El ciclo cardíaco

En el funcionamiento del corazón existe un concepto clave denominado ciclo cardíaco. El ciclo cardíaco se refiere al conjunto de fenómenos cardíacos que se producen desde que empieza un latido cardíaco hasta el comienzo del siguiente.

Para que el flujo de sangre sea constante, el corazón se relaja y se contrae rítmicamente mediante los movimientos de contracción (sístole) y relajación (diástole) de cada una de sus cavidades:

• Sístole auricular: las aurículas se contraen para volcar la sangre hacia los ventrículos.
• Diástole auricular: las aurículas se relajan y absorben la sangre que llega a través de las venas cavas y pulmonares.
• Sístole ventricular: los ventrículos se contraen para enviar la sangre hacia los pulmones (ventrículo derecho) o hacia el resto del cuerpo (ventrículo izquierdo).
• Diástole ventricular: tras el vaciado de sangre, los ventrículos se relajan, permitiendo que las válvulas mitral y tricúspide se abran y entre la sangre procedente de las aurículas.

El buen funcionamiento del ciclo cardíaco garantizará una circulación sanguínea suficiente por todo el organismo.

Circulación mayor y menor

Mayor (sistémica):

• Sale del ventrículo izquierdo (VI) hacia la arteria aorta.
• De la arteria aorta se distribuye a todos los tejidos del cuerpo.
• Vuelve a través de la vena cava.
• La vena cava desemboca en la aurícula derecha (AD).

Menor (pulmonar):

• Sale del ventrículo derecho (VD) y se dirige a la arteria pulmonar.
• La arteria pulmonar conduce la sangre hacia los pulmones.
• Desde los pulmones pasa a las venas pulmonares.
• Las venas pulmonares desembocan en la aurícula izquierda (AI).

Fisiología y anatomía de la respiración

• La respiración externa o ventilación: es la fase que tiene lugar con la entrada de oxígeno (O₂) en los pulmones y la expulsión de dióxido de carbono (CO₂) al exterior. Esta función la realiza el aparato respiratorio.
• La respiración interna o celular: tiene lugar en el metabolismo de las células y está auxiliada por el sistema circulatorio, encargado del aporte de oxígeno (O₂) y la retirada del dióxido de carbono (CO₂).

Cuando el oxígeno se metaboliza para la obtención de energía, se produce, como desecho tóxico, dióxido de carbono, el cual es transportado por la sangre hasta los pulmones para ser expulsado al exterior. La respiración es un proceso cíclico y constante que asegura nuestra supervivencia.

Estructuras anatómicas del aparato respiratorio

El aparato respiratorio está compuesto por:

• Las vías respiratorias: fosas nasales, faringe, laringe, tráquea, bronquios y bronquiolos; conductos que comunican los pulmones con el exterior.
• Los pulmones: dos órganos esponjosos situados en la cavidad torácica y protegidos por las costillas, en los que se produce el intercambio gaseoso entre el exterior y la sangre.

Fosas nasales

Junto con la cavidad bucal, son la vía de entrada del aire al organismo. Están formadas por estructuras recubiertas de mucosa con una triple función: calentar el aire, filtrar las partículas sólidas en suspensión y humidificar la zona.

La faringe

Comunica con la laringe y el esófago. Se trata de un conducto en el que convergen el aparato digestivo y el respiratorio. La epiglotis regula el paso hacia uno u otro conducto.

La laringe

Es un tubo corto cubierto de mucosa que permite el paso de aire hacia la tráquea. En su interior se alojan las cuerdas vocales.

La tráquea

Es un tubo elástico y flexible de unos once centímetros, recubierto por mucosa y constituido por una serie de anillos cartilaginosos en forma de C unidos por ligamentos y músculos. Termina bifurcándose en los dos bronquios principales. Permite el paso del aire desde la laringe hacia los pulmones.

Los bronquios

Son los dos conductos principales que penetran en los pulmones y dirigen el aire a su interior. Cada bronquio se ramifica formando los bronquiolos, que a su vez continúan dividiéndose hasta terminar en los sacos alveolares. Los bronquios, las arterias, las venas y los nervios se introducen en los pulmones a través del hilio pulmonar, situado en la superficie mediastínica de los pulmones.

