ORGANIZACION DEL SISTEMA NERVIOSO

NEUROCIENCIA II 2007

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MATERIAL EN PAGINA WEB

NEUROCIENCIA II

PROFESORES: Ana Maria Cárdenas, PhDDavid Naranjo, PhDAdrián Palacios, PhDEsteban Aliaga, PhDOliver Schmachtenberg, PhD

Pablo Muñoz, PhD

AYUDANTES: Angelina PalaciosAlejandra PonceMauricio Aspe

HORARIOHORARIO

JUEVESJUEVES

(8:15-10:15)(8:15-10:15)MARTESMARTES

(10:15-11:15) G1, G4(10:15-11:15) G1, G4

(11:20-12:20) G2, G5(11:20-12:20) G2, G5

(12:25-13.25) G3, G6(12:25-13.25) G3, G6

CLASE AULACLASE AULA AYUDANTIA AYUDANTIA

QUIZ QUIZ

MATERIAL LECTURAMATERIAL LECTURA

INVITACION A LA NEUROCIENCIA PURVESINVITACION A LA NEUROCIENCIA PURVES

¿Como Pensamientos, Emociones y Conducta

Emergen de esta Masa Gelatinosa?

El Neurocientista estudia el Sistema Nervioso y su relación con la conducta y

la cognición

NeurocienciaCognitiva

NeurocienciaCognitiva

Neuro-patologiaNeuro-

patologia

Neuro-FisiologiaNeuro-

Fisiologia

Neuro-endocrinologia

Neuro-endocrinologia

Neuro-psycho-

farmacologia

Neuro-psycho-

farmacologia

NeuroanatomiaNeuroanatomia

NeuroimagenesNeuroimagenes

NeurobiologiaMolecular

NeurobiologiaMolecular

Neuro-psicologiaNeuro-

psicologia

NeurocienciaNeurociencia

Sistema Nervioso

CentralPeriferico

+ Nervios Craniales

Cerebro SomaticoEspina Dorsal Autonomo

¿Como estudiamos el Cerebro? Estudio de CasosEstudio de Casos GeneticaGenetica ImagineríaImaginería

PET PET EEGEEG

Estimulación Estimulación Magnética Magnética Transcraneana (Transcraneana (causa causa disrupción temporal de una región disrupción temporal de una región

corticalcortical)) MRI MRI fMRI fMRI

Mecanismos de Aprendizaje Asociativo

Condicionamiento Condicionamiento ClásicoClásico

Ivan Pavlov (1920s)Ivan Pavlov (1920s) Aprendizaje PasivoAprendizaje Pasivo

Condicionamiento Condicionamiento OperanteOperante

B.F. Skinner (1960s)B.F. Skinner (1960s) Aprendizaje Activo Aprendizaje Activo

¿Como se hace posible el Aprendizaje y la Memoria?

Transducción de Transducción de Señales:Señales: Comunicación Interneuronas a Comunicación Interneuronas a

través de Neurotransmisores en través de Neurotransmisores en el espacio sinápticoel espacio sináptico

Plasticidad Neural:Plasticidad Neural: A través de la experiencia, las A través de la experiencia, las

Neuronas pueden cambiar la Neuronas pueden cambiar la manera como funcionanmanera como funcionan

Potenciación a Largo Potenciación a Largo Plazo:Plazo: Mecanismos Celulares a través Mecanismos Celulares a través

de los cuales asociaciones de los cuales asociaciones pueden detectarse y guardarse pueden detectarse y guardarse en el cerebroen el cerebro

¿Que estamos haciendo con nuestros cerebros en estos

momentos?Sintiendo sus asientosSintiendo sus asientosMoviéndoseMoviéndoseMirandoMirandoEscuchandoEscuchandoRecordandoRecordandoPrestando AtenciónPrestando AtenciónDurmiendoDurmiendoSintiendo AngustiaSintiendo AngustiaSintiendo HambreSintiendo Hambre¿Que pasa cuando Ud hace una pregunta?¿Que pasa cuando Ud hace una pregunta?

