Neurociencia



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NEUROCIENCIA

  • Aspectos básicos
  • Por: Cecilia Mel ©
  • NEUROCIENCIA
  • Introducción a la

ÍNDICE

  • Neuroanatomía
  • Neuronas y Neuroglía
  • Excitabilidad neuronal
  • Sinapsis química y eléctrica
  • Neurotransmisores
  • Receptores
  • Sistemas neuronales
  • Neurodesarrollo
  • Corteza Cerebral (Neocortex)
  • Sistema Límbico
  • Neuroendocrinología
  • Ácidos Nucleicos y genética
  • Exámenes Complementarios

NEUROCIENCIA

  • Estudio del cerebro y del funcionamiento neuronal
  • Comprender el funcionamiento del cerebro y la neurotransmisión química “normales” para comprender anomalías neurobiológicas causantes de trastornos psiquiátricos
  • Uso de fármacos como herramientas para comprender funcionamientos normales (interacción selectiva con enzimas y receptores)

NEUROANATOMÍA

  • Encéfalo
  • Neuroanatomía: Subdivisión de las partes visibles del Sistema Nervioso (SN) y sus órganos

CEREBRO

  • Conformado por
  • -Sustancia gris: corteza cerebral
  • agrupamiento de cuerpos celulares (somas)
  • -Sustancia blanca: interior
  • conjunto de axones

CEREBRO

  • Cráneo: capa ósea cobertora
  • Meninges: sucesión de membranas conectivas sobre las que descansan venas y arterias.
  • De adentro hacia afuera son: 1.duramadre, 2.aracnoidea, 3.piamadre

CEREBRO

  • Hemisferios: izquierdo y derecho
  • Cuerpo calloso: fibras nerviosas que conectan ambos hemisferios
  • Cuerpo calloso

CEREBRO

  • Cisuras, pliegues o circunvoluciones: surcos de la corteza que dividen el cerebro en regiones.
  • 1. lateral o de Silvio, 2. central o de Rolando,
  • 3. parietooccipital

CEREBRO

  • Lóbulos: regiones anatómicas. Son:
  • 1. frontal,
  • 2. temporal,
  • 3. occipital,
  • 4. parietal,
  • 5. central o de la ínsula (en la profundidad de la cisura de Silvio),
  • 6. límbico (en discusión)
  • Cisura parietooccipital
  • Cisura de Silvio o lateral
  • Cisura de Rolando o central

CEREBRO

  • Ganglios de la base: núcleos o agrupaciones neuronales subcorticales de sustancia gris, en la profundidad del cerebro
  • 1.núcleo caudado
  • 2. Putamen
  • 3. Globo pálido
  • 4. Núcleo subtalámico
  • 5. Sustancia negra
  • Cuerpo
  • estriado

CEREBRO

  • Líquido céfalorraquídeo (LCR): líquido que circula por las meninges, el sistema ventricular y la médula espinal. Protege y sostiene el cerebro. Es producido por los plexos coroideos.
  • Unidos por el Acueducto de Silvio
  • Sistema ventricular: lugar por el cual circula el LCR. Partes:
  • 1.ventrículos laterales (uno por hemisferio)
  • 2.Tercer ventrículo (en el diencéfalo)
  • 3.Cuarto ventrículo

Cerebro: DIENCÉFALO

  • Zona más profunda, interna del encéfalo
  • Estructura alrededor del tálamo, que actúa como pared de los ventrículos
  • Tálamo: región conectora. Estación de relevo de transmisión de información entre la corteza y el resto del cerebro
  • Hipotálamo: glándula endócrina, centro del SN autónomo
  • Hipófisis o glándula pituitaria: glándula controladora de otras glándulas, conectada al hipotálamo
  • Amígdala
  • Hipocampo

CEREBELO

  • Formado por sustancia gris y sustancia blanca
  • Conectado al cerebro por la médula espinal
  • Controla movimientos corporales y postura, asociado al oído (equilibrio)
  • Cerebro

TRONCO CEREBRAL

  • Mesencéfalo:
  • Región superior
  • Protuberancia:
  • región media
  • Bulbo raquídeo:
  • región inferior

MÉDULA ESPINAL

  • Transmite información del cerebro al resto del cuerpo y viceversa
  • Conformado por
  • Conecta con el SN Periférico:
  • Nervios:
  • torácicos,
  • cervicales,
  • dorsales,
  • lumbares,
  • sacros
  • coxígeos
  • Sustancia blanca: externa
  • Sustancia gris: interna

SNP MOTOR

  • Complejo de nervios con conexiones a músculos voluntarios

SNA SIMPÁTICO

  • Actúa en situaciones de estrés, emergencia o ejercicio físico
  • Implica gastos de energía
  • Acciones:
  • Dilatación de pupilas
  • Erizamiento del cabello
  • Aceleración del ritmo cardíaco
  • Secreción de adrenalina y noradrenalina
  • Inyecta más azúcar en sangre
  • Aumenta la presión arterial

SNA PARASIMPÁTICO

  • Complejo entramado de fibras nerviosas y ganglios que llegan a todos los órganos que funcionan de forma independiente de la voluntad
  • No todos los impulsos llegan al cerebro, muchos son recibidos y enviados desde la médula espinal
  • Actúa en situaciones de conservación o resguardo de las funciones vitales corporales
  • Acciones:
  • Disminución de la frecuencia cardíaca y respiratoria
  • Mayor actividad gastrointestinal
  • Defecación y producción de orina
  • Regeneración del cuerpo durante el sueño

NEURONA

  • Célula específica del sistema nervioso, caracterizada por la alta excitabilidad de sus membranas
  • Especializadas en la recepción y transducción de mensajes electroquímicos = sinapsis
  • La mayoría de ellas no realiza mitosis (división celular)

NEURONA

  • Soma o cuerpo celular: contiene organelas y ADN, sostenidas dentro del citoplasma (citoesqueleto). Centro trófico de alimentación celular. Recibe el contacto sináptico desde otras neuronas
  • Dentritas: extensiones tubulares múltiples, estructuras primarias de recepción sináptica. Con muchos microtúbulos para movilización de vesículas
  • Axón: extensión tubular del soma para circulación del impulso eléctrico a la terminal. Puede ramificarse para llegar a otras células.
  • Terminal sináptico: área de contacto funcional entre células. Estructura altamente especializada.

