In this course, students learn to recognize and to apply the basic concepts that govern integrated body function (as an intact organism) in the body's nine organ systems.
Heart Electrical Activity
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Del curso dictado por Duke University
Introductory Human Physiology
1800 calificaciones
De la lección
Cardiovascular System
Welcome back! In this module we consider how the circulatory system works to deliver oxygen and nutrients to the specific organs. We start with a discussion of the electrical and mechanical functions of the heart which enable it to generate a pressure gradient. This pressure gradient propels the blood through the blood vessels, in a unidirectional manner. The following session considers the factors that govern delivery of gases and nutrients at the tissue level. The last session considers the entire reflex loop, its control, and its response to daily demands (rest and exercise) and how pathology affects these responses.
This is a busy week! The things to do this week are to watch the 5 videos, to answer the in-video questions, to read the notes, and to complete the CV problem set. It will be most effective if you follow the sequence of videos. The notes provide a more detailed summary of each topic. We encourage you to find which resource (videos and/or notes) works best for you and to try the problems sets. The problem sets are not graded. Both your understanding and retention will increase with application of the new learned information.
Conoce a los instructores
Jennifer CarbreyAssistant Research Professor
Department of Cell Biology
Emma JakoiAssociate Research Professor
Department of Cell Biology
Saludos.
Hoy queríamos empezar a ver el sistema cardiovascular y
en particular, vamos a hablar acerca de el corazón y la estructura del corazón.
Y cómo las actividades del corazón son
coordinadas por un sistema de conducción eléctrico.
Lo primero que hay que ver es que el corazón es del tamaño del
puño y se encuentra cerca de aquí en el pecho, con la punta del corazón
hacia abajo, en dirección a los pies.
De lo que queremos hablar es acerca del sistema
de conducción del corazón, que son miocitos cardiacos especializados.
No generan ningún tipo de fuerza
o tensión, sino que median
el control eléctrico dentro del corazón.
En segundo lugar, hablaremos de esta actividad de marcapasos porque,
como sabéis, el corazón tiene un latido intrínseco.
Y eso es debido a estas células
marcapasos o este sistema eléctrico de conducción.
Y en tercer lugar hablaremos sobre cómo se regula este sistema.
Sabemos que podemos acelerar el corazón mientras corremos.
Y podemos ralentizarlo mientras dormimos.
Esto está controlado por el sistema nervioso autónomo.
Y en cuarto lugar, queremos relacionar la actividad
de un solo miocito cardiaco con la actividad eléctrica completa
del propio corazón, y cómo
un cardiólogo es capaz de ver la actividad eléctrica del
corazón completo, en lo que conocemos como electrocardiograma.
Así que tenemos varias cosas con las que lidiar.
Primera: ¿cuál es la estructura del corazón?
En la estructura del corazón hay
de hecho dos corazones, o dos bombas en serie.
Tenemos una, que está al lado derecho, que
envía sangre al pulmón. Eso es para la oxigenación.
Y tenemos una segunda bomba, que está del lado izquierdo, y
que recibe la sangre desde el pulmón y la bombea hacia el sistema circulatorio.
Tenemos, en esencia, un movimiento unidireccional de
sangre a través de este sistema desde el lado derecho hacia el izquierdo.
Además, ambos lados, derecho e izquierdo, están divididos en dos
compartimentos o cámaras.
La superior se llama aurícula o atrio y la inferior es el ventrículo.
Tenemos una aurícula derecha y un ventrículo derecho,
y una aurícula izquierda y un ventrículo izquierdo.
Y la sangre se mueve desde las aurículas
hacia los ventrículos de forma unidireccional.
Lo que debemos observar es que la aurícula derecha y la izquierda están
separadas por lo que llamamos un septo. El ventrículo derecho y el izquierdo
también están separados por el septo.
Y estos septos están hechos de
miocitos cardiacos, de tal modo que
la actividad eléctrica que hay en las dos cámaras,
la aurícula derecha y la izquierda, y el
ventrículo derecho y el izquierdo, puedan unirse eléctricamente.
Lo segundo que cabe señalar es que
las aurículas y los ventrículos están
separados en esta unión
llamada base del corazón.
