El Sistema Nervioso

El sistema nervioso es considerado el sistema más importante, ya que controla el resto de sistemas y al organismo.

Se encarga de la Función de Comunicación:

• Función Sensitiva: Recibir la información procedente del exterior e interior corporal (de los sentidos) hacia los centros nerviosos.
• Función Motora: La información recibida es procesada en los centros nerviosos y es enviada a los músculos y articulaciones a través de las neuronas.

La Neurona: Unidad Fundamental

Es la unidad estructural y funcional del sistema nervioso. Es la célula «noble» del tejido nervioso, especializada en recibir los estímulos, excitarse y transmitir los impulsos recibidos.

Partes de la Neurona:

• Cuerpo Celular o Soma: Contiene el núcleo y los orgánulos citoplasmáticos. Forman la sustancia gris.
• Dendritas: Son las prolongaciones del citoplasma, generalmente cortas y numerosas, encargadas de recibir los estímulos (Recepción).
• Axón o Cilindroeje: Es una prolongación larga y única que se encuentra en el extremo opuesto a las dendritas. Es por donde sale el impulso nervioso hacia otras neuronas o hacia el órgano (Envío).

La Sinapsis: Comunicación Neuronal

La sinapsis es la forma en que se propaga el estímulo nervioso entre las neuronas. Es un mecanismo químico, ya que las neuronas no son continuas entre sí. En el extremo del axón hay neurotransmisores que, al llegar el impulso nervioso, se liberan al exterior. La presencia del neurotransmisor es la que origina un nuevo impulso nervioso en las dendritas de la neurona siguiente, asegurando así la propagación del estímulo. Ejemplos de neurotransmisores son la acetilcolina y la noradrenalina.

Organización y Estructura Anatómica del Sistema Nervioso

Sistema Nervioso Central (SNC)

El sistema nervioso central está formado por el encéfalo y la médula espinal.

a. El Encéfalo

Es el conjunto de estructuras nerviosas alojadas en el interior del cráneo e incluye:

• Cerebro: Es el órgano con mayor volumen. Tiene dos hemisferios, el derecho y el izquierdo. Es el centro de la sensibilidad consciente, del movimiento voluntario, de la memoria y de la inteligencia.
• Cerebelo: Se localiza en la parte posterior de la cabeza, por debajo del cerebro. Su función principal es la coordinación espacio-temporal de la actividad motora, interviene en el equilibrio y en la modulación de la intensidad de las contracciones musculares.
• Tronco Encefálico: Es el órgano de conexión entre el encéfalo y la médula espinal. Está formado por sustancia gris en el interior y sustancia blanca en el exterior. Es posible distinguir tres porciones:
  1. El mesencéfalo: en la parte superior.
  2. El puente o protuberancia anular: en el medio.
  3. El bulbo raquídeo: en la parte inferior, en el límite con la médula espinal.

b. La Médula Espinal

Está alojada en la columna vertebral y está recubierta por las meninges* para su protección. La médula espinal está compuesta por los nervios raquídeos. Cada nervio raquídeo se divide al atravesar la columna vertebral:

• Raíz Posterior o Sensitiva: Llevan el impulso nervioso del músculo hasta el cerebro.
• Raíz Anterior o Motora: Formada por los axones de las neuronas motoras. El impulso motor llega desde la corteza cerebral hasta los músculos.

*Las meninges son tres capas (duramadre, aracnoides y piamadre) que rodean a todo el SNC (encéfalo y médula espinal) y que contienen el LCR (líquido cefalorraquídeo).

Sistema Nervioso Periférico (SNP)

Está compuesto por nervios (sensitivos y motores), que son una «agrupación de miles de axones» cuyo origen (cuerpo neuronal) se encuentra en el encéfalo y la médula espinal (es decir, en el SNC).

Clasificación Anatómica:

• Nervios Craneales: 12 pares cuyo origen o destino se encuentra en el encéfalo.
• Nervios Espinales: 31 pares cuyo origen o destino se encuentra en la médula espinal.

Sistema Nervioso Autónomo o Vegetativo (SNA)

Es el encargado de regular automáticamente las acciones viscerales de manera involuntaria. En el SNA podemos distinguir dos tipos: el simpático y el parasimpático.

Funciones y Niveles de Funcionamiento del Sistema Nervioso

Cabe señalar que el sistema nervioso funciona de una forma altamente jerárquica, estableciendo diferentes niveles de funciones.