Neurona: SOMA

  • Organelas:
  • Núcleo: contiene material genético (ADN) dentro de una membrana semipermeable
  • Ribosomas: síntesis (fabricación) de proteínas
  • Retículo endoplasmático rugoso (RER): ayuda en la síntesis de proteínas
  • Mitocrondrias: respiración celular y fabricación de ATP (energía)
  • Lisosomas: degradación molecular
  • Aparato de Golgi: moldea estructuras proteicas
  • Membrana plasmática: cubierta de bicapa fosfolipídica semipermeable que delimita a la neurona
  • Citoplasma: zona entre membrana plasmática y membrana nuclear.
  • Citoesqueleto: red de mircrotúbulos de sostén y soporte que transporta organelas y vesículas, partiendo del citoplasma hacia las dentritas

Neurona: AXÓN

  • Mielina: lipoproteína de bicapa fosfolípida en vainas alrededor de los axones, aislante del impulso nervioso, que hace que éste viaje por saltos, acelerando el mensaje
  • Nodo o nódulo de Ranvier: interrupción a intervalos reglares en las vainas de mielina. Zona no mielinizada del axón que facilita el transporte saltatorio del impulso nervioso
  • Célula de Schwann: células gliares periféricas que acompañan el axón neuronal. Producen mielina

NEURONA

Neurona: SINAPSIS

  • CONEXIÓN SINÁPTICA
  • Axodendítrica: entre axón y dendritas
  • Axosomática: entre axón y soma
  • Axoaxónica: entre axones
  • Dendrodendrítica: entre dendritas
  • TIPO DE SINAPSIS
  • Química
  • Eléctrica
  • Mixta
  • Sinapsis neuromusculares: unión con placa neuromuscular: zona de contacto entre una neurona y una célula del músculo

NEURONA

  • UNIPOLAR
  • o monopolar
  • Tienen sólo una prolongación que se bifurca y se comporta funcionalmente como un axón salvo en sus extremos ramificados
  • BIPOLAR
  • Tienen una gran cantidad de dendritas que nacen del cuerpo celular.
  • Mayoria de las neuronas
  • MULTIPOLAR
  • En la retina, células auditivas y de equilibrio
  • Poseen un cuerpo celular alargado y de un extremo parte una dendrita y del otro el axón

NEUROGLÍA O GLÍA

  • MACROGLÍA
  • 90% de la glía
  • Mantiene homeostasis o equilibrio para funcionamiento celular
  • Oligodendrocitos: fabrican mielina
  • Astrocitos: células que nutren y mantienen espacio extracelular. Aislantes eléctricos
  • MICROGLÍA
  • 10% de la glía
  • Célulasde reserva que se encuentran en estado de reposo, que se activan en momentos de daño, muerte celular, trauma, etc.
  • Células cuya función es de sostén, nutrición o mantenimiento de un ambiente estable para las neuronas (=homeostasis)
  • Representan el 40% del SNC
  • ÉPÉNDIMO
  • Producen LCR en el plexo coroide subaracnoideo
  • COROIDEAS
  • Absorben LCR

NERVIOS PERIFÉRICOS

  • Salen del cráneo y la columna provenientes del SNC
  • Partes:
  • Axón (fibra nerviosa neuronal)
  • Células de Schwann (producen mielina)
  • Tejido conectivo o de sostén
  • Sistema Nervioso
  • Células
  • Nervios periféricos
  • Sinapsis
  • Química
  • Eléctrica
  • Partes
  • Soma
  • Dentrita
  • Axón
  • Botón o terminal sináptico
  • Glías
  • Macroglía
  • Microglía
  • Epéndimo y coroideas
  • partes
  • Axón
  • Célula de Schwann
  • Tejido conectivo o de sostén
  • Tipos
  • Neuronas
  • Según función: piramidales, horizontales o de Cajal, estrelladas o granulosas, de Marinotti

SINAPSIS QUÍMICA

  • Elementos:
  • -Terminal presináptico: independencia funcional y metabólica del soma
  • -Espacio sináptico: zona extracelular mediadora entre neuronas
  • -Membrana postsináptica: localización de receptor
  • -Neurotransmisor (NT): mensaje químico

Sinapsis Química

  • La membrana celular es una bicapa fosfolipídica bipolar semipermeable: con su parte externa e interna hidrófila (afín al agua) y el espacio intermedio hidrofóbica (repele el agua)
  • Está atravesada por diferentes estructuras proteicas que la hacen semipermeable, es decir, dejan entrar o salir de la neurona al medio extracelular iones y sustancias:
  • Canal o poro: estructura transmembrana que permite la difusión pasiva (sin desgaste de energía ATP) de iones de un lado a otro de la membrana
  • Bomba: estructura que ingresa y saca moléculas e iones que van contra el gradiente de concentración y gradiente eléctrico. Utilizan energía (ATP) para el transporte de iones
  • Líquido extracelular es positivo: predomino de anión sodio (Na+)
  • Citoplasma y membrana celular negativos: pero predomino de anión potasio (K+)

Sinapsis Química

Sinapsis Química

  • Potencial de membrana en reposo (PMR):
  • Situación por diferencia de carga eléctrica extra-intra celular
  • Es negativo: -70mV (membrana e interior neuronal negativo)
  • Canales dejan entrar Na+ (hay más afuera) y dejan salir K+ (hay más adentro), a favor del gradiente de concentración, sin gasto de energía
  • Bombas K+/Na+ saca 3Na+ y entra 2K+, manteniendo carga eléctrica interna negativa. Gasta energía. Va contra el gradiente de concentración

Sinapsis Química

  • Situación de excitación por impulso eléctrico
  • Estímulo despolarizdor:
  • Llega un neurotransmisor (NT) y se acopla con su receptor (R) correspondiente. El NT es envuelto en una vesícula. El NT provoca la entrada de iones positivos (aniones) del medio extracelular. La membrana y citoplasma van aumentando su carga eléctrica, acercándose a 0mV