Y esta unión entre la aurícula y el ventrículo
no se compone de miocitos cardiacos, sino que es tejido conectivo.
Esto aísla de forma eficaz la actividad eléctrica
que tiene lugar en las cámaras superiores, las aurículas,
de la actividad eléctrica que tiene lugar en las cámaras inferiores,
los ventrículos.
Volveremos sobre eso en unos minutos.
Bien, ya he dicho que vamos a tener
actividad eléctrica que despolarizará las células.
Cuando se despolarizan las células,
como sabéis, en el músculo
eso va seguido por una contracción
y luego la relajación.
Y antes de la relajación, tenemos que tener una repolarización
de las células.
La actividad eléctrica siempre estará presente antes de las contracciones.
¿Cuáles son estas actividades eléctricas?
Tienen que ir en una sola dirección, porque queremos que ocurra
una contracción unidireccional: en las aurículas antes que en los ventrículos.
Y esto es coordinado por el sistema
de conducción eléctrico, los miocitos cardiacos especializados,
los llamados marcapasos. En el corazón tenemos varios marcapasos.
El primero es el marcapasos sinoauricular o nódulo SA, que está
en la aurícula derecha, hacia la región superior de ésta.
Se trata de un marcapasos muy rápido que late a entre 60 y 100 latidos por
minuto. El segundo marcapasos está
en la unión entre la aurícula y el ventrículo del lado derecho.
Eso es lo que se muestra aquí.
Éste es el nódulo aurículoventricular, o nódulo AV.
En el nódulo aurículoventricular tenemos una pequeña pausa
en la actividad eléctrica que está ocurriendo
en las aurículas, y entonces el nódulo aurículoventricular se activa y
bombea a unos 40 - 60 latidos por minuto.
Lo inusual de este nódulo es que a través de toda esta unión
entre la aurícula y el ventrículo
la actividad eléctrica no puede moverse desde las cámaras
superiores a las cámaras inferiores.
Pero en el nódulo AV, la señal eléctrica podrá
moverse desde las aurículas hacia abajo, hacia los ventrículos.
Es, por tanto, el acceso desde la cámara superior a la cámara inferior
y lleva actividad eléctrica a las cámaras inferiores.
En las cámaras inferiores, en el septo,
el siguiente marcapasos se llama
Haz de His, que se separa después
en un Haz derecho y uno izquierdo.
Se encuentra en el septo.
Entonces tenemos una bifurcación del Haz de His en una rama
izquierda y una derecha.
Estas ramas bajan
por el septo y siguen por las paredes
de los ventrículos en las llamadas Fibras de Purkinje.
Todos estos marcapasos tienen un latido intrínseco, que
es el más lento de todos, está entre 25 - 45 latidos por minuto.
La repolarización tiene lugar en sentido inverso.
Todo el evento dura entre 400
y 500 milisegundos.
Por cada latido del corazón, cada "lub-dub, lub-dub",
este sistema completo de conducción se activa y tenemos, a raíz de eso,
la contracción primero de
las aurículas, luego de los ventrículos.
Ahora bien, el potencial de marcapasos, como todos sabéis,
tiene un potencial de membrana en reposo inestable.
Difiere, por tanto, del potencial de acción rápido
que vimos en el caso de los miocitos contráctiles que generan tensión.
El potencial de marcapasos se llama Potencial de Acción Lento de Marcapasos.
Su duración es de 150 milisegundos,
en contraste con lo que vimos con los miocitos contráctiles,
cuyo potencial de acción era de 200 a 220 milisegundos.
Su duración es pues menor, y es un potencial de marcapasos,
al tener un potencial de membrana en reposo inestable.
El potencial de membrana en reposo empieza a menos 55 milivoltios y
se mueve lentamente hacia su umbral, que se encuentra a -35 milivolts.
Cuando el potencial de membrana
alcanza los menos 35 milivoltios,
se produce una apertura rápida de los canales de calcio regulados por voltaje.
El calcio puede entonces entrar en las células y éstas se despolarizan.
A continuación, se abren los canales de potasio regulados por voltaje.
Se cierran los canales de sodio regulados por voltaje y se abren
los canales de potasio, y se produce la repolarización de las células.
