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PLASTICIDAD
DEL
CEREBRO
Lic. Hugo Andrés Romero Calderón
DEFINICION:
LA PLASTICIDAD ES LA
CAPACIDAD DE MODIFICAR LA
EFICACIA DE LA TRANSMISIÓN
SINÁPTICA, YA SEA
AUMENTÁNDOLA O
DISMINUYÉNDOLA; TAMBIÉN,
PUEDEN FORMARSE SINAPSIS
NUEVAS COMO FORMA DE
PLASTICIDAD.
PRINCIPALES ETAPAS POR LAS QUE
PASA EL DESARROLLO CEREBRAL
NEURULACIÓN: es la conversión de la placa neural en el
tubo neural mediante un proceso de plegamiento.
PROLIFERACIÓN NEURAL O NEUROGÉNESIS: Se
produce entre el 2º y 4º mes de vida intrauterina. En este etapa
se producen las células del sistema nervioso central, es decir,
las neuronas y las células gliales. El número de células
generadas en el encéfalo fetal es entre un 30 y un 70% superior
al número de un adulto. Las células “sobrantes” sobreviven
durante un período de días a semanas, tras el cual, de forma
espontánea se inicia una cascada de cambios degenerativos y
un proceso fisiológico de muerte celular programada o
apoptosis.
MIGRACIÓN: Entre el 3º y 5º mes ocurre la
migración de las neuronas, guiadas por
procesos gliales en base a señales químicas.
Las células nerviosas migran hasta su
ubicación definitiva.
DIFERENCIACIÓN: Adquieren las
características morfológicas y fisiológicas de la
neurona madura.
ORGANIZACIÓN: Se produce la axogénesis
y la sinaptogénesis, mediante los cuales las
neuronas van estableciendo circuitos
neuronales de complejidad creciente.
Este proceso, es regulado genéticamente, y es
sensible a la experiencia y es la base más importante
de la plasticidad del sistema nervioso.
Las conexiones sinápticas pueden ser más rígidas,
con un “cableado duro”, como las neuronas que
controlan las funciones autonómicas – respiración,
ritmo cardíaco- en que se requieren conexiones muy
precisas controladas por un proceso genético, o
pueden ser más flexibles , “cableado blando” , de
manera que son sensibles a la experiencia y pueden
ser modificadas hasta la edad adulta.

Mielinización: proceso
por el que se produce el
recubrimiento de las
conexiones entre las
neuronas por un
membrana especializada
que permite una
adecuada transmisión de
los impulsos nerviosos.
DESARROLLO DEL CEREBRO
Roger Sperry
Las conexiones del sistema
nervioso están
completamente especificadas
en los genes del organismo.
CONCEPTO QUE SE
DEMOSTRÓ ERRONEO
CHANGEAUX:
“La expresión diferencial de los genes no
puede explicar por sí sola la gran
diversidad y especificidad de las
conexiones entre las neuronas.”

