Receptora: V
par craneal (Nervio Trigmino); Va Efectora: VII par craneal
(Nervio Facial).
.-Exploracin del reflejo Maseterino:
a) Maniobra: paciente con la boca ligeramente entreabierta, se
le percute
directamente el mentn, interponiendo entre el martillo y el
mentn el
dedo pulgar del explorador.
b) Cierre brusco de la boca por accin de los msculos maseteros
y
temporales.
c) Segmento de Integracin: La Protuberancia Cerebral. Tanto la
va receptora como efectora lo
forman ramas del Nervio Trigmino.
.-Exploracin del reflejo Bicipital:
a) Maniobra: percusin con el martillo de nuestro dedo pulgar
sobre el tendn del bceps con el antebrazo del sujeto en
semiflexin y semisupinacin.
b) Respuesta a obtener: flexin del antebrazo sobre el brazo.
c) Segmento de Integracin: C5-C6.
.-Exploracin del reflejo del Supinador Largo (Estiloradial):
a) Maniobra: percusin del estiloide radial con el antebrazo
en
semiflexin y semisupinacin de 45o.
b) Respuesta a obtener: contraccin del supinador largo con
flexin del
antebrazo.
c) Segmento de Integracin: C6
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.-Exploracin del reflejo Tricipital:
a) Maniobra: percusin con el martillo del tendn del trceps
por
encima del olecranon con el antebrazo en semiflexin.
b) Respuesta a obtener: extensin del antebrazo.
c) Segmento de Integracin: C7.
.-Exploracin del reflejo de los Pronadores (o cubital)
a) Maniobra: percusin con el martillo del estiloide cubital en
su cara
dorsal con el antebrazo en semiflexin y semipronacin.
b) Respuesta a obtener: movimiento de pronacin.
c) Segmento de Integracin: C6, C7 y C8.
.-Exploracin del reflejo Rotuliano o Patelar (o del
Cuadrceps):
a) Maniobra: con el sujeto sentado en la camilla con las
piernas
colgando, se percute el tendn rotuliano.
b) Respuesta a obtener: extensin de la pierna.
c) Segmento de Integracin: L4 (L: segmento medular lumbar).
.-Exploracin del reflejo Aquleo (o del Trceps Sural):
a) Maniobra: con el sujeto arrodillado con los pies libres y en
semi-
flexin dorsal, se percute el tendn de Aquiles.
b) Respuesta a obtener: flexin plantar del pie.
c) Segmento de Integracin: S1 (S: segmento medular sacro).
3.b) EXPLORACIN DE REFLEJOS POLISINPTICOS O NOCICEPTIVOS
.-Exploracin del reflejo Corneal:
a) Maniobra: Haciendo mirar al paciente al frente, tocar muy
suavemente
la crnea con un trocito de algodn o un hisopo limpios, abordando
la
zona lateralmente.
b) Respuesta a obtener: oclusin de ambos prpados y elevacin
del
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globo ocular.
c) Segmento de Integracin: Respuesta es bilateral. Centro de
integracin a nivel del ncleo del
nervio facial (VII par craneal). Rama aferente: rama oftlmica
del trigmino. Rama eferente:
nervio facial.
.-Exploracin del reflejo Cutneo Plantar:
a) Maniobra: Estimular el borde externo de la planta del
pie, siempre de atrs hacia adelante con un objeto
ligeramente agudo (una aguja o un alfiler).
b) Respuesta a obtener: flexin plantar de los dedos del
pie. Este reflejo da respuesta a partir de los 3 aos de
edad, o ms tarde an.
c) Segmento de Integracin: L5, S1, S2.
.-Exploracin del reflejo Cutneo-Abdominal:
a) Maniobra: con el sujeto en decbito dorsal (acostado), rozar
la
piel del abdomen con un objeto agudo (ejemplo, un alfiler),
en
tres zonas: superior (epigstrica), media (umbilical) e
inferior
(hipogstrica).
b) Respuesta a obtener: contraccin de la zona de la pared
abdominal estimulada.
c) Segmento de Integracin: zona superior: D7-D8-D9; zona
media:
D9-D10-D11; zona inferior: D11-D12 (D es: segmento medular
dorsal).