Niveles de Función General:

• Superior o Cortical: Relacionado con el almacenamiento y procesamiento de la información (Encéfalo).
• Medio o Subcortical: Control subconsciente de las funciones orgánicas (ej. sed, hambre, sueño) (Tronco Encefálico).
• Inferior o Medular: Respuestas rápidas y localizadas, denominadas reflejos medulares (Médula Espinal).

Niveles de Funcionamiento en el Ámbito Motor:

• Primer Nivel: Son los impulsos que originan la acción motora (comienza el movimiento a través del impulso inicial). Planifican y proyectan el movimiento. Se localizan en las zonas profundas e internas del cerebro.
• Segundo Nivel: En este nivel se encuentran los núcleos basales: el cerebelo, el tálamo y la corteza motora. Todos están unidos e interrelacionados tanto en sentido ascendente como descendente. Aquí se dan las respuestas necesarias en función de la planificación y programación del primer nivel.
  • Cerebelo: Importante para dar respuesta y control a las actividades musculares rápidas y complejas. Realiza la corrección y los retoques durante la ejecución de dichos movimientos (Espacialidad, Coordinación).
  • Corteza Motora: Tiene una especialización somatotópica, el «Homúnculo de Penfield». Las neuronas que se localizan en esta región representan las distintas porciones del cuerpo y nos permiten el control consciente de nuestros músculos esqueléticos. En esta corteza motora se encuentra la mayor parte de fibras de la vía piramidal y extrapiramidal:
    • Vía Piramidal: Velocidad de conducción muy rápida (120 m/s). Implicada en movimientos gruesos.
    • Vía Extrapiramidal: Más lenta y conectada con centros nerviosos superiores. Implicada en la ejecución de movimientos de precisión.
  • Tálamo: (Nota: Este punto no se detalla en el documento original).
• Tercer Nivel: Son los reflejos motores. Los reflejos son la respuesta que surge por una información sensitiva que llega a nivel medular y que permanece en este nivel sin ascender a estructuras superiores. Estos reflejos constituyen los llamados reflejos medulares. Estos reflejos medulares pueden ser:
  • Monosinápticos: De una sola sinapsis. Hay dos neuronas, una aferente (receptor) y otra eferente (conector), entre las cuales hay una sinapsis.
  • Polisinápticos: De varias sinapsis. Hay la neurona aferente y la eferente, pero además hay interneuronas y entre ellas hay varias sinapsis.

Ejemplos de Reflejos Medulares:

• Reflejo Miotático: Evita que se realice un estiramiento brusco que pueda dañar la musculatura (reflejo monosináptico).
• Reflejo Miotático Inverso: Provoca una relajación muscular para evitar una lesión cuando en un tendón hay una tensión excesiva (reflejo polisináptico).
• Reflejo de Inervación Recíproca: Provoca que el músculo antagonista se relaje para que el músculo activo pueda actuar (reflejo polisináptico).

Características Evolutivas del Sistema Nervioso e Implicaciones en Educación Física

• La maduración y crecimiento del sistema nervioso es rapidísimo; se cree que a partir del 7º mes prenatal ya no hay formación de nuevas células nerviosas.
• El crecimiento cerebral queda prácticamente concluido a los 6 años. Sin embargo, la mielinización de las neuronas continúa hasta el final de la adolescencia. Aun así, desde los 4 años presenta unos niveles destacados.
• En la etapa de Primaria, las fases sensibles de las capacidades motoras son propias de esta etapa. Se crean patrones motores básicos que serán la base de los patrones específicos que se tratarán en etapas posteriores (secundaria, actividades deportivas extraescolares, etc.).
• Es importante saber que el sistema nervioso autónomo controla las funciones orgánicas y su maduración.
  • Por lo tanto, habrá más o menos eficacia en el sistema cardiorrespiratorio, en el sistema muscular y en todas las capacidades físicas. (Importante)

Por lo tanto, la relación entre la maduración y organización del sistema nervioso en el ámbito de la Educación Primaria ha dado lugar a lo largo de la historia a diferentes teorías del aprendizaje motor, entre las que destaca el modelo del esquema de Richard Schmidt (1976):

• Hipótesis de la Variabilidad de la Práctica: Tanto la variabilidad como la cantidad de práctica favorecen la generación de reglas o fórmulas aplicables a situaciones futuras. Por ello, resulta tan importante el aprendizaje motor infantil para adquirir una amplia base de experiencias motrices variadas que permitan una mayor transferencia hacia aprendizajes más complejos.