Sinapsis Química

  • Potencial umbral de membrana:
  • -35mV
  • Potencial de acción (PA):
  • Pasado el umbral, se abren masivamente canales voltaje-dependientes en la membrana, que dejan entrar muchos aniones (iones de carga eléctrica positiva)
  • la célula pasa a +30mV, y su carga se propaga por toda la neurona, hasta llegar al terminal, donde acaba el impulso
  • Llega un momento en que no se abren más canales

Sinapsis Química

  • Cuando llega el PA al terminal sináptico, se abren canales voltaico-dependientes de calcio (Ca++) que dejan entrar esos aniones del medio extracelular, para facilitar el transporte de la vesícula con el NT hacia el espacio sináptico (exocitosis)

Sinapsis Química

  • Repolarización:
  • Las bombas están continuamente trabajando para mantener la membrana negativa. La neurona finalmente vuelva a -70mV
  • Período refractario:
  • Pico en el cual las bombas logran repolarizar la neurona (-70mV)

Sinapsis Química

  • Inhibición neuronal o hiperpolarización:
  • La llegada de un NT indica que la neurona debe cancelar su actividad (inhibirse), y vuelca su carga eléctrica más hacia su polo, es decir, se hace más negativa
  • -90mV

SINAPSIS QUÍMICA

  • SINAPSIS QUÍMICA
  • Necesidad de brecha sináptica
  • Mediación de un NT
  • Lo más frecuente
  • Gran complejidad
  • Unidireccional: la reacción ocurre en una dirección única, del soma al botón sináptico
  • Retardo: demora en tiempo de viaje del NT
  • Fatiga: por agotamiento de vesículas
  • Suma: efecto de un impulso nervioso puede agregarse a otro a nivel de la membrana sináptica.
  • -espacial: varias neuronas originando el estímulo
  • -temporal: varios impulsos actuando al mismo tiempo
  • Inhibición: puede detenerse el mensaje por acción de otro NT inhibitorio
  • Sensibilidad: alteración de la actividad normal del NT por moduladores (reguladores químicos), hipoxia (falta de oxígeno) y drogas
  • Fenómenos de:
  • -Convergencia: muchas neuronas estimulando una misma neurona
  • -Divergencia: una neurona estimulando a muchas otras
  • Contacto directo entre neuronas, sin brecha sináptica
  • Sin mediación de NT
  • Poco frecuente, sólo en lugares donde se necesite gran velocidad de regulación (ej.: ojos, corazón)
  • Menor complejidad
  • Bidireccional: puede ir del soma al terminal sináptico y viceversa
  • Sin retardo, no interviene un NT, mensaje eléctrico directo
  • Sin fatiga: no utiliza vesículas porque no media un NT
  • Sin sensibilidad a agentes químicos
  • Más que nada en mamíferos
  • SINAPSIS ELÉCTRICA

NEUROTRANSMISORES (químicos)

  • Sustancia química sintentizada en la neurona, liberada de la misma por un impulso eléctrico (PA), que actúa sobre otras neuronas o tejidos para alterar sus propiedades electroquímicas

Neutotransmisores: CLASIFICACIÓN

  • (moléculas grandes)
  • excitatorio
  • inhibitorio
  • catecolaminas
  • indolamina
  • ACTH
  • GH
  • Encefalina
  • Endorfina

Neurotransmisores: SÍNTESIS

  • Según la naturaleza del NT:
  • -pequeñas: en terminaciones axonales
  • -grandes (péptidos): en soma neuronal a partir de una molécula precursora (proteína)
  • Recaptura del NT en el espacio sináptico

Neurotransmisores: ALMACENAMIENTO

  • en vesículas: compartimiento funcional estable que protege al NT de la degradación por enzimas libres en el citoplasma. Facilitan su transporte a lo largo de la neurona hasta su exocitosis final.
  • Expuesto a la degradación enzimática en el medio extracelular

Neurotransmisores: LIBERACIÓN

  • La llegada de un PA abre canales voltaico-dependientes que permiten la entrada de Ca++, que facilitarán el movimiento de las vesículas con NT para su exocitosis al espacio sináptico

Neurotransmisores: DESTINO

  • Interacción con un R específico en la neurona postsináptica
  • Inactivación por una enzima especializada (MAO o COMT)
  • Degradación enzimática o disolución por difusión en el medio extracelular
  • Recaptación por bomba específica (autorreceptores) de la neurona presináptica

Neurotransmisores: DIMENSIONES

  • ESPACIO
  • SN anatómicamente concebido: como red de hilos conectados entre sí (sinapsis)
  • SN químicamente concebido: el NT puede llegar lejos por difusión
  • TIEMPO
  • Señales breves (aminoácidos excitatorios e inhibitorios)
  • Señales largas (aminas y neuropéptidos)
  • FUNCIÓN
  • Procesos moleculares y celulares que activan impulsos eléctricos, que se transforman en señales químicas, por acoplamiento excitación-excreción

Neurotransmisores: CO-LOCALIZACIÓN

  • Existen múltiples NT en una misma neurona listos a ser secretados
  • Se plantea la coexistencia de distintos NT en una misma vesícula
  • presináptica
  • postsináptica

RECEPTORES

  • Estructuras proteicas de gran peso molecular (macromoléculas) ensambladas entre sí que reconocen con gran especificidad un NT dado, y que luego de su acople realizan un efecto biológico determinado
  • Complejo de subunidades de naturaleza proteica. Se necesita que cada subunidad se active para que el R funcione correctamente

Receptores

  • Localización:
  • -postsináptica: la más importante
  • -presináptica: autorreceptores
  • Recambio:
  • -síntesis: traducción de material genético (ADN) en el citoplasma somática, que determina las proteínas necesarias a ser sintetizadas, y de allí transportado a la membrana
  • -destrucción: por endocitosis y degradación enzimática de las cadenas proteicas

