1 Neurociencia 2013 Bases y Conceptos

Dr. Luis Ángel Aguilar MendozaDr. Luis Ángel Aguilar Mendoza

Un ive rs idad Pe rua naCa ye ta no He re dia

Anatomía de Andreas VESALIUS (1514-1564)

Biblioteca Histórica de la Universidad de Salamanca

Nervous System Functions

En el proceso de integración del individuo al medio que lo rodea, el sistema nervioso es responsabe de: Recibir información (sistemas sensoriales) Integración e interpretación de la información sensorial recibida. Organización y ejecución de respuestas adaptativas (sitemas

motores).

Estímulo Respuesta

Una única célula recibe información del entorno (estímulo) y es capaz de generar una respuesta que guarda relación con el estímulo. Diferentes tipos de estímulos mecánicos provocan un único tipo de respuesta.

↑ Complejidad y

variabilidad de larespuesta.

receptor

efector

¿Como conectar estos elementos entre sí?

Vm

S. Ramón y Cajal.Teoría de la polarización dinámica

• Células excitables

• INFORMACION

INTEGRACION

CODIFICACION

Aparición de un sistema nervioso constituido por un tejido altamente especializado y de compleja organización, con propiedades únicas adecuadas al manejo de información.EXCITABILIDAD Y CONECTIVIDAD

Tallado de encéfalo de alpaca prefundido. Los cerebros de los animales fijados fueron extraidos y postfijados en una solución de paraformaldehido al 10%.

Lama paco: Alpaca

NaCl6M

Glycerol6M

20µm

NaCl7 days

Glycerol7 days

El tratamiento con glicerol en TG conduce a la expresión de caspasa-3, luego de 7 los días de tratados.

Esta expresión todavía se detecta en animales inyección del post-glicerol de 6 meses, sin embargo, tal expresión se parece ser menos uniforme.

Figura 4

Zonas del hemisferio cerebral izquierdo vistas lateralmente que se activan tras escuchar palabras, decirlas, verlas escritas o pensarsobre ellas. Los colores rojos y amarillos indican las áreas que consumen más glucosa durante cada una de estas actividades.

Oir palabras Decir palabras Ver palabras Pensar palabras

Evidencia de sueño conductual en Drosophila Melanogaster

Efectos del Entorno Efectos del Entorno EstimulanteEstimulante

a) Un pez joya criado en aislamiento desarrolla neuronas con menos ramificaciones

b) Un pez criado con otros tiene más ramificaciones neuronales

Potencial de acción en la neurona(colorante sensible a voltaje)

Registro intracelular de una neurona modelo.

gNa-gK

La integración de las entradas y la codificación dependen asimismo de las características morfológicas

Importancia del compartimiento dendrítico

Comparación propo rcional entre elcerebro de ra ta y el human o

S.Ramón y Cajal - 1899

SINAPSISSINAPSIS

NEUROCIENCIA

ESTUDIO CIENTíFICO DEL SISTEMA NERVIOSOESTUDIO CIENTíFICO DEL SISTEMA NERVIOSO

ESTUDIO INTERDISCIPLINARIO DEL SISTEMA ESTUDIO INTERDISCIPLINARIO DEL SISTEMA NERVIOSO Y SU MANIFESTACION EXTERNA, EL NERVIOSO Y SU MANIFESTACION EXTERNA, EL COMPORTAMIENTO COMPORTAMIENTO (DELGADO Y COL. 2002)(DELGADO Y COL. 2002)

Santiago Ramón y CajalPetilla, 1852-1934

Camillo GolgiBrescia, 1843-1926

Max BielschoswkyBreslau, 1869-1940

LA TEORÍA NEURONALNeuronismo - Reticularismo

Leo Gerlach 1851-1918

P. del Río-Hortega

La Escuela española de Neurohistología

N. Achucarro

F. de Castro

J.F. Tello y Muñóz

R. Lorente de Nó

En la segunda mitad del siglo XIX y comienzos del XX surge en España En la segunda mitad del siglo XIX y comienzos del XX surge en España un grupo de Neurocientíficos que cambian las ideas sobre la un grupo de Neurocientíficos que cambian las ideas sobre la organización del sistema nervioso. Es tiempo de la Neuroanatomía y las organización del sistema nervioso. Es tiempo de la Neuroanatomía y las técnicas de impregnación argéntica.técnicas de impregnación argéntica.

SINAPSISSINAPSIS

POTENCIAL DE ACCIÓN

PODEMOS MEDIR EL NUMERO DE POTENCIALES QUE PASAN POR UNA MEMBRANA EN EL TIEMPO Y RELACIONARLO CON LA INTESIDAD DEL ESTIMULO .

Histograma Postestímulo

Tiempo (ms)

Nú

mer

o d

e d

esca

rgas

Mapa de Frecuencias

Frecuencia (kHz)

Inte

nsi

dad

(d

BS

PL

)

+ --

ELECTROFISIOLOGÍA NEUROFARMACOLOGÍA

0

500

1000

0

500

10000

400

800

0

500

1000

Time (ms)

Fir

ing

rat

e (s

pik

es s

-1) Bicuculline

0 40 80 1200

200

400

Control Recovery

0

500

1000

PATCH CLAMP

(Tomado de Rochlin y Farbman, 1995) (Tomado de Hirata y Fujisawa, 1999)