Los pulmones

Ambos pulmones se encuentran separados por un espacio intermedio denominado mediastino (donde se ubican el corazón, los grandes vasos sanguíneos y linfáticos, el esófago, la tráquea, los bronquios y el timo) y están divididos en lóbulos delimitados por cisuras.

Están envueltos por una membrana serosa denominada pleura, compuesta por dos capas entre las que se halla el líquido pleural lubricante. El parénquima pulmonar es esponjoso debido a la densa red de ramificaciones que desembocan en los sacos alveolares. Estos sacos albergan los alvéolos: estructuras esféricas de paredes delgadas rodeadas de capilares sanguíneos, donde se produce el intercambio de gases con el torrente circulatorio.

Fisiología respiratoria

La función respiratoria integra procesos diferenciados: la ventilación pulmonar, la difusión de gases y su transporte para posibilitar la respiración celular.

La ventilación pulmonar

Corresponde a la dinámica de entrada y salida de aire en los pulmones mediante dos movimientos respiratorios:

• Inspiración: movimiento muscular activo que expande la pared torácica y genera una presión negativa que permite la entrada del aire hacia los pulmones.
• Espiración: movimiento pasivo determinado por la retracción elástica natural del tejido pulmonar, lo que expulsa el aire desde la cavidad pulmonar hacia el medio exterior.

La difusión de gases

Al llegar a los alvéolos pulmonares por ventilación, el aire presenta una presión parcial mayor de O₂ respecto al CO₂. Desde los alvéolos, el O₂ difunde a la sangre capilar, mientras que el CO₂ sanguíneo pasa a los alvéolos. Este intercambio se produce a través de la membrana alveolocapilar mediante el fenómeno físico de difusión (desplazamiento de moléculas desde una zona de mayor concentración a otra de menor concentración hasta equilibrarse).

El sistema de regulación

Concepto de homeostasis

El cuerpo humano se enfrenta continuamente a un medio externo fluctuante (por ejemplo, variaciones bruscas de temperatura ambiental). Frente a esto, el organismo mantiene condiciones internas estables y homogéneas (como la termorregulación corporal) para preservar la vida. Dicho equilibrio dinámico interno recibe el nombre de homeostasis.

Se define la homeostasis como el conjunto de fenómenos de autorregulación fisiológica que garantizan la estabilidad del medio interno corporal.

Para sostener este equilibrio, el organismo lleva a cabo un proceso secuencial:

1. Recepción de información: registro de las condiciones internas y del entorno exterior.
2. Análisis e integración: procesamiento central de las señales registradas.
3. Respuesta efectora: emisión de respuestas adaptativas orientadas a corregir desviaciones del equilibrio.

Los sistemas básicos encargados de coordinar la autorregulación son:

• El sistema nervioso: mediante impulsos electroquímicos regula parámetros como la presión arterial, la frecuencia respiratoria y la oxigenación hemática.
• El sistema endocrino: a través de la secreción de hormonas modula variables metabólicas como la glucemia o la asimilación de nutrientes.

Ambos sistemas operan de forma coordinada e integrada. El ejercicio físico representa uno de los principales estímulos que desafían la homeostasis, obligando al cuerpo a pasar del estado de reposo a una actividad metabólica elevada para satisfacer las demandas fisiológicas requeridas.

El sistema nervioso

Anatómicamente, el sistema nervioso se divide en:

• Sistema nervioso central (SNC).
• Sistema nervioso periférico (SNP).

Antes de detallar su división anatómica, es necesario revisar sus bases funcionales: la neurona, la sustancia gris y blanca, y la transmisión del impulso nervioso, así como los circuitos de respuesta somática y autónoma (simpática y parasimpática).

La función nerviosa

Las funciones primordiales del sistema nervioso comprenden:

• La función vegetativa: vinculada con el control visceral y el equilibrio homeostático (respiración, circulación, digestión, etc.).
• La función de relación: mediación del individuo con el entorno mediante actividades sensoriales, cognitivas y motrices.

La sensibilidad implica la captación de estímulos periféricos por los receptores sensoriales y su envío hacia el sistema nervioso central (vía aferente). La motricidad abarca la generación del impulso motor en el SNC y su conducción hacia los órganos efectores para ejecutar la acción (vía eferente).