Receptores: UBICACIÓN

  • Transmembrana: estructuras proteicas que atraviesan de un lado a otro la membrana neuronal
  • Estructura
  • -zona extracelular: afinidad. Polo activo de unión con el NT y reguladores
  • -zona transmembrana
  • -zona intracelular: actividad. Función de anclaje. Cumple el efecto biológico

Receptores

  • Transducción o traducción: mecanismo por el cual un R produce un efecto biológico determinado a través de la modificación de permeabilidad de la membrana postsináprica
  • Superfamilias: clasificación de los R según su mecanismo de transduccción:
  • -ionotrópicos
  • -metabotrópicos

Receptores

  • IONOTRÓPICOS
  • Son en sí mismos o tienen asociados canales de permeabilidad iónica
  • Producen un cambio directo-inmediato en la permeabilidad de la membrana al acoplarse con el NT

Receptores

  • METABOTRÓPICOS
  • Asociados a cambios químicos intracelulares, mediados por un sistema de segundos mensajeros
  • El acople de un NT al R produce una reubicación espacial de las cadenas proteicas. Se activa la molécula (proteína) G pegada al R. Ella activa por fosforilación (con fósforo: P) un proteína kinasa, que a su vez fosforila a otras proteínas kinasas, que finalmente producirán un cambio en la permeabilidad de la membrana
  • Segundos mensajeros: sustancias fabricadas en la célula, que por la activación de un R por acción de un NT, median en un efecto biológico a través de la activación de distintas cascadas metabólicas o canales iónicos de la membrana
  • Sistema de segundos mensajeros
  • -nucleótidos cíclicos
  • -calcio/calmodulina
  • -fosfolípidos derivados del fosfatidilinositol
  • Llegada del NT y acoplamiento con el R

Receptores

  • Moduladores o Modificadores: sustancias químicas endógenas capaces de acoplarse a un determinado R por tener una estructura similar al NT correspondiente
  • -Agonista: puede desencadenar un efecto biológico
  • -agonista parcial: se fija al R pero con menor intensidad de efecto que el agonista o el NT
  • -agonista inverso: puede desencadenar efecto biológico diferente al NT original
  • -Antagonista: no desarrolla efectos biológicos. Inhibe el efecto biológico al desplazar al NT e impedir su unión con el R. Los hay reversibles e irreversibles.

RECEPTORES: CLASIFICACIÓN

  • x tipo y subtipo
  • Según efecto biológico que desencadene
  • Son en sí mismos o tienen asociados canales de permeabilidad de iones
  • Producen cambios químicos intracelulares con mediación de segundos mensajeros
  • SUPERFAMILIAS
  • x funcionamiento
  • Inonotrópicos
  • Metabotrópicos
  • x NT asociado
  • del que se deriva el nombre del R
  • x localización
  • x estructura bioquímica
  • x origen genético
  • etc

SISTEMAS NEURONALES

  • Estructuras de sustancia gris (cuerpos neuronales) del SNC que realizan sus funciones a través de la liberación de un NT específico
  • La comunicación del mensaje químico es a través de vías o haces axonales, que agrupadas en distintos conjuntos, determinan los Sistemas Neuronales
  • Se los denomina según el NT que transportan

SISTEMA NEURONAL DOPAMINÉRGICO

  • NT: dopamina
  • Localización: en región profunda del cerebro
  • Sistema hipotalámico
  • Sistema mesencefálico: a) vía nigroestriada, b) vía mesocorticoímbica
  • Función:
  • 1.control de hormonas (hipófisis e hipotálamo) ej: inhibe prolactina
  • 2.Control de movimientos extrapiramidales (involuntarios)
  • Usos farmacológicos:
  • 1. Antipsicóticos inhiben NT (dopamina) para producir más prolactina
  • 2.Mal de Parkinson por falta de dopamina
  • 3.Esquizofrenia por exceso de dopamina

SISTEMA NEURONAL COLINÉRGICO

  • NT: acetilcolina
  • Localización: amplia difusión en SNC (en células aisladas o pequeños grupos, o en núcleos), SNP y SNA parasimpático
  • Función:
  • 1.SNC: cognición y funciones mentales superiores (memoria, reconocimiento, lenguaje, etc.)
  • 2.SNC: regulación de movimientos extrapiramidales
  • 3.SNP parasimpático: regulación de movimientos involuntarios
  • 4. SNP: regulación de movimientos voluntarios por unión con placa neuromuscular
  • Usos farmacológicos:
  • Mal de Alzheimer tratado con agonistas colinérgicos

SISTEMA NEURONAL NORADRINÉRGICO

  • NT: noradrenalina y adrenalina (son hormonas)
  • Localización: amplia distribución en SNC y SNP
  • Función: regulación del SN Simpático (situaciones de alerta, estrés, ritmo sueño-vigilia, etc.)
  • Usos farmacológico: antidepresivos inhibitorios del NT

SISTEMA NEURONAL SEROTONINÉRGICO

  • NT: serotonina
  • Localización:
  • 1.SNPeriférico: cerca del área digestiva
  • 2.SNC: en núcleo del rafe, región profunda hacia el tálamo e hipotálamo, y tallo encefálico
  • Función:
  • SNPerif.: saciedad y apetito
  • SNC: regulación de hormonas hipofisiarias, ritmos biológicos
  • Usos farmacológicos:
  • Influencia en funcionamiento de drogas alucinógenas (LSD)
  • Inhibitorios del NT (serotonina) como antidepresivos
  • Tratamiento de autismo

METABOLISMO ENERGÉTICO CELULAR

  • Glucosa: sustrato energético obligatorio para el cerebro
  • Astrocitos captan glucosa para el metabolismo y el almacenamiento
  • Glucólisis: conjunto de reacciones metabólicas que transforman la glucosa en lactato y piruvato. La glucosa restante se almacena como glucógeno
  • Glucogenólisis: destrucción de glucógeno de reserva para su uso
  • Actividad regulada por astrocitos a través de sistemas de NT específicos (VIP y noradrenalina) por estimulación de glucogenólisis

