7-plasticidad

7/31/2019 7-PLASTICIDAD

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Departamento de Biologa Ambiental y Salud Pblica

Francisco Crdoba Garca, 2005

La plasticidad cerebral: bases neurobiolgicas delaprendizaje y la memoria.

Determinantes genticos. Experiencia yplasticidad cerebral. La plasticidad neural.Sinapsis, aprendizaje y memoria. Mecanismosneuronales del aprendizaje no asociativo.Mecanismos neuronales del aprendizajeasociativo. Las bases neurobiolgicas de lamemoria. Consecuencias para la educacin.

FUNDAMENTOS BIOLFUNDAMENTOS BIOLGICOSGICOSDEL APRENDIZAJE Y LA MEMORIADEL APRENDIZAJE Y LA MEMORIA


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FASES DEL DESARROLLO NEURONAL

1. NEUROGNESIS: Comienza 7 semanas despus de la concepcin yfinaliza unas 20 semanas despus del nacimiento.

2. MIGRACIN: Se inicia con la neurognesis y finaliza unas 6semanas despus del final de la neurognesis.

3. DIFERENCIACIN: Se inicia despus de la neurognesis, dadolugar a distintos tipos de neuronas.

4. MADURACIN: Dura toda la vida. Afecta a las ramificaciones delas neuonas y a las sinapsis.

5. FORMACIN DE SINAPSIS: En el ser humano ya existen sinapsissimples en el 5 mes despus de la concepcin. Despus delnacimiento, el nmero de sinapsis aumenta drsticamente.

6. MUERTE CELULAR: Normalmente se producen ms neuronas y

sinapsis de las necesarias; persistirn aqullas que tenga uso.7. MIELINIZACIN: Desde el nacimiento hasta los 18 aos de

promedio.


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GENTICA Y MEDIO AMBIENTE

El desarrollo inicial del cerebro depende de factores genticos(hereditarios), que se vern influidos por la experiencia sensorial,incluso antes del nacimiento.


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SINAPTOGNESIS: UN EJEMPLO

Como ejemplo semuestra eldesarrollo de lassinapsis en lacorteza visual.Obsrvese elextraordinarioincremento en elprimer ao de vida, yla lenta disminucin amedida quecumplimos aos.


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LA INFLUENCIA DEL AMBIENTE

Las ratas que crecen en ambientes enriquecidos tienen en su cortezams ramificaciones neuronales, ms sinapsis, ms irrigacin sangunea,mayor metabolismo, etc. Adems tienen mejor capacidad deaprendizaje que las que crecen en ambientes empobrecidos.


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LA PLASTICIDAD CEREBRAL

La plasticidad cerebral hace referencia a los cambios funcionales y

estructurales del cerebro en respuesta a la experiencia.1. El aprendizaje modifica la estructura fsica del cerebro.2. Los cambios estructurales alteran la organizacin sensorial

del cerebro: el aprendizaje organiza y reorganiza el cerebro.3. Diferentes partes del cerebro pueden estar capacitadas para

aprender en diferentes etapas de la vida.

El grado de plasticidad cerebral depende de varios factores:1. Factores genticos (el cerebro no es una tabula rasa).

2. Edad.3. Zona del cerebro considerada.4. Grado de estimulacin5. Factores emocionales6. Existencia de lesiones

??


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LA PLASTICIDAD CEREBRAL Y LA SINAPSIS

La experiencia sensorial y el aprendizaje modifican las propiedades delas sinapsis, provocando:

- Cambios funcionales (reduccin del umbral de excitacin, mayorliberacin de neurotransmisores, mayor persistencia del contactoentre neurotransmisores y receptores, etc.), y

- Cambios estructurales de las sinapsis (aumenta el nmero desinapsis, cambian los contactos sinpticos preexistentes, etc.)