Valor semiolgico de las alteraciones de los reflejos
Explorados los reflejos en el paciente, stos tienen valor como
elementos de localizacin
topogrfica y que, unidos a hechos o hallazgos patolgicos,
permite un diagnstico clnico.
Los reflejos pueden presentar las siguientes alteraciones:
a) Ser normales con un paciente totalmente funcional.
b) Estar disminuidos (hiporreflexia) o abolidos
(arreflexia).
c) Estar exaltados (hiperreflexia)
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Escala de gradacin de los reflejos
3.c) EXPLORACIN DEL TONO MUSCULAR
El tono muscular es difcil de medirlo cuantitativamente. Se
requiere de cierta
experiencia previa. Normalmente el msculo ofrece una ligera
resistencia a la movilizacin
pasiva. El paciente debe estar completamente relajado. Comience
hablando de temas
generales con l. Inspeccione sus 4 miembros. Lo ms importante
del examen es la resistencia
pasiva de los msculos a su manipulacin cuando estn relajados. Lo
ideal es explorar los
msculos de las extremidades. Movilice las articulaciones
suavemente al comienzo y luego con
mayor velocidad; podr notar una pequea resistencia a los cambios
de posicin de los diversos
segmentos mioarticulares.
ESTUDIO DE LA SENSIBILIDAD SOMTICA EN EL HOMBRE
Toda informacin proveniente del entorno o medio ambiente que nos
rodea es captada por los
receptores sensoriales ubicados en nuestro organismo. Los
estmulos que excitan a los
receptores que se encuentran distribuidos por todo el organismo,
y envan su informacin al
sistema nervioso central para procesarla e integrarla por
distintas fibras nerviosas constituyen
la sensibilidad somtica. Cada receptor est diseado para
responder a un tipo de estmulo.
Existen varias clasificaciones para los receptores sensoriales y
cada una de ellas considera una
caracterstica del receptor o del estmulo.
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1.- MANIOBRAS EXPERIMENTALES:
Recomendaciones generales: para la exploracin de este tipo de
sensibilidades es necesario explicar al paciente que se evaluarn en
l una serie de sensaciones, y que no debe
alarmarse. No hay que sugerirle al paciente las maniobras a
realizar ni las respuestas ya que
podra acarrear errores en los resultados. El paciente debe estar
relajado, sentado o acostado.
La exploracin deber hacerse en forma simtrica.
1.1.- Exploracin de la Sensibilidad Exteroceptiva
Para la exploracin de este tipo de sensibilidad debemos recordar
la distribucin por
metmeras (distribucin metamrica) de las aferencias nerviosas de
tal forma que en los
miembros la exploracin la haremos en forma circular a los mismos
y, en las zonas del trax,
abdomen y espalda en forma vertical o perpendicular a las lneas
de los dermatomas.
.-Para explorar la sensibilidad tctil se puede usar la yema de
nuestro dedo, un trozo de
algodn o un hisopo, un pincel suave, pues el estmulo debe ser
suave y delicado.
.-Para explorar la sensibilidad trmica se explora con dos tubos
de ensayo, uno conteniendo
agua tibia y el otro agua fra.
.-Para explorar la sensibilidad dolorosa se puede emplear la
punta de un alfiler o aguja.
1.2.- Comentar la estructura y funcin del rgano Tendinoso de
Golgi con los estudiantes
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GUA DE AUTOEVALUACIN POST-LABORATORIO .- Qu se entiende por
estmulo?
.- Qu es un reflejo?
.- Mediante un dibujo, esquematice un arco reflejo e indique sus
elementos.
.- Haga una clasificacin general de los receptores
conocidos.
.- Explique por qu un sujeto siente en algunas ocasiones las dos
puntas del comps y en otras
slo siente una.
.- Defina nocicepcin.
.- Seale la opcin verdadera:
El reflejo miottico:
a. Tiene una funcin postural.
b. Aumenta su actividad por la accin de las motoneuronas
alfa.
c. Produce una prdida del tono muscular.
d. Es consecuencia de una respuesta muscular, al contraer el
msculo ste responde
con un estiramiento.
.- Seale la opcin verdadera:
Un movimiento dirigido a un objetivo depende de:
a. La seleccin del plan.
b. El lugar que ocupa el cuerpo en el espacio.
c. Su ejecucin.
d. Todo lo anterior.
