Introducción a la Neurociencia y al

Comportamiento Animal

MODULO I

Bases de la NeurocienciaProf. Renny Pacheco

Neurociencia:Neurociencia:

El propósito principal de la Neurociencia es entender como el sistema nervioso de los El propósito principal de la Neurociencia es entender como el sistema nervioso de los animales controla sus acciones. Particularmente en relación al ser humano se busca animales controla sus acciones. Particularmente en relación al ser humano se busca dar explicación a la marcada individualidad de nuestras acciones.dar explicación a la marcada individualidad de nuestras acciones.

La ultima frontera de la Ciencia podría ser la comprensión de los procesos biológicos La ultima frontera de la Ciencia podría ser la comprensión de los procesos biológicos de la conciencia y de los procesos mentales por los que percibimos, sentimos, de la conciencia y de los procesos mentales por los que percibimos, sentimos, actuamos, aprendemos y recordamos. actuamos, aprendemos y recordamos.

La neurociencia es y debe ser hoy mas que nunca una ciencia integradora: La neurociencia es y debe ser hoy mas que nunca una ciencia integradora:

La biología molecular, celular, la biofísica, la electrofisiología, las matemáticas, la La biología molecular, celular, la biofísica, la electrofisiología, las matemáticas, la bioquímica, la histología, la medicina, la etología, la psicología, para dar respuestas bioquímica, la histología, la medicina, la etología, la psicología, para dar respuestas

emergentes a sus cuestiones.emergentes a sus cuestiones.

Técnicas de Estudio en Neurociencias

Anatomía Macroscópica

Observación por microscopia óptica con tinciones

Cultivos celulares

Registros en rodajas de encéfalo

Marcaje con técnicas inmunohistoquímicas

Microcopia Electrónica

Registros de actividad eléctrica, orgánicos (electroencefalograma), oligoneuronales (potenciales evocados), unicelulares (Voltage Clamp, unitario extracelular) o moleculares (Patch Clamp)

Observación de la conducta

Caracterización Bioquímica de los elementos neuronales

Biología Molecular

Uso de animales trangénicos,

Componentes Celulares del Sistema Nervioso

Las Neuronas:•Células altamente especializada en la comunicación intercelular especialmente a través de señales eléctricas a grandes distancias.

•Muy abundantes, en el orden de 10 a la 11 células en el cerebro humano.

•Cada una puede tener entre 1 y 10.000 conexiones con células vecinas.

Teoría Reticular (Golgi) Vs. Teoría Celular (Ramón y Cajal)

Diversidad de los tipos neuronales:Diversidad de los tipos neuronales:

Las neuronas Cumplen papeles muy diversos durante el procesamiento de la información.

Se calculan en más de 20 mil los tipos de neuronas en el reino animal.

En un mismo organismos es posible encontrar cientos de tipos neuronales con morfológica y funcionalidad bien especifica.

Han sido clasificadas por:

Tamaño y forma de Axón

Tamaño y forma de Árbol Dendrítico

Comportamiento Bioeléctrico

Posición en los Circuitos Nerviosos

Efecto Fisiológico

Neurotransmisor utilizado

NeuronasNeuronas

Soma

Dendritas

Espinas dendríticas

Axón

Transporte Anterogrado (Rápido con Quinecina y lento) y retrogrado (Rápido con Dineina)

Cono de crecimiento

Terminal Presináptico

Las NeurogliasHistóricamente consideradas solo como células de sostén de las neuronas.

Participan en la nutrición, señalización, proliferación, protección, degeneración y regeneración nerviosa.

Ojo cada vez más funciones de modulación y regulación sináptica (Sinapsis Tripartita)

Son entre 5 y 10 veces mas abundantes que las neuronas.

Tres tipos básicos :

Astrocitos y Oligodendrocitos (provenientes de la misma línea germinal que las neuronas) y las Microglías (emparentadas con células del sistema inmune)

Los AstrocitosForman parte de la barrera hematoencefalica, al tapizar los vasos sanguíneos con pies vasculares, poseen los sistemas de transporte necesarios para el intercambio de sustancia entre la sangre y el medio extraneuronal. Red de uniones GAP.

Son parcialmente responsable de la eliminación rápida de neurotransmisores en las cercanias del Botón sináptico, para limitar su efecto.

Los diferentes tipos de astrocitos son guías para la correcta migración de las neuronas durante el desarrollo.

Liberan factores neurotroficos que esculpen el crecimiento neuronal y determinan su supervivencia. Están íntimamente relacionados con la capacidad de estas de formar sinapsis.

Sinapsis Tripartita: Comunicación entre astrocitos y neuronas. Alfonso Araque

Instituto Cajal (CSIC).Madrid

•Evidencias sugieren un papel más activo de los astrocitos en la fisiología neuronal, estando involucrados en el procesamiento de información del SNC. •Los astrocitos poseen una forma de excitabilidad basada en variaciones de la concentración intracelular de Ca2+ y se comunican entre ellos mediante ondas de Ca2+ intercelulares. •Neurotransmisores liberados sinápticamente son capaces de movilizar Ca2+ de los reservorios intracelulares astrocitarios, la excitabilidad celular astrocitaria es desencadenada por la actividad sináptica neuronal. •Los astrocitos pueden liberar el transmisor glutamato de manera Ca2+-dependiente al medio extracelular, modulando así la actividad eléctrica neuronal y la transmisión sináptica.

•Ha sido propuesto el concepto de “sinapsis tripartita”, según la cual la sinapsis está funcionalmente constituida por tres elementos, a saber, los elementos pre y postsinápticos y los astrocitos adyacentes.

Los Oligodendroglias.

Células formadoras de las Vainas de Mielina (laminas lipidicas que envuelven a los axones y facilitan la transmisión del impulso nervioso.

Oligodendrocitos: pueden envolver varios axones y se distribuyen entre las neuronas de Sistema Nervioso Central.

Celulas de Schwann: Solo envuelven un axón, presentes en el S N Periférico.

Se relacionan con la capacidad de regeneración axónica, al liberar dos proteínas inhibidoras del crecimiento en el SNC por una parte y sustancias neurotróficas (neurotrofinas) en el SNP.

Plan General del Sistema Nervioso de un Vertebrado

Principales divisiones Sistema Nervioso Central

La Corteza Cerebral

Arquicorteza (Naranja)): Constituida por la formación de Hipocampo

Paleocorteza (Azul): Cerebro Olfativo, puede tener hasta 10 capas diferenciadas

Neocorteza (Verde Claro): Fue la ultima en aparecer evolutivamente y posee seis capas característica. Presenta un desarrollo impresionante en primates

El Neocórtex

Tipos Neuronales de la Corteza Cerebral de

Mamífero

Capas de la Corteza Cerebral

Mapa Cortical de las Áreas de Brodman

Algunas de ellas…

Corteza Somatosensorial (3,1 y 2)

Corteza Gustativa (43)

Corteza Auditiva (41 y 42)

Corteza Visual (17, 18, 19)

Corteza motora Primaria (4)

Corteza Motora Ocular (8)

Corteza Asociativa Prefrontal (10) Memoria espacial

Corteza Limbica (24, 30 31 32…) Memoria y emociones

Principales Áreas Sensoriales

Homúnculo Sensorial de la

Corteza Somestésica

Primaria

Principales Áreas Motoras

Homúnculo Motor de la Corteza

Motora Primaria

Superficie ocupada por la corteza prefrontal en diferentes mamíferos

Las Meninges

La Barrera Hematoencefálica