Composición de la Sangre: Generalidades

• El aparato circulatorio, y más concretamente la sangre, es el principal líquido de transporte de nuestro cuerpo.
• Además de la función de transporte y nutrición, proporciona la protección necesaria frente a los organismos invasores en nuestro cuerpo.
• La sangre es un tejido líquido que contiene muchas clases de sustancias químicas disueltas y millones de células flotantes.
• La porción líquida (extracelular) se llama plasma. Suspendidos en el plasma existen muchos tipos diferentes de células y fragmentos celulares, que constituyen los elementos formes de la sangre.
• El volumen en la mayoría de adultos es de 4 a 6 litros y representa un 7-9% del peso corporal total.
• La sangre es alcalina, con un pH entre 7.35 y 7.45.

El Plasma Sanguíneo

El plasma sanguíneo constituye la parte líquida de la sangre.

• Está compuesto de agua y muchas sustancias disueltas en él (los solutos):
  • El soluto más abundante es el grupo de proteínas plasmáticas (7%).
  • Otros solutos (2%).
  • Agua (91%).
• Todas las sustancias químicas necesarias para la vida de las células (alimentos, oxígeno, sales, etc.) les llegan a través de la sangre. De este modo, tanto alimentos como sales están disueltos en este plasma sanguíneo; sucede del mismo modo con los elementos de desecho o el oxígeno que irriga las diversas zonas del cuerpo.

Elementos Formes de la Sangre

Existen tres tipos principales y varios subtipos de elementos formes:

Células Sanguíneas Rojas o Eritrocitos (Hematíes)

Células Sanguíneas Blancas o Leucocitos

• Leucocitos Granulares (con gránulos en el citoplasma): Neutrófilos, Eosinófilos y Basófilos.
• Leucocitos No Granulares (sin gránulos en el citoplasma): Linfocitos y Monocitos.

Plaquetas o Trombocitos

Los explicamos a continuación:

Hematíes (Eritrocitos)

Los hematíes maduros no tienen núcleo y, debido a su gran número y a su peculiar forma (sin núcleo y «excavada» por ambos lados), el área superficial total de estas células es enorme. Esto se debe a que en ellas se realiza el intercambio de gases (oxígeno y dióxido de carbono) entre la sangre y las células corporales de los tejidos.

Los hematíes realizan varias funciones dentro del cuerpo:

• Ayudan al transporte de dióxido de carbono desde los tejidos hasta los pulmones.
• Transportan el oxígeno desde los pulmones hasta las células de los tejidos, a través de un pigmento rojo (la hemoglobina).

Anemia: Trastorno patológico causado por la incapacidad de la sangre para transportar oxígeno a las células.

Leucocitos (Células Sanguíneas Blancas)

Los leucocitos tienen una función vital, ya que defienden al cuerpo frente a los microorganismos que consiguen llegar a los tejidos o al torrente sanguíneo. Por ejemplo, los neutrófilos y monocitos engloban a los microbios; este proceso se llama fagocitosis. Otra clase de leucocitos, los linfocitos, también ayudan a protegernos contra las infecciones, pero lo hacen con un procedimiento diferente a la fagocitosis.

Plaquetas y Coagulación Sanguínea

Desempeñan un papel esencial en la coagulación sanguínea. Un coágulo tapona los vasos desgarrados o seccionados y detiene la hemorragia que podría ser fatal.

Esta coagulación tiene como base una reacción en cadena rápida:

1. Se produce una lesión en un vaso sanguíneo, lo que genera una rugosidad en su revestimiento.
2. De forma inmediata, las células tisulares dañadas liberan ciertos factores de coagulación al plasma.
3. Estos factores reaccionan en cadena con otros factores presentes en el plasma para formar el activador de la protrombina.
4. Las plaquetas se vuelven «pegajosas» a nivel de la lesión y, al poco tiempo, se acumulan cerca de la abertura del vaso sanguíneo roto para formar un trombo plaquetario.
5. Conforme se acumulan estas plaquetas, aumenta la producción del activador de la protrombina, lo que lleva al siguiente paso: transformar la protrombina (una proteína en la sangre) en trombina.
6. Por último, esta trombina reacciona con el fibrinógeno (otra proteína presente en el plasma) para transformarlo en un gel fibroso llamado fibrina.

A veces se forman coágulos en vasos no rotos del corazón, el cerebro, los pulmones o algún otro órgano. Cuando un coágulo permanece en el lugar de su formación se conoce como trombo y el proceso se denomina trombosis. Si, por el contrario, parte del coágulo se desprende y circula a través del torrente sanguíneo, se conoce entonces como émbolo y el cuadro se denomina embolismo o embolia.