Metabolismo energético celular

  • Piruvato y lactato: participan del ciclo de Krebs:
  • -proceso bioquímico en mitocondria para producir ATP (energía celular)
  • -requiere glucosa como materia prima
  • -desecha H2O y CO2 como residuo
  • Sistema del VIP:
  • -actúa a nivel intracortical
  • -regula nivel de glucosa a nivel local (cortical)
  • Sistema de noradrenalina:
  • -actúa nivel profundo del cerebro
  • -regula homeostasis energético a modo general

NEURODESARROLLO

  • Procesos de cambio de la morfología cerebral desde la concepción hasta la vejez
  • Desarrollo normal: especificidad + plasticidad
  • Tres aspectos:
    • Desarrollo a nivel neuronal
    • Desarrollo a nivel anatómico
    • Desarrollo a nivel químico

Desarrollo neuronal: 1. NEUROGÉNESIS

  • Concepción del embrión por unión de gametos femenino (óvulo) y masculino (espermatozoide)
  • Nacimiento y diferenciación celular organizada y progresiva del tejido nervioso de la glía y neuronas
  • Neuroblastos: célula madre del ectodermo, ya hecho tubo neural, de la que se generan otras células
  • Se sigue un patrón ordenado de desarrollo
  • Crecimiento de adentro hacia afuera (células que migran del centro a zonas periféricas)
  • Crecimiento de células grandes antes que las pequeñas
  • Sí hay neurogénesis en adultos, generalmente de la glía, por reserva de neuroblastos en región del hipocampo, cortical parietal y cortical prefrontal, pero sólo en casos determinados

Desarrollo neuronal: 2. MIGRACIÓN

  • Momento en que células ventriculares (centrales) toman posición final en zona cortical o subcortical
  • Distribución de dentro hacia afuera
  • Etapas: -sin guía aparente
          • -con guía radial: por células de la glía y por disposición columnar cortical

Desarrollo neuronal: 3. CONECTIVIDAD

  • Proceso por el que los axones alcanzan sus célula blanco (postsináptica), generando nuevas conexiones
  • Evento temprano, incluso antes de la migración
  • Proceso de superproducción de axones y conexiones y posterior remodelación y eliminación para optimización del funcionamiento
  • Remodelación depende de factores tróficos (BDNF, NG)

Desarrollo neuronal: 4. MIELINIZACIÓN

  • Células se cubren con mielina para su buen funcionamiento, producida por oligodendrocitos
  • Aumenta el peso cerebral
  • Inicio en intraútero hasta los 20 años, aprox.
  • Determinado por factores genéticos y ambientales

Desarrollo Neuroanatómico: Estructuras neurocerebrales

  • 1. Gestación
  • Por unión de gametos femenino y masculino. Momento primero en que el embrión es sólo una célula, de la que derivarán las demás
  • Por división celular, la célula se multiplica en una masa de células

Desarrollo neuroanatómico

  • 2. Gastrulación
  • 2.1. La masa celular se convierte en un disco trilaminar:
  • 2.1.1Ectodermo: será el tejido nervioso y la piel
  • 2.1.2.Mesodermo: será el SNP (esqueleto y músculos)
  • 2.1.3.Endodermo: serán las vísceras

Desarrollo neuroanatómico

  • 2. Gastrulación
  • 2.2 El disco trilaminar comienza a plegarse sobre sí mismo, hasta formar el embrión
  • -Este plegamiento produce cavitaciones, lo que explica la presencia de líquido y cavidades en el interior del cuerpo
  • 2.2.1.Placa o plato neural
  • 2.2.2. Surco neural
  • 2.2.3. Tubo neural

Desarrollo neuroanatómico

  • 2.2.2 Tubo neural
  • Desarrollo particular para órganos
  • Se van formando vesículas: explica el sistema ventricular
  • Diferenciación:
  • -Prosencéfalo: será el telencéfalo (2 vesículas ópticas y 2 telencefálicas o hemisferios) y el diencéfalo (tálamo e hipotálamo)
  • -Mesencéfalo: será el mesencéfalo (tronco cerebral) y acueducto
  • -Rombrencéfalo: será el cerebelo y la médula espinal
  • -En el medio queda el cuarto ventrículo

GASTRULACIÓN: TUBO NEURAL

  • Cuarto ventrículo

Desarrollo Neuroquímico

  • Plasticidad fenotípica: capacidad de las células del SNC de alterar su sistema de NT y R de las respuestas conductuales de acuerdo a estímulos ambientales
  • Los patrones de conectividad neuronal son ajustados de manera dinámica por las experiencias
  • Esto permite el trabajo psicológico-psiquiátrico
  • Depende de: genética (especificidad) y del ambiente
  • En adultos, por modificación de conectividad sináptica (inf. del glutamato)
  • Período sensible o período crítico: momento específico del neurodesarrollo en el que se necesitan determinados estímulos externos para desarrollar ciertas conexiones

Desarrollo normal

  • Especificidad (factor genético, influencia interna de la célula)
  • +
  • Plasticidad (influencia externa de la célula)
  • Hay cierta predictibilidad en el patrón de desarrollo

Desarrollo normal

  • El 50% de las malformaciones congénitas afectan al SNC
  • Causas:
  • -genéticas: ej. Síndrome de Down (deficiencia de enzima que metaboliza la fenilalamina)
  • -nutricionales: marasmo
  • -hormonales: ej. hipotiroidismo, cretinismo

Desarrollo normal

  • ENVEJECIMIENTO
  • En la edad avanzada, el cerebro disminuye su peso por pérdida de neuronas y de células glía
  • Aumento del tamaño ventricular
  • Calcificación de las meninges
  • Acumulación de pigmentos
  • Muerte y atrofia de células

CORTEZA CEREBRAL

  • Formado por sustancia gris (cuerpos neuronales)
  • Lámina delgada y plegada sobre sí misma, lo que permite mayor capacidad de almacenamiento y procesamiento de información en una superficie mínima
  • Organización del Neocortex: división funcional del cerebro
  • 1. Cerebro límbico
  • -funciones básicas e instintivas
  • 2. Cerebro paralímbico
  • -función de valoración de estímulos
  • 3. Cerebro intelectual o noético
  • -funciones inteletuales