Neuroanatomia Funcional

Visita a la Anatomía del Cerebro y Sistemas Localización / Redes

• Escalas

• Sistema Sensorimotor

• Estados “Mentales”

Sistemas Funcionales Específicos

• Memoria & Emociones

• Visión & Atención, Lenguaje

Anatomía Cerebral

Métodos de estudio de la Función Cerebral

•Animales & humanos: anatomía & fisiología•Vías anatómicas, registros de unidades aisladas

•Pacientes con lesiones focales cerebrales •Estudios Conductuales & Anatomía post-mortem

•Imaginería Estructural: In vivo Correlación estructura/función • Neuroimaginería Funcional

Escalas de estudio del SN

Localización de Funciones en el SNC

Frenológica (Gall, hacia 1800s)1. El Cerebro es el órgano de la mente2. La mente esta compuesta de múltiples e innatas

propiedades.3. Porque son diferentes, cada propiedad debe tener un lugar

único o órgano en el cerebro.

Localización de Funciones en el SNC Paul Broca & lenguaje

Localización de Funciones en el SNC Mapas & Redes

Introducción Neurociencia

Oliver Sacks

Oliver Sacks siempre se ha sentido atraído por las islas, esos "experimentos de la naturaleza, lugares benditos y malditos por su singularidad geográfica, que albergan formas de vida únicas". Es esta obra, esa fascinación le lleva a las remotas islas del Pacífico, donde concilia su afición a explorar el mundo real con su pasión por investigar el mundo de la mente. En esta ocasión abandona transitoriamente a los individuos y con herramientas no sólo de neurólogo sino también de antropólogo, investiga a grupos de población que han sido condicionados por un defecto o una deficiencia psíquica.

En Pingelap y Pohnpei, dos diminutas islas de Micronesia, una proporción muy elevada de la población es completamente ciega al color, al padecer acromatopsia, una rara enfermedad hereditaria. Sacks, acompañado por un amigo norteamericano oftalmólogo y por un científico noruego que también padece esta enfermedad, en la que el mundo se ve en blanco y negro con una infinita gama de grises, visita las islas e investiga la influencia que esta peculiaridad de sus habitantes tiene sobre la vida cotidiana y cómo se refleja sobre su cultura y sus mitos

En Guam, otra isla del Pacífico, existe una enfermedad neurodegenerativa que ha sido endémica en los últimos cien años. El lytico-bodig, como la denominan los nativos, se presenta de dos formas: como una parálisis progresiva, que convierte a quienes la sufren en estatuas humanas; en otras ocasiones sus síntomas se parecen a una enfermedad de Parkinson con demencia. A pesar de años de investigación, esta enfermedad continúa siendo un enigma. Una hipótesis, nunca probada, la relaciona con el consumo de harina fabricadas con el falso "fruto" de las cicas, un árbol parecido a la palmera, y que fascina a los botánicos por ser un auténtico fósil viviente, pues ya existía en el jurásico, cien millones de años antes de las palmeras o de cualquier planta con flores.

Los esfuerzos en identificar los factores genéticos implicados han sido infructuosos. Un reciente avance involucra a una mutación puntual de una canal calcio/magnesio (TRPM7). Los autores proponen que la mutación incrementa la susceptibilidad a factores externos que resultan en la enfermedad.

SINESTESIASINESTESIA

Escuchando colores, saboreando formas

Las personas con SINESTESIA – sentidos que se mezclan – nos otorgan información valiosa sobre la organizacion y funcion del cerebro humano.

Ramachandran & Hubbard

Cuando Matthew Blakeslee amaza hamburguesas con sus manos, siente un sabor amargo en su boca.

Esmerelda Jones ve azul cuando escucha la nota C en el piano; otras notas le evocan diferentes tonos. Las teclas del piano representan un codigo de color,

que facilita el recuerdo de las escalas musicales.