Fuentes Energéticas del Cuerpo Humano

Nuestro cuerpo necesita energía para mantener las constantes vitales de la actividad diaria y las actividades físicas.

Las células almacenan un compuesto altamente energético: el Trifosfato de Adenosina (ATP).

En reposo, la energía (ATP) de nuestro cuerpo se obtiene de la descomposición de hidratos de carbono y grasas. Las proteínas se encargan de la formación celular.

Cuando realizamos una actividad física moderada, se emplean más hidratos de carbono que grasas.

En actividades físicas con esfuerzos cortos y de gran intensidad, la energía se genera únicamente del metabolismo de los hidratos de carbono.

Hay dos vías principales para obtener energía (ATP):

1. Vía Aeróbica: Con presencia de oxígeno (O2).
2. Vía Anaeróbica: Sin presencia de oxígeno (O2).
   • Aláctica: Sin producción de lactato.
   • Láctica: Con producción de lactato y reutilización.

Hidratos de Carbono

Los hidratos de carbono se convierten en glucosa, que es transportada a través de la sangre a los tejidos activos, donde se metaboliza. Tenemos reservas limitadas en el organismo, en el hígado y en los músculos. Por tanto, dependemos de los alimentos para poder realizar una actividad física de carácter intenso. Los hidratos de carbono son un proceso «barato» y rápido.

Grasas

También son una fuente de energía, pero para el metabolismo de la célula son menos accesibles. La grasa tiene que convertirse en triglicérido, este en glicerol y este en ácidos grasos. Una vez convertida en ácidos grasos, se puede obtener ATP. Es un proceso «costoso» y lento.

Proteínas

Son también una fuente de energía, pero de carácter secundario. Las proteínas, al igual que las grasas, se convierten en glucosa para obtener energía (ATP). Este proceso es la gluconeogénesis. Además, las proteínas también se pueden convertir en ácidos grasos, proporcionando energía a los músculos. Esta energía se utiliza en casos extremos. La función principal de las proteínas es la construcción celular; por ello, hay que tener cuidado al utilizarlas como energía, ya que puede causar una destrucción muscular.

Bioenergética: Producción de ATP

Cuando la formación de ATP (energía) se produce sin oxígeno, se denomina metabolismo anaeróbico. Cuando la formación de ATP se produce con oxígeno, se denomina metabolismo aeróbico.

De este modo, las células van a generar ATP mediante tres métodos:

Sistema Aeróbico

Este sistema es el más complejo de los tres. El cuerpo descompone combustibles con la ayuda de oxígeno para generar energía. Este proceso se llama Respiración Celular. La producción de energía se realiza dentro de las mitocondrias de las células. Este sistema oxidativo produce una gran cantidad de energía, por lo que el metabolismo aeróbico es el método principal de producción de energía durante las pruebas de resistencia.

Sistema Anaeróbico Aláctico

Es el más sencillo de los tres sistemas. Las células contienen fosfocreatina (PC), una molécula altamente energética. Este proceso de energía es rápido, se realiza dentro de la célula y no necesita oxígeno. Se utiliza, por ejemplo, en un sprint, pero el PC se agota rápidamente; por lo tanto, los músculos necesitan otro proceso para conseguir ATP.

Sistema Anaeróbico Láctico

Este sistema libera energía mediante la descomposición de la glucosa.

Consumo Energético en Reposo y Ejercicio: Ritmo Metabólico

El ritmo metabólico es la velocidad con la que nuestro cuerpo utiliza la energía.

Para estimar el consumo energético en reposo y durante el ejercicio, nos basamos en el consumo de oxígeno de todo el cuerpo y en su equivalente calórico.

El ritmo metabólico está directamente relacionado con los siguientes aspectos:

• Masa Magra: Cuanto mayor es la masa magra del sujeto, más calorías consume a lo largo del día. Las mujeres tienen más masa grasa que los hombres, por lo tanto, tienen un Ritmo Metabólico Basal (RMB) menor que los hombres.
• Área de Superficie Corporal: Cuanta más área de superficie tenemos, mayor es la pérdida de calor a través de nuestra piel, lo cual eleva nuestro ritmo metabólico basal.
• Edad: El RMB se reduce con la edad.
• Temperatura Corporal: Si se aumenta la temperatura corporal, se aumenta el RMB (por ejemplo, haciendo ejercicio físico).
• Estrés: Con el estrés se incrementa el sistema nervioso simpático, lo que a su vez incrementa el RMB.
• Hormonas: La tiroxina de la glándula tiroides y la adrenalina de la médula adrenal incrementan también el RMB.

