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Introducción de Neuroanatomía Funcional
Neurobiología del Aprendizaje y la Memoria.
Preguntas generales:
¿Cómo?
¿Cuando?
¿Dónde?
Visión estática
Muchos mecanismos fueron
predichos por Ramón y Cajal
El aprendizaje y la memoria son de los mecanismos mas importantes por los que el
medioambiente afecta el comportamiento.
El aprendizaje es el proceso por el cual se adquiere conocimiento acerca del mundo,
mientras que la memoria es el proceso por el cual ese conocimiento es codificado,
almacenado y mas tarde recuperado.
El sistema nervioso obtiene información sensorial del medioambiente, evalúa la
significado de la información, y genera la respuesta comportamental apropiada.
El sistema nervioso esta neuroanatómicamente estructurado para poder para cumplir
estas tareas.
Neurona de Purkinje
Ramon y Cajal 1899.
Sistema nervioso de especies que veremos en la materia
2 mm
75 mm
20 mm
0,4 mm
cerebro
Los sistemas nerviosos tiene un plan en
común para tomar información sensorial,
procesarla y controlar la acción con ordenes
motoras a los músculos
10 mm
Medula
Espinal
O
Cuerda
neural
200 mm
3 ejes principales
Dorsal
Anterior
Rostral
Dorsal
Ventral
Posterior
Caudal
Posterior
Caudal
Dorsal
Anterior
Rostral
Ventral
Posterior
Caudal
Lateral
Medial
Lateral
Planos de sección y atlas
Horizontal
Coronal
Blumenfeld, 2002
Paxinos, 2001, 1997.
Sagital
Tipos celulares del sistema nervioso
Astrocitos
Secrecion y
absorcion de NT, GFAP (rojo)
Sinapsis
Vimentina (verde)
Dapi (azul)
Tripartita.
Mantenimiento de
la B hemoatoenc.
Microglia
Rta inmunne.
Oligodendrocitos
Conforman la mielina
Cerebelo MBP rojo
Dapi azul
Neuronas
100 um
100 µm
Neuronas hipocampales CA1 de
Mus musculus
Neurona Vum Apis mellifera
Nivel de redundancia
>
Célula
pre sináptica
Flujo de
información
Núcleo
Soma
Dendritas
estímulos
Cono axónico
Canales de
Na volt dep
Na V
1
AIS
Nodo de R
100-200 1000-2000
Axon
Célula
pos sináptica
Sinapsis química o eléctrica
Sinapsis:
axo dendrítica
axo somática
axo axónica
Terminal sináptico (pre, P)
Vesículas sinápticas
Densidad post sináptica (anclaje de receptores)
p
Sinaptosomas
p
p
p
p
p
Hay 7 divisiones mayores del SNC
Hemisferios cerebrales telencefalo
Diencefalo Talamo
Hypotalamo
Puente de varolio
Bulbo raquídeo
Cerebelo
Medula espinal
El sistema nervioso central consiste de varios
sistemas funcionales discretos. Ej: tacto, visión, oído, gusto
olfato y para la acción.
5 principios gobiernan la organización de los
sistemas Funcionales
•
•
•
•
•
Cada sistema funcional involucra varias regiones cerebrales que llevan a cabo
diferentes tipos de procesamiento de información.
Vías identificables conectan los componentes de un sistema funcional.
Cada parte del cerebro proyecta en forma ordenada a la siguiente, creando mapas
topográficos.
Los sistemas funcionales están jerárquicamente organizados.
Los sistemas funcionales en un lado del cerebro controlan el otro lado del cuerpo.
1. Cada sistema funcional involucra varias
regiones cerebrales que llevan a cabo diferentes
tipos de procesamiento de información.
- Varios sistemas funcionales pasan por una misma estructura.
Ej: Receptores en la periferia proyectan a una o mas de los siguientes estructuras:
medula espinal, bulbo raquídeo y Tálamo (todos los sentidos salvo olfato).
El Tálamo
proyecta a las cortezas sensoriales primarias.
Otras Cort.
Los componente se llaman «relays».
- La información es transformada en cada etapa (Amplificada o atenuada).
- En cada etapa cada neurona recibe input de miles de neuronas pre. Es la
sumación lo que gobierna el output a la siguiente etapa.
- Dos tipos de neuronas: 1. Neuronas de proyección: Llevan información de una
etapa de procesamiento a la siguiente. Tienden a ser excitatorias.
2. Interneuronas locales: Input como los de
neuronas de las de proyección, pero contactan neuronas pertenecientes a la
misma etapa de procesamiento. Tienden a ser inhibitorias.
2. Vías identificables conectan los componentes
de un sistema funcional.
Los axones salientes que dejan un componente de una sistema funcional
están juntos en un mismo haz de una vía que proyecta al siguiente.
Estas vías son relativamente constantes entre individuos.
3. Cada parte del cerebro proyecta en forma
ordenada a la siguiente creando mapas
topograficos.
Grupos vecinos de neuronas en la retina proyectan a grupos vecinos en el
Tálamo.
Estos mapas poseen posición y densidad, determinando esta ultima el grado
de sensibilidad.
Gentileza Dr. Beron de astrada
4. Los sistemas funcionales estan
jerárquicamente organizados.
