Download Plasticidad cerebral. Cómo el cerebro se adapta al mundo

Relaciones entre el desrrollo del sistema
nervioso las funciones neurales durante los
primeros años de la infancia
PLASTICIDAD CERERAL
ADAPTACION
SALVADOR MARTINEZ.
INSTITUTO DE NEUROCIENCIAS UMH-CSIC
CATEDRATICO DE NEUROANATOMIA. FACULTAD DE MEDICINA. UMH
NEUROANATOMIA
AREAS CORTICALES
Sitematizacón
Tema. 92
Korbinian Brodmann (1868-1918)
Baron Constantin von Economo
1876 - 1931
AREAS FUNCIONALE S DE LA C ORTEZA CE REBRAL (Fig. A 2)
Fig. 3. Areas funcionales de la corteza cerebral
AMS
COF
CPP
CSP
CxM
V7
GA
CFDL
CxpM
V6
CPTO
w
CxpM
B
V3
V5
CA
V2
PVL
V1
V8
CA T
CI T
CSP
V4
AMS
CxM
CPP
CCP
V7
CCA
CFDM
V3
V2
V1
PVM
H
V4
V8
CI T
AMP: área motora p rimaria. Movimientos voluntarios.
AMS: área motora suplementaria. Programa las secuencias motoras y coordina los movimientos bilaterales.
CA: corteza a uditiva prima ria. Analiza la informa ción auditiva.
CAPP: corteza de a socia ción parietal posterior. Convergen los sistemas sensori ales (auditivo, visual, somestésico).
Reco nocimiento espacial del entorno y del cuerpo en el espa cio.
CCA: corteza c ingular anterior. Concentración de la atención durante la realización de las acciones. Corr elaciona y
sintoniza la actividad y los pensamientos propios.
CFDL: corteza fro ntal dorsolateral. Area relacionada con la generación de acciones y la voluntad. Se planifican
acci ones y se realiza la elección de la acción a realizar entre las posibles.
COF: campo o cular frontal o área oculo-cefalo-gira (pa rte de la CxpM). Control de los movimientos oculares
sacá dicos y de dirección de la mirada hacia los punto de atención visual.
CPP: corteza parietal posterior (co rteza sensorial secundaria). Envía informa ción sensori al elaborada hacia la corteza
motora suplementaria (AMS) y corteza prem otora (CxpM). Interviene en la vía de atención de la mirada
actuando sobre el COF.
CxpM: corteza prem otora. Controla los movimientos de la reg iones proximal es de los miembros para dirigirlos hacia
el blanco.
CxpM.B: area de B roca. En el lado izquierdo genera la actividad motora relacionada con el l enguaje. En el lado
derec ho interviene en la generac ión de la actividad motora asoci ada a la entonac ión del lenguaje (prosodia
motora).
GA: giro a ngular o área de Werni cke. En el lado izquierdo se relaciona con la comprensión del significado del
lenguaje. En el lado derecho se relaciona con la comprensión de la entonac ión del lenguaje (prosodia
sensorial).
PVL: corteza prefr ontal ventro-lateral (orbito-frontal). Inhibición de los impulsos y acciones inapropiados en relaci ón
son la situación. Planifica acciones y las selecciona en función de la predicción de benef icios a largo plazo.
PVM: corteza pref rontal ventro-medial. Se experim enta la act ividad emocional y se da significado emocional a las
percep ciones.
V1: área v isual prima ria. Llega la información visual desde el geniculado lateral.
V2: área v isual secunda ria. Se genera la visión estereoscópica.
V3: visión en pro fundidad y distancia. Volumen del campo y objetos visual es.
V4: visión del color
V5: percep ción del movimi ento de los objetos en el campo visual.
V6: deter minación de la posición absoluta de los objetos.
V7: visión espectral de nuestro cuer po.
V8: reconoci miento de los objetos
FUNCION CEREBRAL
ESTIMULOS DEL
ENTORNO
GENES
BUEN DESARROLLO DEL ORGANO:
NUMERO DE UNIDADES CELULARES: NEURONAS (...)
DISPOSICIÓN DE LAS NEURONAS
CONTACTOS FUNCIONLES ENTRE NEURONAS:
FORMACION DE SINAPSIS
BUENA FUNCION SINAPTICA
SELECCION SINAPTICA
6
INTELIGENCIA
- Habilidades cognitivas globales de caracter adaptativo
- “Inteligencia social”
EL DESARROLLO DE LA INTELIGENCIA ESTA SOMETIDO A FACTORES
GENETICOS Y AMBIENTALES. La contribución relativa de cada uno de estos
factores tiene gran variabilidad interpersonal.