Corteza Cerebral: CEREBRO LÍMBICO

  • El más antiguo
  • Estructuras corticales (anillo de Brocca: gyrus cinguli e hipocampo) y subcorticales (estructuras basales: amígdala, hipotálamo, fundus striati)
  • Donde reside la personalidad
  • Regula aspectos instintivos y biológicos
  • Regula homeostasis del medio interno
  • Elabora emociones
  • Regula la memoria

Corteza cerebral: CEREBRO PARALÍMBICO

  • -Estructura cortical orbitaria anterior (base del lóbulo frontal
  • -Estructura cortical temporal baso latero polar
  • Valoración de los estímulos recibidos
  • Esfera valorativa o pragmática de la personalidad

Corteza cerebral: CEREBRO INTELECTUAL O NOÉTICO

  • En Neocortex Dorsal (concavidad cortical)
  • Función intelectual por:
  • -percepción y procesamiento de los sentidos
  • -reconocimiento de las sensaciones (gnosia)
  • -ejecución de los movimientos con fin práctico (praxia)
  • -pensamiento abstracto (proyexión de planes a futuro, lógica, hipótesis, lenguaje, etc.)

Corteza cerebral

  • Áreas de integración: área de la corteza temporal-parietal que recibe información de dos o más sentidos
  • Dominancia cerebral: comunicación entre hemisferios por la corteza y por el cuerpo calloso
  • -algunas funciones cerebrales están más desarrolladas en un hemisferio que en el otro
  • -hemisferio izquierdo: pensamiento lineal (lenguaje, matemáticas, lógica, escritura)
  • -hemisferio derecho: pensamiento holístico (artes, fantasía, percepción, expresión emocional, creatividad)

Corteza cerebral: ALLOCORTEX

  • Junto con el lóbulo límbico, representa el 5% de la corteza
  • Parte más “antigua” del cerebro
  • Estructuras:
  • 1. Aquicortex: hipocampo (instintos y memoria)
  • 2. Paleocortex: corteza olfatoria y piriforme
  • 3. Mesocortex: gyrus cinguli (instintos)

Corteza cerebral: NEOCORTEX

  • Representa el 95% de la corteza cerebral
  • Parte más “nueva” del cerebro
  • Organización por seis láminas horizontales y paralelas a la superficie cortical
  • -se distinguen por: cantidad de conexiones dendríticas y de terminales sinápticas; por el tamaño del soma de las neuronas; por la profundidad de ubicación del soma
  • -permite trabajo por unidades funcionales verticales por medio de:
  • 1. fibras de asociación: recibe fibras de la corteza y el tálamo;
  • 2. fibras de proyección: emite fibras al resto del cerebro
  • -cada lámina se encarga de un trabajo:
  • 1. capas receptivas: láminas I a IV reciben información
  • 2. capas emisoras: láminas V a VI reciben y emiten información
  • Hay diferentes tipo de neuronas según la función que cumplan: piramidales, horizontales o de Cajal, estrelladas o granulosas, de Marinotti

Corteza cerebral: NEOCORTEX

  • 2 sectores divididos por la Cisura de Rolando, con funciones diferentes:
  • Neocortex Dorsal Posterior
  • -área postrrolándica
  • -función: gnosia: percepción y reconocimiento del mundo
  • -áreas sensoriales primaria y secundaria
  • *lóbulo temporal: sentido auditivo (ubicación espacial y sonidos)
  • *lóbulo temporal: somatoestecia (sensaciones)
  • *lóbulo occipital: sentido de la visión
  • Agnosia: lesión cerebral que dificulta la percepción y reconocimiento, estando el órgano sin daño

Corteza cerebral: NEOCORTEX

  • 2. Neocortex Dorsal Anterior
  • -área prerrolándica
  • -3 partes: a) prerrolándica: movilidad: corteza motora, corteza premotora y corteza suplementaria
  • b) intermedia: movilidad ocular
  • c) anterior o prefrontal: pensamiento abstracto y simbólico, emociones, lógica, planificación

SISTEMA LÍMBICO

  • Complejo de estructuras neuronales antiguas del diencéfalo (zona profunda)
  • Centro de integración
  • Funciones básicas:
  • -carac. propias del hombre: emociones, comportamiento, ánimo
  • -agresión, temor, protección
  • -sexo, reproducción
  • -placer y displacer
  • -actividades autonómicas: cardiovascular, respiratoria, visceral
  • -procesamiento de emociones con respuesta: conductual, hormonal, inmunológica, etc
  • Muchas áreas corticales (Neocortex) dan un filtro racional a estas respuestas más instintivas
  • Centros de placer: buscan las situaciones placenteras
  • Centros de castigo: evitan las situaciones displacenteras
  • Regiones específicas

Sistema límbico

  • Redes (haces, tractos, fibras) de neuronas que conectan los distintos núcleos de sustancia gris de la corteza y subcorteza
  • Estructuras:
  • -corticales: gyrus cinguli, hipocampo, parahipocampo, uncus
  • -subcorticales: amígdala, septum, hipotálamo

Sistema límbico: HIPOTÁLAMO

  • Núcleo fundamental del SL
  • Función integradora: interviene en cuestiones básicas: homeostasis, estrés y trauma, emoción y conducta (x SM), actividad hormonal (x SE)
  • Ubicación: diencéfalo: región basal, cerca del tercer ventrículo
  • Trabaja en estrecha relación con la hipófisis, liberando hormonas que median en la producción de otras hormonas hipofisiarias
  • Modo de trabajo:
  • -recibe información de sensores periféricos
  • -lo compara con rangos internos de referencia
  • -emite respuesta para reajuste interno del cuerpo
  • Regiones o núcleos principales: preóptico, supraóptico (en quiasma óptico), tuberal, caudal o mamilar
  • -regiones anteriores: relacionadas a SNA parasimpático
  • -regiones posteriores: relacionadas a SNA simpático

Sistema límbico: Hipotálamo

  • Funciones de control básicas:
  • -homeostasis: x SNA
  • -temperatura
  • -agua en el cuerpo (producida, recibida, execrada)
  • -emoción y conducta
  • -actividad sexual (reproducción)
  • -respuesta al estrés y trauma
  • -ciclos sueño-vigilia
  • -ritmo circadiano
  • Región anterior regula el SN Parasimpático
  • Región posterior regula el SN Simpático