Diana/s intermedia/s y diana definitiva

Lower gray values neurons

All neurons

Higher gray values neurons

Cau

dal s

ecti

onC

auda

l sec

tion

Rostral

Rostral

sectionsection

Aguilar et al.2001

SISTEMA NERVIOSO

S.N. CENTRAL S.N. PERIFÉRICO

S.N. SOMÁTICO

S.N. AUTÓNOMO

S.N. SIMPÁTICO

S.N. PARASIMPÁTICO

ENCÉFALOENCÉFALO MÉDULAMÉDULA

CEREBROCEREBRO

DIENCÉFALDIENCÉFALOO

TRONCOTRONCO

CEREBELOCEREBELO

CERVICALCERVICAL

TORÁXICATORÁXICA

LUMBARLUMBAR

SACRASACRA

COXÍGEACOXÍGEA

FUNCIONES DEL SISTEMA NERVIOSO

Detección sensorial

Procesamiento de la Información

Comportamiento

SNC: 1012 neuronas1012 cél. gliales1015 conexiones sinápticas

Mecanismos de orientación del crecimiento axonal y migración neuronal durante el desarrollo del sistema nervioso

Teoría Neuronal

1.- Neurona:Unidad Funcional del Sistema Nervioso

2.- Polarización Funcional y Polarización Trófica

3.- Transformación

04/-gal/Hoechst

% de cél. E16.5 plp-lacZ+, tras 5DIV

O4+ 34 2

O1+ 33 1

tubulina-III+

GFAP+

1.- Neurona:Unidad Funcional del Sistema Nervioso

. Esquema de la marcha de las incitaciones motrices voluntarias y de las sensitivas motrices .Ramón y Cajál - 1902

LEY DE POLARIZACIÓN DINÁMICA

2.- Polarización Funcional

Transporte axónico retrogradode peroxidasa de rabano picante

Polarización Trófica

Sistema motor autónomo

Sistema motor somatico

3.- Transformación

Linaje de células madre neurales

Fetal Adulto

Célula madreFGF-2EGFFGF-2 + EGF

Progenitor FGF-2EGF

PDGFFGF-2IGF-1BDNFNeuroblasto

GlioblastoCNTFBMPs T3

Neurona

AstrocitoOligodendrocito

(Tomado de Shihabuddin et al., 1999)

TIPOS PRINCIPALES DE MIGRACIÓN NEURONAL EN EL SISTEMA NERVIOSO

1-RADIAL O GLIOFÍLICA

((Tomado deTomado de Dulabon et al., 2000 Dulabon et al., 2000))

2-TANGENCIAL or NEUROFÍLIC

((Tomado deTomado de Doetsch y Álvarez-Buylla, 1996)) Doetsch y Álvarez-Buylla, 1996))

((Tomado deTomado de Anderson Anderson et al.,et al., 2000) 2000)

FUNCIONES DE LAS MOLÉCULAS QUIMIOTRÓPICAS DURANTE EL DESARROLLO DEL SNC

NETRINAS SEMAFORINAS SLITS OTRAS

Crecimiento y/o arborización de neuritas

Sí Sí Sí HGF, BMP7, Ác. Retinoico

Colapso de conos de crecimiento Sí Sí Sí BMP7

Orientación del crecimiento axonal ( +, - ) ( - , + ) ( - ) ( + ) HGF, Reelina, Ác. Retinoico ( - ) BMP7

Sinaptogénesis Sí Sí

Migración neuronal ( +, - ) ( +, - ) ( - ) ( + ) HGF ( +, - ) Reelina

Morfógeno en otros tejidos Sí HGF, BMPs, Ác. Retinoico

DESARROLLO Y ENVEJECIMIENTO CEREBRAL

SUPERVIVENCIA IDEAL

Neurona

La NeuronaLa NeuronaMarcaje intracelular (Dr. de Felipe, Cajal, CSIC)

Partes de la Neurona: Conexiones entre neuronasPartes de la Neurona: Conexiones entre neuronas. Técnica de Golgi. (Dr. Valverde, Cajal, CSIC)

La NeuronaLa NeuronaTransportes e Inmunocitoquímica

POLARIDAD NEURONALPOLARIDAD NEURONAL

•Bipolar

•Unipolar

•Pseudounipolar

•Multipolar: PiramidalMotoneuronaCélula de Purkinje

Muchas dendritas tienen espinasMuchas dendritas tienen espinas

Movimiento de espinas

Dr. Rafael Yuste(Columbia University, New York)Neurona piramidal del hipocampo

( P0, 10 DIV, GFP)

Dr. Rachel Wong(Washington University, St. Louis)

E12, Neurona ganglionar de la retina (~15 minutes; 5 sec entre imagenes)

Dinámica de filopodios

¿Que es un célula de Glia?

Son las células no-neuroales

SINAPSIS

Las sinapsis son zonas especializadas de la membrana celular, en los cuales se da la comunicación entre una neurona y otra célula del organismo, frecuentemente otra neurona.

Eléctricas: cuando la señal eléctrica de una neurona pasa a la siguiente célula a través del paso directo de iones

Químicas: cuando la señal eléctrica de una neurona tiene que ser convertida a una señal química que vuelve a ser convertida en una señal eléctrica.

TIPOS DE SINAPSIS

COMO FUNCIONA LA SINAPSIS . CUANDO LLEGA UNA CORRIENTE -POTENCIAL DE ACCIÓN- POR EL AXÓN EN LA SINAPSIS SE ABREN CANALES DE CALCIO. LA ENTRADA DE CALCIO ORIGINA LA LIBERACIÓN DEL NEUROTRASMISOR.

Canales de Calcio Voltaje dependientes

LUIS ANGEL AGUILAR MENDOZALUIS ANGEL AGUILAR MENDOZA Ph.D. Ph.D.

COORDINADOR : AREA DE NEUROCIENCIASDepartamento de Ciencias MorfológicasFacultad de Medicina Alberto Hurtado

Universidad Peruana Cayetano HerediaLima-Perú

luis.aguilar@upch.peluis.aguilar@upch.pe

Un ive rs idad Pe rua naCa ye ta no He re dia