Cuando Jeff Coleman observa números impresos en negro, los ve en diferentes tonos de color.

Blakeslee, Jones y Coleman son personas que con sinestesia. Ellos experiencian el mundo de una manera extraordinaria y parecen vivir entre la

fantasia y la realidad. Para ellos los sentidos de tacto, gusto, oido, vision y olfato se mezclan en vez de mantenerse separados.

Sinestesia fue descrita en 1880, por Francis Galton, un primo de Charles Darwin, en la revista Nature.

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¿Que entendemos por Neurociencia?

Historia Objetivos Métodos

Durante episodios de histeria colectiva, los individuos

actúan con un estado emocional inusual.

Phillipe Pinel (1745-1826) Pionero en hacer mas Humana las instituciones de salud mental, removiendo cadenas y camisas de

fuerza

La Era Moderna En Neurociencia II estudiaremos las bases

moleculares, anatómicas y fisiológicas para entender la función del Cerebro

La SINAPSIS es considerada una unidad de procesamiento inserta en una red compleja de interacciones SINAPTICAS entre NEURONAS

Gordon Shepherd en su libro “Fundaciones de una doctrina de la Neurona” describe las diferentes etapas (escuelas) que llevaron al concepto moderno de neurona.

Niveles de organización del Sistema Nervioso Central

Aunque un viaje al nivel reduccionista no siempre ilumina el “todo”, este es necesario para entender las bases biológicas de nuestras conductas.

10^11 neuronas y 10^14 sinapsis en 1400 gr de masa cerebral

En 1891 se formula la doctrina de la Neurona.

Santiago Ramón y Cajal principal arquitecto de la doctrina de la neurona.

La Teoría de la NEURONAalgunos hitos importantes

El microscopio acromático fue introducido en 1820.

1833 Christian Ehrenberg publica una serie de vistas de células nerviosas. Plantea que las fibras nerviosas periféricas eran extensiones directas de las fibras del cerebro.

1825 Jan Purkinje, Fisiólogo, inicia sus primeros estudios sobre el sistema nervioso.

1836 Gabriel Valentin describe el cuerpo de las células nerviosas. Una fibra nerviosa termina en otra sin mantener continuidad.

1837 Purkinje describe los procesos llamados dendritas y del axón en células del cerebelo (células Purkinje). 1839 describe el protoplasma.

1838 Robert Remak, describe la mielina y el axón. 1844 describe las neurofibrillas. 1845 describe las tres capas embrionarias: ectodermo, endodermo, mesodermo. .

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1839 Theodor Schwann Plantea la teoría celular como principio básico de estudio del SNC.

1870 Camillo Golgi introduce la técnica de tinción con plata para visualizar el cuerpo y las terminaciones de neuronas.

1887 Santiago Ramón y Cajal usa la técnica de Golgi.

1891 Wilhen Waldeyer La célula nerviosa es la unidad anatómica, fisiológica, metabólica y genética del sistema nervioso. Define el termino NEURONA. Nace así la doctrina de la Neurona.

En paralelo al desarrollo de esta doctrina Filósofos e investigadores planteaban sus diferencias sobre el origen y función de Mente y Cerebro. La manera clásica de abordar esta pregunta es ilustrada en el modelo de reflejo de Rene Descartes.

1897 Charles Sherrington introduce el termino de SINAPSIS.

1900- 1909 La doctrina de la NEURONA es ampliamente aceptada.

El circuito reflejo fue materia de investigación científica pero no así la sensación subjetiva de dolor que acompaña el reflejo.

Se postulaba que el mundo físico y mental eran materias separadas.

En los tiempos de Descartes existían fuertes presiones políticas y religiosas para separar la CONCIENCIA del reino de la ciencia.