.-Seale la opcin verdadera:
Los rganos tendinosos de Golgi:
a. Estn inervados por axones sensoriales Ia.
b. Se encuentran en la unin del msculo y el tendn.
c. Proporcionan a la mdula informacin sobre la longitud
muscular.
d. Son la nica fuente de aferencia propiceptiva desde el
msculo.
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GLOSARIO DE TRMINOS BSICOS .-Reflejo: un reflejo es una
respuesta predecible a un estmulo sensorial (sensitivo)
especfico.
Los reflejos son involuntarios o procesos automatizados ya que
ocurren sin que el individuo
piense en ello.
.-Estmulo: cualquier evento que puede desencadenar o generar una
respuesta en el cuerpo
humano.
.-Arco Reflejo: es la ruta, la va para que pueda ocurrir un
reflejo. Es un circuito neuronal.
Abarca comnmente el msculo, los nervios que inervan el msculo y
las neuronas ubicadas en
la mdula espinal.
.-Sinapsis: es una estructura anatmica (ultraestructural) y en
el cual ocurre la transmisin de la
informacin entre dos neuronas.
.-Transmisin Sinptica: es el evento de la transmisin de la seal
la cual puede ser de
naturaleza qumica o elctrica.
.-Reflejo Monosinptico: el ms simple de los arcos reflejos. Slo
tiene una sinapsis entre los
nervios aferentes sensoriales y los nervios eferentes
motores.
.-Reflejo Polisinptico: es el ms complejo de los arcos reflejos
ya que envuelve mltiples
sinapsis neuronales.
.-Sistema Motor Somtico: la musculatura somtica est inervada por
las neuronas motoras
somticas del asta ventral de la mdula espinal. Las neuronas que
inervan la musculatura distal
y proximal se encuentran en los engrosamientos cervical
(segmentos espinales C3-T1) y lumbar
(segmentos espinales L1-S3) de la mdula espinal, mientras que
las de la musculatura axial se
encuentran a todos los niveles.
.-Mdula Espinal: estructura cilndrica con sentido cfalo-caudal,
es la porcin intrarraqudea
del sistema nervioso.
.-Potencial de Accin: lenguaje de sealizacin universal del
sistema nervioso; es la corriente
elctrica que se genera y se transmite como informacin en una
neurona.
.-Neurona: clula muy especializada y fundamental del sistema
nervioso en los seres vivos.
.-Axn: proyeccin o proceso que emerge de una neurona.
Generalmente es larga.
.-Dendrita: proyeccin o proceso que emerge de una neurona.
Generalmente es corta.
.-Interneuronas: neuronas de asociacin. Pueden ser aferentes o
eferentes.
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.-Receptores: estructuras sensoriales que reciben o captan
informacin del entorno.
.-Unidad Motora: es una estructura compuesta por la motoneurona
y las fibras musculares que
inerva.
.-Tiempo de Latencia: perodo de tiempo que transcurre entre un
estmulo y la obtencin de
una respuesta.
.-Tono Muscular: estado de tensin de los msculos (de origen
reflejo) existente cuando estn
relajados, o lo que es lo mismo, es la resistencia pasiva al
movimiento cuando el control
voluntario est ausente. Contribuye a los ajustes de la postura y
de la actividad en general.
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4 PRCTICA No.
SENSIBILIDAD ESPECIAL: LA VISIN
PRESENTACIN
La presente gua constituye la cuarta actividad prctica (Unidad
XXIV) de la asignatura Fisiologa I del Programa de Medicina. Por
medio de esta actividad se pretende que el
estudiante comprenda los mecanismos neurofisiolgicos que
intervienen en la captacin,
elaboracin, procesamiento e integracin de las seales que
conducen a la visin en el ser
humano, as como evaluar su funcionalidad.
