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FUNDAMENTOS DE
PSICOBIOLOGIA
TEMA: 1 Introducción a la Psicobiología
1. ANTECEDENTES CEREBRO-CONDUCTA:
POSTURAS LOCALIZACIONISTAS- ANTILOCACIONISTAS.
Toda conducta es el resultado del funcionamiento del sistema nervioso , particularmente, del encéfalo. Existen diferentes tipos de conducta:
- Conductas normales y sencillas : caminar, etc.
- Conductas complejas : pensamiento, aprendizaje, autoconocimiento, etc.
- Conductas patológicas : esquizofrenia, alcoholismo, etc.
Proceso histórico
La relación entre cerebro y conducta se estudia desde hace siglos, ya que el cerebro es difícil de estudiar ya que su estructura es blanda aunque está constituido por materia física. La mente realiza los procesos mentales y es inmaterial (algunos autores la situaban en el alma).
Anteriormente, algunos autores creían que el órgano más importante para la conducta era el corazón y el cerebro sólo se encargaba de refrigerar la sangre. Otros, en cambio, ya atribuían una relación entre conducta y cerebro.
Primeros autores en estudiar el cerebro:
■ Galeno
Médico de Roma que empezó a realizar disecciones y observó que cuando se lesionaban el cerebro, las personas padecían problemas. En esta época, se consideraba el cerebro como una glándula que secreta líquido o humores , y se diferenciaban dos partes: ventrículos, cuya función era secretar; y nervios, parecidos a los vasos sanguíneos pero huecos. El cerebro tenía la función de enviar el líquido de los ventrículos por los vasos sanguíneos, de modo que se producían movimientos o sensaciones.
[Siglo xvii: aparecen el microscopio compuesto y técnicas para teñir el sistema nervioso, para poder estudiarlo].
■ Golgi
Estudia la estructura de la neurona. Descubre un método de tinción: tinción de Golgi o tinción de plata. (Anteriormente, existía la tinción de Nissl que permitía visualizar parte de la neurona). Golgi consideraba que el cerebro era un tejido (no una glándula) y que estaba formado por células denominadas neuronas y con una estructura altamente
compleja. Creía que estas neuronas formaban una especie de red porque presentaban continuidad, donde acababa una empezaba la otra.
■ Ramón y Cajal
Utilizando la técnica de tinción de Golgi o de plata, definió la doctrina de la neurona. La neurona era la unidad básica funcional del sistema nervioso y la comunicación entre neuronas era por contacto y no por continuidad.
■ Du Bois Reymond y Galvani
Observaron que tanto las células nerviosas como las musculares son excitables, es decir, que producen y conducen electricidad.
■ Darwin
Teoría de la evolución (s. xix) Postulado de la comunidad de descendencia: hubo un origen único de la vida que por evolución ha ido dando todas las especies que conocemos, por tanto, todos estamos emparentados. El cerebro y el sistema nervioso han aparecido sólo una vez y a partir de ahí han aparecido los otros. Por tanto, la conducta de las diferentes especies está relacionada y esto nos permite estudiar otras especies para aprender de la humana. De esta manera los genes influyen en el sistema nervioso y en la conducta, convirtiéndose en un manual de instrucciones.
[Siglo xix, aparecen técnicas para cuantificar y desarrollar la conducta. Y a mediados del mismo siglo se establece la relación entre conducta y sistema nervioso].
Corrientes del s. xix:
- Localizacionismo : cualquier conducta concreta presenta una localización específica en una región del sistema nervioso, sobretodo en el encéfalo.
- Antilocalizacionismo : las conductas concretas no se localizan en regiones concretas del cerebro, sino que son el resultado del funcionamiento holístico (conjunto) de todo el cerebro.
■ Gall
Frenología o personología anatómica (ciencia que estudia la mente). El cerebro no actúa como un órgano unitario, sino que está constituido por distintos órganos, cada uno responsable de un órgano de personalidad o conducta. Se basaba en estudios del cráneo de presos y estudiantes brillantes. Creía que estos órganos se comportaban como músculos, es decir, que se desarrollan y crecían cuando se hacían servir mucho; siendo capaz una región muy desarrollada de formar abultamientos. Mediante los abultamientos que se formaban en el cráneo era capaz de caracterizar la personlogía.
- Localizacionismo extremo.
