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Neurodesarrollo II
Plasticidad
Herencia y Ambiente
Resumen
•
•
•
•
Parte 1: Desarrollo de SNC
Parte 2: Mecanismos de plasticicdad
Parte 3: Herencia y ambiente
Parte 4: Ejemplos
Parte I
Desarrollo del Sistema nervioso
DIA 18 – 24
•
La región dorsal del ectodermo se engruesa y forma la placa
neural.
•
La placa neural se hunde y forma una hendidura o surco neural
•
El surco neural se cierra en la
progresivamente hacia la parte caudal.
•
Se forma el tubo neural
•
Las células atrapadas dentro del tubo neural forman el SNC, las
células de la placa que quedan fuera del tubo dan origen a
estructuras neurales periféricas como el SN autónomo
parte
rostral
y
luego
3-4 semanas
3-4 semanas
Hendidura Neural
3-4 Semanas
Hendidura Neural
Tubo Neural
3-4 Semanas
Hendidura Neural
Tubo Neural
Neuroepitelio
3-4 Semanas
Hendidura Neural
Tubo Neural
Neuroepitelio
Cerebro
Médula Espinal
5 a 6 Semanas
El sistema nervioso comienza a
funcionar
Pasos o Etapas en el desarrollo Neural
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Ploriferación y Diferenciación (neurogénesis)
Migración
Desarrollo del axón y las dendritas
Sinaptogénesis
Poda sináptica
Muerte celular programada
Reordenamiento sináptico
1. Neurogénesis
• Comienza con el cierre del Tubo neural
Las células madres de la placa neural parecen tener una capacidad
ilimitada de autoregenerarse y dividirse. Ellas pueden dar origen a
diferentes tipos de células maduras. (Totipotenciales)
En la medida que se desarrolla el tubo neural la especificidad aumenta. Se
pueden identificar células madres gliales (multipotenciales) y células
madres neurales (multipotenciales)
Existen varios modelos para explicar la diferenciación: de linaje celular y
de interacción celular.
Modelo de diferenciación
Modelo de diferenciación
Ploriferación Neural
•
Comienza con el cierre del tubo neural
Ploriferación Neural
•
•
Comienza con el cierre del tubo neural
Las células nuevas nacen en la capa ventricular
Ploriferación Neural
•
•
•
Comienza con el cierre del tubo neural
Las células nuevas nacen en la capa ventricular
1 célula madre da origen a ≈ 10,000 células hijas
Ploriferación Neural
•
•
•
•
Comienza con el cierre del tubo neural
Las células nuevas nacen en la capa ventricular
1 célula madre da origen a ≈ 10,000 células hijas
En esta etapa se producen alrededor de 100 billones de
neuronas, miles por minuto.
2. Migración
En el tubo neural ocurren dos
tipos de migración:
Migración Radial: hacia fuera
habitualmente guiandose por
las células gliales radiales
Migración Tangencial: hacia
arriba
2. Migración
Se han descrito dos métodos de migración
Migración Somal: Se desarrolla una extensión que guía la migración el cuerpo
neuronal le sigue.
Migración mediada por Glía: La célula migra guiada por la red de células gliales
radiales.
2. Migración
• Ninguna célula capaz de dividirse migra de la
capa ventricular
2. Migración
• Ninguna célula capaz de dividirse migra de
la capa ventricular
• Crea un patrón radial de desarrollo de
adentro a afuera.
2. Migración
• Ninguna célula capaz de dividirse migra de
la capa ventricular
• Crea un patrón radial de desarrollo de
adentro a afuera.
• Importancia de las céulas Gliales radiales
2. Migración
2. Migración
2. Migración
¿Por qué migran?
¿Cómo se determina a donde migrar?
2. Migración
3. Desarrollo del Axón y las
Dendritas
•
Las células que migran son funcionalmente y estructuralmente
inmaduras.
3. Desarrollo del Axón y las
Dendritas
•
Las células que migran son funcionalmente y estructuralmente
inmaduras.
•
Una vez que llegan a su sitio de destino se activan determinados
genes que determinan la formación del axón y las dendritas
permitiendo el contacto sináptico.
3. Desarrollo del Axón y las
Dendritas
•
Las células que migran son funcionalmente y estructuralmente
inmaduras.
•
Una vez que llegan a su sitio de destino se activan determinados
genes que determinan la formación del axón y las dendritas
permitiendo el contacto sináptico.
•
El axón crece a partir de un cono de crecimiento del que se
expanden y retraen filopodos como buscando el camino.
