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El cerebro una estructura en constante cambio José Luis Valdés, Ph.D. Programa Disciplinario de Fisiología y Biofísica, ICBM, Facultad de Medicina, Universidad de Chile ¿Cómo ha cambiado nuestro cerebro?: En los últimos 6 millones de años… A lo largo de nuestra vida… Y en este instante… Como ha cambiado nuestro cerebro en los últimos 6 millones de años y de que manera explicamos el inmenso avance en nuestras habilidades cognitivas. El incremento de habilidades cognitivas ¿Una cuestión de volumen? Encefalización (razón entre tamaño cerebral y tamaño corporal) El incremento de habilidades cognitivas, ¿Una cuestión de superficie? Superficie cortical El mayor desarrollo cerebral ha sido el de la corteza La neorcorteza ha crecido pero también sus células y complejidad sináptica El incremento de habilidades cognitivas, ¿Crecimiento diferencial de estructuras? El lóbulo frontal : La parte mas humana del cerebro. ¿Sigue cambiando nuestro cerebro? Plasticidad Santiago Ramon y Cajal, 1909 “Las conexiones nerviosas no son pues, ni definitivas ni inmu-tables, ya que se crean, por decirlo de algún modo, asociaciones de prueba destinadas a subsistir o a destruirse según circunstancias indeterminadas, hecho que demuestra, entre paréntesis, la gran movilidad inicial de las expansiones de la neurona”. Donald O Hebb 1949, Teoría de la sinapsis de Hebb "las células que se disparan juntas, permanecerán conectadas” Cambios durante el desarrollo 1 mes 6 años Cambios mediante el entrenamiento Cambios mediante el entrenamiento Condiciones patológicas que cambian nuestro cerebro: Depresión ¿Qué es lo que cambia en nuestro tejido cerebral durante plasticidad? Cambios de largo plazo. Que hay de los cambios a corto plazo? El aprendizaje y la memoria son consecuencias concretas de la capacidad de cambio de nuestro cerebro. ¿Cómo nos orientamos en el espacio y recordamos los lugares visitados? Durante el aprendizaje nuestro cerebro también cambia. Intento #15 Intento #1 Nuestro lobulo temporal medial e hipocampo estructuras claves • El hipocampo codifica: – El dónde • Sistema de navegación interna – Células de lugar – Células en grilla – Células de orientación de la cabeza – Señales de ambulación – El que esta pasando • Reconocimiento de objetos • Claves visuales • Aciertos, instrucciones, etc. ¿Cómo navegamos , nos orientamos y recordamos? ¿Donde estoy? Posición respecto al entorno ¿Hacia donde estoy orientado? Sistema de orientación del cuerpo ¿Cómo se cuanto me he desplazado? Sistema de coordenadas Células en grilla Sistema de coordenadas Cuanto me desplazo Células de lugar! Posición Células de orientación de la cabeza Hacia donde estoy orientado El mapa cognitivo o mapa espacial El cerebro bla, bla, bla. El mapa espacial es tremendamente estable si es que las condiciones del medio son estables Pero si las condiciones del medio cambian nuestra representación del espacio cambia. De esta forma nuestro hipocampo es capaz de generar infinitas representaciones para infinitas experiencias, lugares . No sólo las distintas experiencias generan distintas representaciones, sino que la manera en que experimentamos el mundo también genera representaciones distintas en nuestro cerebro. Caminando Manejando Observando Que cambio ocurren en nuestras neuronas luego de aprender o experimentar algo. Plasticidad sináptica. -Cambios a nivel celular (funcionales y morfológicos) -Potenciación a largo plazo (LTP) -Depresión a largo plazo (LTD) Cambios a nivel de estructuras pero también cambio a nivel de la funcionalidad: Potenciación de larga duración (LTP) Y luego de que aprendemos y termina el día que hace nuestro cerebro: Sigue cambiando Cambios a nivel de redes de neuronas. ¿Cómo consolidamos? La actividad neural observada durante el aprendizaje, reverbera (se repite durante el sueño, esta reverberación se propone como el posible mecanismo neurofisiológico de la consolidación de memoria. Transferencia hipocampo-neocorteza pre-tarea ? Sueño (SWS) recuperación Tarea Conocimiento permanenete Codificación Adquisición Consolidación reactivación re consolidación Consolidación de la memoria durante el sueño David Marr propuso que el hipocampo almacenaría por corto tiempo la memoria y que durante el sueño, cuando la corteza se encuentra desocupada del procesamiento sensorial sería el momento apropiado para que la información se transfiriera desde el hipocampo a la neocorteza y se almacenara como conocimiento permanente La privación de sueño altera el aprendizaje, la expresión génica, las propiedades biofísicas de las neuronas hipocampales y la capacidad de generar LTP Facilitación durante SWS mejora la consolidación de memoria en humanos. ¿Por qué almacenamos algunas experiencias y otras no en nuestro sistema de memoria? 1.- Necesitamos un sistema que detecte la relevancia de los estímulos. 2.- Necesitamos que este sistema participe del proceso de consolidación de memoria durante el sueño. Area Tegmental Ventral (Neuronas dopaminérgicas) -El aprendizaje es facilitado por reforzamientos positivos. -Neuronas de esta región no solo codifican para el valor motivación de los estímulos sino mas bien su relevancia. -La dopamina liberada en el hipocampo u otras regiones del cerebro facilita mecanismo de plasticidad. -Es una región que se mantiene activa durante el sueño. -La alteración de los niveles de dopamina está asociado con déficit cognitivo. -El VTA tiene una conectómica muy apropiada para modular el aprendizaje y la consolidación de memoria. (Fields et al, 2007) En resumen • Nuestro cerebro ha cambiado en los último 6 millones de años: • Ha crecido en volumen • Ha crecido en superficie • Ha crecido en complejidad • Ha desarrollado nuevas estructuras • Luego de que nacemos nuestro cerebro sigue cambiando • Crece y se complejiza durante el desarrollo • Cambia mediante nuestros oficios y entrenamiento • Cambia de acuerdo a su estado de salud • El cerebro en este mismo momento ha cambiado y ya no es el mismo desde que entraron a este salón , por que hemos aprendido. • Esta noche mientras duerman seguirá cambiando… FIN!!!