■ Flourens
Trabajó con animales de laboratorio y ablaciones (extirpación de una parte del cerebro), para observar si se alteraba la conducta y comprobar las regiones de Gall. Mediante su estudio llegó a la conclusión que las regiones de Gall no se correspondían, de manera que, el cerebro actúa como un órgano único y unitario. Y
fascículo arqueado, su lesión produce una afasia de desconexión, pueden hablar, pueden comprender pero no lo relacionan, no existe conversación lógica.
2. POSTURA ACTUAL
En el siglo xxi han aparecido técnicas no invasivas de estudio del cerebro in vivo. Por ejemplo, la resonancia magnética funciona, rmf, se pasan imágenes para ver las zonas del cerebro que se activan y registrar la actividad cerebral.
Conducta
Se puede subdividir en diferentes elementos, componentes o subfunciones más básicas:
- Entrada sensorial
- Salida motora
- Proceso intermedio Sólo las conductas simples se pueden localizar. Para las complejas se localizan esos elementos o subfunciones.
Ejemplo: el lenguaje no se localiza como tal, se localizan los aspectos o componentes de esa conducta. El lenguaje surge de conexiones que se producen entre las regiones.
Procesamiento Distribuido de la Información : distintas regiones cerebrales se distribuyen, se reparten, procesan distintos aspectos de la conducta. La distribución puede ser en serie o en paralelo. En serie es un procesamiento continuado, uno detrás del otro. En el lenguaje oral, primero es el proceso auditivo, segundo zona Wernicke (le da significado) y tercero Broca que transforma la información sensorial en motora, corteza motora. En paralelo distintas regiones cerebrales procesa simultáneamente distintos aspectos de la información; como aspectos visuales, auditivos y táctiles que convergen en una misma región para saber que todas esas informaciones sirven para reconocer lo mismo. Esto ocurre en el reconocimiento de un alimento, se observa, se huele, se toca y se prueba para llegar a la conclusión de se es un determinado alimento. En todas las conductas hay conexiones en serie y en paralelo.
- (^) GENOMA, SIST. NERVIOSO Y CONDUCTA
Conducta : surge de las conexiones distintas que se producen en el sistema nervioso.
Cualquier organismo vive en un medio externo (ambiente), del cual hemos de obtener alimento, cobijo, relaciones; y un medio interno , con una temperatura, niveles de glucosa, oxígeno, etc., que hemos de mantener dentro de unos márgenes para que el organismo funcione. Estos ambientes son variables y el organismo ha de adaptarse al cambio o desaparecer (Darwin). La conducta es aspecto importante para la adaptación al medio ambiente y mantener nuestro medio interno constante. Existen ventajas selectivas, para ello los humanos tenemos dos grandes grupos de conductas:
- C. Innatas : son instintivas, que se pueden realizar gracias a la información del genoma. Por tanto, son conductas genéticas que durante el desarrollo embrionario, gracias a la información genética, se han generado como conexiones entre diferentes regiones para poder realizar una conducta, reflejo o instinto, comunes en todos los individuos de la especie. Estas conductas están relacionadas con la supervivencia, porque es adaptativo que no se tengan que aprender.
- C. Aprendidas : son conductas que no están presentes en el nacimiento porque no tenemos las conexiones establecidas para hacerlas. Como una de las características del cerebro es la plasticidad, a lo largo de la vida podemos realizar nuevas conexiones, modificar las existentes y generar nuevas neuronas en el adulto e incorporarlas a las conexiones. Por tanto son conductas distintas a cada individuo.
4. SISTEMAS DE CODIFICACIÓN DE LA INFORMACIÓN:
Genoma y Sistema Nervioso
Evolución de los sistemas biológicos
Unicelulares : única célula para hacer todas las funciones, sólo existen los genomas.
Producen conductas simples como acercarse a una fuente de alimento, alejarse o acercarse a un estímulo.
Pluricelulares : conjunto de células que se reparten el trabajo. Un grupo de células se
especializarán en una función como desplazarse, reproducir el organismo, etc. Las células diferenciadas adoptan una formología que le permitirá hacer mejor una función. Por evolución llegará el momento que tendremos aparatos y sistemas.
Genoma Humano : conjunto de genes de la especie humana (30.000 - 35.000 genes
aproximadamente). Los genes llevan información para sintetizar proteínas o polipéptidos (cadenas de aminoácidos), que permiten la construcción de un organismo para garantizar su funcionamiento y su mantenimiento. Por ejemplo, construyen el sistema nervioso.