La neurona

La neurona es la unidad celular funcional y estructural del sistema nervioso, especializada en la conducción rápida de impulsos electroquímicos. Consta de tres partes fundamentales:

• El cuerpo celular o soma: contiene el núcleo y los orgánulos vitales, constituyendo el centro metabólico neuronal.
• Las dendritas: prolongaciones citoplasmáticas ramificadas y cortas, especializadas en la recepción de estímulos.
• El axón: prolongación cilíndrica única por la que se transmite el potencial de acción. Está recubierto por una vaina de mielina aislante que acelera la velocidad de conducción nerviosa.

Las neuronas de las vías aferentes son sensitivas, mientras que las que conducen las órdenes eferentes son motoneuronas.

Sustancia blanca y sustancia gris

En el tejido nervioso se distinguen macroscópicamente dos formaciones estructurales con roles especializados:

• Sustancia gris: integrada predominantemente por cuerpos neuronales, dendritas y células gliales. Se encarga del procesamiento de la información y la elaboración de respuestas. Se ubica en la corteza cerebral, la corteza cerebelosa, y en los núcleos profundos del encéfalo y el centro de la médula espinal.
• Sustancia blanca: constituida por haces de axones mielinizados organizados en tractos conductores. Su función primordial es la transmisión de señales nerviosas. Se localiza en las regiones subcorticales del encéfalo y en las columnas externas de la médula espinal.

Transmisión del impulso nervioso

El sistema nervioso humano contiene aproximadamente diez mil millones de neuronas integradas en una red tridimensional compleja e interconectada mediante circuitos neuronales específicos.

Los impulsos nerviosos son potenciales de acción electroquímicos que circulan a través de esta red, transportando información desde los receptores hacia los centros integradores y desde estos hacia los efectores (músculos y glándulas). El paso del impulso de una neurona a la siguiente se produce a nivel de la sinapsis. Esta comunicación funcional se efectúa mediante mediadores químicos específicos llamados neurotransmisores.

Para una conducción eficiente, los axones requieren de su recubrimiento de mielina (mielinización). Las fibras nerviosas mielinizadas pueden transmitir potenciales hasta cincuenta veces más rápido que las amielínicas. Cuando una fibra motora hace contacto funcional con una fibra muscular, la sinapsis especializada resultante recibe el nombre de placa motora.

El sistema nervioso central (SNC)

El SNC está constituido por estructuras que integran información sensorial y visceral, procesan señales y generan respuestas efectoras. Sus dos grandes componentes son el encéfalo y la médula espinal, protegidos respectivamente por la cavidad craneal y la columna vertebral.

El encéfalo

Comprende el cerebro, el cerebelo y el tronco encefálico:

• El cerebro: es la porción más desarrollada del encéfalo. Gobierna las funciones cognitivas superiores, la memoria, el lenguaje, las emociones, el raciocinio y el control de funciones corporales basales. Se estructura en diencéfalo y corteza cerebral. Esta última se divide en lóbulos (frontal, parietal, temporal y occipital) donde se ubican áreas funcionales específicas (motora, premotora, sensitiva, visual, auditiva, del lenguaje, etc.).
• El cerebelo: situado en la fosa posterior, bajo el cerebro. Presenta dos hemisferios cerebelosos y una porción central o vermis. Posee corteza de sustancia gris y médula de sustancia blanca. Regula el tono muscular, el equilibrio, modula la ejecución de movimientos voluntarios y afina la coordinación motora de destrezas complejas (por ejemplo, montar en bicicleta).
• El tronco encefálico: ubicado bajo el cerebro y anterior al cerebelo. Formado por vías axonales ascendentes y descendentes (sustancia blanca) que comunican el encéfalo con la médula espinal, junto con núcleos de sustancia gris que rigen funciones vitales vegetativas reflejas (centros cardiorrespiratorios y vasomotores).

La médula espinal

Alojada dentro del conducto raquídeo de la columna vertebral, se extiende como un cordón nervioso desde el bulbo raquídeo hasta el nivel lumbar. Conduce impulsos sensitivos ascendentes hacia el encéfalo y comandos motores descendentes hacia la periferia. Además, actúa como centro integrador de reflejos medulares involuntarios (como el reflejo rotuliano o la retirada refleja ante un estímulo nociceptivo). De ella emergen 31 pares de nervios raquídeos que forman parte del sistema nervioso periférico.

