LA ACTIVIDAD SINÁPTICA DE LAS REDES NEURALES 

DOCTORANDO:SANDRO CASAVILCA ZAMBRANOMÉDICO PATÓLOGO ONCÓLOGOMAGISTER EN MEDICINA CON MENCIÓN EN PATOLOGÍA ONCOLÓGICAINSTITUTO NACIONAL DE ENFERMEDADES NEOPLASICAS

Doctorado en Neurociencias

INTRODUCCIÓN

• El sistema nervioso puede considerarse como una escala de niveles estructurales de complejidad creciente. A nivel microscópico, su unidad estructural y funcional es la neurona, o célula nerviosa

• La comunicación en el sistema nervioso se produce a muchos niveles diferentes, dando lugar a una amplia gama de actividades nerviosas productivas o de soporte vital

• Una red neuronal biológica o un circuito neuronal es un conjunto de conexiones sinápticas ordenadas que se produce como resultado de la unión de las neuronas a otras en sus regiones correspondientes tras la migración neuronal

SANTIAGO RAMÓN Y CAJAL (1852-1934)La Teoría de la Neurona Descubrió que las neuronas son las unidades estructurales y funcionales del tejido nervioso y que además, son células independientes entre sí y no conectadas entre ellas formando una red, como era aceptado universalmente hasta entonces (teoría reticulista del sistema nervioso). Afirmó, en base a sus observaciones, que entre las prolongaciones de las neuronas no se establecía un contacto directo, quedando un espacio libre, a través del cual el impulso nervioso "saltaba"de una célula a la siguiente.

DOCTRINA DE LA NEURONA

• La imagen corresponde a un grabado a mano de un grupo de neuronas teñidas con tinción de plata por Santiago Ramón y Cajal sobre el año 1900. Gracias a estas imágenes identifico las hendiduras sinápticas (huecos que separan las neuronas pero que permiten su comunicación)  así como la estructura polarizada de la neurona. De esta forma ponía fin a la controversia entre la teoría reticular (Defendida por Golgi) y la teoría neuronal (ganadora final y que culmina a su vez la teoría celular) y comenzaba una nueva área de estudio: la neurología. Sus descubrimientos, marcaron el fin de la “Edad Media” de la Fisiología y abrieron la luz hacia el conocimiento de nuestro órgano más complejo.

COMPLICADO VS. COMPLEJO

Snowflake (Cristales de hielo)• Patrón elaborado• Gran cantidad de elementos con

mínima interacción• No es un sistema abierto y no

tiene redes de retroalimentación • No tiene la capacidad de

adaptarse al ambiente

Cerebro Humano• Patrón elaborado• Una gran cantidad de

elementos que interaccionan entre ellos dentro de su estructura

• Muchas y variadas redes de retroalimentación

• Adaptación continua para el flujo de información/energía

• Interacciones dinámicas

NIVELES DE ORGANIZACIÓN DEL SISTEMA NERVIOSO HUMANO NIVEL

INDIVIDUO

ESTRUCTURA

ACTIVIDAD

INFORMACIÓN

CODIFICACIÓN

V. Personalidad Neocortical Consciente Psíquica Consciente

En redes neocorticales

IV. Individuo humano Alocortical Inconsciente Psíquica Inconsciente

En redes alocorticales

III. Organismo

Subcortical, Tronco encefálico, médula espinal

Funcional Neural En núcleos subcorticales y espinales

II. Tisular Sináptica Metabólica Metabólica

En neurotrasmisores

I. Celular Neuronal Expresión genética Genética

En ácidos nucleicos

0. Molecular Física Química No existe

Referencia Cuaderno 6. Dr. Pedro Ortiz Cabanillas

Una neurona consta de un cuerpo celular (pericarion o soma)y de las prolongaciones que parten de él. En conjunto, lossomas constituyen la sustancia gris del SNC. Los grupos de somasneuronales que tienden a compartir funciones específicas en el SNCse denominan núcleos. Típicamente, las dendritas son prolongacionesque se ramifican cerca del cuerpo celular, mientras que otraprolongación llamada axón, única y más larga, conduce los impulsosa destinos más alejados. La sustancia blanca del SNC está formadapor haces de axones envueltos en una vaina aislante de lipoproteína denominada mielina.

TIPOS NEURONALES

NEURONASCELULAS GLIARES

(ASTROCITOS, OLIGODENTRITOS, CELULAS DE SCHWANN )RODEAN LOS CUERPOS CELULARES DE LAS NEURONAS,SEPARAN O AISLAN A CIERTOS GRUPOS DE NEURONAS Y

PRODUCEN LA MIELINA QUE RECUBRE LOS AXONES

1. Molecular o zonal: Muchas fibras yalguna célula del tipo Cajal-Retzius.

2. Granular externa: Capa densa, células piramidales y células estrelladas

3. Piramidal externa: Capa gruesa, células piramidales.

4. Granular interna: Capa densa, células piramidales y células estrelladas.

5. Piramidal interna (Ganglionar): Células piramidales de disposición laxa.

6. Multiforme: Varios tipos celulares.

Corteza Cerebral

LA BIOQUÍMICA Y LA EXPLICACIÓN DEL METABOLISMO• La neurona presenta un metabolismo muy intenso de tipo

aeróbico. Significa lo anterior, que las neuronas requieren un constante suministro de oxígeno y de su principal alimento, la glucosa, entre otras cosas porque no tiene capacidad de reservar, aún en pequeñas cantidades ni lo uno ni lo otro