Sistema Nervioso : genoma + ambiente. El sistema nervioso es el resultado de una
evolución. Primero, se configuran redes simples de neuronas, donde se produce la entrada y la salida de información pero poco procesamiento. Posteriormente, aparecen estructuras morfológicas y funcionalmente diferenciadas. Estos sistemas más complejos se han ido originando sobre estructuras de los sistemas más primitivos. A medida que el sistema nervioso es más complejo, permite la entrada, la salida y el procesamiento de la información. De esta manera, van apareciendo conductas más complejas.
Unidades de información:
Genoma Genes : permiten sintetizar cadenas de aminoácidos, ya que tiene
información en la secuencia de bases nitrogenadas.
Sistema nervioso Neuronas : la información se encuentra almacenada en una serie
de fenómenos eléctricos y químicos. Moléculas con carga, iones, que cuando se desplazan a través de la membrana de la neurona generan electricidad.
conductas aprendidas. En términos relativos, la proporción de conductas aprendidas respecto a las conductas innatas es mayor. También hemos aprendido a inhibir los instintos o conductas innatas, pero no se han perdido. Tener conductas aprendidas te permite tener una gran ventaja selectiva.
TEMA 2: Neuronas y glías
Las neuronas y las células gliales son tipos de células que constituyen el sistema nervioso. Ambas son células nerviosas.
- Morfología de la neurona
Neurona: unidades funcionales del sistema nervioso, que transmiten información nerviosa.
- En un cerebro humano medio existen 10^11 neuronas.
- Son células muy especializadas (reparto del trabajo).
- Se han modificado mucho morfológicamente para su función, transportar información.
- Son muy sensibles a la falta de oxígeno y de glucosa, y su deprivación (falta) durante pocos minutos conduce a su muerte.
- Debido a su diferenciación, la mayoría de las neuronas han perdido su capacidad de reproducirse en adulto. Perdida de capacidad de neurogénesis , capacidad de reproducirse por mitosis. Si las neuronas se dividiesen perderían aprendizajes y conexiones establecidas.
- Hay zonas como el Hipocampo donde se puede producir neurogénesis en el adulto, fundamental para almacenar datos en memoria (no para recuperarlo) y para que la información almacenada presente temporalización (pueda situar los datos en el tiempo).
- Una neurona típica presenta una parte central denominada Soma o cuerpo celular, del cual se van a originar prolongaciones o ramificaciones que en conjunto reciben el nombre de neuritas, que son básicamente de dos tipos, dendritas y axón.
SOMA :
- Encontramos el núcleo con los cromosomas, genes (información genética), y todos los orgánulos típicos de una célula eucariota (célula con núcleo).
- El orgánulo más desarrollado es el Retículo Endoplasmático Rugoso porque sintetiza muchas proteínas y se pueden observar cuando se tiñe la neurona encontramos unos cuerpos (cuerpos de Nissl).
- El soma constituye el centro de planificación y del control de todo el metabolismo neuronal (lo que se ha de sintetizar o degradar).
- Tiene un metabolismo muy elevado, por tanto, requiere cantidades muy altas de oxígeno y glucosa, porque son los encargados de producir ATP y una neurona necesita mucho ATP. Son las células que más ATP consumen.
DENDRITAS:
- Prolongaciones o ramificaciones generalmente muy numerosas.
- Todo el conjunto de dendritas recibe el nombre de Árbol dendrítico. Normalmente son numerosos, pero puede ser que aparezcan con sólo 1.
- Constituyen la zona receptora o de entrada de información en la neurona.
- En algunas neuronas del sistema nervioso central, las neuronas presentan unos engrosamientos llamados Espinas Dendríticas que se modifican con la experiencia (muy importantes en el aprendizaje).
AXÓN:
- Constituye una prolongación, generalmente, única.
- Su tamaño puede oscilar desde menos de 1 milímetro hasta más de 1 metro.
- Es la principal región conductora o transmisora de la información.
- El axón se une al soma en una región diferenciada un poco más gruesa ( cono axónico ).
- Su principal función es integrar la información, a cierta distancia del soma.
- El axón se puede dividir en colaterales o terminales axónicos , y mediante éstos una neurona puede pasar información a más de una neurona.