EMBRIÓN DE POLLO HABÍA
MÁS DE 20.000 NEURONAS
VIKTOR HAMBURGER
POLLO ADULTO SÓLO
HABÍA 12.000.
SISTEMA VISUAL DE AXONES
DAVID HUBEL
Y
TORSEN WIESEL
DEPENDE DE LA CANTIDAD
Y EL TIPO DE
ESTIMULACIONES
SENSORIALES
TRANSPORTADAS POR LOS
AXONES.
FINE-TUNING
* PROCESO DE ELIMINACIÓN
O AJUSTE DE CONEXIONES
EN LOS MAMÍFEROS ES NECESARIA LA EXPERIENCIA
INTERACTIVA POSTNATAL CON EL MUNDO EXTERIOR
PARA EL DESARROLLO NORMAL DE LOS SENTIDOS Y
EL SISTEMA NERVIOSO.
El genoma
proporciona la
estructura
general del
sistema nervioso
central
La actividad del propio sistema nervioso y la
estimulación sensorial proporcionan la
información mediante la cual nuestro
sistema es ajustado (fine-tuning)
y preparado para funcionar.
William Greenough, de la
Universidad de Illinois
Descubrió que durante los primeros meses de
vida de la rata se producía un acelerado
crecimiento de las sinapsis
independientemente de la cantidad o el tipo de
experiencia sensorial.
EXPLOSIÓN SINÁPTICA (BLOOMING) VA SEGUIDO DE
UN BRUSCO DESCENSO DEL NÚMERO DE SINAPSIS.
ES DECIR, LA ELIMINACIÓN O “PRUNING” (PODA) DE
LAS SINAPSIS SE BASA EN LA ACTIVIDAD Y LA
ESTIMULACIÓN SENSORIAL DEL CEREBRO,
EXPERIENCE-EXPECTANT LEARNING
(aprendizaje por experienciaanticipatorio)
SOBREPRODUCCIÓN INICIAL DE
CONEXIONES SINÁPTICAS RELATIVAMENTE
INDEPENDIENTE DE LAS EXPERIENCIAS
El Trabajo de
Greenough y sus
asociados se limitó a
las ratas y los monos
PETER HUTTENLOCHER
El período postnatal es uno en los que la
“synaptogenesis” (aumento sinapsis) se
produce más rápidamente en la corteza
cerebral humana.
A los dos años de edad, la densidad
sináptica es máxima,
Posteriormente, la densidad sináptica
disminuye, llegando a ser en la adolescencia
un 60% del máximo.
Janet Werker y Richard Tees, observaron que los niños
menores de un año podían distinguir entre los sonidos
producidos por distintas lenguas.
Y a los 12 meses, estos mismos niños empezaban a
perder dicha capacidad.
El desarrollo cerebral normal implica una
pérdida de conexiones sinápticas, cuyo
resultado será la pérdida de ciertas
habilidades a medida que el cerebro se va
aproximando a su forma adulta
PLASTICIDAD SINÁPTICA
CATEGORÍAS
1. Plasticidad a largo plazo: implica cambios unas
horas o más. Procesos de aprendizaje y memoria.
2. Plasticidad homeostática: esta plasticidad, que se
da a ambos lados de la sinapsis
3. Plasticidad a corto plazo: dura unos milisegundos
o minutos y permite a las sinapsis realizar funciones
críticas en los circuitos neuronales.
TRES TIPOS DE PLASTICIDAD
EXPERIENCE-INDEPENDENT PLASTICITY
La plasticidad independiente de experiencia se refiere a
los cambios en el número y/o la función de las sinapsis
que se dan como consecuencia de la expresión
programada de determinados genes sin que medie
factores experienciales.
EJEMPLO:
formación de capas en el núcleo lateral
del tálamo, la estructura cerebral que recibe
las señales de la corteza visual
TRES TIPOS DE PLASTICIDAD
EXPERIENCE-EXPECTANT PLASTICITY
Plasticidad sináptica “expectante” de experiencia:
Cambios sinápticos que requieren de ciertas experiencias
que son esperables en determinados momentos del
desarrollo de una especie experiencias que a su vez
generan cambios plásticos en el cerebro, se denominan
períodos críticos o sensibles.
EJEMPLO:
Experimento de Hubel y Wiesel
TRES TIPOS DE PLASTICIDAD
EXPERIENCE-DEPENDENT PLASTICITY
Plasticidad, la dependiente de experiencia, hace
referencia a aquéllos cambios plásticos que se dan como
consecuencia de experiencias a lo largo del ciclo vital. es
máxima durante la infancia y la adolescencia, se mantiene
a lo largo de toda la vida, excepto en ciertos trastornos
graves del desarrollo y en enfermedades
neurodegenerativas.
Posibilita el aprendizaje y la memoria. .
EJEMPLO:
Diferentes tipos de aprendizaje
EL TÉRMINO ‘PLASTICIDAD ADEMAS SIGNIFICA:
El término ‘plasticidad cerebral’ expresa la capacidad cerebral
para minimizar los efectos de las lesiones a través de cambios
estructurales y funcionales.
Una gran parte de procesos lesivos del sistema nervioso que
afectan a tractos corticoespinales y subcorticoespinales,
cerebelosos, medulares, visuales, lingüísticos y de otros tipos
muestran el efecto de la plasticidad, unas veces de forma
espontánea y otras tras tratamientos de rehabilitación
adecuados.