El sistema nervioso periférico (SNP)

El SNP comprende el conjunto de estructuras nerviosas localizadas fuera del neuroeje (SNC) y carece de protección ósea directa. Incluye:

• 12 pares de nervios craneales, originados directamente en el tronco encefálico y encéfalo.
• 31 pares de nervios raquídeos o espinales, originados a lo largo de los segmentos medulares.

Anatómicamente, un nervio consiste en haces de axones rodeados por vainas de tejido conjuntivo.

Clasificación funcional:

• Nervios motores: conducen información efectora desde los centros nerviosos hacia los efectores periféricos.
• Nervios sensitivos: transportan impulsos aferentes desde receptores sensoriales hacia el sistema central.
• Nervios mixtos: contienen fibras motoras y sensitivas, conduciendo impulsos en ambos sentidos (la mayoría de los nervios son de este tipo).

Clasificación según su origen:

• Nervios craneales: doce pares que emergen de la cavidad craneal; inervan órganos sensoriales de la cabeza, musculatura facial, cuello y vísceras toracoabdominales (a través del nervio vago).
• Nervios raquídeos: treinta y un pares distribuidos metaméricamente que salen a través de los agujeros intervertebrales para inervar el tronco y las extremidades.

Respuestas voluntarias y autónomas

Las respuestas efectoras del sistema nervioso se manifiestan en motilidad muscular o secreciones glandulares, subdividiéndose en dos componentes funcionales:

• Sistema nervioso somático (voluntario): gestiona acciones conscientes originadas fundamentalmente en la corteza cerebral (correr, saltar, manipular objetos, golpear).
• Sistema nervioso autónomo (vegetativo): coordina actividades involuntarias de mantenimiento visceral reguladas por centros subcorticales (diencéfalo, tronco encefálico y médula espinal), tales como la frecuencia cardíaca, la sudoración, el peristaltismo o el reflejo de micción. Se compone de dos divisiones antagonistas y complementarias:
  • División simpática: activa al organismo ante estados de alerta o estrés fisiológico (reacción de lucha o huida, inicio de una competencia deportiva).
  • División parasimpática: restaura el estado basal de reposo corporal y optimiza los recursos metabólicos en reposo (favorece la digestión, disminuye la frecuencia cardíaca, regula la secreción glandular).

Durante la actividad física ambos sistemas operan conjuntamente: el sistema somático modula las contracciones musculares deliberadas del atleta, mientras que el sistema autónomo adapta la ventilación, el gasto cardíaco y la distribución del flujo sanguíneo.

Las glándulas endocrinas y la regulación humoral

Las glándulas endocrinas son órganos conformados por células epiteliales especializadas capaces de sintetizar y secretar hormonas directamente al torrente sanguíneo.

El sistema endocrino opera bajo la modulación del sistema nervioso central mediante el eje hipotálamo-hipofisario. Las principales glándulas endocrinas incluyen:

• Hipófisis: localizada en la base del encéfalo. Produce hormona del crecimiento (GH), prolactina, hormona antidiurética (ADH), oxitocina, hormona foliculoestimulante (FSH), entre otras, además de coordinar la función de las restantes glándulas diana.
• Tiroides y paratiroides: ubicadas en la región anterior del cuello. Secretan tiroxina (T₄), triyodotironina (T₃) y hormona paratiroidea (PTH), esenciales para el control del metabolismo basal y la homeostasis fosfocálcica.
• Glándulas suprarrenales: situadas sobre el polo superior de cada riñón. Producen adrenalina, noradrenalina, cortisol, aldosterona y andrógenos.
• Ovarios: gónadas femeninas ubicadas en la pelvis; secretan estrógenos y progesterona, encargadas del ciclo ovárico y la reproducción.
• Testículos: gónadas masculinas productoras de testosterona, reguladora de los caracteres y funciones sexuales masculinas.
• Páncreas endocrino: a través de sus islotes de Langerhans libera insulina y glucagón, hormonas determinantes del control glucémico.
• Riñón: secreta eritropoyetina (EPO), que estimula la eritropoyesis medular; renina, que interviene en la regulación de la presión arterial sistémica; y calcitriol, fundamental para la absorción y fijación ósea del calcio.

El sistema endocrino monitoriza constantemente el medio interno, respondiendo con adaptaciones bioquímicas para preservar el equilibrio homeostático que el organismo necesita.

¿Cómo funciona el mecanismo de regulación?