- Estas terminales finalizan en unos engrosamientos ( Botones terminales ). En éstos se almacenan los neurotransmisores , en unas vesículas que son las vesículas sinápticas.
- Algunos axones están recubiertos por una vaina de mielina (sobre todo los más largos – neuronas mielínias), cuya función es incrementar la velocidad de transmisión de la información.
- Las neuronas que no tienen vaina de mielina en el axón, conducen más lentamente la información y reciben el nombre de Amielinias.
CITOESQUELETO O ESQUELETO CELULAR:
Está formado por tubos y filamentos que van a permitir mantener la morfología neuronal. El citoesqueleto está constituido por tres tipos de estructuras:
- Microtúbulos : (neurotúbulos), son los más gruesos, formados por una proteína (tubolina, que envuelve la pared) que polimeriza (se une y crece) y forman cilindrios huecos. Su principal función es intervenir en el transporte de orgánulos y moléculas desde el soma hasta las dendritas y viceversa.
- Microfilamentos : formados por la polimerización de a proteína Actina. Su principal función es colaborar en el crecimiento del Axón y las dendritas y regenerar las dendritas cuando están lesionadas.
crecimiento de los microtúbulos, así como componentes del axoplasma (citoplasma del axón) que se ha de renovar y suministrar el crecimiento de neuritas.
Cómo una neurona procesa la información neurona
Descrito por Ramón y Cajal : segundo principio Polarización dinámica
En toda neurona la información fluye se dirige, se transporta en una dirección constante y predecible. La información fluye desde la zona receptora (dendritas y membrana de soma) por donde entra la información hacia los botones terminales por donde sale la información.
La neurona tiene cuatro regiones funcionales:
- Zona receptora : constituida básicamente por dendritas y un poco de membrana del soma. Input entrada de información, se produce formando una señal eléctrica ( potenciales postsinápticos o graduados ).
- Cónico axónico : región integradora o activadora. Integradora porque es el lugar donde se integrará toda la información que entra en la neurona; y activadora porque una vez se ha integrado la información decide si se transmite o no la información, por tanto, si se activa o no. Si se produce la activación, producirá una señal eléctrica ( potencial de acción o pda ).
- Axón : región conductora o transmisora. La señal eléctrica que se produce es un potencial de acción.
- Botones terminales : se produce el Output o salida de información. Generalmente, la señal es química porque secreta un neurotransmisor (molécula química) fuera de la neurona. Sólo se produce en una dirección.
Salida de información de la neurona
La información entre neuronas se transmite en un proceso de sinapsis:
- Neurona o célula que envía información = Célula o neurona presináptica.
- Neurona o célula que recibe información (neurona, célula muscular, célula glandular) = Célula postsináptica.
La sinapsis abarca una parte de la célula presináptica y de la célula postsináptica ______. Podemos también definir sinapsis como las zonas especializadas donde las neuronas comunican.
Abarcaría la membrana de los botones terminales que se llama membrana presináptica , la membrana de la zona receptora de la célula postsináptica y, generalmente, un espacio que hay entre las dos membranas ( espacio sináptico ).
- Tipos de neuronas
Criterios de clasificación:
- Forma o morfología : piramidales, estrelladas, granulares, purkinje (cerebelo, árbol dendrítico), multipolares horizontales.
- Número de neuritas :
- Unipolar : del soma se origina una única refrita que acierta distancia se ramifica en dos o más segmentos, uno actúa como axón y el otro u otros como dendritas.
- Bipolar : del soma se originan dos neuritas o ramificaciones, donde una actúa como dendrita y la otra como axón. Como por ejemplo las neuronas sensoriales (entrada de información).
- Pseudopolares : son bipolares modificadas, las dos neuritas se han fusionado parcialmente. Como por ejemplo la raíz dorsal o posterior de la médula espinal, neuronas sensoriales.
- Multipolares : es la más característica de los humanos. Tiene un axón y un gran árbol dendrítico; como las neuronas motoras de la raíz central o anterior de la médula espinal y las neuronas de purkinje (primordiales de la corteza cerebral y del hipocampo.
- Función :
- Sensoriales: realizan aferencias (entradas de información desde el medio externo hasta el sistema nervioso central) Por tanto, transportan información desde los sentidos y receptores periféricos hasta el sistema nervioso central. También información del medio interno desde los receptores situados en los órganos. Son bipolares o pseudobipolares.