Respuestas de la Plasticidad Neural al
Daño del Sistema Nervioso:
1)
Degeneración
neuronal
DEGENERACIÓN ANTERÓGRADA
DEGENERACIÓN RETRÓGRADA.
Cuando un axón degenera, de los axones
ilesos adyacentes crecen ramificaciones
que establecen sinapsis en los lugares que
ha dejado vacíos el axón que ha
degenerado
Respuestas de la Plasticidad Neural al
Daño del Sistema Nervioso:
2)
Regeneración
neuronal
Nuevo crecimiento de las neuronas
dañadas.
No se da con tanto éxito en los
mamíferos y otros vertebrados
superiores como en la mayoría de
los invertebrados y los vertebrados
inferiores.
En vertebrados inferiores, la regeneración neuronal es
extremadamente precisa. Si se pueden identificar y aplicar
al encéfalo humano los factores que favorecen la
regeneración podría ser posible curar lesiones cerebrales.
Respuestas de la Plasticidad Neural al
Daño del Sistema Nervioso:
3)
Reorganización
neuronal
El cerebro del mamífero adulto
conserva la capacidad de
reorganizarse en respuesta a la
experiencia y también como
respuesta a las lesiones.
Jenkins y Merzernich (1987) extirparon el área de corteza
somatosensitiva del mono que responde al contacto de la
palma de la mano contralateral. Tras varias semanas las
neuronas adyacentes a la lesión respondían ahora al contacto
con la palma.
Respuestas de la Plasticidad Neural al
Daño del Sistema Nervioso:
La recuperación de la función tras
4) Recuperación daño cerebral es un fenómeno poco
de la función
conocido. Es probable una
tras daño
recuperación sustancial de la función
cerebral
cuando las lesiones son pequeñas y
el paciente joven
El descubrimiento de la neurogénesis en adultos dio lugar a la
posibilidad de que la proliferación neuronal intervenga en dicha
recuperación, en especial cuando el daño afecta al hipocampo.
el ejercicio, que se ha probado que incrementa la neurogénesis
en adultos, podría resultar terapéutico para los pacientes con
daño cerebral.
Preguntas:
1)
Como se define la Plasticidad Cerebral
2)
¿Cuales son las principales etapas por las que
pasa el desarrollo cerebral?
3)
Explique los conceptos de Blooming – Pruning.
Y Fine-Tuning
4) Explique la “experience-independent”, la
“experience expectant” y la “experiencedependent”
5) Realice un cuadro explicativos de las Respuestas
de la Plasticidad Neural al Daño del Sistema
Nervioso. (Respuestal al daño – Caracteristicas –
Detalles/ejemplos)
MECANISMOS
DE
PLASTICIDAD
PRESINÁPTICOS
POSTSINÁPTICOS
MECANISMOS PRESINÁPTICOS DE
PLASTICIDAD
AUMENTAN LA LIBERACIÓN DEL
NEUROTRANSMISOR
AUMENTO DEL POOL DE VESÍCULAS DISPONIBLES PARA LIBERAR
AUMENTO DEL TIEMPO DE FUSIÓN DE LAS VESÍCULAS CON LA
MEMBRANA PRESINÁPTICA
CAMBIO DEL TIPO DE FUSIÓN DE LAS VESÍCULAS
AUMENTO DEL INGRESO DE CALCIO
FACILITACIÓN E INHIBICIÓN PRESINÁPTICAS
HABITUACIÓN
MECANISMOS POSTSINÁPTICOS DE
PLASTICIDAD
AUMENTAN LA RESPUESTA DE LA
NEURONA POSTSINÁPTICA A LA
ESTIMULACIÓN
AUMENTO DE LA AFINIDAD DE LOS RECEPTORES
AUMENTO DEL NUMERO DE RECEPTORES
MECANISMOS “MIXTOS” (PRE Y
POSTSINÁPTICOS)
POTENCIACIÓN A LARGO PLAZO
¿QUÉ ES Y COMO
FUNCIONA LA
POTENCIACIÓN A
LARGO PLAZO?
LA LTP ES EL AUMENTO DE LA DURACIÓN Y DE
LA EFICACIA DE LAS SINAPSIS
OCURRE SÓLO EN SINAPSIS GLUTAMATÉRGICAS
ES MODULADA POR VARIOS NT
SE RESTRINGE A LA SINAPSIS QUE HA SIDO
EFECTIVAMENTE ESTIMULADA
PUEDE ESTIMULAR A SINAPSIS PRÓXIMAS
ES CONSIDERADA COMO UN POSIBLE
MECANISMO DE LA MEMORIA
LA MAYORÍA DE LAS SINAPSIS EXCITATORIAS
CEREBRALES SON GLUTAMATÉRGICA
TRES GRANDES TIPOS DE RECEPTORES DE
GLUTAMATO EN LA MEMBRANA
POSTSINÁPTICA
AMPA
NMDA
METABOTROPICOS
ACTIVACIÓN DE RECEPTORES AMPA
INGRESO DE NA+ POR CANALES ESPECÍFICOS
DESPOLARIZACIÓN
ESTIMULACIÓN MASIVA O REITERADA DE ESTOS R
AUMENTA LA DESPOLARIZACIÓN
EXPULSIÓN DE Mg2+ DE LOS CANALES
IONOTRÓPICOS DE LOS R NMDA
ESTOS PASAN A RESPONDER AL GLUTAMATO
DEJAN PASAR Ca2+ POR SU PROPIO CANAL
AUMENTO DE CALCIO INTRACELULAR
ACTIVA DIVERSAS ENZIMAS
FOSFOLIPASA
A2
SINTASA DE
OXIDO
NÍTRICO
HEMOOXIGENASA
Los mecanismos celulares que contribuyen en la LTP
y la formación de sinapsis glutamatérgicas
inducidas por actividad han sido intensamente
estudiadas.
Estudios recientes han renovado el interés respecto
del rol de los componentes presinápticos en estos
procesos.
La evidencia actual nos demuestra que LTP
utilizaría ambos mecanismos de expresión pre y
post- sinápticos.