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KANDEL Y LOS EXPERIMENTOS EN APLYSIA

Eric Kandel

(Premio Nobel, ao 2000)

Aplysia californica: un caracol marino


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Sifn

Neurona

motora

InterneuronaNeurona

sensorial

Branquia

Msculo

retractor

de la branquia

CONEXIONES NEURONALES BSICAS EN APLYSIA

Cuando se estimulael sifn, se produceun reflejo queconduce a laretraccin de labranquia.

La red neuronal mssencilla incluye unaneurona sensitiva,una interneurona yuna neurona motora.


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1. Siguiendo la habituacin cada toque

activa completamente las neuronas

sensoriales; no hay reduccin en el nmero

de potenciales de accin

2. Sin embargo, entra menos

calcio en el botn sinptico, en

respuesta a cada potencial de

accin 3. Como resultado, se liberan

menos neurotransmisores en

la sinapsis tras cada potencial

de accin

4. En consecuencia, cada toque

genera menos potenciales de

accin en las neuronas motoras

5. Por ltimo, disminuye el

nmero de contracciones del

msculo retractor de la

branquia, tras cada estmulo

del sifn

HABITUACIN EN APLYSIA

Cuando se estimula repetidamente el sifn, disminuye progresivamente elreflejo de retraccin de la branquia. Es un mecanismo de habituacin quese explica por la variacin de niveles de calcio en el botn presinptico dela neurona sensorial.


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SENSIBILIZACIN EN APLYSIA (1)

Red neuronal implicada en el aprendizaje por sensibilizacin de Aplysia

Cola

Neuronamotora

Neuronasensorial

Sifn

Interneuronamoduladora

Neurona

sensorial

Branquia


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1. Un fuerte golpe en la colaactiva la neurona sensorial

2. La neurona sensorial de la cola

activa neuronas facilitadoras quehacen sinapsis con botones

sinpticos de neuronas sensoriales

del sifn

3. Los potenciales de accin

procedentes de las

interneuronas provocan

cambios en los botones de las

neuronas sensoriales delsifn, entrando ms calcio en

respuesta a cada potencial de

accin

5. Esto incrementa el nmero

de potenciales de accin en

las neuronas motoras tras

cada toque en el sifn

4. El mayor flujo de calcio en los botones de

las neuronas sensoriales del sifn provoca

que se liberen ms neurotransmisores en

respuesta a cada potencial de accin

6. Finalmente, se

incrementa la fuerza

de retraccin de la

branquia producida por

cada toque del sifn

SENSIBILIZACIN EN APLYSIA (2)


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Estimulacin

del sifn (EC-)

1. Un golpe en la cola excita

una neurona facilitadora

Golpe en la cola (EI)

Estimulacin del manto (EC+)

2. La actividad de la interneurona

desencadenada por el golpe, causa

un cambio en las neuronas

sensoriales que son activadas porel EC-. Como resultado de este

cambio, se liberan ms

neurotransmisores de las neuronas

sensoriales tras cada EC-. Esta es

la base de la sensibilizacin3. La actividad de la interneurona causada

por el golpe tiene un gran efecto sobre los

botones de las neuronas sensoriales que se

comunican con el manto, debido a que

fueron estimuladas inmediatamente antes

que llegara la seal de la interneurona.Como resultado, el siguiente EC+ provoca la

liberacin de muchos ms

neurotransmisores de cada neurona

sensorial del manto. Esta es la base del

condicionamiento de Paulov.

Msculo de

retraccin de la

branquia

Neurona

motora

CONDICIONAMIENTO CLSICO EN APLYSIA


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CONDICIONAMIENTO CLSICO EN APLYSIA:PROCESOS A NIVEL MOLECULAR: ASOMBROSO!

1. La activacin de la sinapsis por el EC poco antes de la activacin de la neuronasensorial por el EI provoca un aumento en el influjo de los iones Ca2+.

2. El Ca2+

activa la calmodulina que aumenta la actividad adenilciclasa lo que incrementael nivel de AMPc3. El AMPc activa una proteinquinasa que fosforila los canales de K+ y los cierra.4. Al cerrar los canales de K+ se abren ms los de Ca2+5. Con ms Ca2+ habr ms vesculas sinpticas dispuestas a descargar sus

neurotransmisores.