- Motoras: o motoneuronas, son multipolares y realizan eferencias o salidas de información desde el sistema nervioso central hasta los órganos efectores (músculos y glándulas). Dan las respuestas.
- Interneuronas: transportan información entre neuronas o regiones del sistema nervioso. Comunican médula con el tronco, ___.
- Longitud del axón :
- Interneuronas Golgi I
- Interneuronas de proyección: tienen el axón largo y transportan información entre distintas regiones del sistema nervioso. Presentan una vaina de mielina para una mayor rapidez en largas distancias.
- Interneuronas Golgi II o locales: comunican neuronas dentro de una misma región del sistema nervioso. Son amielínicas, para distancias cortas. En las especies evolutivas incrementa el número de interneuronas locales, por cada neurona de proyección hay unas 1600 locales.
- Tipo de neurotransmisor :
■ Acetilcolina _ COLINÉRGICAS ■ Dopamina _ DOPAMINÉRGICAS ■ Noradrenalina _ NORADRENÉRGICAS ■ Serotonina _ SEROTONINÉRGICAS ■ GABA _ GABAérgicas ■ Glutamina _ GLUTAMAÉRGICAS
separados entre sí por fragmentos de ADN sin información, intrones , que serán eliminados en la maduración del ARN.
■ Región flangeante: regula la expresión del gen, pero su información no dará lugar a polipéptidos. La más compleja es la 3’ (inicio de gen), es el trozo de ADN que forma la región promotora, a la cual se une el enzima, el ADN polimerasa para poder iniciar la trascripción. Cada gen se tienen que unir a unas proteínas que pueden estar activas o pasivas, una de las cosas que pueden activarlas son los neurotransmisores. Por tanto, para iniciar la trascripción deben unirse factores de trascripción + ARN polimerasa + región promotora. Existen 1 o más fragmentos de ADN que reciben el nombre de regiones reguladoras en las que se unen un segundo tipo de proteínas reguladoras, cuya función es regular la velocidad de trascripción. Existen dos tipos de estas proteínas:
- Proteínas incrementadotas (enhancers): aumenta la velocidad de la trascripción.
- Proteínas ____________: disminuye o frena la velocidad de trascripción, que depende de la cantidad y el tipo de proteína).
A la región reguladora 5’ se le unen proteínas reguladoras con la misma función que en la 3’, pero no hay región promotora.
Tipo de regulación genética
- A largo plazo Se inactiva de forma permanente, aunque no de forma irreversible, un conjunto de genes que no serán utilizados en esa célula. Está relacionado con la diferenciación celular. Por ejemplo, en una neurona quedarán activos un grupo de genes y otros inactivos permanentemente. En cada tipo de célula quedarán un conjunto de genes de todo el genoma expresándose, de tal manera que quedará una composición concreta de proteínas distintas a otro tipo de células. Con las proteínas se modifica su forma, se diferencia de otras y aseguran su funcionamiento.
- A corto plazo Los genes que se expresan no están constantemente sintetizando proteínas, sólo cuando se tiene que renovar, modificar la célula o ________. Este tipo de regulación está relacionado con el metabolismo celular. Esta regulación vendrá dada por el proceso de trascripción (ADN ARN), maduración (ARNH ARN (^) M) y traducción (ARN (^) M Polipéptido).
El ADN y ARN tienen secuencias concretas que indican principio y final. Los genes que se expresan tienen una regulación muy fina, ya que hay factores que los regulan). Para que se inicie la trascripción tienen que llegar factores de crecimiento (sustancias químicas relacionadas con el crecimiento como las hormonas), nutrientes o neurotransmisores (para sintetizar proteínas, pudiendo provocar modificaciones en la neurona).
Neuronas
Constituyen uno de los tipos de células que expresan una mayor cantidad de genes porque necesitan muchísimas proteínas para funcionar. Según los genes que se expresan distinguimos entre neuronas sensoriales y motoras. De manera que utilizan distintos neurotransmisores:
- Dopaminérgica : utilizan dopamina, por tanto tienen que dejar genes que reconozcan, sinteticen y degraden dopamina.
- GABAérgica : utilizan gaba, por tanto tienen que dejar genes que reconozcan, sinteticen y degraden gaba.
Según el tipo de neurotransmisores, existen tres tipos de proteínas neuronales , atendiendo a su destino final y el tipo de ribosomas en el que se sintetiza: libres es el citosol o adheridos al retículo endoplasmático rugoso.