Regresamos así al potencial de membrana en reposo más bajo
de 55 milivoltios negativos.
Varias cosas pues que destacar. La primera es que se trata de
un movimiento lento desde los menos 55 milivoltios
a los menos 35 milivoltios, o umbral.
Se llama Fase 4 y tiene actividades algo inusuales en los canales.
Uno de ellos es el canal llamado
canal de sodio "funny", extraño.
Es un canal de sodio voltaje-dependiente que los fisiólogos consideraban raro
porque se abría a muy bajo voltaje
y se cerraba luego a muy bajo voltaje,
a diferencia del canal de sodio regulado por voltaje que vemos
en el rápido ascenso o despolarización
que ocurre en los miocitos contráctiles.
Estos canales de sodio funny se abren y cierran, por tanto, a muy bajo voltaje.
En segundo lugar, mientras los canales funny
se abren y se cierran y el voltaje de la membrana se acerca al umbral,
también se abren los canales de calcio asociados a voltaje.
Los canales de calcio se abren y cierran durante este período.
En la fase cuatro tenemos la apertura y cierre de los canales extraños de
sodio, y también la apertura y el cierre
de los canales de calcio regulados por voltaje.
Cuando se alcanza el umbral, comienza la fase cero.
En la fase cero hay una despolarización más rápida.
Esto se debe a la apertura de los canales de calcio regulados por voltaje.
Estos canales se abren, el calcio
entra a la célula, y tenemos despolarización.
Los canales de calcio regulados por voltaje se cierran,
Y comienza la fase tres
con la apertura de los canales de potasio regulados por voltaje.
A medida que el potasio sale de estas células para incorporarse al
espacio extracelular, las células se repolarizan.
[AUDIO EN BLANCO]
Como sabéis, a lo largo del día la frecuencia cardíaca puede variar.
Así, si estás sentado aquí, tu corazón tendrá
una frecuencia basal de unos 70 a 80 latidos por minuto.
Pero si decides que quieres salir a correr, entonces tu corazón tiene que
incrementar su rendimiento.
Esto es, tiene que aumentar la cantidad de sangre que es bombeada al
cuerpo debido a la demanda de oxígeno del músculo esquelético de tus piernas.
Y para hacer eso,
el corazón aumentará
la frecuencia de sus latidos.
Esto se hace principalmente, cambiando la duración de la fase cuatro.
Cambiando la duración de la fase cuatro en el potencial de acción podemos pasar
más rápido del potencial basal de membrana de menos 55, al umbral.
Esto está bajo el control del sistema nervioso simpático.
El sistema nervioso simpático acelera la frecuencia cardíaca.
Luego, disminuyendo o aumentando el tiempo de cierre, acelerando el cierre
de los canales de potasio asociados a voltaje
en la fase tres y luego el tiempo de
apertura de los canales de sodio funny regulados por voltaje y de
los canales de calcio regulados por voltaje.
De ese modo, lleva menos tiempo alcanzar el umbral.
Cuando tenemos una frecuencia cardiaca mayor de
100 latidos por minuto, se dice que es taquicardia.
Obviamente necesitamos tener taquicardia cuando estamos corriendo,
pero luego, cuando nos detenemos, nos sentamos y nos relajamos,
entonces la frecuencia cardíaca vuelve a caer hasta el potencial de membrana
en reposo y no se mantiene más allá de los 100 latidos por minuto.
También podemos controlar y ralentizar la frecuencia cardíaca,
como acabo de mencionar.
La reducción de la frecuencia cardíaca a menos de 60 latidos por minuto
se conoce como bradicardia.
Pero en la vida diaria, tenemos una frecuencia cardíaca potencial
en descanso de aproximadamente 60 a 80 latidos por minuto.
Esto se hace a través de la intervención del sistema nervioso parasimpático.
El sistema nervioso
parasimpático
actúa a través de los receptores muscarínicos que se encuentran en el
corazón y causa una apertura prolongada de los canales de potasio
asociados a voltaje en la fase tres y, al hacer eso, disminuye el
nivel de hiperpolarización dentro de las células.
Así que de hecho estamos hiperpolarizando las células.
Sale más potasio de la célula que en circunstancias normales.