• Pese a que el peso del cerebro representa sólo el 2% de todo el peso corporal, éste consume en condiciones de reposo hasta el 25% de todo el oxígeno que ingresa al organismo. En los niños, este valor puede llegar hasta el 50%

• Así como los animales presenta una mayor capacidad de resistencia que los humanos en condiciones adversas, las demás células presentan mayor capacidad de resistencia que las neuronas en condiciones de una brusca perturbación de la homeostasia del medio interno. Incluso una corta detención del suministro de oxígeno a las neuronas, puede provocar cambios irreversibles en la actividad nerviosa e incluso la muerte de éstas. Lo anterior ocurre a los 20-30 minutos en las neuronas de la médula espinal y a los 5-6 minutos si se trata de las neuronas de la corteza cerebral

SINAPSIS

• En general, la sinapsis puede definirse como un contacto entre parte de una neurona (generalmente su axón) y las dendritas, el soma, o el axón de una segunda neurona. El contacto puede realizarse también con una célula efectora, como una fibra muscular esquelética

• La sinapsis se compone de un elemento presináptico, que es parte de un axón; un espacio o hendidura sináptica, y la región postsináptica de la neurona o estructura efectora inervada. El proceso de comunicación a través de esta sinapsis es el siguiente. Un impulso eléctrico (potencial de acción) provoca la liberación de una sustancia neuroactiva (un neurotransmisor, neuromodulador o neuromediador) desde el elemento presináptico hacia la hendidura sináptica. Esta sustancia se encuentra almacenada en vesículas sinápticas del elemento presináptico y se libera al espacio sináptico por la fusión de dichas vesículas con la membrana celular

LA INFORMACIÓN Y LOS MENSAJEROS QUÍMICOS

1)La neurona está especializada estructuralmente para recibir y propagar señales eléctricas

2)Esta propagación se lleva a cabo mediante una combinación de fenómenos eléctricos y químicos

3)La transmisión de señales a través de la sinapsis se produce en una sola dirección (unidireccional), es decir, de la neurona presináptica a la neurona postsináptica.

LA NEUROQUÍMICA DEL SISTEMA NERVIOSO Y DEL CEREBRO

• En la vesícula se encuentra la proteína sinaptobrevina (VESICLE ASSOCIATED MEMBRANE PROTEIN). Junto con la proteína SNAP de la membrana terminal al aproximarse forman el complejo SNARE que facilita la difusión de la vesícula sináptica con la membrana plasmática. La fusión final acontece con la llegada del Ca2+. Este ion se encuentra 10000 veces más concentrado en el exterior y puede penetrar solo a través de proteínas especializadas (canales), que se abren al alcanzar el potencial de acción

Nombre Ubicación Efecto Función

AcetilcolinaCerebro, Médula espinal, SNP, Parasimpático

Excitatorio en Cerebro y Sistema nervioso autónomo; inhibitorio en otras partes

Movimiento muscular, funcionamiento cognoscitivo

Glumato Cerebro, Médula espinal Excitatorio Memoria

Ácido gammaamino

butírico

Cerebro, Médula espinal Neurotransmsor inhibitorio,

principalmenteAlimentación, Agresividad, Sueño

Dopamina Cerebro (S.nigra) Inhibitorio o excitatorioTrastornos musculares, Trastornos mentales, Enfermedad de Parkinson

SerotoninaCerebro, Médula espinal, Sist Gastrointestinal

InhibitorioSueño, alimentación, Estado de ánimo, dolor, Depresión

Endorfinas Cerebro, Médula espinal

Sobre todo inhibitorio, excepto en el hipocampo

Supresión del dolor, Sentimientos placenteros, Apetitos placebos

Neurotransmisores

SINAPSIS HEBBIANAS Y CODIFICACIÓN DE LA INFORMACIÓN

• La teoría Hebbiana describe un mecanismo básico de plasticidad sináptica en el que el valor de una conexión sináptica se incrementa si las neuronas de ambos lados de dicha sinapsis se activan repetidas veces de forma simultánea. Introducida por Donald Hebb, en 1949, es también llamada regla de Hebb, postulado de aprendizaje de Hebb o Teoría de la Asamblea Celular, y afirma lo siguiente:

• Supongamos que la persistencia de una actividad repetitiva (o "señal") tiende a inducir cambios celulares duraderos que promueven su estabilidad. ... Cuando el axón de una célula A está lo suficientemente cerca como para excitar a una célula B y repetidamente toma parte en la activación, ocurren procesos de crecimiento o cambios metabólicos en una o ambas células de manera que tanto la eficiencia de la célula A, como la capacidad de excitación de la célula B son aumentadas.

DONALD HEBB• Información personal• Nacimiento: 22 de julio de 1904 En Chester, Nova Scotia (en), Canadá• Fallecimiento: 20 de agosto de 1985

(81 años)• Educación Universidad de Harvard• Información profesional• OcupaciónPsicólogo, neurocientífico

y catedrático de universidad• Trabajo en Universidad McGill

EL PAPEL DE LA ACTIVIDAD ENDOCRINA E INMUNITARIA

• Es un sistema de señales similar al del sistema nervioso, pero en este caso, en lugar de utilizar impulsos eléctricos a distancia, funciona exclusivamente por medio de sustancias (señales químicas). Las hormonas regulan muchas funciones en los organismos, incluyendo entre otras el estado de ánimo, el crecimiento, la función de los tejidos y el metabolismo, por células especializadas y glándulas endocrinas. Actúa como una red de comunicación celular que responde a los estímulos liberando hormonas y es el encargado de diversas funciones metabólicas del organismo.

GRACIAS