- Proteínas citosólicas o citoplasmáticas: enzima, tubolina, actina; se sintetizan en los ribosomas libres en el citosol y su destino final es el citosol.
- Proteínas nucleares: factores de trascripción, proteínas reguladoras; que desempeñan su función en el núcleo. Proteínas mitocondriales: enzimas del ciclo de Krebs, cuya función se desempeña en el interior de la mitocondria.
- Proteínas de membrana y proteínas para la exportación: se sintetizan enzimas del retículo endoplasmático rugoso, donde serán introducidas en vesículas para ser transportadas hasta la membrana endoplasmática, orgánulos internos o serán liberadas en el espacio extracelular o extraneuronal, por un proceso denominado exocitosis.
- Glía: tipos y funciones
Las células gliales constituyen el componente más importante del sistema nervioso. Su número es entre 10 y 40 veces más abundante que el de neuronas y se encuentran adheridas a ellas. A diferencia de las neuronas, son células que se dividen con gran facilidad, de manera que cuando muere una neurona se sustituye por una glía. No transmite información nerviosa pero realizan muchas funciones para el correcto funcionamiento de las neuronas.
Tipos de células gliales: Todos proporcionan base estructural al sistema nervioso y algunos tipos también desempeñan funciones concretas.
■ Astrositos: tienen forma de estrella. Funciones :
- Actúan como tampones , ya que actúan taponando o manteniendo estable la concentración del medio externo extracelular de determinadas sustancias que podrían ser nocivas. Por ejemplo, tapona la concentración de potasio en el espacio celular, absorbe el exceso, libera al medio externo para que disminuya la concentración interior; porque pueden provocar la despolarización o disparo de neuronas adyacentes.
Los oligodentrocitos forman mielina en el sistema nervioso central, son capaces de enrollar o formar simultáneamente fragmentos de vaina de mielina en más de un axón o en más de un segmento de un axón.
Las células gliales, en general, tiene una gran capacidad de dividirse, por esto, son las principales causante de los tumores cerebrales. Por ejemplo, un astrocitoma es un tumor generado por la división de células gliales. También son responsables de los edemas cerebrales , por lesiones, y responden hinchándose, comprimiendo las neuronas e infiriendo en ellas.
TEMA: 3 Desarrollo del sistema nervioso
El sistema nervioso se modifica desde que aparece la primera estructura hasta la muerte. Esta modificación a lo largo de la vida recibe el nombre de ontogenia (evolución del SN).
En primer lugar, se produce el cigoto (óvulo fecundado), se divide por mitosis y da lugar a dos células diploides que se dividen de forma exponencial. Más tarde se toman las decisiones genéticas, que genes quedarán activos o se inactivarán, de manera firme. Por tanto, empiezan a determinarse las células. Aproximadamente a las dos semanas se pueden diferenciar capas de células: ectodermo (más externa), mesodermo (nivel medio) y endodermo (más interna). A partir de estas tres capas de células se formarán todos los tejidos del organismo: ectodermo (tejido nervioso), mesodermo (huesos, músculos…) y endodermo (sistema digestivo,…). En el ectodermo las células se van a ir dividiendo y tomando la forma de un disco oval. El crecimiento de las células no es idéntico, por los lados aumentará más que por el centro, no surco primitivo. A partir de las dos semanas, en el ectodermo se van a formar unos surcos y forman la placa neuronal.
Formación de la placa neuronal : las células de los extremos van a dividirse más rápidamente que las del centro y lo que al principio era una capa plana de células, éstas van a ir formando invaginaciones o pliegues neuronales. La parte interior es el surco neural que dará lugar al sistema nervioso. Inmediatamente después, se produce un proceso de neururcación que transforma los pliegues y el surco neuronal en el tubo neural. Los pliegues crecen y se aproximan hasta que forman un tubo, las paredes del cuál son células y el interior vacío. Una vez cerrado por los pliegues, se tiene que cerrar los extremos ( neuroporos ). Uno de los polos, cuando se cierre tiene que dar lugar al encéfalo y el otro a la médula. El neuroporo anterior se cierra a la tercera semana y el neuroporo posterior a la cuarta semana. En caso que no se cierre el tubo anterior producirá arencefalia y si no se cierra el neuroporo posterior producirá la espina bífida. Todo el proceso desde que se forman los pliegues hasta que se cierran los poros dura dos semanas.