3. Desarrollo del Axón y las
Dendritas
Cono de crecimiento
3. Desarrollo del Axón y las
Dendritas
• Los axones tienen objetivos específicos
• Algunos de estos targets u objetivos se encuentran a
distancias enormes
• Algunos axones se extienden 40,000 vece la diemnción del
cuerpo celular de la neurona
3. Desarrollo del Axón y las
Dendritas
2
1
3
3. Desarrollo del Axón y las
Dendritas
3. Desarrollo del Axón y las
Dendritas
3. Desarrollo del Axón y las
Dendritas
3. Desarrollo del Axón y las
Dendritas
3. Desarrollo del Axón y las
Dendritas
3. Desarrollo del Axón y las
Dendritas
3. Desarrollo del Axón y las
Dendritas
•
•
•
•
•
Usualmente comienza tras la migración
Es lento
También ocurre a partir de un cono de crecimiento
Comienza prenatalmente pero continua postnatalmente
Ocurre una sobreproducción de ramas lo que determina la necesidad
de la poda posterior
• Las dendritas restantes continúan creciendo y ramificándose
4. Sinaptogénesis
•
•
•
•
•
•
Proceso de formación de nuevas sinapsis
Ocurre por el crecimiento de dendritas y axones
Requiere de la presencía de células gliales en particular de
astrocitos
Para que se establezca se requiere de intercambio de señales
químicas entre las neuronas pre y postsinapticas.
Una neurona hace aprox 1000 contactos sinápticos
En un inicio se producen muchas más de las que se necesitan
4. Sinaptogénesis
Génesis de botones sinápticos en el desarrollo
4. Sinaptogénesis
5. Poda sináptica
4. Sinaptogénesis
5. Poda sináptica
4. Sinaptogénesis
5. Poda sináptica
•El número de sinapsis alcanza su máximo a los 2 años de edad
•Después predomina la poda sináptica
•Para los 16 años solo persisten la mitad de las sinapsis originalmente
formadas
5. Poda sináptica
Human Brain
at Birth
6 Years Old
14 Years Old
46
6: Muerte Neuronal programada y reordenamiento
sináptico
• El 50% de las neuronas creadas en los primeros 7 mese
de vida mueren
• La estructura del cerebro es tanto un producto del
creciemiento y la plorifereción como lo es de la poda y
la reordenación
Sensitive Periods for Early Development
critical
period
critical
period wanes
Binocular vision
Central Auditory System
Emotional control
Habitual ways of responding
Peer social skills
Language
symbols
Cognitive
skills: relative quantity
0
1
2
3
4
5
6
age
7 (yrs)
Vía Visual
Modelo de
neurodesarrollo
Campo visual
Mapeo en la
retina
Proyección
del NGL a V1
Vías normales
Génesis de botones sinápticos en el desarrollo
Plasticidad sináptica está presente en diversas patologías
Neurofisiología
del sueño en relación
a la plasticidad y el
aprendizaje
Se han propuesto dos sistemas reguladores del ciclo de sueño y vigilia:
Sistema de Ritmos Circadianos
•
La ritmicidad circadiana proviene de dentro del organismo
•
Estos ritmos circadianos son influenciados por pistas ambientales
llamadas "zeitgebers"
•
El reloj regulador en los mamíferos parece localizarse en el núcleo
supraquiasmático del hipotálamo anterior.
Sistemas Homeostáticos
•
La somnolencia se incrementa proporcionalmente al tiempo previo en
vigilia y viceversa.
•
Existe la necesidad de recuperar el sueño después de un periodo de
privación independientemente de la influencia circadiana
•
Hay una presión para mantener el balance entre el sueño y la vigilia
Electrofisioloía del sueño
Vigilia
NoREM
REM
Estudios con PET
Durante el sueño
nocturno.
Áreas que se activan durante
las distintas fases
La diferencia fundamental
entre el sueño y la vigilia
es la activación de lóbulos
frontales durante la vigilia
Hobson & Pace-Schott (2002)
Nature Reviews Neuroscience, 3: 679
Activation syntheses Model
Hallazgos esenciales en Polisomnografía
Clasificación
La memoria es menos disminuida por el sueño nocturno que por
un periodo de tiempo equivalente de vigilia diurna.
Experimentación en Animales: La consolidación de memoria
después del entrenamiento en una tarea requiere de procesos
específicos que se encuentran activos durante el sueño REM. El
organismo ajusta homeostáticamente la cantidad de sueño REM
en dependencia de las demandas de memoria a consolidar.