Capacidad Máxima para el Ejercicio: RMB y VO2 Máx

Cuando nuestro cuerpo pasa del estado de reposo al de ejercicio, nuestras necesidades energéticas aumentan. Nuestro metabolismo aumenta en proporción directa con el incremento en el ritmo del esfuerzo. Sin embargo, cuando nos enfrentamos a demandas crecientes de energía, nuestro cuerpo alcanza el límite para el consumo de oxígeno (VO2). En este punto, el VO2 alcanza su punto máximo y luego permanece constante o cae ligeramente, aun cuando la intensidad del ejercicio siga aumentando. Este valor máximo recibe la denominación de capacidad aeróbica, consumo máximo de oxígeno o VO2 máx. Este VO2 máx. es considerado por la mayoría de los autores como la mejor forma de medición de la resistencia cardiorrespiratoria y del fitness aeróbico.

Adaptaciones Fisiológicas al Entrenamiento Aeróbico

Las mejoras en la resistencia por el entrenamiento diario (correr, nadar, aeróbic, etc.) son el resultado de muchas adaptaciones al estímulo del entrenamiento. Algunas de estas adaptaciones se producen dentro del músculo y otras con cambios en los sistemas de producción de energía, volviéndose más eficientes.

Las adaptaciones más importantes:

Adaptaciones en el Músculo

El uso repetido de las fibras musculares estimula la producción de cambios en su estructura y función.

1. Tipos de Fibra Muscular: Las actividades aeróbicas (jogging, ciclismo, natación, etc.) de intensidad baja o moderada se apoyan en gran medida en las fibras ST (fibras lentas o rojas). En respuesta al entrenamiento, estas fibras se hacen entre un 7% y 22% más grandes que las correspondientes FT (fibras blancas o rápidas).
2. Aporte Capilar: Hay un incremento en el número de capilares que rodean cada fibra muscular. Esto provoca que llegue más oxígeno irrigando al músculo y, por tanto, le permite un mayor rendimiento en la actividad física. Con periodos largos de entrenamiento, los estudios muestran un aumento del 15% en el número de capilares por músculo.
3. Contenido de Mioglobina: Cuando el oxígeno entra en las fibras musculares, se combina con la mioglobina. De este modo, el entrenamiento ha demostrado incrementar el contenido muscular de mioglobina hasta en un 75-80% (fibras ST). Esta adaptación, lógicamente, se dará solamente con la estimulación del sistema oxidativo.
4. Función Mitocondrial: La producción de energía se lleva a cabo en las mitocondrias. No es sorprendente, entonces, que el entrenamiento de la resistencia induzca también cambios en la función mitocondrial que mejora la capacidad de las fibras musculares para producir ATP. La capacidad para utilizar oxígeno y producir ATP a través de la oxidación depende del número, tamaño y eficacia de las mitocondrias musculares. Estas tres cualidades mejoran con el entrenamiento de la resistencia.
5. Enzimas Oxidativas: El incremento del número y tamaño de las mitocondrias aumenta la capacidad aeróbica de nuestros músculos, pero estos cambios se intensifican aún más por un incremento de la eficacia mitocondrial. Así, el entrenamiento de la resistencia incrementa las actividades enzimáticas encargadas de la producción de ATP.

Adaptaciones que Afectan a las Fuentes Energéticas

El entrenamiento aeróbico supone una demanda sobre las reservas musculares de glucógeno y grasas. Por tanto, el entrenamiento hará más eficiente la producción de energía, reduciendo así el riesgo de fatiga muscular.

1. Hidratos de Carbono y Energía: El glucógeno del músculo se utiliza en cada sesión de entrenamiento; por tanto, su síntesis es estimulada después de cada sesión para reponer las reservas. Con un descanso adecuado y con la ingesta de hidratos de carbono, los músculos entrenados acumularán más glucógeno que los músculos no entrenados.
2. Grasas y Energía: Los músculos entrenados tienen más cantidad de grasa almacenada (triglicéridos) que los músculos no entrenados.

Causas de la Fatiga Muscular

La fatiga es la sensación de cansancio y la reducción del rendimiento muscular. Las causas subyacentes de la fatiga se centran en:

• Sistemas energéticos (ATP-PC, glucolítico y oxidativo).
• La acumulación de desechos metabólicos.
• El sistema nervioso.
• La insuficiencia del mecanismo contráctil de las fibras.