Cuando se forma el tubo habrá un grupo de células que van a quedar diferenciadas llamadas crestas neuronales , de las cuales se van a formar todo el sistema nervioso.
Las células del tubo central son las neuronas y las gliales y forman el sistema nervioso central ; las células de la cresta neural son las neuronas y las gliales y forman casi todo el sistema nervioso periférico.
El interior del grupo (hueco) dará lugar a un sistema de cavidades huecas que se llama sistema ventricular , donde circulará un líquido. También existe un hueco en la médula espinal por donde pasará un líquido.
En la cuarta semana de gestación, el tubo neural tiene que crecer a lo largo y a lo ancho. El primer tipo de crecimiento a lo largo es la formación de vesículas primarias y secundarias. En la parte más anterior, más encefálica, se van a formar vesículas o ensanchamientos. Cefalización , aumento del tamaño suprasegamentario, del nivel superior. La médula va a tener una organización segmentaria , es decir, actúa como si fuese en conjunto de segmentos que controlan la sensibilidad y el movimiento de un segmento del tronco o extremidades. Antes de que se cierre el tubo en la cuarta semana, en la parte anterior se van a producir tres ensanchamientos o vesículas que van a ser: prosencéfalo (encéfalo anterior), mesencéfalo (cerebro medial) y rombencéfalo (cerebro posterior), que en su conjunto formarán las vesículas primarias.
En la quinta semana, las dos vesículas primarias se dividen en dos (se subdividen). El prosencéfalo se divide en el telencéfalo y en el diencéfalo ; el mesencéfalo no se subdivide y el rombencéfalo se subdivide en el metencéfalo y en el mielencéfalo. Pasamos de un estadio de tres vesículas primarias a un estadio de cinco vesículas secundarias , que van a tener un espacio huevo en el interior, denominado ventrículo o cavidad interna.
La parte posterior del tubo no se ensancha, forma la médula espinal.
Figura: vesículas embrionarias y estructuras adultas.
- Procesos celulares: proliferación, migración y diferenciación.
Toda neurona tiene que formarse por mitosis y diferenciarse. La diferenciación y migración pueden ocurrir una antes de la otra.
■ Proliferación : aumentar el número de células por mitosis. (Al nacer un encéfalo pesa 350 gramos). Básicamente estará completada al sexto mes de gestación. A la mitosis cuando ocurre con células nerviosas se le denomina neurogénesis. Hasta que no finaliza la proliferación, si el niño nace, puede morir. Desde el sexto mes será muy vulnerable.
Al principio en la pared del tubo (formada por una capa de células) se van a ir reproduciendo por mitosis y formarán capas de células. Las células que quedan más cerca de lo que van a ser los ventrículos van a conseguir el nombre de capa o zona ventricular (las meninges los protegen, la meninge más próxima es la piamadre ). Las células que quedan más próximas a la piamadre forman la capa o zona marginal. Todas las células se van a originar por mitosis en la zona ventricular ( zona proliferativa ). [Las células madre del sistema nervioso pueden todavía dar más células]. Las células se van a dividir en la zona ventricular, la membrana forma una prolongación hasta la zona marginal. El núcleo se desplaza ascendiendo hasta la zona
Diferenciación de la neurona : en todas las neuritas existe una estructura diferenciada llamada cono de crecimiento , que está especializado en alargar la neurona, el axón. Este cono de crecimiento provoca que la membrana de la neurona emita unas prolongaciones llamados filópodos que son capaces de expandirse y retraerse. De manera que tiene que ir creciendo hasta encontrar su diana para hacer sinapsis.
- Formación de sinapsis y muerte neuronal
- Formación de las vías de conexión
- Establecimiento de la conexión
- Muerte neuronal
Cómo puede saber un filópodo cuánto tiene que crecer, hacia que dirección y cuál es su diana? Existen dos hipótesis no excluyentes: a. Hipótesis de la quimioafinidad : existen sustancias químicas en los axones en crecimiento y en las dianas, con distinta afinidad entre ellas. Básicamente, algunas sustancias químicas que se atraen y guían el crecimiento del axón. Otras sustancias químicas se repelen, rechazan el crecimiento de los axones con las dianas. b. Factor de crecimiento neuronal : en la matriz extracelular (medio externo) también hay sustancias químicas que también guían el crecimiento del axón. Entre estas sustancias son muy importantes los neurotróficos.