LAS HABILIDADES NO VERBALES ESTAN GENETICAMENTE DETERMINADAS
MIENTRAS QUE LOS ASPECTOS RELACIONADOS CON EL DESARROLLO DEL
LENGUAJE SON MAYORITARIAMENTE AMBIENTALES
7
Los orígenes del cerebro
La detección de
cambios en el
medio ambiente y
la motricidad son
críticos para la
adaptación y la
supervivencia. El
sistema nervioso
surgiría de la
necesidad de
predecir la
magnitud,
dirección y
consecuencias de
los actos motores.
Ascidia
Exploración del mundo exterior
Especialización Funcional
Existe una
gran
variabilidad
individual
10
20 HORAS
LA GENETICA Y EL
DESARROLLO CEREBRAL
30 HORAS
PLAN MORFOGENETICO
LOS GENES CONTROLAN
EL DESARROLLO DE
ORGANOS Y SISTEMAS
2 DIAS
HUMAN EMBRYO
E20
5 SEMANAS
GENOMA HUMANO
20.000-25.000 GENES: solo el 1.2% del genoma son secuencias codificantes
IMPORTANCIA DE LOS ELEMNETOS REGULADORES, factores de
transcirición que regulan variantes de expresión por procesamiento alaternativo.
IMPORTANCIA DE LOS EFECTOS EPIGENETICOS
genetica
ambiental
edad
0
Genes,
morfología del
cerebro y
Enfermedadad
mental
heradabilidad
5a
12 a
18 a
más cálido= más influencia genetica
MAPA FISICO DE MUTACIONES RELACIONADASM CON
FENOTIPO NEURAL. DISCAPACIDAD INTELECTUAL
Sindrome 5p -
Región crítica lisencefalalia
NINGUNO CLARAMENTE
RELACIONADO CON
ALTAS CAPACIDADES:
EQUILIBRIO GENICO
DESARROLLO SNC
-Proliferación
-Migración
-Sinaptagenesis
-Mielinización
Scheme of Neural Tube
Development
Embrionary sheet
differentiation
Neural tube caudal closure
Neuronal
Proliferation
Neural Plate Formation
Developmental
Window
Dorsal
Neurulation
Induction
Neuronal
Diferentation
Migration
3-4th Week CA
2nd Week CA
Examples of Major Human
Dissease
Myelinisation
Ventral Induction
8-15th Week CA
20-400th Week CA and
10-20th Week CA
Beyond
3-7th Week CA
Dandy-Walker
Joubert’s syndromes
Holopronscephaly
Enterogenic Cysts
Spina Bifida
Schizencephaly
BLASTULA Mycrocephaly
Septo-optic dysplasia
Agenesis of the corpus
callosum
EMBRIO
Periventricular
heterotopia
FETUS
Mental
Retardation
NEWBORN ….
ORGANIZADORES
MORFOGENETICOS Y
GENES
SELECTORES
MIGRACION
CELULAR
ESPECIFICACION
DE TERRITORIOS
NEUROEPITELIALES:
TIPOS CELULARES
FORMACION
DE SINAPSIS
ABORTO
discapacidad
intelectual
GRAVE
MALFORMACION
ESTRUCTURAL
Esquis/Lisenc/Epilep
?
enfermedad
mental
E
E/A
BP
NORMAL”
“
Alteración de la proliferaión: cerebro más pequeño
Microcefalia
Normal
EXCESO DE PROLIFERACION:
megacefalia
Esquisencefalia
MIGRACIÓN NEURONAL
10 SEMANAS
MIGRACION CELULAR
Malformations of Cortical
Development (Genetics)
1.
2.
3.
Neuronal and Glial Proliferation:
1.
Proliferation (apoptosis) of normal cells.
2.
Proliferation (apoptosis) of normal cells.
3.
Abnormal dysplasic cells.
Malformations of Cortical Organizations:
1.
Polyimicrogyria y schizencephaly.
2.
Focal Cortical dysplasias and microdysgenesias.
Microcephaly:
1q31, 8p22-pter,
9q34, 15q,
19q13.1-q13.2
Polymicrogyria:
22q11.2, 1p36,
1q44
GPR56
LISENCEFALIA TIPO I
NORMAL
Malformations of Neuronal Migration
1.
Lisenchephaly and subcortical band
heterotopias.
2.
Coblestone’s Complex lissencephalies.
3.
Neuronal heterotopias.
