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Introducción a la
NEUROCIENCIA
Aspectos básicos
Por: Cecilia Mel ©
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
Sistema
Nervioso
SN Central
SN Periférico
Cráneo
Columna
vertebral
SN Motor
Cerebro
Médula
espinal
SN Autónomo
o Vegetativo
SN
Parasimpático
Cerebelo
SN Simpático
Encéfalo
Neuroanatomía: Subdivisión de las partes visibles
del Sistema Nervioso (SN) y sus órganos
Sistema
Nervioso
Central
Cerebro
Columna
Vertebral
• Tejidos nerviosos con protección ósea
• Control y regulación de todas las
actividades corporales
• Telencéfalo (hemisferios)
• Diencéfalo (zona profunda)
• Cerebelo
• Tronco o tallo raquídeo
• Médula espinal
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
Cisura de
Rolando o
central
Cisura
parietooccipital
CEREBRO
Cisura de Silvio o
lateral
• 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)
CEREBRO
• Ganglios de la base: núcleos o agrupaciones
neuronales subcorticales de sustancia gris, en
la profundidad del cerebro
1.núcleo caudado Cuerpo
estriado
2. Putamen
3. Globo pálido
4. Núcleo subtalámico
5. Sustancia negra
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.
Sistema ventricular: lugar por el cual circula
el LCR. Partes:
1.ventrículos laterales (uno por hemisferio)
2.Tercer ventrículo (en el diencéfalo)
Unidos por el
3.Cuarto ventrículo
Acueducto de Silvio
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
Sustancia blanca: externa
• Conformado por
Sustancia gris: interna
• Conecta con el SN
Periférico:
• Nervios:
torácicos,
cervicales,
dorsales,
lumbares,
sacros
coxígeos
Sistema
nervioso
Periférico
• Conjunto de nervios y ganglios nerviosos.
• Nervios: haces de fibras nerviosas que se encuentran fuera del neuroeje.
• Ganglios: agrupaciones de células nerviosas intercaladas a lo largo del
recorrido de los nervios o en sus raíces
• Sin protección ósea
• Responde a los mandos del SNC
SN Motor
• Nervios que llegan a los músculos estriados o voluntarios. Control
consciente sobre acciones
• Neuronas autónomas o somáticas
SN
Autónomo o
vegetativo
• Control de glándulas y músculos lisos o no voluntarios
• SNA Simpático: gasta energía. Actúa en situaciones de estrés o
emergencia
• SNA Parasimpático: conserva y resguarda energía
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
•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
MULTIPOLAR
• Tienen una gran
cantidad de
dendritas que
nacen del cuerpo
celular.
• Mayoria de las
neuronas
NEUROGLÍA O GLÍA
Células cuya función es de sostén, nutrición o mantenimiento de un ambiente estable
para las neuronas (=homeostasis)
Representan el 40% del SNC
MACROGLÍA
MICROGLÍA
•90% de la glía
• 10% de la glía
•Mantiene
• Célulasde reserva que se
homeostasis o
encuentran en estado de
equilibrio para
reposo, que se activan en
funcionamiento
momentos de daño,
celular
muerte celular, trauma,
•Oligodendrocitos:
etc.