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GENES Y CAPACIDAD DE APRENDIZAJE

En la mosca Drosophilase han aislado variedades mutantes conproblemas para aprender. Estas variedades tienen defectos en el ADNque le impiden fabricar adecuadamente diversos componentes de lassinapsis (las protenas daadas estn rotuladas en color gris claro)


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LA POTENCIACIN A LARGO PLAZO (LPT)

Los experimentos de Kandelsugieren un mecanismo paraexplicar el aprendizaje.Este mecanismo se hademostrado con neuronasdel hipocampo, y sedenomina potenciacin alargo plazo. Bajo ciertos

estmulos son activadosreceptores de la membranapostsinptica. Esto permitela entrada de calcio, el cualacta como segundomensajero y activa diversasenzimas intracelulares, que

pueden dar lugar a laactivacin permanente de lasinapsis y a la creacin denuevas sinapsis.

N

merodesinapsisporneuronasensorial

Control Habituada Sensibilizada

Habituacin SensibilizacinControl

Neurona

sensorial

Ne

urona

m

otora

1000

2000

3000

A LARGO PLAZO

www.acaedu.edu.ar/espanol/ paginas/novedades/pastoriza.doc


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LA FORMACIN DE MEMORIA


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REAS DEL CEREBRO HUMANO RELACIONADASCON EL APRENDIZAJE Y LA MEMORIA

Aunque puedeconsiderarse queen el aprendizaje

y la memoriaparticipan todas

las zonascerebrales,algunas revistenmayorimportancia,sobre todo elhipocampo, laamgdala y elcortex prefrontal

Amgdala

Hipocampo

Cortex

prefrontal


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LAS BASES NEUROBIOLGICAS DE LA MEMORIA

Hipocampo: Ayuda a seleccionar el lugar en el cual los hechos o lasinformaciones relevantes debern ser almacenados. Tambin pareceestar asociado con el reconocimiento de la novedad de una situacin ola modulacin de la atencin. Si se lesiona no se pueden almacenarnuevas experiencias (amnesia antergrada)

Amgdala: Est ntimamente conectada con el hipocampo. Est

involucrada en cariz emocional con el cual es matizada toda lainformacin percibida. Explica la relacin entre aprendizaje yemociones.

Corteza prefrontal: Responsable de nuestra personalidad (que definenuestras respuestas ante una determinada situacin) y la voluntad (o

tomas de decisiones). Si se lesiona, afecta a nuestro comportamiento,disminuye la capacidad de resolucin de problemas, no mantenemosuna atencin selectiva, etc.


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CEREBRO COGNITIVO Y CEREBRO EMOCIONAL?

y Amgdala

El sistema lmbico representa el cerebro emocional y laneocorteza el cerebro cognitivo. Hoy se conoce que ambos estnntimamente relacionados: no es posible explicar el aprendizaje sinla componente emocional en el que se realiza.


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ALGUNAS CONSECUENCIAS PARA LA EDUCACIN

1. El desarrollo y la organizacin funcional del cerebro dependen y se

benefician con la experiencia.2. Por experiencia se entiende toda forma de estmulo capaz de modificar

la organizacin, estructura y funciones del cerebro.

3. Los estmulos interactan entre s y alteran los sustratos neurales endeterminadas reas del cerebro, reas que a su vez haban sido

modificados por estmulos previos.4. Algunas experiencias tienen efectos ms poderosos durante

determinados periodos de la vida, siendo necesario determinar quformas de aprendizaje estn ligadas a perodos crticos y cules puedendesarrollarse en periodos ms amplios.

5. Dada la relacin ntima entre las estructuras cognitivas y lasestructuras emocionales del cerebro, el aprendizaje se ver reforzadosi se lleva a cabo en un clima emocional adecuado.

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