Luz
Campo
visual
Ejemplo de sistema visual
Núcleo
Geniculado
lateral
Tálamo
Corteza
visual
Primaria|
Dispara
solo a
un tipo
de
arreglo
La
información
pasa en
serie y en
paralelo por
35 o mas
regiones
corticales
Etapas mas
avanzadas, neuronas
individuales
responden a
información
compleja como la
forma de una cara.
5. Los sistemas funcionales en un lado del
cerebro controlan el lado opuesto del cuerpo.
La mayoría de las vías del sistema nervioso son bilateralmente simétricas y se
cruzan al lado contralateral del cerebro o la medula espinal.
Los distintos sistemas funcionales se cruzan a distintos niveles del sistema
nervioso.
Las vías del dolor se cruzan a poco de entrar en la medula espinal y el tacto
fino cerca del bulbo raquídeo.
- La corteza cerebral (2 a 4 mm externos del cerebro), se ocupa de
funciones cognitivas.
- La corteza esa dividida en 4 lóbulos cerebrales. El nombre proviene
de los huesos que se encuentran sobre los lóbulos.
- Cada lóbulo incluye varios dominios funcionales distintos.
- La corteza posee regiones funcionalmente distintas.
Para el procesamiento de una información sensorial particular hay varias áreas
especializadas en el procesamiento de la información, que se llaman primaria,
secundaria terciaria y motora, dependiendo de la proximidad a la vía sensorial o
motora.
C Somatosensoria 1°
C Visual 1°
C Auditiva 1°
- Cada área sensorial 1° conduce la información a áreas adyacentes unimodales que
refinan la información de esa única modalidad sensorial.
- Cada una de las áreas de alto orden manda información a una u otra de las tres áreas
de asociación multimodal.
Hay 3 principales cortezas asociativas
Emoción y
almacenamiento
de la memoria
Mursroom bodies de Abeja
areas de asociacion multimodal rojo
No en escala.
La corteza esta organizada en capas
• La información se procesa a través de capas en grupos de neuronas
interconectadas llamadas columnas.
• Se piensa que las columnas son los módulos fundamentales de
computación de la corteza.
• A un área de corteza mayor, mayor numero de módulos de procesamiento.
• Las capas organizan inputs y outputs.
I
II
III
IV
V
Broadman 1909.
VI
6 capas
Dendritas Somas
Fibras con
y somas neuronales mielina
• Regiones
Ganglios subcorticales
de la base: Núcleo
caudado, putamen
y globus
palidus. Cognición,
de
poseen
grupos
funcionales
deaprendizaje
neuronas
habilidades motoras. Reciben input de todas las partes de la corteza a través del Tálamo.
llamados núcleos.
• Formacióan
Hipocampo
y las regiones
corticales asociadas.
de largo
La capacidad de hipocampal:
la corteza de procesar
información
sensorial,
asociarlaMemoria
con estados
termino (no es el lugar definitivo de almacenamiento).
emocionales, almacenar la información e iniciar la acción esta modulada por 3 estructuras.
• Amigdala: Análisis de la relevancia emocional o motivacional de los estímulos sensoriales, y coordinación
de sistemas funcionales para permitir al individuo realizar respuestas comportamentales adecuadas.
El conocimiento de la funcionalidad de los grupos neuronales y la corteza proviene en gran parte del análisis de
lesiones. En humanos por el estudio de pacientes con lesiones por Traumas, Tumores, accidentes cerebro
vasculares y por cirugías.
Ej.
Pacientes G.D. y R.B
Lesión en el área CA1 del hipocampo
Mayor impedimento
Pacientes L.M y W.H.
Lesión en el área GD, CA1 del hipocampo y corteza entorrinal.
Paciente H.M.
Lesión en el área sin la mayoría de la formación Hipocampal.
Los sistemas de modulación en el
cerebro influencian la Motivación, la
Emoción y la Memoria
• El sistema modulador hace que el organismo
se centre en estímulos relevantes a satisfacer
una necesidad que activo el sistema
modulador (Hambre, sed, etc).
•
•
Ej: en Drosophila refuerzo con el laser en 21 mW/mm2, era percibido por la mosca, pero no era suficiente
para que almacenara la tarea de inhibir el acercamiento a la hembra, para el que necesitaba un refuerzo
mayor. Wu et al., 2014.
En el cangrejo Neohelice granulata, un periodo sin agua es facilitador de la memoria. Frenkel et al., 2005).
Resumen
Información sensorial
Sistema Nervioso
Respuesta comportamental
Evaluación
El sistema nervioso esta organizado para realizar esta tarea.
Sensorial
Asociativo
Motor
Sensorial
Modulador
Motor
Nuevas técnicas revelan la topografía
de las proyecciones de una región a
otra.
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Golgi. Precipitación de plata. Somas y arboles dendríticos.
Histoquímica. Propiedades fisicoquímicas del sistema nervioso. Nissl. Somas y
dendritas proximales.
Microscopia electrónica. Sinapsis.
Imnunohistoquímica. Composición funcional de la neurona (Macromoleculas,
neurotransmisores).
Hibridización in situ.
Trazadores. Cobalto, lipofilicos y por transporte. Virus (rabia), que pasa sinapsis.
Funcionales. Positron emision tommography, Functional Magnetic resonance. (No
invasivas).
Virus: Adeno asociated virus (AAV) y herpes