fabrican mielina
•Astrocitos: células
que nutren y
mantienen espacio
extracelular. Aislantes
eléctricos
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
Glías
Tipos
Sinapsis Partes Soma
Dentrita
Axón
Eléctrica Química
Botón o
terminal
sináptico
Macroglía
Microglía
Epéndimo y
coroideas
partes
Axón
Neuronas
Según función:
piramidales,
horizontales o de
Cajal, estrelladas
o granulosas, de
Marinotti
Célula de
Schwann
Tejido
conectivo o
de sostén
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 ELÉCTRICA
•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
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)
inhibitorio
excitatorio
Encefalina
Endorfina
ACTH
GH
catecolaminas
indolamina
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 voltaicodependientes 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
TIEMPO
• SN anatómicamente •
concebido: como red
de hilos conectados
entre sí (sinapsis)
• SN químicamente
•
concebido: el NT
puede llegar lejos
por difusión
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
excitaciónexcreción
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
Llegada del NT y
acoplamiento con el R
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
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
SUPERFAMILIAS
x funcionamiento
Inonotrópicos
Metabotrópicos
Son en sí
mismos o
tienen
asociados
canales de
permeabilidad
de iones
Producen
cambios
químicos
intracelulares
con mediación
de segundos
mensajeros
x NT asociado
x tipo y subtipo
del que se deriva
el nombre del R Según efecto biológico
que desencadene
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
1.Sistema hipotalámico
2.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 sueñovigilia, 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:
1. SNPerif.: saciedad y apetito
2. SNC: regulación de hormonas hipofisiarias, ritmos biológicos
• Usos farmacológicos:
1. Influencia en funcionamiento de drogas alucinógenas (LSD)
2. Inhibitorios del NT (serotonina) como antidepresivos
3. 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 Neuronal
1. Neurogénesis
2. Migración
3. Conectividad
4. Mielinización
• Neuroblastos
• Etapas: 1.Sin guía • Axones alcanzan
• Nacimiento y
y 2. con guía
células
diferenciación
postisinápticas
• Momento de
organizada y
ubicación final de • Superproducción,
progresiva de glía
las células
remodelación y
y neuronas
eliminación
Cobertura de
mielina por
oligodendrocitos
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
1.
Gestación
Unión de
gametos
femenino y
masculino
Una sola
célula
2.
Gastrulación
Diferenciación en
disco trilaminar
-Ectodermo: tejido
nervioso y piel
-Mesodermo: esqueleto
y músculos (SNP)
-Endodermo: vísceras
Plegamiento del
disco
1. Placa Neural
2. Surco Neural
3. Tubo Neural
-Vesículas primarias
-Prosencéfalo
-Mesencéfalo
-Rombencéfalo
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 temporalparietal 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:
1. 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
• El más antiguo
• Estructuras
corticales y
subcorticales
• Regulación de vida
instintiva, emotiva,
memoria y
homeostasis
• Sustancia gris
• Lámina delgada y
plegada sobre sí
misma
• Corteza =
allocortex (4%) +
neocortex (95%)
Cerebro
Límbico
Cerebro
Intelectual
o Noético
División
funcional
del cerebro:
Cerebro
Paralímbico
• El más nuevo
• Estructura del
Neocortex Dorsal
• Funciones
intelectuales,
praxia, gnosia,
pensamiento
abstracto
• En corteza orbitaria
anterior y corteza
temporal baso
latero polar
• Función de
valoración de
estímulos y
personalidad
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
Regiones
• Centros de placer: buscan las situaciones placenteras
específicas
• Centros de castigo: evitan las situaciones displacenteras
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
Región anterior regula el SN Parasimpático
Región posterior regula el SN Simpático
-temperatura
-agua en el cuerpo (producida, recibida, execrada)
-emoción y conducta
-actividad sexual (reproducción)
-respuesta al estrés y trauma
-ciclos sueño-vigilia
-ritmo circadiano
Sistema límbico: HIIPÓFISIS O GLÁNDULA PITUITARIA
•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
Adenohipófisis (lóbulo anterior)
Neurohipófisis (lóbulo posterior)
• 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
• 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)
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
Oxitocina
Contracción
uterina, lactancia
H antidiurética
(ADH)
Agua
Lóbulo posterior
(precursores que
van por sangre)
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 cardiorespiratorio
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-hipofisogonadal = regula
reproducción
Eje adrenal
GENÉTICA: ÁCIDOS NUCLEICOS
Configuración= base nitrogenada + azúcar + ácido fosfórico
BN
pentosa
P
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
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:
1. Separación de las cadenas por ruptura de puentehidrógeno por acción de la enzima polimerasa
2. 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 transcripción
primaria: la
primera
-intrón: 1% del ADN que sirve para la síntesis de proteínas
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
Ácidos nucleicos
Conformados por
Bases
nitrogenadas
Componentes
Pirimidina:
Purina :
-Adenina (A)
-Guanina (G)
-Citocina (C)
-Timina (T)
Azúcares
(pentosas)
Fósforo (P)
-Ribosa (ARN)
-Desoxirribosa
(ADN)
-Uracilo (U)
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
([email protected])
2010