Así, en vez de empezar a menos 55 milivoltios,
podríamos estar empezando a menos 65 milivoltios.
Además el sistema nervioso autónomo ralentiza la apertura de los canales
de sodio funny y, obviamente, de los de calcio asociados a voltaje,
por lo que la pendiente para
la fase cuatro se reduce.
Las células tardan, por tanto, más en alcanzar el umbral.
Y, debido a esto, la frecuencia cardíaca se desacelera.
¿Cuándo tenemos entonces una frecuencia cardíaca lenta?
Tenemos una frecuencia cardíaca lenta mientras dormimos,
pero también podemos tenerla si hacemos ejercicio.
Por ejemplo, mi hijo fue a que le extrajeran
las muelas del juicio.
Y cuando acudió para la extracción,
se sentó en el consultorio del dentista y
la enfermera vino a tomar su frecuencia cardíaca.
Luego regresó con el cirujano
para decirle que tenía una frecuencia cardíaca de 50.
Hablamos de una persona que está a punto de someterse a cirugía para
una extracción de las muelas del juicio y tiene una frecuencia cardíaca de 50.
Si fuera yo quien estuviera
sentada en esa silla, probablemente tendría una frecuencia cardíaca de 150.
Porque estaría nerviosa y mi frecuencia cardíaca aumentaría debido a la acción
simpática de los receptores adrenérgicos beta 1 en el corazón.
Pero este individuo, de hecho, tiene
una frecuencia cardíaca de tan solo 50.
Así que el dentista salió, lo miró y preguntó:
¿Qué deporte practicas? y el contestó: Fútbol.
Y lo anestesió.
¿Qué fue lo que pasó?
Simplemente que los atletas entrenados tienen un mayor tono
o actividad parasimpática en el corazón.
De manera que el corazón a un nivel basal, en el potencial de membrana
en reposo, estos corazones tienen una frecuencia cardíaca mucho más lenta.
Laten mucho más despacio.
De hecho, Lance Armstrong, que es este famoso
ciclista, se dice que su frecuencia
cardíaca es de aproximadamente 35 latidos por minuto en reposo.
Entonces, tener una frecuencia cardíaca lenta, esto es,
una bradicardia, puede ser perfectamente normal para un individuo entrenado.
Pero en una persona que tiene una patología en el corazón,
una bradicardia es un indicio de que el corazón está débil.
O de que algo está mal en el sistema de conducción.
Volveremos a hablar sobre esto en unos minutos.
[AUDIO EN BLANCO]
Muy bien, ahora comencemos a pensar un poco
acerca de la actividad eléctrica de todo el corazón.
Hemos estado hablando de la actividad eléctrica de
los nódulos en particular, y ahora queremos
discutir cómo podemos averiguar
cuál es la actividad eléctrica del corazón completo.
Esto se puede hacer colocando electrodos en las superficies del
cuerpo, y lo que esos electrodos van a detectar es la despolarización
de las aurículas completas o del ventrículo completo.
Vamos a ver lo que queremos decir con esto.
Entonces, dijimos que tenemos un sistema de encendido que
es unidireccional
dentro de este sistema de conducción eléctrica.
Primero, se encenderá el nódulo SA,
y cuando se encienda este nódulo, conducirá a la
despolarización de las aurículas. La despolarización se extiende a través
de todas las células auriculares, las células contráctiles de las aurículas.
Y se extiende desplazándose a través de
las uniones gap localizadas entre las células.
Cuando la despolarización alcanza el nódulo AV
hay una pequeña pausa, y después
el nódulo AV se enciende.
Y cuando el nódulo AV se enciende la señal eléctrica es enviada a través
del canal AV, esto es, a través del esqueleto cardíaco hacia el septo.
y continúa por el haz de His
dentro del septo tanto en la rama
izquierda como en la derecha y después hacia abajo atravesando las
fibras de Purkinje y hacia arriba por las paredes de los ventrículos.
Así que la despolarización del corazón también ocurre de un modo específico.
Esto es, tenemos despolarización
desde el interior de la pared hacia afuera.
Se despolariza a lo largo de lo que se llama el endocardio,
que es la parte interna de la pared, hacia la otra parte de la pared,
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