INTRODUCCIN
La visin es un sistema sensorial crucial en la relacin con
nuestro entorno o mundo
exterior. La visin nos permite percibir la luz, la sombra, el
color y la forma de la naturaleza. Hay
que acotar tambin que la percepcin por el sistema visual es un
campo muy propicio para
desarrollar investigaciones experimentales; as, es posible
intervenir en el estmulo del sistema
visual con la luz o hacerlo a nivel de receptores de la retina o
trabajar con la transmisin de la
informacin desde los ojos a la corteza visual cerebral, entre
otros. Las maniobras que se
presentan en esta gua prctica no persiguen contestar preguntas
de actualidad cientfica, sino
sencillamente tienen una finalidad puramente didctica y dentro
del estudio de la sensibilidad
especial se ha elegido la visin, porque el resultado de su
experimentacin es ms objetivable,
y esto porque es a travs de ella que nos relacionamos con el
mundo exterior percibiendo la
luz, la forma, los colores.
La visin se nutre de mltiples fuentes de informacin para
interpretar el mundo que
nos rodea. As, el uso de dos ojos permite la visin binocular,
con la cual podemos percibir la
distancia a la que se encuentra un objeto o la diferencia entre
el movimiento de un pjaro y el
movimiento del fondo de matorrales sobre el que sita, nos
permite distinguir al animal
portando una ramita.
Cmo se forma la imagen visual? Hay que recordar que es el
estmulo que impresiona
la retina es la luz. La luz consta de ondas electromagnticas de
determinadas longitudes de
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onda y que se propaga por distintos medios. El cristalino se
acomoda (porque puede alterar su
poder de refraccin) a fin de proporcionar una visin diferente
cada vez. Si se mira a un objeto
a ms de 6 metros (objeto distante), los rayos de luz sern
virtualmente paralelos entre s. Si el
poder del ojo es suficiente para proporcionar una imagen aguda,
el punto lejano de visin
puede localizarse a unos 6 metros; ste es el punto ms cercano a
partir del cual un objeto
puede ser focalizado sin necesidad de acomodacin del cristalino
(recurdelo a 6 metros). Si
los rayos de luz son producidos por un objeto muy cercano (a
menos de 6 metros), stos son
divergentes, o sea no son paralelos, y es necesario un mayor
poder de refraccin (mayor
acomodacin del cristalino) para focalizarlos en la retina.
Aunque los detalles de la anatoma ocular no son objeto de la
actividad prctica
presente, echemos un vistazo a lo ms importante en la Fig. No.
1.
1.- OBJETIVOS DE LA PRCTICA:
.- Describir los parmetros anatomofisiolgicos que intervienen en
la percepcin de la luz,
color, sombra y forma.
.- Identificar desde el punto de vista fisiolgico los
constituyentes del quebrado de Snellen.
.- Indicar los parmetros anatomofisiolgicos que intervienen en
el estudio del campo visual.
.- Caracterizar la funcionalidad de la musculatura intrnseca y
extrnseca del ojo humano.
2.- MATERIALES Y EQUIPOS NECESARIOS PARA LA PRCTICA:
Linternas de mano, campmetros visuales, cartas de Snellen,
campmetro, apuntadores,
marcadores, pizarra acrlica.
3.- MANIOBRAS EXPERIMENTALES:
Aunque la exploracin netamente no forma parte del estudio de la
fisiologa,
perteneciendo sta ms a la semiologa o exploracin clnica, cuando
se examina el sentido de
la visin en un paciente, es importante explorar los globos
oculares, siempre hacindolo en
forma simtrica; su ubicacin es importante dentro de la cavidad
ocular. Puede presentarse una
protrusin de los globos oculares (uni o bilateral), o sea, un
exoftalmos, o al revs, estar
hundidos dentro de la cavidad orbitaria lo que se llama
enoftalmos. Se observa la simetra de
los ojos. Se explora visualmente la esclertica (el blanco de los
ojos), la pupila, el iris.
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Luego se procede a palpar con dos dedos y en forma alternativa,
la tensin de los globos
oculares, que puede estar aumentada como en el caso del
glaucoma, o disminuida como en el
coma diabtico y en toda deshidratacin severa.
Tambin se puede percibir la direccin de los globos oculares, que
puede estar desviada
en uno o ambos ojos, caso del estrabismo, que se llama
convergente o divergente segn se
acerquen o alejen entre s los globos oculares. Observe con
detalle la crnea; pueden existir
ulceraciones u opacidades. El anillo blanco-grisceo cerca del
limbo ocular, es muy frecuente en
los ancianos (el