(Barkovich et al, 2001)
ARX, DCX,
Lis 1
, RELN,
FCMD, FKRP
LARGE, POMPT1
POMGnT1
FLNA
ARFGEF2
GRP56
Dosis génica
Desequilibrio génico
lisencefalia
delección
duplicación 17p13.3
a
b
g
h
c
d
i
j
e
f
k
l
Figura 2: Localización de microsatéltes y marcadores de ADN genómico
Increased LIS1 expression affects human and
mouse brain development
W eim in Bi1,2,15,Tam ar Sapir3,15,O leg A Shchelochkov1,4,15,Feng Zhang1,M arjorie A W ithers1,JillV H unter4,
Talia Levy3,Vera Shinder5,D anielA Peiffer6,Kevin L Gunderson6,M arjan M N ezarati7,Vern Ann Shotts8,
Stephen S Am ato9,Sarah K Savage9,D avid JH arris10,D ebra-Lynn D ay-Salvatore11,M ichele H orner11,
Xin-Yan Lu1,2,Trilochan Sahoo1,2,Yuchio Yanagawa12,Arthur L Beaudet1,4,13,Sau W aiCheung1,2,
Salvador M artinez14,Jam es R Lupski1,2,4,13 & O rly Reiner3
Subject 6
Subject 7
23
LA NEURONA: la principal célula del cerebro
LA SINAPSIS:
la unidad
funcional
24
Microscopía Electrónica
Conexiones sinápticas
1
500
Dibujo original de
Preparación original de
25
Cortesía de J. Lerma
La transmisión sináptica
1-Almacenamiento vesicular
2-Liberación del
neurotransmisor
3-Interacción con receptor
Neurotransmisor
Iones
1. El neurotransmisor
se une al receptor
Modificada de J. Lerma
2. El canal se abre y
fluyen los iones
PLASTICIDAD….
Organización de los circuitos neurales
LA ACTIVIDAD ES EL
FACTOR MAS
IMPORTANTE PARA
LA FUNCION
NEURONAL Y LA
PLASTICIDAD
CEREBRAL….
SINAPTOGENESIS
SOBREPRODUCCION
PODA SINAPTICA
28
PLASTICIDAD
SINAPTICA
LA FUNCION
MODIFICA LA
ESTRUCTURA
D.O. Hebb
Padre de la Psicología Cognitiva 1904-1985
Su hipotesis (1949)
Brain Damage and Repair.
From molecular research to clinical therapy
Herdegen & Delagado Garcia Eds 2004
Childhood Experience and the Expression of Genetic Potential:
What Childhood Neglect Tells Us About Nature and Nurture
Copyright © Dr Bruce D Perry, The ChildTrauma Academy,
EN LA CORTEZA CEREBRAL DE UNA
PERSONA CON DISCAPACIDAD MENTAL:
HAY MENOS NEURONAS
EXISTEN MENOS SINAPSIS
(espinas sinápticas en n. Piramidales)
LAS NEURONAS NO FUNCIONAN BIEN (?)
SD
el cerebro interpreta el mundo el intenta comprenderlo
Alfred Russel Wallace (1823-1913)
The Law which has Regulated
the Introduction
of New Species, 1855
(Annals and Magazine of
Natural History, vol. 16).
Charles Robert Darwin (1809 –1882)
July 1, 1858 - Charles
Darwin and Alfred Wallace
present papers
on the development of
animals to
the Linnean Society in London.
Charles Darwin,
On the origin of species
by means
of natural selection, or,
The preservation of
favoured races
in the struggle for life.
London: John Murray, 1859.
A TRAVES DE LA ACTIVIDAD MENTAL COMPLEJA QUE PONE EN MARCHA NUEVAS
(ORIGINALES) COMBINACIONES DE DATOS SE LLEGA A INTERPRETACIONES MAS
ADAPTADAS AL CONJUNTO DE CONOCIMIENTOS EN CADA MOMENTO
NO HAY NINGUN DATO ESTRUCTURAL QUE SE RELACIONE CON LA MAYOR
INTELIGENCIA, LUEGO LA DIFERENCIA ESTA EN LA FUNION
31
Periodos críticos
MOTOR
SENSORIAL
COGNITIVO
mental
functions
32
Maduración cerebral
Maduración
neurotransmisores
modulación funcional:
equilibrio
33
IG 1. Series of MR images in an infant
boy (GA, 30 weeks; PMA, 3 weeks).
34
Maduración cerebral
intrauterina
35
NEURONAS
EN ESPEJO (?)
36
LA ADECUADA MADURACION
FUNCIONAL DEL CEREBRO
DEPENDE ED UN ADECUADO
ENTORNO DE ESTIMULOS
INTERACCION
AMBIENTE
GENOMA
Sindrome de Rett
37
ATENCION TEMPRANA Y
FUNCION CEREBRAL
Child and Adolescent Psychiatry: A Developmental Approach
Autor Jeremy Turk, Philip Graham, Frank Verhulst
MADURACION CORTICAL
MADURACION CORTICAL Y MIELINIZACION
lateralización
hemisférica
Adolescent Psychopathology and the Developing Brain: Integrating Brain and Prevention Science
by Daniel Romer (Editor), Elaine F. Walker (Editor)
INA-UMH-CSIC
ALICANTE
39