Sistema límbico: HIIPÓFISIS O GLÁNDULA PITUITARIA

  • Adenohipófisis (lóbulo anterior)
  • Tracto tuberohipofisiario
  • Precursores hormonales hipotalámicos liberados en sangre, donde se terminan de sintetizar, que luego llegan al lóbulo anterior, desde donde se redistribuyen por el cuerpo
  • Regulación por mecanismo de feedback
  • H de crecimiento, H de lactancia, H suprarrenal, H tiroidea, H de pigmentación, etc
  • Neurohipófisis (lóbulo posterior)
  • Tracto supraópticohipofisiario
  • Precursores hormonales que viajan por axones hasta el lóbulo, donde terminan de sintetizarse, para luego redistribuirse por el cuerpo
  • H antidiurética (ADH) (para agua) y H oxitocina (para contracciones uterinas y leche)
  • Ubicación: extensión ventral desde área tuberal. Pequeña conexión con el hipotálamo en silla turca
  • Comunicación con el hipotálamo por sustancias químicas a través de la sangre

Sistema límbico: Hipófisis

  • Hipófisis o glándula pituitaria
  • Glándula
  • Hormona
  • Efecto
  • Lóbulo Anterior
  • (precursores axoplasmáticos)
  • Mamaria
  • Prolactina (para dopamina)
  • Secreción láctea
  • Gónadas
  • Estrógeno, progesterona, testosterona
  • Reproducción
  • Tiroides
  • TSH, T3, T4
  • Suprarrenal
  • Cortisona (para ACTH)
  • Tejidos (óseo, etc)
  • H de crecimiento
  • Crecimiento
  • Lóbulo posterior
  • (precursores que van por sangre)
  • Oxitocina
  • Contracción uterina, lactancia
  • H antidiurética (ADH)
  • Agua

Sistema límbico: AMÍGDALAS

  • Ubicación: profundidad del lóbulo temporal, cerca del tercer ventrículo
  • Función:
  • -centro de coordinación entre las experiencias conscientes de las emociones y su correlato físico
  • -asigna contenido emocional a los recuerdos (especialmente el miedo)
  • -procesa percepciones del momento
  • -relación con conductas agresivas y de preservación
  • Complejo de núcleos: tres grupos: 1. basolateral, 2. corticomedial, 3. central
  • Sectores: 1) interno: filogenéticamente más antiguo, 2) externo: más desarrollado en los humanos
  • Conexiones con:
  • -hipotálamo (respuestas autonómicas)
  • -corteza cerebral (respuestas emocionales)
  • -sustancia gris del tronco cerebral (respuestas conductuales)

Sistema límbico: TÁLAMO

  • Ubicación: ganglio basal (estructura interna)
  • Función:
  • -procesamiento e integración de información que va y viene desde la corteza cerebral
  • -mantenimiento del estado de conciencia
  • -asigna placer o displacer a las sensaciones
  • -sincroniza funcionamiento bioeléctrico de las neuronas corticales
  • -control motoro y sensorial: conexión con corteza frontal, cerebelo y ganglio basal

Sistema límbico: HIPOCAMPO

  • Función:
  • -memoria genética: respuestas básicas e instintivas
  • -memoria cronológica o temporaria
  • -estructuras viscerales: aparato cardio-respiratorio

SISTEMA NEUROENDÓCRINO

  • Neuroendocrinología: Estudio de las relaciones entre el sistema endócrino y el sistema nervioso
  • Se conoce poco al respecto
  • Función:
  • -mantención de homeostasis interna
  • -reproducción
  • Hormona: sustancia bioactiva que viaja por sangre y ejerce efecto en órgnao distante
  • -puede ser un NT
  • -químicamente puede ser un péptido o un lípido (esteroides)
  • -efectos de tipo: reversible y cíclico (ej. Búsqueda de alimento), o irreversible y de accidente (ej. Desarrollo de gónadas)

Sistema neuroendócrino

  • Conformado por:
  • Glándulas
  • Estructuras centrales de regulación
  • Hormonas
  • Órganos secretores de hormonas al torrente sanguíneo para enviar información a otro órgano distante
  • De secreción interna
  • Hipotálamo
  • Hipófisis
  • Sustancias bioactivas que viajan por sangre y ejerce efectos en órganos distantes
  • Pueden ser NT
  • Químicamente: péptidos o esteroides (lípidos)
  • Ejes por hormonas
  • Ejes por sistema
  • Eje CRH-ACTH: cortisol = control de corteza suprarrenal y regulación de respuestas por estrés
  • Eje gonadal
  • Eje TRH- TSH: hormonas tiroideas e hipotálamotiroideas
  • Eje tiroideo
  • Eje hipotálamo-hipofiso-gonadal = regula reproducción
  • Eje adrenal

GENÉTICA: ÁCIDOS NUCLEICOS

  • Configuración= base nitrogenada + azúcar + ácido fosfórico
  • Base nitrogenada: purinas (adennina=A, gunaina=G) o pirimidina (citocina=C, timina=T, uracilo=U)
  • Complementariedad de bases: propiedad de las BN de unirse en pares entre sí (una purina con una pirimidina), creando puentes hidrógeno: A-T/A-U y C-G
  • Azúcares: pueden ser ribosa o desoxirribosa
  • BN pentosa P

Genética: Ácidos nucleicos

  • Nucleósido= BN + azúcar
  • Nucleótido= nucleósido (BN+azúcar) + P
  • Puede ser: 1. ácido desoxirribonucleico (ADN)
  • 2. ácido ribonucleico (ARN)
  • Aminoácido (AA): moléculas con un grupo amino y un grupo ácido mas una cadena lateral variable
  • Proteína: polímero lineal de AA unidos entre sí
  • -forman polipéptidos