(Ventana de REM).
REM La privación de REM en este periodo
produce olvido y perdida de entrenamiento.
Estudios conductuales en Humanos: No solo el REM sino
también el Sueño de Ondas Lentas (SWS) es importante para la
consolidación de memoria. Ambos facilitan componentes
diferentes de los procesos de consolidación.
SWS - Memoria explícita / declarativa / episódica
REM - Memoria implícita / de procedimientos
Hipnograma Normal
Según las características del trazado se clasifica en las distintas fases
o etapas de sueño ( I, II, III, IV, REM), así como por ciclos.
Toda esta información sobre la arquitectura del sueño se resume en
el Hipnograma.
Hipnograma
Arquitectura Normal de Sueño Nocturno Î relevante para el aprendizaje
Stickgold & Walker, Trends in Neurosciences, 2005
Stickgold –Sleepandmemory processing
TrendsinCognitiveSciences–Vol.2,No.12,December1998
Stickgold –Sleepandmemory processing
TrendsinCognitiveSciences–Vol.2,No.12,December1998
Electrofisiología
(Registros Profundos hipocampo y corteza entorhinal)
Vigilia (exploración activa): predomina el flujo de información desde
neocorteza hacia hipocampo a través de las capas superficiales de la
corteza entorhinal (tracto perfonate).
Sueño de Ondas Lentas (SWS): el patrón anterior es sustituido por
uno de transmisión saliendo del hipocampo hacia neocorteza por las
capas más profundas de la corteza entorhinal.
Sueño REM: reaparece la transmisión predominante desde
neocorteza hacia hipocampo.
Modelo de consolidación de memoria durante el sueño nocturno
Efecto de la primera noche
Hipnograma de un paciente con insomnio severo.
Hipnograma de paciente con depresión endógena.
Trazado con apnea obstructiva y arritmia cardiaca. Concluye con un despertar parcial.
El hipnograma se complementa con el estudio de la mecánica respiratoria,
la saturación de oxígeno (OXIMETRÍA) y de la actividad cardiaca (EKG).
Las apneas durante el sueño repercuten en la calidad del mismo y aun cuando el paciente refiera
que duerme demasiado, el sueño no resulta reparador. Prueba de ello es la hipersomnia diurna
compensatoria que acompaña este síndrome que junto a la hipoxia y las arritmias cardiacas hacen
que constituya un riesgo para la vida.
En los pacientes en que se sospeche una Narcolepsia se realiza además del
registro de sueño nocturno un Test de Latencias Múltiples durante el día. La
presencia de REM en dos o más de los registros diurnos ratifica el diagnóstico
Muchas epilepsias tienen como característica crisis durante el sueño.
El registro nocturno permite obtener el patrón crítico y su efecto sobre la
arquitectura del sueño.
Evaluación de los trastornos del sueño
Para diagnosticar un trastorno del sueño es importante prestar atención a:
-La Historia clínica: con evaluación de las características y calidad subjetiva del dormir. Los puntos
más importantes en una buena historia del sueño, son:
Momento cronológico y contextual de inicio del problema.
Historia psicopatológica personal: estilo y hábitos de vida y sustancias y fármacos que ha consumido
o consume.
Problemas psicológicos, respiratorios o somáticos asociados.
-Autorregistros y cuestionarios: para saber la regularidad de los síntomas, son importantes los
autorresgistros, llamados también diarios de sueño, realizados por las mañanas, después de levantarse.
Constarán de las siguientes variables: hora de acostarse y levantarse, latencia del sueño, despertares
nocturnos (causa), estado emocional al acostarse y levantarse. Pueden emplearse cuestionarios de
sueño como:
- Sleep Questionnaire and Assessment of Wakefulness (SQAW) de Miles (1979), versión española de
Domínguez y Baker (1993).
- La somnolencia diurna es posible de evaluar mediante autoinformes como la Escala de Somnolencia
de Stanford de Hodges (1972).
- Para evaluar los trastornos no orgánicos del sueño existe el COS o Cuestionario Oviedo de Calidad
del Sueño de Bobes (2000). Es una breve entrevista semiestructurada de ayuda diagnóstica para los
trastornos del sueño del tipo insomnio e hipersomnia según los criterios diagnósticos DSM-IV y CIE10.
Bioquímica de la sangre: chequeando análisis de rutina, para hacer diagnóstico diferencial, y
evaluación con niveles hormonales según sexo, edad y síntomas del paciente según corresponda.
Pruebas psicofisiológicas: Polisomnografía