Los mecanismos de inducción
y
expresión de LTP serían más
complejos que los planteados
hasta la actualidad.

Hallazgos recientes han
analizado la posibilidad de
que tanto mecanismos pre
como post- sinápticos de
mantenimiento
de LTP pueden coexistir en una
misma sinapsis.

Fuertes evidencias respaldan
la idea de que mecanismos
presinápticos contribuyen en
el mantenimiento de LTP
dependiente de receptores
NMDA.
MECANISMOS PRESINÁPTICOS DE
PLASTICIDAD
AUMENTAN LA LIBERACIÓN DEL
NEUROTRANSMISOR
AUMENTO DEL POOL DE VESÍCULAS DISPONIBLES PARA LIBERAR
AUMENTO DEL TIEMPO DE FUSIÓN DE LAS VESÍCULAS CON LA
MEMBRANA PRESINÁPTICA
CAMBIO DEL TIPO DE FUSIÓN DE LAS VESÍCULAS
AUMENTO DEL INGRESO DE CALCIO
FACILITACIÓN E INHIBICIÓN PRESINÁPTICAS
HABITUACIÓN


Los procesos regulatorios que determinan cambios persistentes
de cualquiera de los pasos implicados en la liberación del NT
podrían estar potencialmente implicados en algunas formas de
LTP.
Existirían dos modelos principales que explicarían las
modificaciones sostenidas en la liberación de los NT durante LTP:
Kiss- and- Run: Gradual, regulada liberación del contenido de las
vesículas a través de un poro de fusión.
Cambios sustanciales en la frecuencia de la fusión tipo Kiss- andRun, fusión total tipo colapso o el aumento en el tamaño del
poro de fusión implicado en este mecanismo pueden reclutar
sinapsis especificas mediadas por receptores AMPA.
Cambios estructurales en los sitios de liberación presináptica. Pool
de vesículas sinápticas, recicladas y de novo y tamaño de la
zona activa.
La inducción de la facilitación LTP deriva de dos
distintos tipos de cambios funcionales y
estructurales con diferentes cursos de tiempo:
Corto Plazo (A las 3-6 Hs. de estimulación):
Redistribución dinámica de las vesículas sinápticas
permitieron la activación funcional de las
preexistentes pero silenciosas varicosidades.
 Largo plazo ( Después de 24 Hs.): El número total
de varicosidades neuronales aumentaron
significativamente, sugiriendo la formación de
novo
de las sinapsis.

Uno de los mecanismos de LTP es la formación de sinapsis inducidas
por actividad.
 A pesar de que la sinaptogenesis temprana se sucede en
ausencia de neurotransmisión, la actividad neuronal repetitiva
puede llevar a la formación de nuevas sinapsis durante la
madurez del SN.

La espinogenesis de las neuronas postsinápticas es aumentada
por la actividad neuronal y más específicamente, se encuentra
condicionada y determinada por las especializaciones
dinámicas de la región presináptica.
En resumen, la experiencia actual nos indica que la
sinaptogenesis
dependiente de actividad puede ser iniciada a partir de
modificaciones
estructurales y funcionales tanto pre como post-sinápticas.

Cambios sostenidos en la liberación de
los NT contribuyen en los mecanismos
de LTP en diferentes sinapsis.
 Especializaciones presinápticas
pueden iniciar y dirigir la sinaptogenesis
dependiente de actividad.
 LTP utiliza mecanismos pre y postsinápticos, dependiendo del tipo,
estado y nivel de actividad de la
sinapsis y de los estímulos implicados en
ella.

Determinar cuáles mecanismos prey post- sinápticos estarían
específicamente implicados en la
LTP.
 ¿Bajo qué circunstancias son
desarrollados?
 ¿Cómo son integrados y
balanceados?
 ¿Cómo están implicados en la
funciones superiores del SN?

MUCHAS
GRACIAS!!!