Sinaptogénesis : proceso en el cual se forman o se establecen las sinapsis. Es un proceso temprano (mientras algunos neuroblastos están proliferando, otros, se están diferenciando y formando sinápsis. La formación de sinapsis en dos fases:
- Establecimiento de las sinapsis : siempre se realiza de forma excesivamente elevada (en el embrión se produce una sobreproducción de sinapsis).
- Eliminar las sinapsis extras y una reorganización de las sinapsis que perduran o se mantienen.
No se conoce el motivo porque se produce un exceso de sinapsis, pero se cree que la eliminación sirve para esculpir el cerebro. La eliminación de sinápsis extras, se dan básicamente por dos mecanismos: a. Apoptosis : suicidio celular o muerte genéticamente programadas. Cuando una neurona activa los genes de la muerte, inicia su autodestrucción. Generalmente, es un mecanismo de defensa cuando una célula está lesionada o vieja, decide suicidarse. Es una muerte limpia, la célula muere junto a sus conexiones. Durante el sistema embrionario afecta al sistema nervioso: a los dedos de las manos, que por proceso evolutivo tenían membrana y se produce la apoptosis. Dura como mínimo hasta los 16 años, en esta edad se encuentra en el frontal. En la pubertad desaparecen millones de sinapsis (100.000 sinapsis por segundo). La apoptosis falla en el cáncer. b. Retracción axonal : los axones se retraen, se encogen. Esto ocurre, sobretodo, en las sinapsis de los sistemas sensoriales y motores. Está relacionado con periodos críticos. En estos sistemas tendremos, al nacimiento, un exceso de sinapsis, a medida que se estimulen estas sinapsis pasarán a ser funcionales. Las sinapsis que nos son funcionales se destruyen.
Plasticidad: capacidad que tiene algunas neuronas para modificar su estructura y su funcionamiento frente a diferentes situaciones ambientales y eso también incluye sus conexiones.
La especie humana tenemos dos tipos de plasticidad del sistema nervioso:
b.1. Experiencia esperada: es filogenético (se ha mantenido a lo largo de la evolución de las especies). Se observa sobretodo en los sistemas sensoriales y motores. En estos sistemas nacemos con las vías o conexiones hechas pero con una sobreproducción de sinapsis, por tanto, al no funcionar _________________. Para que la vía sea funcional se debe presentar una serie de estímulos que fuercen (obliguen a que estas conexiones hagan sinapsis). De esta manera, las sinapsis que funcionan se fortalecen y las sinapsis extras van desapareciendo.
El problema es que esta plasticidad sólo dura un periodo de tiempo relativamente corto que recibe el nombre de periodo crítico y no es igual para todas. La no presentación de estímulos durante este periodo hace que la vía no madure y, por tanto, que se pierda la función que realiza (estímulos esperados). Estos periodos críticos se dicen que son periodos de máxima vulnerabilidad o susceptibilidad porque alteraciones en estos son poco reversibles.
b.2. Experiencia dependiente : es ontogenética (se adquiere a lo largo de la vida, no es hereditaria), por tanto, dura toda la vida del individuo. Consiste en la capacidad de las neuronas para modificar las sinapsis existentes y generar nuevas sinapsis en respuestas a informaciones ambientales que se debe almacenar y codificar en el sistema nervioso. Es única para cada individuo porque está relacionada con el aprendizaje, por tanto, los individuos son distintos genéticamente y por conexiones neuronales.
TEMA: 4 Divisiones del sistema nerviosos
- Sustancia gris y sustancia blanca
Las neuronas y células gliales en el sistema nervioso se organizan formando g rupos funcionales , de manera que muchas veces se dan agrupaciones de axones, zonas donde hay muchos agrupados, y zonas donde hay agrupaciones de somas, dendritas y sinapsis.
Muchos axones están cubiertos de vaina de mielina, esta mielina es de naturaleza grasa de manera que su color es blanquecino. Esto hace que cuando en una región del sistema nervioso confluyen (se unen) muchos axones con mielina, macroescópicamente (a simple vista) aparezca de color blanco y que reciba el nombre de sustancia blanca.
La sustancia blanca en el sistema nervioso periférico recibe el nombre de nervio o nervios , muchos axones con mielina rodeados de tejidos que los protegen.