1863 Sechenov Escuela Rusa de reflexología estudia la naturaleza eléctrica cerebral. Nuestros pensamientos son causados por estimulación sensorial.  1906 Sherrington en su trabajo "Actividad Integrada del Sistema Nervioso" plantea que la experiencia subjetiva requiere una organización neuronal y no refleja. 1949 Donal Hebb En su libro "La organización de la Conducta” propone el concepto de ensamble de neuronas y el papel de la experiencia en el desarrollo de sinapsis.

1950-1960 los neurocientistas comenzaron a registrar propiedades de neuronas en la corteza visual y a visualizar con microscopía electrónica los componentes más pequeños de la Neurona (Hubel & Wiesel)

Konorski 1967 en su libro "La Actividad Integrada del Cerebro" enfatiza la complejidad de los procesos centrales

 

Luria 1973 "El Cerebro Trabajando" reconoce la importancia de los procesos de alto nivel en el lenguaje.

NIVELES DE ESTUDIO DEL SISTEMA NERVIOSO CENTRAL

• AREAS CORTICALES

• PROTEINAS

• GENES

• NEURONAS

• SINAPSIS

• CONDUCTA

• CIRCUITOS LOCALES

 Nivel Ciencias Cognitivas  

La tomografía de Emisión de Positrones (PET) permite visualizar las zonas cerebrales de mayor actividad. El PET puede detectar pequeños cambios en el flujo sanguino que requiere el funcionamiento de células nerviosas, axones y dendritas.

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ORGANIZACIÓN DEL SISTEMA NERVIOSO

El Cerebro esta Compuesto de Células discretas: Neuronas y Glia

NEURONAS•Composición (núcleo, retículo endoplasmatico.., dendritas, axón)•SNC cerca de 100.000 millones de Neuronas •Diferentes morfologías•Potencial de Acción•Transmisión sináptica (hasta 200.000 por Neurona)•Terminales sinápticos•Sinapsis químicas•Vesículas sinápticas•Neurotrasmisores•Receptores de los Neurotrasmisores

Células gliales (pegamento). 90% No participa directamente en la señal

eléctrica (aunque…) Astrocitos (encéfalo, medula espinal) Oligodendrocitos (mielina). Células de

Schwann (periferia) Microglia (macrofago)

LA NEUROGLIA

LA SINAPSIS

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CIRCUITOS Y SISTEMAS NERVIOSOS

Circuitos Nerviosos: Neuropilo (griego sentido) Neuronas aferentes (hacia el SN) Neuronas eferentes (desde el

encéfalo…) Interneuronas (locales)

Sistemas (visual, auditivo)

ARCO REFLEJO

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ORGANIZACIÓN DEL SISTEMA NERVIOSO

-

Cerebro, cerebelo, tronco encefálico y medula espinal(análisis e integración de la información Sensitivomotora)

MedioAmbienteInternoExterno

Músculos lisosCardiacos Glándulas

Músculos Esqueléticos(estriados)

EFECTORES

Receptores sensitivos (superficie e interior del cuerpo)

GangliosNervios sensitivos

COMPONENTESSENSITIVOS

COMPONENTES MOTORES

SISTEMA AUTONOMO

SISTEMA MOTOR SOMATICO

Nervios motores

(división simpática, parasimpático, enterica)

Ganglios y nervios autónomos

SNC

SNP

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RECEPTORES DE LA PIEL

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LOS SENTIDOS ESPECIALES

VIAS ASCENDENTES

SENSITIVAS

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SISTEMA MOTOR

CEREBROLOCALIZACION DE LAS

FUNCIONES SUPERIORES

PROSENCÉFALO

MESENCÉFALO

ROMBENCÉFALO

Telencéfalo (Hemisferios cerebrales)Diencéfalo (Tálamo e Hipotálamo)

Mesencéfalo (Cerebro Medio)

Metencéfalo (Puente y Cerebelo)Mielencéfalo (Bulbo Raquídeo)

Cerebro anterior

Cerebro medio

Cerebro posterior

Medula Espinal