Genética: Ácidos nucléicos: ADN

  • Azúcar ribosa + purina (A y G) o pirimidina (C y T) + P
  • Estructura: doble cadena helicoidal:
  • -columna: azúcares
  • -unión entre azúcares: grupo fosfato
  • -interior: bases nitrogenadas (A-T y C-G)
  • -uniones puente hidrógeno entre pases: por enzima polimerasa
  • Se encuentra únicamente dentro del núcleo somático, protegido de las enzimas del citoplasma por la membrana nuclear
  • Carga información genética codificada en secuencias de nucleótidos
  • Gen: región de secuencia nucleótida (porción del ADN) con info para la síntesis de una proteína determinada
  • -codón o triplete: secuencia de tres nucleótidos que corresponden a un AA fijo
  • -sólo el 1% del ADN es para la decodificación de proteínas
  • -el 99% del ADN es para la estructura de hélices (se desconoce otra función)
  • Cromosoma: agrupación de nucleótidos al momento de replicación celular
  • -son 46 cromosomas, formando 23 pares
  • -22 pares de cromosomas son autosomas, 1 par es sexual

Genética: Ácidos nucleicos: ADN

  • Replicación del ADN: proceso de re-creación (copia idéntica) de la molécula ADN por mitosis (proceso de división celular)
  • No es un proceso muy activo en las neuronas
  • Ocurre por complementariedad de bases:
  • Separación de las cadenas por ruptura de puente-hidrógeno por acción de la enzima polimerasa
  • Síntesis de cadenas “hijas” a partir de las otras dos cadenas “madre”
  • -proceso de semiconservación: a partir de dos cadenas “madre” (hélices originales), se formaran otras dos cadenas “hijas”, dando como resultado 4 cadenas helicoidales

Genética: Ácidos nucleicos: ARN

  • Azucar ribosa + BN (A-U, C-G) + P
  • Estructura: una cadena helicoidal o lineal
  • Tipos:
  • -ARN mensajero (ARNm)
  • -ARN ribosómico o ribosomal (ARNr)
  • -ARN de transferencia (ARNt)

Genética: Ácidos nucleicos: ARN

  • ARNm: tiene el molde para transcribir la información genética del ADN
  • -es intermediario entre el ADN y la síntesis de proteínas
  • -transporta la info codificada en secuencia lineal
  • ARNr: sintetiza proteínas en el ribosoma
  • -ribosoma: organela (lugar físico) en el que se sintetizan proteínas
  • -se relaciona con el retículo endoplasmático
  • ARNt: transporta los AA específicos al ARNr según el mensaje que haya decodificado el ARNm

Genética

  • La información genética está determinada por secuencias de tres nucleótidos (codón o triplete) en el ADN, dentro del núcleo celular, que decodifica para un AA específico para la formación de proteínas
  • Transcripción del ADN: producción de complemento exacto del ADN en secuencia nucleótida por el ARNm
  • -el ARNm ingresa al núcleo y crea una burbuja de transcripción, que aísla la sección del ADN a transcribir
  • -el ARNm crea así un anticodón que será llevado fuera del núcleo hasta el ARNr
  • -exón: 99% del ADN que no sirve para la síntesis de proteínas
  • -intrón: 1% del ADN que sirve para la síntesis de proteínas
  • transcripción primaria: la primera trnascripción es “limpiada” (splinning)

Genética

  • Traducción del ADN: proceso de lectura del anticodón en el ARNr (que previamente transportó el ARNm)
  • -cada anticodón determina un AA específico, que será llevado al ribosoma por el ARNt
  • -existen 64 codones posibles, pero sólo 21 AA: por código degenerado: para prevenir errores de traducción, hay más codones que AA
  • -proceso hecho en el citoplasma
  • Nucleósido
  • Nucleótido
  • ADN
  • ARN
  • Configuración espacial
  • Doble cadena helicoidal
  • Cadena helicoidal simple
  • Tipos
  • Sólo ADN
  • ARNm, ARNr, ARNt
  • Azúcar (pentosa)
  • Desoxi-ribonucleico
  • Ribonucleico
  • Bases nitrogenadas
  • A-T y C-G
  • A-U y C-G
  • Función
  • Carga información genética
  • Transcribe y traduce info genética para síntesis protéica
  • Ubicación
  • Sólo en el núcleo somático
  • ARNm en núcleo y citoplasma, ARNt y ARNr sólo en citoplasma

Genética: aplicada a las Neurociencias

  • Locus: lugar específico del cromosoma
  • Alelo: cada variable posible en la secuencia del locus: permite diversidad genética
  • Trastornos genéticos:
  • -oligogénico: por pequeño número de genes “mal”
  • -poligénico: por gran número de genes “mal”
  • Gen dominante: produce un fenotipo independientemente de la presencia del otro alelo (ej. Cabello oscuro)
  • Gen recesivo: produce fenotipo sólo con su complemento (ej: cabello rubio)
  • Penetrancia: probabilidad de que un individuo con un gen defectuoso lo exprese fenotípicamente
  • Expresividad: probabilidad de que fenotipo aparezca por presencia efectiva de un alelo defectuoso

Genética: aplicada a las Neurociencias

  • Interacción entre factores genéticos y ambientales:
  • -ambos son igualmente importantes
  • -cada persona tiene un genotipo que ha formado por recombinación de alelos durante cada división celular
  • -factor ambiental interviene en el fenotipo desde el primer desarrollo en adelante

Genética: aplicada las Neurociencias

  • Clonación: etapas:
  • 1.Elección del ADN
  • 2.Preparación de fragmentos en vectores bacteriales preparados
  • 3.Transfección: inserción de genes seleccionados en el cultivo
  • Transgenética: especias transgénicas: introducción del gen a estudiar en el núcleo de alguna célula germinal que luego se fusiona e implementa en óvulo materno

BIBLIOGRAFÍA y material con más información

  • G. H. Vázquez, Neurociencia. Bases y fundamentos, Ed. Polemos, 2005, Buenos Aires, 1ª edición
  • http://abp2-quimica-biologia.blogspot.com
  • http://biol3medio.blogspot.com
  • http://www.iqb.es/neurologia
  • http://hnncbiol.blogspot.com
  • Presentación por Cecilia Mel (lalunapalida@hotmail.com)
  • 2010


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